Расчет автоматической установки водяного пожаротушения

Размещено на http://www.allbest.ru

Министерство образования и науки Российской Федерации

Уфимский государственный авиационный технический университет

Кафедра «Пожарная безопасность»

Расчетно-графическая работа

Тема: Расчет автоматической установки водяного пожаротушения

Руководитель:

ассистент кафедры

«Пожарная безопасность» Гарданова Е.В.

Исполнитель

студент группы ПБ-205 вв

Гафурова Р.Д.

Зачетная книжка № 210149

Уфа, 2012 г.

Задание

В данной работе необходимо выполнить аксонометрическую схему системы водяного автоматического пожаротушения с указанием на ней размеров и диаметров участков труб, мест расположения оросителей и необходимого оборудования.

Повести гидравлический расчет для выбранных диаметров трубопроводов. Определить расчетный расход установки автоматического водяного пожаротушения.

Выполнить расчет напора, который должна обеспечить насосная станция и подобрать оборудование для насосной станции.

установка пожаротушение трубопровод напор

Аннотация

РГР по курсу «Производственная и пожарная автоматика» направлена на решение конкретных задач по монтажу и техническому обслуживанию установок пожарной автоматики.

В данной работе показаны пути применения теоретических знаний для решения инженерных задач по вопросам создания систем противопожарной защиты зданий.

В ходе выполнения работы:

- изучена техническая и нормативная документация, регламентирующая проектирование, монтаж и эксплуатацию установок пожаротушения;

- приведена методика технологических расчетов для обеспечения требуемых параметров установки пожаротушения;

- показаны правила применения технической литературы и нормативных документов по вопросам создания систем противопожарной защиты.

Выполнение РГР способствует развитию у студентов навыков самостоятельной работы и формирования творческого подхода к решению инженерных задач по вопросам создания систем противопожарной защиты зданий.

Содержание

Задание

Аннотация

Введение

1 Исходные данные

2 Расчетные формулы

3 Основные принципы работы установки пожаротушения

3.1 Принцип работы насосной станции

3.2 Принцип работы спринклерной установки

4 Проектирование установки водяного пожаротушения. Гидравлический расчет

5. Выбор оборудования

Заключение

Список литературы

Введение

Наибольшее распространение в настоящее время получили автоматические системы водяного пожаротушения. Они используются на больших площадях для защиты торговых и многофункциональных центров, административных зданий, спортивных комплексов, гостиниц, предприятий, гаражей и автостоянок, банков, объектов энергетики, военных объектов и объектов специального назначения, складов, жилых домов и коттеджей.

В моем варианте задания представлен объект производства спиртов, эфиров с подсобными помещениями, который в соответствии с п.20 таблицы А.1 приложения А свода правил 5.13130.2009 независимо от площади должен иметь автоматическую систему пожаротушения. Остальные подсобные помещения объекта в соответствии с требованиями данной таблицы оснащать автоматической системой пожаротушения необязательно. Стены и перекрытия железобетонные.

Основным видом пожарной нагрузки являются спирты и эфиры. В соответствии с таблицей принимаем решение, что для тушения возможно использовать раствор пенообразователя.

Основная пожарная нагрузка в объекте с высотой помещений 4 метра исходит из ремонтной зоны, которая в соответствии с таблицей приложения Б свода правил 5.13130.2009 относится ко 4.2 группе помещений по степени опасности развития пожара в зависимости от их функционального назначение и пожарной нагрузки сгораемых материалов.

На объекте отсутствуют помещения категорий А и Б по взрывопожарной опасности в соответствии с СП 5.13130.2009 и взрывоопасные зоны в соответствии с ПУЭ.

Для тушения возможных возгораний в объекте, с учетом имеющейся горючей загрузки, возможно использование раствора пенообразователя.

Для оснащения объекта производства спиртов, эфиров выберем автоматическую установку пенного пожаротушения сплинклерного типа, заполненную раствором пенообразователя. Под пенообразователями подразумеваются концентрированные водные растворы ПАВ (поверхностно-активных веществ), предназначенные для получения специальных растворов смачивателей или пены. Применение подобных пенообразователей во время тушения пожара позволяет существенно снизить интенсивность горения уже через 1,5-2 минуты. Способы воздействия на источник возгорания зависят от вида пенообразователя, используемого в огнетушителе, но основные принципы действия едины для всех:

- за счет того, что пена имеет массу, значительно меньшую, чем масса у любой воспламеняющейся жидкости, она покрывает поверхность топлива, тем самым подавляя огонь;

- использование воды, входящей в состав пенообразователя, позволяет в течение нескольких секунд снизить температуру топлива до того уровня, при котором горение становится невозможным;

- пена эффективно предотвращает дальнейшее распространение горячих испарений, образовывающихся в результате возгорания, что делает повторное воспламенение практически невозможным.

Благодаря этим особенностям, пенообразователи активно применяются для пожаротушения в нефтехимической и химической промышленностях, где существует высокий риск возгорания горючих и легковоспламеняющихся жидкостей. Эти вещества не представляют угрозы для здоровья или жизни людей, а их следы с легкостью удаляются из помещений.

1. Исходные данные

Гидравлический расчет выполняется в соответствии с требованиями СП 5.13130.2009 «Установки пожаротушения и сигнализации. Нормы и правила проектирования» по методике, изложенной в Приложении В.

Защищаемый объект представляет собой объем помещения 30х48х4м, в плане - прямоугольник. Общая площадь объекта составляет 1440 м2.

Исходные данные для производства спиртов, эфиров в соответствии с определенной группой помещений находим из таблицы 5.1 данного свода правил раздела «Водяные и пенные установки пожаротушения»:

- интенсивность орошения - 0,17 л/(с*м2);

- площадь для расчета расхода воды - 180 м2;

- минимальный расход воды установки пожаротушения - 65 л/с;

- максимальное расстояние между оросителями - 3 м;

- выбранная максимальная площадь, контролируемая одним спринклерным оросителем - 12м2.

- продолжительность работы - 60 мин.

Для защиты склада выбираем ороситель СПО0-РУо(д)0,74-R1/2/Р57(68,79,93,141,182).В3-«СПУ-15» ПО «СПЕЦАВТОМАТИКА» с коэффициентом производительности k = 0,74 (по тех.документации на ороситель).

2. Расчетные формулы

Расчетный расход воды через диктующий ороситель, расположенный в диктующей защищаемой орошаемой площади, определяем по формуле

где q1 - расход ОТВ через диктующий ороситель, л/с;

K - коэффициент производительности оросителя, принимаемый по технической документации на изделие, л/(с·МПа0,5);

Р - давление перед оросителем, МПа.

Расход первого диктующего оросителя является расчетным значением Q1-2 на участке L1-2 между первым и вторым оросителями

Диаметр трубопровода на участке L1-2 назначает проектировщик или определяют по формуле

где d1-2 - диаметр между первым и вторым оросителями трубопровода, мм;

Q1-2 - расход ОТВ, л/с;

м - коэффициент расхода;

v - скорость движения воды, м/с (не должна превышать 10 м/с).

Диаметр увеличивают до ближайшего номинального значения по ГОСТ 28338.

Потери давления Р1-2 на участке L1-2 определяют по формуле

где Q1-2 - суммарный расход ОТВ первого и второго оросителей, л/с;

Kт - удельная характеристика трубопровода, л6/с2;

А - удельное сопротивление трубопровода, зависящее от диаметра и шероховатости стенок, с2/л6.

Удельное сопротивление и удельная гидравлическая характеристика трубопроводов для труб (из углеродистых материалов) различного диаметра приведены в таблице В.1 и В.2. приложения В свода правил 5.13130.2009

Давление у оросителя 2

Р2=Р1+Р1-2.

Расход оросителя 2 составит

Гидравлическую характеристику рядков, выполненных конструктивно одинаково, определяем по обобщенной характеристике расчетного участка трубопровода.

Обобщенную характеристику рядка I определяем из выражения

Потери давления на участке а-b для симметричной и несимметричной схем находим по формуле.

Давление в точке b составит

Рb=Pa+Pa-b.

Расход воды из рядка II определяем по формуле

Расчет всех последующих рядков до получения расчетного (фактического) расхода воды и соответствующего ему давления ведем аналогично расчету рядка II.

Симметричную и несимметричную кольцевые схемы рассчитывем аналогично тупиковой сети, но при 50% расчетного расхода воды по каждому полукольцу.

3. Основные принципы работы установки пожаротушения

Автоматическая установка пожаротушения состоит из следующих основных элементов: насосной станции автоматического пожаротушения с системой входных (всасывающих) и подводящих (напорных) трубопроводов; - узлов управления с системой питающих и распределительных трубопроводов с установленными на них спринклерными оросителями.

3.1 Принцип работы насосной станции

В дежурном режиме эксплуатации питающие и распределительные трубопроводы спринклерных установок постоянно заполнены водой и находятся под давлением, обеспечивающим постоянную готовность к тушению пожара. Жокей-насос включается при срабатывании сигнализатора давления.

При пожаре, когда давление на жокей-насосе (в питающем трубопроводе) падает, при срабатывании сигнализатора давления включается рабочий пожарный насос, обеспечивающий полный расход. Одновременно при включении пожарного насоса подается сигнал пожарной тревоги в систему пожарной безопасности объекта.

Если электродвигатель рабочего пожарного насоса не включается или насос не обеспечивает расчетного давления, то через 10 с включается электродвигатель резервного пожарного насоса. Импульс на включение резервного насоса подается от сигнализатора давления, установленного на напорном трубопроводе рабочего насоса.

При включении рабочего пожарного насоса жокей-насос автоматически отключается. После ликвидации очага пожара прекращение подачи воды в систему производится вручную, для чего отключаются пожарные насосы и закрывается задвижка перед узлом управления.

3.2 Принцип работы спринклерной установки

При возникновении загорания в помещении, защищаемом спринклерной секцией, и повышении температуры воздуха более 68 "С разрушается тепловой замок (стеклянная колба) спринклерного оросителя. Вода, находящаяся в распределительных трубопроводах под давлением, выталкивает клапан, перекрывающий выходное отверстие спринклера, и он вскрывается. Вода из спринклерного оросителя поступает в помещение; давление в сети падает. При падении давлении на 0,1 МПа срабатывают сигнализаторы давления, установленные на напорном трубопроводе, подается импульс на включение рабочего насоса.

Насос забирает воду из городской водопроводной сети, минуя водомерный узел, и подает ее в систему трубопроводов установки пожаротушения. При этом жокей-насос автоматически отключается. Сигнализаторы потока жидкости при возникновении пожара на одном из этажей дублируют сигналы о срабатывании установки водяного пожаротушения (тем самым идентифицируя место загорания) и одновременно отключают систему энергопитания соответствующего этажа.

Одновременно с автоматическим включением установки пожаротушения в помещение пожарного поста с круглосуточным пребыванием оперативного персонала передаются сигналы о пожаре, включении насосов и начале работы установки в соответствующем направлении. При этом световая сигнализация сопровождается звуковой.

4. Проектирование установки водяного пожаротушения. Гидравлический расчет

Гидравлический расчет выполняют на самый удаленный и высокорасположенный («диктующий») ороситель из условия срабатывания всех оросителей, наиболее удаленных от водопитателя и смонтированных на расчетной площади.

Сначала следует рассчитать количество оросителей, защищающих расчетную площадь, с учетом максимальных расстояний между оросителями и от оросителей до стены.

Намечаем трассировку трубопроводной сети и план размещения оросителей и выделяем диктующую защищаемую орошаемую площадь на гидравлической план-схеме АУП, на которой расположен диктующий ороситель и проводим гидравлический расчет АУП.

Определение расчетного расхода воды на защищаемой площади.

Определение расхода и напора перед «диктующим оросителем» (расход в точке 1 на схеме в приложении 1) определяется по формуле:

Q =?k v H

Расход «диктующего» оросителя должен обеспечивать нормативную интенсивность орошения, поэтому:

Qмин = I*S=0,17 * 12 = 2,04 л/с, таким образом, Q1 ? 2,04 л/с

Примечание. При расчете необходимо учитывать количество оросителей, защищающих расчетную площадь. На расчетной площади 180 м2 расположено 4 рядка по 5 и 4 оросителей, общий расход должен быть не менее 60 л/с (см. табл.5.2 СП 5.13130.2009 для 4.2 группы помещений). Таким образом, при расчете напора перед «диктующим» оросителем необходимо учесть, что для обеспечения минимального требуемого расхода установки пожаротушения расход (а значит и напор) каждого оросителя придется увеличить. То есть в нашем случае - если расход из оросителя принять равным 2,04 л/с, то суммарный расход 18 оросителей будет приблизительно равен 2,04*18=37 л/с, а с учетом разного напора перед оросителями будет чуть больше, но это значение не соответствует требуемому расходу 65 л/с. Таким образом, необходимо подобрать напор перед оросителем таким образом, чтобы суммарный расход 18 оросителей, расположенных на расчетной площади был более 65 л/с. Для этого: 65/18=3,611, т.е. расход диктующего оросителя должен быть более 3,6 л/с. Проведя несколько вариантов расчетов в черновике определяем требуемый напор перед «диктующим» оросителем. В нашем случае H=24 м.в.с .=0,024МПа.

Q(1) =?k v H= 0.74v24= 3,625 л/с;

Посчитаем диаметр трубопровода в рядке по следующей формуле:

Откуда получим при скорости течения воды 5 м/c, значение d=40 мм и примем для запас значение 50 мм.

Потери напора на участке 1-2: dH(1-2)= Q(1) *Q(1) *l(1-2) / Km= 3,625*3,625*6/110=0,717 м.в.с.=0,007МПа;

Для определения расхода из 2-го оросителя вычислим напор перед 2-м оросителем:

Н(2)=Н(1)+ dH(1-2)=24+0,717=24,717 м.в.с.

Расход из 2-го оросителя: Q(2) =?k v H= 0.74v24,717= 3,679 л/с;

Потери напора на участке 2-3: dH(2-3)= (Q(1) + Q(2))*( Q(1) + Q(2))*l(2-3) / Km= 7,304*7,304*1,5/110=0,727 м. в. с;

Напор в точке 3: Н(3)=Н(2)+ dH(2-3)= 24,717+0,727=25,444 м.в.с;

Суммарный расход правой ветки первого рядка равен Q1 + Q2 = 7,304 л/с.

Поскольку правая и левая ветки первого рядка выполнены конструктивно одинаково (по 2 оросителя), то расход левой ветки будет также равен 7,304 л/с. Суммарный расход первого рядка равен Q I =14,608 л/с.

Расход в т.3 -делится пополам, поскольку питающий трубопровод выполнен тупиковым. Поэтому при подсчете потерь напора на участке 4-5 будет учитываться расход первого рядка . Q( 3-4) = 14,608 л/с.

Значение d=150 мм примем для основного трубопровода.

Потери напора на участке 3-4:

dH(3-4)=Q(3)*Q(3)*l(3-4)/Km= 14,608 *14,608 *3/36920=0,017 м. в. с;

Напор в точке 4: Н(4)=Н(3)+ dH(3-4)= 25,444+0,017=25,461 м. в. с;

Для определения расхода 2-го рядка необходимо определить коэффициент В:

, то есть B= Q(3)*Q(3)/H(3)=8,39

Таким образом, расход 2-го рядка равен:

Q II= v8, 39*24,918= 14,616 л/с;

Суммарный расход из 2-х рядков: QI +QII = 14,608+14,616 =29,224 л/с;

Аналогично нахожу

dH(4-5)=Q(4)*Q(4)*l(4-5)/Km= 29,224 *29,224*3/36920=0,069 м. в. с;

Напор в точке 5: Н(5)=Н(4)+ dH(4-5)= 25,461+0,069=25,53 м. в. с;

Так как, следующие 2 рядка являются несимметричными, то находим расход 3-го рядка следующим образом:

, то есть B= Q(1)*Q(1)/H(4)= 3,625*3,625/25,461=0,516

Q лев= v0,516 * 25,53= 3,629 л/с;

Q (5)= 14,616 +3,629 =18,245 л/с

B= Q(5)*Q(5)/H(5)=13,04

Q III= v13,04 * 25,53= 18,24 л/с;

Суммарный расход из 3-х рядков:Q (3 рядков)=47,464 л/с;

Потери напора на участке 5-6:

dH(5-6)=Q (6) *Q (6) *l(5-6)/Km= 47,464 *47,464 *3/36920=0,183 м. в. с;

Напор в точке 6: Н(6)=Н(5)+ dH(5-6)= 25,53+0,183=25,713 м. в. с;

Q IV= v13,04 * 25,713= 18,311 л/с;

Суммарный расход из 4-х рядков: Q(4 рядков) =65,775 л/с;

Потери напора на участке 6-7 (по тупиковому трубопроводу при длине трубопровода):

dH(6-7)=Q(4 рядков)*Q(4 рядков)*l(7-8)/Km=65,775*65,775*67,5/36920 = =7,909 м. в. с.=0,0787;

Таким образом, расчетный расход равен 65,775 л/с, что соответствует требованиям нормативных документов >65 л/с.

Требуемый напор в начале установки (возле пожарного насоса) рассчитывают из следующих составляющих:

напор перед «диктующим» оросителем;

потери напора в распределительном трубопроводе;

потери напора в питающем трубопроводе;

потери напора в узле управления;

разность отметок насоса и «диктующего» оросителя.

Потери напора в узле управления:

Размещено на http://www.allbest.ru

.вод.ст,

Требуемый напор, который должна обеспечить насосная установка, определяют по формуле:

Hтр=24+4+8,45+(9,622)*0,2+9,622 =47,99 м.в.с.=0,48 МПа

Общий расход воды на спринклерное пожаротушение:

Q(4 рядков) =65,775 л/с = 236,79 м3/ч

Требуемый напор:

Hтр = 48 м.в.с.=0,48 МПа

5. Выбор оборудования

Расчеты проводились с учетом выбранного оросителя СПОО-РУоО,74-R1/2/Р57.ВЗ-«СПУ-15»-бронза с диаметром выходного отверстия 15 мм.

С учетом специфики объекта (уникальное многофункциональное здание с массовым пребыванием людей), сложной системы трубопроводов внутреннего противопожарного водопровода, насосная установка подбирается с запасом подаваемого напора.

Время тушения составляет 60 мин, то есть необходимо подать 234 000 литров воды.

Проектным решением выбирается насос Иртыш-ЦМК 150/400-55/4 число оборотов 1500 об/мин, который имеет запас как по H=48 м.в.с., так и по Q. насоса=65м.

Рабочие характеристики насоса приведены на рисунке.

Заключение

В данной РГР приведены результаты изученных методик проектирования автоматических установок пожаротушения, и расчеты, необходимые для проектирования автоматической установки пожаротушения.

По результатам гидравлического расчета определено размещение оросителей с целью достижения расхода воды на пожаротушение на защищаемой площади - 65 л/с. Для обеспечения нормативной интенсивности орошения потребуется напор 48 м.вод.ст.

Оборудование для установок выбрано, исходя из нормативного минимального значения интенсивности орошения, расчетных значений расхода и требуемого напора.

Список литературы

1 СП 5.13130.2009. Установки пожарной сигнализации и пожаротушения автоматические. Нормы и правила проектирования.

2 Федеральный закон № 123 - ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности» от 22.07.2008 г.

3 Проектирование водяных и пенных автоматических установок пожаротушения/ Л.М. Мешман, С.Г. Цариченко, В.А. Былинкин,, В.В. Алешин, Р.Ю. Губин; под общ.ред. Н.П. Копылова. - М:ВНИИПО МЧС РФ, 2002.-413 с.

4 Интернет-сайты производителей противопожарного оборудования

Размещено на www.allbest.