Розрахунок системи пінного пожежогасіння

Системи пінного пожежогасіння призначені для гасіння пожеж у вантажних танках і трюмах, паливних резервуарах, машинно-котельних і насосних відділеннях, кофердамах, а також у житлових і службових приміщеннях.

Принцип дії системи заснований на ізоляції вогнища пожежі від кисню повітря шаром піни, крім того, піна володіє й охолодним ефектом. Покриваючи палаючі матеріали й предмети рідкою плівкою, піна охолоджує їх і витісняє із заповнюваного нею приміщення продукти горіння. На морських суднах застосовується хімічна й повітряно-механічна піна.

Хімічна піна утвориться в результаті реакції розчинів різних хімічних препаратів (звичайно лугу з кислотою), що входять до складу піно-генераторних порошків, у присутності спеціальних речовин-стабілізаторів, що надають їй клейкість. Діоксид вуглецю, що виділяється при цьому, сприяє утворенню густої стійкої піни, що розбавляє повітря в зоні горіння, знижуючи тим самим концентрацію в ньому кисню.

У суднових умовах піна виходить із піногенераторних порошків у спеціальних апаратах – піногенераторах. Донедавна хімічна піна завдяки своїм високим вогнегасним властивостям була єдиним ефективним засобом гасіння нафтопродуктів. Однак хімічній піні властиві й деякі серйозні недоліки. Важливим недоліком є провідність піною електричного струму. Ця обставина обмежує використання піни для гасіння електроустаткування, що перебуває під напругою. Крім того, для утворення хімічної піни необхідні порівняно дорогі хімічні матеріали. Висока хімічна активність сприяє протіканню корозії суднового устаткування. Істотним недоліком генераторів хімічної піни є непідготовленість їх до негайної дії, тому що порошок зберігається на судах у герметично закритих банках, які розкривають при виникненні пожежі. Завантажувати ж бункер піногенератора порошком заздалегідь недоцільно через високий рівень його гігроскопічності. При тривалому зберіганні на відкритому повітрі пінопорошок злежується й швидко робиться непридатним. Таким чином, через конструктивну недосконалість основного елемента системи хімічного піногасіння знижується можливість оперативного керування нею. У зв'язку із цим у цей час хімічна піна використовується на судах найчастіше тільки у вогнегасниках.

Повітряно-механічна піна. Недоліки, які властиві хімічній піні, не має повітряно-механічна піна, що повністю замінила на сучасних судах хімічну. Повітряно-механічна піна виходить шляхом механічного перемішування водяного розчину піноутворювача й повітря. По складу ця піна являє собою суміш повітря (90 %), води (9,6…9,8 %) і піноутворювача (0,4…0,2 %). Вітчизняні рідкі піноутворювачі ПО-1, ПО-1А, ПО-1Д й інші мають високі якості: стійкістю, нейтральністю до металів, швидкістю розчинення у воді. Для утворення піни використовується прісна й морська вода.

Завдяки високій стійкості й в'язкості піну можна з успіхом використовувати й для ліквідації вогню у верхніх частинах суднових приміщень, і на підволоках, де неможна застосовувати вуглекислотні вогнегасники. Оскільки піна містить воду, вона також і прохолоджує вогнище пожежі. Піну можна застосовувати для гасіння волокнистих і матеріалів, що змочуються погано. Склад, що утвориться при руйнуванні піни, має гарні змочувальні властивості. Проникаючи в глиб палаючих матеріалів, він припиняє тління.

Повітряно-механічна піна буває звичайний, середньої й високої кратності. Кратністю піни називається відношення обсягу отриманої піни до обсягу емульсії, що представляє собою розчин піноутворювача у воді. Піну із кратністю до 20 відносять до низькократної, із кратністю від 20 до 200 – до середньократної, понад 200 – до високократної. У цей час на судах застосовуються генератори, за допомогою яких можна одержувати 1000-кратну піну. Високократна піна ставиться до об'ємних засобів пожежогасіння.

Повітряно-механічна піна безпечна в обігу, не псує вантажі й устаткування, має малу масу. Завдяки високій ефективності, постійній готовності й зручності обслуговування системи повітряно-механічного піногасіння широко застосовуються на сучасних судах для гасіння нафтопродуктів і інших горючих речовин. Піна є найбільш ефективним засобом гасіння пожеж у більших ємностях із займистими рідинами. Піна, отримана з використанням прісної води, може застосовуватися для гасіння палаючих кабелів і електроустаткування, що перебувають під напругою не вище 500 У, за умови дотримання мер електробезпечності. Однак при більше високих напругах застосування піни сполучене з небезпекою для життя людей. Не рекомендується також застосовувати піну для гасіння палаючих металів: калію, кальцію, натрію, цинку й ін.

Піну не можна застосовувати для гасіння палаючих газів і криогенних рідин, а також разом з деякими видами вогнегасних порошків. Хоча вважається, що піна нетоксична, не можна залишатися в приміщенні, заповненою піною. Перед тим як увійти в таке приміщення, необхідно надягти шланговий протигаз або автономний дихальний апарат і використовувати страховочний канат.

Для одержання повітряно-механічної піни використовується спеціальна апаратура, що розділяється на дві групи залежно від місця й способу одержання піни.

В апаратурі із зовнішнім піноутворенням піна утвориться в спеціальних повітряно-пінних стовбурах поза резервуаром для зберігання піноутворювача.

В апаратурі із внутрішнім піноутворенням піна починає утворюватися на виході з ємності для зберігання суміші води й піноутворювача. Закінчується ж піноутворення при виході піни зі спеціальних насадок. Апаратура проста, надійна в експлуатації й завжди готова до дії. Тому такі установки широко застосовуються на морських суднах для гасіння місцевих вогнищ пожеж.

Всю апаратуру для одержання повітряно-механічної піни залежно від піноутворення можна розділити на загальносуднові системи й установки місцевого призначення.

Системи піногасіння забезпечують утворення й подачу повітряно-механічної піни в більших кількостях, тому вони широко використовуються на великотоннажних судах. Система повітряно-механічного піногасіння завдяки ефективності гасіння нафтопродуктів, швидкодії й надійності встановлюється на сучасних танкерах як основна система пожежогасіння. Для забезпечення роботи таких систем застосовуються спеціальні водяні насоси, а також стаціонарні насоси водяного пожежогасіння.

Установки піногасіння (місцеві) служать для утворення й подачі піни в невеликих кількостях і діють автономно.

Піна утвориться в стаціонарні й ручні (переносних) повітряно-пінних стовбурах, що є основним конструктивним вузлом апаратури із зовнішнім утворенням піни.

Недоліком генераторів піни середньої кратності є невеликий радіус їхньої дії – довжина пінного струменя не перевищує 6…10 м.

Для ліквідації пожеж у машинно-котельних відділеннях суден, у вантажних танках і насосних відділеннях танкерів і газовозів останнім часом стали застосовувати генератори, у яких утвориться 1000-кратна піна на основі вітчизняних піноутворювачів. Найбільше поширення на флоті одержали генератори високократної піни наступних марок: ГВПВ-100, ГВПВ-160, ГВПВ-250, ГВПВ-400 та ін..

Для одержання високократної піни використовуються вітчизняні піноутворювачі ПО-1 і ПО-1Д при об'ємній частці у воді 4…6 %.

Загальна кількість емульсії в м³, що необхідно для локалізації пожежі в тому чи іншому приміщенні визначається за виразом:

(В.1)

де F – площа, що покривається піною, м²;

q – інтенсивність подачі емульсії, м³/(м²·год);

t – розрахований час безперервної подачі установки, год.

В системі піногасіння в якості вогнегасної речовини може вироблятися піна кратності: низької, біля 10:1; середньої, біля 50:1 та 150:1; високої біля 1000:1.

Для машинних та інших приміщень, обладнання яких працює на рідкому паливі інтенсивність подачі розчину при кратності піноутворювача 1000:1 становить 0,06 м³/(год·м²). Тривалість безперервної роботи повинна бути достатньою для забезпечення п'ятикратного заповнення об'єму приміщення, що захищається.

Таблиця В.1 – Залежність інтенсивності подачі розчину та тривалість роботи системи від кратності піноутворення

Найменування приміщень	Інтенсивність подачі розчину, м³/( год-м²), при кратності піноутворювача			Розрахунковий час безперервної роботи, хв.
	10:1	100:1	1000:1
Вантажні цистерни (танки) для займистих рідин з температурою спалаху пар 60°С и нижче й палуби цих цистерн (танків) Вантажні цистерни (танки) для займистих рідин з температурою спалаху пар вище 60°С и паливні цистерни Трюми для сухих небезпечних вантажів Машинні й інші приміщення, устаткування яких працює на рідкому паливі Приміщення для зберігання займистих рідин, матеріалів і речовин, зріджених і стиснених газів	(0,36; 0,036; 0,18)¹ 0.36³ – – –	0,36³ 0,27³ 0,24³ 0,27³ 0,27³	– – – 0,06 –	30² 20 45 20 Тривалість роботи повинна бути достатньою для забезпечення п'ятикратного заповнення обсягу,приміщення, що захищається 20
Інтенсивність подачі розчину вибирається така, при якій забезпечується найбільша продуктивність системи, і повинна бути не менш наступних значень: – 0,36 м³/год на 1 м² площі горизонтального перетину цистерни (танка), що має найбільшу площу; – 0,036 м³/год на 1 м² площі палуби вантажних цистерн (танків), обумовленої як добуток максимальної ширини судна на довжину палуби, займаної цистернами (танками); 0,18 м³/год на 1 м² площі, що захищається лафетним стовбуром найбільшої продуктивності й повністю розташованої в ніс від нього, однак не менш 75 м³/год. На нафтоналивних судах, обладнаних системою інертного газу, розрахунковий час роботи системи повинне бути не менш 20 хв. За розрахункову слід ухвалювати площу горизонтального перетину найбільшого приміщення, що захищається.