Реферат: Проектирование автоматической установки пожаротушения в помещении цеха вальцевания в процессе пр

--PAGE_BREAK--2. Моделирование развития возможного пожара
Моделирование развития пожара позволяет определить критическое время свободного развития пожара tкр, которое связывают с предельно-допустимым временем развития пожара. При горении твердых сгораемых материалов tкропределяется либо временем охвата пожаром всей площади помещения, либо, если это произойдет раньше, временем достижения среднеобъемной температуры в помещении значения температуры самовоспламенения находящихся в нем материалов, которая для данного случая равна 350°С (справочник Баратова).

Вид и тип АППЗ можно устанавливать, придерживаясь условного правила, если tкр³10 минут, то для защиты объекта можно ограничиться внедрением АПС. Когда tкр< 10 минут, то рекомендуется автоматическое тушение.

Как видим, моделирование развития пожара заключается в построении двух функций Fп= ¦(t) и t = ¦(t). Где Fп — площадь пожара, м2; t— среднеобъемная температура, t— текущее время на отрезке не менее 600 секунд (10 минут).

Динамика пожара всегда связана с местом его возникновения, распределением пожарной нагрузки и газообменом. Следует признать, что на начальной стадии (до вскрытия остекления при температурах 300°С) наиболее опасным будет центральный пожар по равномерно распределенной пожарной нагрузке. Отметим также, что для простоты курсового проектирования пожарную нагрузку защищаемого объекта принимаем однородной, а распространение огня по конструкциям здания отсутствует. Размещение и габариты технологического оборудования не сообщаются. Но в тоже время это не дает основания для проектирования световых и ультразвуковых ПИ.

Площадь наиболее опасного центрового пожара Fп по однородной равномерно распределенной пожарной нагрузке, пока он имеет круговую форму, может быть рассчитан по выражению:

Fп= p*l2t ,

где lt— путь, пройденный фронтом огня из точки воспламенения, м. lt= 0,5Vлt+ Vл (t*-10) для твердых сгораемых материалов и lt= Vлtпри горении жидкостей. tи t* — текущее время. t= 1,2,3,5,7,10 минут.

Слагаемое, содержащее t*, учитывается, когда текущее время расчета Fп должно быть принято более 10 минут.

По результатам данного расчета следует построить график зависимости площади пожара от времени: Fп = ¦(t) (рис. 1) и определить tкр.

lt= 0,5Vл*t     Fп = p*l2

При t= 1 мин lt= 0,5*0,018*1*60= 0,54м; Fп = 3,14*0,542 = 0,915 м2

При t= 2 мин lt= 0,5*0,018*2*60 = 1,08 м; Fп = 3,14*1,082 = 3,66 м2

При t= 3 мин lt= 0,5*0,018*3*60 = 1,62 м; Fп = 3,14*1,622 = 8,24 м2

При t= 5 мин lt= 0,5*0,018*5*60 = 2,7 м; Fп = 3,14*2,72 = 22,89 м2

При t= 7 мин lt= 0,5*0,018*7*60 = 3,78 м; Fп = 3,14*3,782 = 44,8 м2

При t= 10 мин lt= 0,5*0,018*10*60 = 5,4 м; Fп = 3,14*5,42 = 91,56 м2

По полученным данным строим график зависимости площади пожара Fп времени от t:

<img width=«402» height=«277» src=«ref-1_121469636-4638.coolpic» v:shapes="_x0000_i1026">

Рис.1. Fп = ¦(t); Fп. кр. = 140 м — площадь защищаемого помещения, tкр.— критическое время развития пожара (11,5 мин).
Более сложным является моделирование температуры в помещении пожара. Однако tкр.по температурным проявлениям внутренних пожаров может быть найдено достаточно надежно, если использовать, не учитывающее потерь, известное приближение для расчета среднеобъемной температуры t:

<img width=«132» height=«27» src=«ref-1_121474274-784.coolpic» v:shapes="_x0000_i1027">
где tо— начальная температура в помещении, °С; q — теплопроизводительность пожара на единицу площади ограждающих конструкций помещения:

<img width=«192» height=«44» src=«ref-1_121475058-960.coolpic» v:shapes="_x0000_i1028">

[кг*м-2*с-1*Дж*кг-1*м2*м-2] = [Дж*с-1*м-2] = [Вт*м-2]

F = 2аb + 2 ah + 2 bh — площадь ограждающих конструкций, м2;

a — длина, b — ширина, h — высота помещения. В данном случае площадь ограждающих конструкций на ходим по формуле:
F = 2*14*10 + 2*14*6+ 2*10*6 = 280 + 168 + 120= 568м2.
Для построения графика t = tо + ¦(t) (рис. 2) необходимо получить пять-семь расчетных значений t в интервале времени до 10 минут пожара. tкропределяем по данному графику относительно предельно допустимой температуры, превышение которой приведет к резкому разрастанию пожара по площади и объему.

<img width=«128» height=«44» src=«ref-1_121476018-770.coolpic» v:shapes="_x0000_i1029">       <img width=«105» height=«27» src=«ref-1_121476788-658.coolpic» v:shapes="_x0000_i1030">

При t=1 мин

<img width=«313» height=«44» src=«ref-1_121477446-587.coolpic» v:shapes="_x0000_i1031">
<img width=«196» height=«25» src=«ref-1_121478033-428.coolpic» v:shapes="_x0000_i1032">
При t= 2 мин:q = 2460,9 Вт*м-2; t = 21,9°С

При t= 3 мин:q= 5540,2Вт*м-2; t = 306,6°С

При t= 5 мин:q= 1539Вт*м-2; t = 498,1°С

При t= 7 мин:q= 30121Вт*м-2; t = 688,2°С
<img width=«402» height=«277» src=«ref-1_121478461-4898.coolpic» v:shapes="_x0000_i1033">

Рис.2. t = to+ ¦(t). tc воспл— температура самовоспламенения вещества пожарной нагрузки на объекте. tкр— критическое время свободного развития пожара по его тепловым проявлениям.
На основании рассмотренных графических моделей F= ¦(t) и to= 1t+¦(t) в качестве более реального tкрсвободного развития пожара выбирается меньшее из двух его найденных значений, т.е. в нашем случае — второй, когда критическое время развития пожара tкрсоставляет между 3 и 4 минутой, (tкр= 3,5мин.)
3. Оценка эффективности выбранных средств АППЗ.
Так как задание не содержит условий, позволяющих использование

световых и ультразвуковых извещателей, поэтому выбор можем осуществить только между тепловыми и дымовыми извещателями. При этом, безусловно, должны руководствоваться рекомендациями СНиП 2.01.02-84.

Эффективность средств АППЗ тем выше, чем меньше время обнаружения пожара tоботносительно tкр:

tоб= tпор+ tипи<tкр.
где tпори tипи— соответственно пороговое время срабатывания и инерционность пожарного извещателя. tипиявляется рабочей характеристикой приборов (справочное данные).
Пороговое время tпорсрабатывания дымовых пожарных извещателей, при круговой форме пожара, можем найти как:
<img width=«207» height=«52» src=«ref-1_121483359-630.coolpic» v:shapes="_x0000_i1034"> c?
где Fо — нормативная площадь, контролируемая одним ПИ, в нашем случае Fо= 70 м2 (СНиП 2.04.02-84, таб. 4).

Отметим как существенный факт, что Спор зависит не только от свойств дыма, но и от типа ПИ (воспользуемся табличными данными). Так как в нашем случае возможно, что пожар может начаться медленным тлеющим развитием, то за основу расчета возьмем данные дымового пожарного извещателя ДИП-3.

<img width=«285» height=«51» src=«ref-1_121483989-694.coolpic» v:shapes="_x0000_i1035">=<img width=«109» height=«25» src=«ref-1_121484683-330.coolpic» v:shapes="_x0000_i1036"> 
Технические характеристики дымового пожарного извещателя:

Извещатель

Спор*106*

кг*м-3

Инерционность, tипи, с

Приемно-контрольный прибор

ДИП-3

16,8

5

РУПИ, ППС-3



Таким образом tдоб= 75,5 + 5 < tкр= 210 c (80,5 < 210), так как неравенство выполняется то принимаем пожарный извещатель ДИП-3.





    продолжение
--PAGE_BREAK--4. Схема обнаружения пожара и пуска АУП.
Определяю число извещателей необходимое для защиты помещения исходя из следующих требований:

— площадь контролируемая одним извещателем принимается равной 70 м2, а расстояние между извещателями — не более 8,5 м от извещателя до стены не более 4 м (СНиП 2.04.09-84 п.4.10 таб. 4).

— если установка пожарной сигнализации предназначена для управления автоматическими установками пожаротушения, каждую точку защищаемой поверхности необходимо контролировать не менее, чем двумя пожарными извещателями (СНиП 2.04.09-84 п. 4.1).

Исходя из выше изложенных требований и принцип равномерности рассчитываем необходимое количество пожарных извещателей по формуле:

<img width=«157» height=«45» src=«ref-1_121485013-431.coolpic» v:shapes="_x0000_i1037">
где F — площадь пола защищаемой поверхности (140 м2), Fо — нормативная площадь, контролируемая одним ПИ (70 м2).

По тактическим соображениям принимаем 4 пожарных извещателя. (схему размещения извещателей смотри на рис.3)
Для приема и отображения сигналов от автоматических пожарных извещателей (в частности типа ДИП-3) используется концентратор ППС-3. Он предназначен для защиты промышленных объектов и др. При этом электрическое питание активных пожарных извещателей осуществляется от источника питания непосредственно по шлейфам пожарной сигнализации. Концентратор обеспечивает отображение всей поступающей информации о состоянии пожарных извещателей или неисправностей в сигнальных цепях на пульт центрального оповещения, а также формирование адресных сигналов-команд на пуск установок автоматического пожаротушения.
Техническая характеристика концентратора ППС-3

Максим. число сигнальных шлейфов

60

Максим. число пожарных извещателей:



   дымовых, шт.:

20

Напряжение питания:



   основное — от сети переменного тока, В

220

   резервное — от источника постоянного тока, В

24

Диапазон рабочих температур, С

0...40

Максимальная относительная влажность окружающего воздуха, %

80

Срок службы, лет

10



Нормативные требования к размещению концентратора и оборудования

должны соответствовать требованиям СНиП 2.04.09-84 (4 раздел), а также техническим характеристикам.
<img width=«609» height=«451» src=«ref-1_121485444-914.coolpic» v:shapes="_x0000_i1038">
Рис.3. Схема размещения пожарных извещателей
5. Обоснование типа АУП и способа тушения.
Способ тушения выбирается, исходя из предельно допустимого времени развития пожара и достижимого быстродействия подачи огнетушащего вещества в нужные зоны помещения. Время включения АУПtвклАУПдолжно быть существенно меньше критического времени свободного развития пожара tкр:
tвклАУП= tпор+ tипи+ tу.у.+ tтр< tкр.
tвклАУП= 75,5 + 5 + 0,4 + 18,3 < tкр.
tвклАУП= 99,23 < 210 = tкр.
где tипи— инерционность пожарного извещателя, tу.у.— продолжительность срабатывания узла управления (пускового блока) АУП, с, (Бубырь Н.Ф., и д.р. Производственная и пожарная автоматика. Часть 2.-М.: Стройиздат,1985. табл.18.11); tтр— время транспортирования огнетушащего вещества по трубам: tтр= l/V. Здесь l — длина подводящих и питательных трубопроводов, м; V— скорость движения огнетушащего вещества, м*с-1 (целесообразно взять V= 3 м*с-1).

Наиболее целесообразным способом тушения пожара в цехе с применением в технологическом процессе резины является объемный, т.е. для тушения применяется пена (справочник А.Н. Баратова, таб. 4.1).
6. Гидравлический расчет АУП.
Важным моментом проектирования всех типов АУП является разработка схем размещения оросителей (распылителей) и распределительных сетей трубопроводов. Требуемое для помещения количество дренчерных (равно как и спринклерных) оросителей и их установка производится с учетом их технических характеристик, равномерности орошения защищаемой площади (табл.1 СНиП 2.04.09-84) и огнестойкости (пункт 2.20 СНиП 2.04.09-84) помещения.

По приложению 2 СНиП 2.04.02-84 принимается третья группа помещения по опасности распространения пожара. По таблице 1 СНиП и таблице 5 приложения 6 СНиП принимаю основные расчетные параметры:

— интенсивность подачи огнетушащего средства 0,12 л/с*м2;

— продолжительность работы установки 1500 с (25 мин);

— коэффициент разрушения пены k2 = 3.
По табл.2 приложения 6 для расчета примем генератор пенный 2-ГЧСм. Значение коэффициента  k = 1,48. Минимальный свободный напор, м — 15; максимальный допустимый напор, м = 45.
6.1 Рассчитываем требуемый объем раствора пенообразователя.
<img width=«199» height=«45» src=«ref-1_121486358-509.coolpic» v:shapes="_x0000_i1039">,

где К2 — коэффициент разрушения пены принимается по таблице 5 приложения 6 СНиП 2.04.09-84; W — объем помещения, м3; К3 — кратность пены.
6.2 Находим требуемый основной объем пенообразователя.
<img width=«155» height=«44» src=«ref-1_121486867-445.coolpic» v:shapes="_x0000_i1040">

6.3 Определяем расход генератора Q при свободном напоре Hсв = 45 м, их необходимость и достаточное количество n:

<img width=«233» height=«27» src=«ref-1_121487312-474.coolpic» v:shapes="_x0000_i1041">
<img width=«199» height=«44» src=«ref-1_121487786-493.coolpic» v:shapes="_x0000_i1042">, т.е. принимаем 2 ГЧСм.
t=25 минут = 1500 секунд — продолжительность работы установки с пеной средней кратности, мин. (приложение 6 таблица 5).

Итак в помещении достаточно установить два генератора ГЧСм. Осуществим размещение генераторов на плане помещения. Разводящая сеть принимается кольцевой. Положение генераторов ГЧСм асимметрично стояка.

Для наглядности покажем также принципиальную расчетную схему АУПП и важнейшие размеры архитектурно-планировочных решений.

Схема размещения генераторов пены, а также расчетная схема АУПП с насосом дозатором показана в графической части.
6.4 Выбираем диаметр труб кольцевого питательного d1 и подводящего трубопровода d2:

<img width=«271» height=«49» src=«ref-1_121488279-658.coolpic» v:shapes="_x0000_i1043">
Принимаем d1 = 65 мм. Значение Кт = 572 ( СНиП таб.9 прил. 6).
<img width=«193» height=«49» src=«ref-1_121488937-512.coolpic» v:shapes="_x0000_i1044">
Принимаем d2 = 100 мм. Значение Кт = 4322 ( СНиП таб.9 прил. 6).
6.5 Выполняем гидравлический расчет сети основного водопитателя с учетом расходов, включающих пенообразователь. Поскольку H1 =45 м,

то Q = 9,93 л/с. В дальнейшем, чтобы минимизировать невязку напоров левого и правого направлений обхода кольцевого трубопровода относительно точки 3, допустим, что расход диктующего оросителя лишь на 15% осуществляется со стороны распределительного полукольца, включающего генератор 2. Следовательно :
<img width=«400» height=«48» src=«ref-1_121489449-732.coolpic» v:shapes="_x0000_i1045">

<img width=«405» height=«48» src=«ref-1_121490181-751.coolpic» v:shapes="_x0000_i1046">

<img width=«237» height=«27» src=«ref-1_121490932-501.coolpic» v:shapes="_x0000_i1047">

<img width=«383» height=«48» src=«ref-1_121491433-740.coolpic» v:shapes="_x0000_i1048">
Таким образом, напор в узловой точке 3 питательного трубопровода, так как невязка в данных условиях равна 0,24 м, будет равен:
<img width=«328» height=«23» src=«ref-1_121492173-544.coolpic» v:shapes="_x0000_i1049">
Суммарный расход генераторов :
Q = Q1 + Q2 = 9,93 + 9,94 = 19,9 л/с.
Ему будет соответствовать напор на выходном патрубке основного водопитателя H :
<img width=«600» height=«45» src=«ref-1_121492717-862.coolpic» v:shapes="_x0000_i1050">

<img width=«408» height=«44» src=«ref-1_121493579-698.coolpic» v:shapes="_x0000_i1051">
где H3-овп — потери напора на подводящем трубопроводе от узловой точки 3 до выходного патрубка водопитателя; l3-овп = 51 м — длина трубы диаметром 100 мм; Z = 6 м — статический напор в стояке АУП; e= 2,35*10-3 — коэффициент потерь напора в принимаемом узле управления БКМ (см. табл. 4 прил. 6 СНиП 2.04.09-84).
    продолжение
--PAGE_BREAK--