Сигнали управління

ДОДАТОК 4

Розрахунок кисню та повітря для роботи ланок газодимозахисної служби. Особливості розрахунку під час гасіння пожеж на станціях метрополітену різного заглиблення (Розрахунок НУЦЗУ)

Серед загальних обов’язків особового складу газодимозахисної служби оперативно-рятувальних підрозділів ДСНС України одним з найбільш важливих є вміння виконувати розрахунок часу t_p, який можна витратити на виконання оперативної роботи в непридатному для дихання середовищі.

Представимо схему руху ланки ГДЗС у вигляді, який наведено на рисунку 1.

Рис. 1 – Схема руху ланки ГДЗС

Наведені позначення мають наступний фізичний смисл:

Р_поч – початковий тиск (мінімальний тиск, який був у ланці в момент включення), МПа;

P_вх – величина, на яку зменшився тиск під час руху до місця роботи, МПа;

Р_р – величина, на яку може змінитися тиск під час роботи біля осередку надзвичайної ситуації (НС), МПа;

Р_вих – контрольний тиск, за якого необхідно почати повернення, МПа;

Q_вх – кількість повітря (кисню), яку необхідно витратити для руху до місця роботи, л;

Q_р – кількість повітря (кисню), яку можна витратити під час роботи біля осередку НС, л;

t_вх – час руху до місця роботи, хв.;

t_р – розрахунковий час роботи біля місця НС, хв.

Оскільки відомі рівні легеневої вентиляції , що відповідають виконанню робіт різного ступеня важкості (у більшості випадків _л=30–40 л/хв), то, щоб забезпечити дихання газодимозахиснику під час входу t_вx, необхідно мати повітря у кількості:

, л. (1)

Це стосується як резервуарних, так і регенеративних дихальних апаратів.

Розглянемо апарати на стисненому повітрі. Враховуючи закон Бойля–Маріотта, тиск Р_вх , на який зменшиться початковий Р_поч за час входу t_вх, обчислюється наступним чином:

, МПа, (2)

де Р_а  0,1 МПа – атмосферний тиск ( тиск навколишнього середовища).

Тиск, який необхідно для забезпечення нормального виходу, Р_вих розраховуємо

, МПа, (3)

( – при роботі з важкими навантаженнями).

Початковий запас повітря витрачається під час руху до місця НС, роботи біля осередку НС та повернення (виходу) на чисте повітря, тобто початкового тиску в балоні повинно вистачити на:

, МПа. (4)

При цьому треба мати на увазі, якщо початковий тиск Р_поч менше мінімального тиску Р_min=0,9Р_max, за якого ізолюючий апарат може стояти в оперативному розрахунку, то поставлене завдання виконати неможливо.

Подібним чином можна підійти і до розгляду регенеративних дихальних апаратів. Як і для апаратів на стисненому повітрі, дійсним є співвідношення (4). Показник подачі кисню q можна вважати відомою величиною, оскільки, для регенеративних дихальних автоматів на стисненому кисню, конструкція котрих передбачає постійну подачу q, під час перебування у спокої та при виконанні легкої роботи та роботи середнього ступеня важкості q = q₌  1,4 л/хв. В інших випадках (який і рекомендується в більшості випадків), коли має місце поєднання постійної та легенево-автоматичної подач:

(5)

За час t_вх прямування до місця оперативної роботи тиск кисню в балоні зменшиться на:

, МПа. (6)

На випадок виникнення непередбачених обставин розмір того тиску, який необхідно резервувати:

, МПа, (7)

( – при роботі з важкими навантаженнями).

Тобто, мінімальний тиск, за якого необхідно почати повернення з місця оперативної роботи, повинен бути (у більшості випадків):

Для звичайних умов роботи:

, (8)

( – при роботі з важкими навантаженнями).

Таким чином, для виконання оперативної роботи в непридатному для дихання середовищі можна витратити час, який не повинен перевищувати

, хв. (9)

де – кількість кисню, л, яку передбачається витратити з балона для регенерації повітря у повітропровідній системі регенеративного дихального апарата під час виконання оперативної роботи.

Приклади розв’язання типових задач.

1. Визначити контрольний тиск, за якого необхідно почати повернення ланки ГДЗС, що працює в АСП AUER BD96, якщо при включенні газодимозахисників до апаратів у них був наявний тиск 270, 290 та 300 бар, а за час входу він зменшився до 240, 250 та 240 відповідно.

Визначаємо, на скільки зменшився тиск за час входу в кожному апараті:

Визначаємо величину, на яку зменшився тиск під час руху до місця роботи, що буде використовуватись для розрахунку контрольного тиску виходу (визначається за апаратом того газодимозахисника, у якого мало місце найбільше падіння тиску):

Визначаємо контрольний тиск виходу ланки (оскільки тиск у барах вимірюється тільки в закордонних апаратах, то Р_рез = 50 бар):

2. Визначити час роботи біля осередку НС в АСП АИР-317 (V_б = 7 л; Р_рез = 5 МПа), якщо під включення тиск повітря в апараті становив 27 МПа, а на рух до осередку передбачається витратити 7 хвилин.

Оскільки характер роботи не вказаний, вважаємо, що передбачається виконання звичайної роботи (_л  30 л/хв).

Визначаємо кількість повітря, яка буде витрачена за час входу:

Визначаємо, на скільки зменшиться тиск в апараті за час входу:

Визначаємо контрольний тиск виходу:

МПа.

Визначаємо, на скільки може зменшитись тиск за час роботи біля осередку НС:

МПа.

Визначаємо, на скільки може зменшитись запас повітря за час роботи біля осередку НС:

Визначаємо розрахунковий час роботи:

3. Визначити час роботи біля осередку НС в РДА Р-30 (V_б = 2 л; Р_рез = 3 МПа), якщо під включення тиск кисню в апараті становив 18 МПа, а на рух до осередку передбачається витратити 17 хвилин.

Оскільки характер роботи не вказаний, вважаємо, що передбачається виконання звичайної роботи (q  2 л/хв).

Визначаємо кількість кисню, яка буде витрачена за час входу:

Визначаємо, на скільки зменшиться тиск в апараті за час входу:

Визначаємо контрольний тиск виходу:

Визначаємо, на скільки може зменшитись тиск за час роботи біля осередку НС:

МПа.

Визначаємо, на скільки може зменшитись запас кисню за час роботи біля осередку НС:

Визначаємо розрахунковий час роботи:

Спрощені розрахунки часу роботи в АСП та РДА.

В основі спрощених розрахунків лежить перехід від застосування показника легеневої вентиляції (і, відповідно, подачі кисню для РДА) до швидкості падіння тиску в балонах.

. (10)

Враховуючи те, що показник легеневої вентиляції приймаємо 40 л/хв., а об’єм балонів для АСВ-2 дорівнює 8 літрам, вираз (10) набуває конкретного значення

кгс/см²/хв (для АСВ-2). (11)

Для АСВ-2 під час виконання легкої роботи (_л  20 л/хв.) швидкість падіння тиску буде дорівнювати приблизно 0,3 МПа/хв, а під час виконання важкої (_л  60 л/хв.) – 0,7 МПа/хв. Тобто

3 кгс/см²/хв – під час виконання легкої роботи;

5 кгс/см²/хв – під час роботи середнього ступеня важкості;

7 кгс/см²/хв – під час виконання важкої роботи;

Для інших апаратів, згідно Настанови з організації газодимозахисної служби в підрозділах Оперативно-рятувальної служби цивільного захисту ДСНС України, приймаємо:

кгс/см²/хв. (12)

Об’єм балонів при цьому дорівнює 6 літрам, тому що в поширених на території України закордонних апаратах Dräger РА-92 та “AUER” BD 96 .

Міркуючи аналогічно, можна показати, що під час виконання легкої роботи (_л  20 л/хв.) швидкість падіння тиску буде дорівнювати приблизно 0,4 МПа/хв, а під час виконання важкої (_л  60 л/хв) – 1,0 МПа/хв. Тобто

4 кгс/см²/хв – під час виконання легкої роботи;

7 кгс/см²/хв – під час роботи середнього ступеня важкості;

10 кгс/см²/хв – під час виконання важкої роботи;

Якщо треба, аналогічним чином можна розробити рекомендації щодо спрощених розрахунків для кожного конкретного апарата на стисненому повітрі.

При роботі в метрополітені, при спуску рятувальників по нерухомому ескалатору тиск зменшується зі швидкістю

(13)

а при підйомі потерпілого по нерухомому ескалатору -

(14)

Вираз (10) для РДА має вигляд

. (15)

Враховуючи (15), для РДА з кисневими балонами, які мають об’єм 1 л, під час спрощених розрахунків можна вважати, що

кгс/см²/хв, (16)

а з дволітровими балонами –

кгс/см²/хв. (17)

Розрахунковий час повернення ланки з урахуванням моменту, в який відбулось включення до апаратів визначається як

. (18)

При визначенні контрольного тиску Р_вх та часу t_розв, за якого ланці необхідно припинити розвідку, вважається, що робота біля осередку НС не передбачається. Тобто

, (19)

. (20)

Для регенеративних дихальних апаратів

, (21)

. (22)

Для випадку, коли ланка в РДА працює в метрополітені:

, (23)

. (24)

Приклади розв’язання типових задач за спрощеними розрахунками.

1. Визначити час повернення ланки, якщо при включенні до АСВ-2 із вмикачем резерву о 20 годині 15 хвилин у газодимозахисників був тиск 18, 19 та 20 МПа.

приймаємо 20 год 15 хв + (18-3) / 5 = 20 год 15 хв + 30 хв = 20 год 45 хв.

2. Визначити контрольний тиск та час, за якого ланці ГДЗС необхідно припинити розвідку, якщо при включенні газодимозахисників до АСП о 23 годині 50 хвилин, у них був тиск 260, 270 та 280 бар.

приймаємо 23 год 50 хв + (260-50) / 7 = 23 год 50 хв + 30 хв = 00 год 20 хв.

3. Визначити розрахунковий час повернення ланки, якщо при включенні до Р-30 о 15 години 00 хвилин у газодимозахисників був тиск 18, 19 та 20 МПа.

приймаємо 15 год 00 хв + (18-3) / 0,1 = 15 год 00 хв + 150 хв = 17 год 30 хв.

4. Визначити контрольний тиск та час, за якого ланці ГДЗС необхідно припинити розвідку в метрополітені, якщо при включенні газодимозахисників до Р-30 о 23 годині 50 хвилин у них був тиск 200, 190 та 180 кгс/см².

приймаємо 23 год 50 хв + (180-30) / (3·1) = 23 год 50 хв + 50 хв = 00 год 40 хв.

Додаток 4

Розрахунок кисню та повітря для роботи ланок газодимозахисної служби. Особливості розрахунку під час гасіння пожеж на станціях метрополітену різного заглиблення (Розрахунок ЛДУБЖД))

Проведення розрахунків параметрів роботи в ЗІЗОД

Кожний газодимозахисник під час роботи у складі ланки ГДЗС повинен стежити за показаннями манометру і вміти здійснювати розрахунок витрат повітря (кисню) та тривалості роботи в ЗІЗОД.

Основними показниками, які враховуються під час розрахунків часу роботи у загазованих і задимлених середовищах, є:

контрольний тиск повітря (кисню) в ЗІЗОД, при якому ланці ГДЗС

необхідно виходити на свіже повітря;

час роботи ланки ГДЗС у загазованих і задимлених середовищах;

очікуваний час повернення ланки ГДЗС на свіже повітря.