1000I – потери напора на трение на участке длиной 1000 м [17];

l – длина участка, для первого случая l=435,69 м, для второго случая (по кольцу, при возможности отключения одного участка на ремонт) l=713,77 м.

h=1,2·21,9·435,69/1000=11,45 м

h=1,2·21,9·713,77/1000=18,76 м

Объем пожарных резервуаров

Объем пожарного запаса воды (W_пр) определяем из условия хранения воды необходимого на:

- пенотушение в течение 15 минут (0,4 часа) [6]

W₁ = 0,4 · 18,8 · 3,6 = 27,072 м³

- орошения водой (охлаждения) в течение 6 часов [6]

W₂ = 6 · (38,13 + 21,46) · 3,6 = 1287,144 м³

- забора воды из гидрантов в течение 3 часов [1].

W₃ = 3 · 0,25 · (38,13 + 21,46 + 18,8) · 3,6 = 211,653 м³

W_пр = W₁ + W₂ + W₃ = 27,072 + 1287,144 + 211,653 = 1525,869 ≈ 1526 м³.

Принимаем к установке два резервуара РВС-1000, объемом 1000 м³ каждый. Обогрев резервуаров осуществляется теплофикационной водой. Температура воды в резервуарах поддерживается плюс 10 град.С.

Нормативное время восстановления пожарного объема в резервуарах принимается 24 часа [1] и осуществляется по проектируемому кольцевому хозяйственно-питьевому водопроводу из расчета подачи не менее

1526 / 24 = 63,58 м³/час = 17,66 л/с (по 8,67 л/с в каждый резервуар).

Пропускная способность трубопровода, с учетом снижения потребления воды на хозяйственно-питьевые нужды предприятия до 70 % [1], составит:

63,58 + 0,7 · 2,285 = 65,18 м³/ч = 18,01 л/сек

2.4 Подбор пожарных насосов

Насос для подачи воды из резервуаров в кольцевой противопожарный водопровод подбираем по данным:

- производительность насоса Q = 99,7 л/с ≈ 360 м³/ч;

- напор перед лафетными стволами и пеногенераторами – номинальное 60 м (рабочее 40-80 м);

- диаметр всасывающих линий – 400 мм

- диаметр напорных линий – 250 мм

Определяем напор пожарных насосов, Н, м:

Н = Z_д – Z_он + Н_св + h + h_зн + h_н.с , (8)

где Z_д – отметка земли в “диктующей точке”, z_д=168,00 м;

Z_он – отметка оси насоса, z_он=166,33 м;

Н_св – требуемый свободный перед лафетными стволами и пеногенераторами, Н_св=60 м;

h – потери напора на участке противопожарного водопровода, для первого случая h=11,45, для второго случая (по кольцу, при возможности отключения одного участка на ремонт) h=18,76 м.

h_зн – запас напора, h_зн=1,5 м;

h_н.с – потери напора в коммуникациях насосной станции h_н.с=3 м.

Н = 168,00-166,33+60+11,45+1,5+3= 77,62≈78 м

Н = 168,00-166,33+60+18,76+1,5+3= 84,93≈85 м

Принимаем к установке три насосных агрегата (2 рабочих; 1 резервный) марки 1Д200-90 (D_K = 270 мм) с электродвигателем 5АМ250М2У3, мощностью 90 кВт. Рабочий интервал насоса по производительности от 140 до 250 м³/ч. Необходимый нам максимальный расход 360 м³/ч обеспечат два насоса при параллельной работе с напором 92 м. вод. ст. [15].

2.5 Подбор циркуляционных насосов

С целью недопущения замерзания воды в кольцевом трубопроводе обеспечивается её циркуляция с возвращением в резервуары с температурой не ниже плюс 5 град С.

Производительность насосов и толщину теплоизоляции трубопроводов надземного кольцевого противопожарного водопровода принимаем методом подбора из условия недопущения образования ледяной корки в трубе и из расчета недопущения снижения температуры воды в трубопроводе ниже плюс 5 град.С по методике изложенной в [10].

Определим температуру воды в начале напорного водовода, если образование ледяной корки в трубе не допускается. Радиус стальной трубы водовода r = 0,125 м. Длина кольцевого водовода l = 1600 м. Расход воды G =10000 кг/ч. Теплоизоляция трубы – скорлупы из пенополиуретана ППУ толщиной d_и = 0,06 м; коэффициент теплопроводности ППУ l_и = 0,028 Вт/(м×°С). Минимальная среднесуточная температура воздуха t_в = - 57° С. Скорость ветра v = 7,7 м/с. Скорость воды в трубопроводе Ду 250 мм при заданном расходе v_в = 0,057 м/с.

При заданной температуре воды в конце расчетного участка трубопровода t_к = 5 град.С и толщине теплоизоляции d_и, температура воды в начале расчетного участка t_н должна быть не менее

t_н =(t_к ‑ t_в) · e · j_з + t_в, (9)

где t_в - минимальная среднесуточная температура наружного воздуха, °С;

е - экспонент (показательная функция).

, (10)

(11)

(12)

a_в - коэффициент теплоотдачи от воды к внутренним стенкам трубы, Вт/м²×°С), определяемый по формуле

(13)

a_н - коэффициент теплоотдачи от поверхности трубопровода и наружному воздуху, Bт/(м²×°C), определяемый в зависимости от наружного радиуса (с изоляцией) и скорости ветра

(14)

v - скорость ветра, м/с.

По вышеприведенным формулам определяем значения

а_в = 1415 · 0,057^0,8 / (2·0,125)^0,2 = 188,74 Вт/(м×°С)

R_в = 1 / (2·2,14·188,74 · 0,125) = 0,006746 м×°С/Вт

а_н = 37 · 7,7^0,8 / [2 ·(0,125 + 0,06)]^0,2 = 231,076 Вт/(м²×°С)

R_н = 1 /2·3,14 (0,125 +0,1)·231,076 + 1 /2·3,14·0,028·ln[(0,125 + 0,06)/ /0,125]=2,232 м×°С/Вт

φ₃ = 1600 / 1,16·10000·(0,06746 + 2,232) = 0,0616

t_н = (5-(-57)) е^0,07 + (-57) = 8,94 ° С

Таким образом начальной температуры в 10 град. С достаточно чтобы при циркуляционном расходе 10 м³/час и толщине изоляции из ППУ 60 мм температура в конце кольцевого трубопровода понизилась не ниже + 5 град.С.

Принимаем к установке насосы марки Иртыш-ЦМЛ 50/130-1,5/2 производительностью 10 м³/час, напором 21 м, в количестве 3 шт (1 рабочий, 2 резервных) [10].

3 Эксплуатационный раздел

3.1 Описание схемы пожаротушения

Вода из резервуаров противопожарного запаса (Р-5, Р-6) РВ-1000 (2 шт) забирается насосами марки 1Д200-90 (2 рабочих, 1 резервный) и подается в кольцевой пожарный водопровод Ду 250 мм с напором достаточным для обеспечения давления перед лафетными стволами и пеногенераторами не ниже 0,6 МПа.

Включение пожарных насосов предусматривается при срабатывании ручных пожарных извещателей устанавливаемых вдоль сливной эстакады и резервуарного парка.

Насосы Н-1, Н-2 (Н-3) включаются и при достижении давления на выкиде насоса 0,6 МПа автоматически открываются задвижки на напорных линиях.

Если давление на выкиде рабочего насоса менее 4 кгс/см² автоматически включается резервный насос. Автоматическое включение резервного насоса производится и при неисправности электрозадвижки на рабочем насосе.

Предусматривается также возможность включения насосов Н-1, Н-2, (Н-3), электрозадвижек по месту и со щита операторной.

В период, когда отбора воды из противопожарного водопровода не осуществляется, для предотвращения замерзания воды, предусматривается её циркуляция по кольцу с возвратом в резервуары противопожарного запаса воды, которые оборудуются подогревателями для поддержания температуры воды плюс 10°С.

Кольцевой водопровод оборудуется датчиками температуры воды с выдачей сигнализации на пульт при снижении температуры ниже плюс 5°С.

Циркуляция воды по пожарному кольцу осуществляется насосами Н-4, (Н-5, Н-6) марки Иртыш-ЦМЛ 50/130-1,5/2 производительностью 10 м³/час, напором 21 м, в количестве 3 шт. (1 рабочий, 2 резервных) согласно [10].

При включении в работу пожарных насосов Н-1, Н-2 (Н-3) предусматривается автоматическое отключение циркуляционных насосов Н-4, (Н-5, Н-6) и наоборот. Работа циркуляционных насосов предусматривается только с наступлением периода года с отрицательной температурой наружного воздуха.

Насосы Н1-Н6 оборудуются блокировкой на невозможность их пуска при отсутствии среды (воды) в корпусе насоса, а также предусматривается самозапуск насосов при кратковременном перерыве в электропитании.

Предусматривается отключение Н-1, Н-2 (Н-3) при минимальном уровне воды в резервуарах Р-5, Р-6.

Перечень и характеристика насосного оборудования представлены в таблице 3.

Таблица 3 - Перечень и характеристика насосного оборудования

По-зи-ция по схе-ме	Наименование оборудования	Количество	Технологическая характеристика	Приме-чание
Насосная станция пожаротушения
Н1, Н2, Н3	Насосы подачи воды в систему противопожарного водопровода во время пожара. (марка 1Д200-90 с электродвигателем 5АМ250М2У3)	3 (2- рабочих, 1- резервный)	Производительность - 140-250 м3/час Требуемый дифференциальный напор 95– 82 м.в.ст. Напряжение – 380 В Мощность - 90 кВт
Продолжение таблицы 3
По-зи-ция по схе-ме	Наименование оборудования	Количество	Технологическая характеристика	Приме-чание
Н4, Н5, Н6	Насосы циркуляции воды в кольцевом трубопроводе противопожарного водопровода в период отсутствия пожара	3 (1- рабочий, 2- резервных)	Производительность - 10 -12 м3/час Требуемый дифференциальный напор - 15– 20 м.в.ст. Напряжение - 380В Мощность - 1,5 кВт

План сетей наружного водоснабжения системы В2 и принципиальная схема сетей водоснабжения системы В2 представлена в графической части.