4.12.4 Применение системы самонаведения

Ввиду высокой эффективности и экономичности тушения к автоматическим системам самонаведения проявляется повышенный интерес как в нашей стране, так и за рубежом.

Автоматические системы самонаведения на очаг пожара могут применяться для пенного тушения и водяного орошения технологических аппаратов, оборудования, для подавления горения внутри складских и производственных помещений. Целесообразно применение систем самонаведения в автоматизированных производствах или в помещениях с загазованной и загрязненной атмосферой, в которых не допускается пребывание персонала.

С помощью систем самонаведения выгодно защищать механизированные многоячеистые склады, обслуживаемые автоматическими укладчиками. В этом случае система выполняется следующим образом. Каждая из ячеек или группа ячеек, в которых хранится готовая продукция или полуфабрикаты, снабжаются датчиком обнаружения загораний.

Запас огнетушащего вещества хранится в специально оборудованном автономном питателе-укладчике, который может перемещаться по монорельсу к любой из ячеек складского пролёта.

При обнаружении загорания датчиком, установленным в элементарной складской ячейке, выдается управляющий импульс на перемещение автономного питателя-укладчика с огнетушащим веществом. Программа оптимального поиска питателем координат пожара осуществляется логическим преобразователем или вычислительной машиной, сопряженной с автоматической системой управления технологическим процессом (АСУ ТП). Как только питатель достигнет заданной ячейки, передвижения прекращается, включается запорно-пусковое устройство, и огнетушащее вещество поступает в зону горения. После ликвидации пожара автономный питатель возвращается в исходное положение.

4.13. Способы и системы автоматической взрывозащиты

4.13.1 Промышленные взрывы и способы их подавления

Наиболее часто промышленные взрывы происходят при использовании неисследованных топлив в экспериментальных и опытных установках, при перегонке нефти, в производстве химической продукции, при покраске и сушке изделий.

Вероятными причинами взрывов в технологических аппаратах могут являться: нагретые поверхности; перегрев подшипников; открытое пламя; разряды статистического электричества и др.

Причинами взрывов в производственных помещениях являются: разрыв оборудования; утечка газов через неплотности в соединениях; перегрев аппаратов и чрезмерное повышение давления и др. Часто причины приводящие к взрывам являются следствием нарушения правил по обслуживанию и эксплуатации оборудования.

Для обеспечения пожаро- и взрывобезопастности технологических аппаратов целесообразно особо взрывоопасные производственные процессы осуществлять в инертной среде (азот, двуокись углерода и др.)

Наиболее надёжными средствами защиты от взрывов являются автоматические системы их локализации и подавления, основанные на быстрой регистрации очага воспламенения и последующем воздействии на него огнетушащим веществом.

Основными параметрами взрыва, которые учитываются при выборе методов и способов взрывозащиты, являются давление и температура взрыва, скорость нарастания давления и скорость распространения пламени, концентрационные пределы воспламенения, а также влияние на них различных добавок и разбавителей.

Конечное давление при взрывах в замкнутых объемах зависит от физико-химических свойств горючих смесей и концентрации горючего. Его можно определить по уравнению:

, (4.38)

где Рк, Тв – соответственно давление и температура взрыва в замкнутом объеме; Р₀, Т₀ – соответственно начальные давление и температура смеси; n,m – число молей газа соответственно до и после взрыва.

Так, как для большинства газов отношение m/n≈1, то конечное давление прямо пропорционально начальному давлению газов и температуре горения.

Окислительные реакции, приводящие к взрыву, протекают не мгновенно, а в течение некоторого промежутка времени.

Скорость нарастания давления зависит прежде всего от физико-химических свойств горючих материалов, объёма, конструкции и плотности заполнения аппарата. Для твердых и вязкожидких композиций скорость нарастания давления и конечное давление определяются степенью заполнения аппарата:

, (4.39)

где V – объем горючего вещества; Vо – объем аппарата.

Чем больше К, тем интенсивнее скорость нарастания давления, меньше время развития взрыва и выше конечное давление.

Для парогазовых смесей скорость изменения давления в сферических сосудах и аппаратах определяется дифференциальным уравнением:

, (4.40)

где Р₀ – начальное давление горючей смеси; n, m – число молей газа соответственно до и после взрыва; Тв – температура взрыва; Т₀ - начальная температура исходной смеси; – скорость превращения (сгорания) исходной смеси.

Скорость превращения исходной смеси находят по отношению доли горючего, сгорающего в единицу времени, к массе исходной смеси

, (4.41)

где F – площадь поверхности пламени; v_П – нормальная скорость распространения пламени; V₀ – объем сосуда; ρ, ρ₀ – площадь соответственно продуктов сгорания и исходной смеси.

Большинство газо-паровоздушных смесей при горении в замкнутом объёме имеют среднюю скорость распространения пламени v = 3v_Н, причем в начальный период развития взрыва, когда изменение давления в сосуде незначительное, скорость распространения пламени максимальна, а в конце взрыва при сгорании у стенок минимальна и примерно соответствует нормальной скорости.

При распространении пламени по трубопроводу наблюдается прогрессирующее горение, так как газ сжигается все больше и больше. За счет чего увеличивается энергия пламени и взрыв может перейти в детонацию. Существенное увеличение скорости нарастания давления происходит при отношении длины трубопровода к его диаметру более 30.

Теоретически максимальная скорость распространения пламени должна быть при концентрации соответствующей стехиометрической смеси. Однако, практически, максимальная скорость при взрыве наблюдается при концентрациях горючего, превышающих стехиометрическое значение на 20-35%.

В значительной мере скорость распространения пламени зависит от конструкции, степени герметизации аппарата, мощности и расположения источника взрыва.

Концентрационные пределы устойчивого распространения пламени также зависят от многих факторов: температуры исходных компонентов, давления, конвенции, размеров, формы и материалов сосуда. Область взрывоопасных концентраций для различных газо- паровоздушных смесей неодинакова. Наибольший интервал пределов воспламенения (50-80 объёмн. %) наблюдается у ацетилена, водорода, окиси углерода, наименьший (4-6 объёмн. %) - у бензина, керосина, бутана, пропана. Если окислителем является чистый кислород, то пределы воспламенения значительно расширяются за счет увеличения верхнего концентрационного предела, нижний концентрационный предел может сохранять своё значение или незначительно изменяться.