Рис. 3. Резервуар МТБ-Герда

Автор: А.А. Дунаев (НПП «Герда»).

Опубликовано в журнале Химическая техника №4/2014

Качество пены, применяемой в любой системе пенного тушения, а, значит, эффективная работа всей системы не в последнюю очередь зависит от того, насколько точно выдерживается требуемое процентное содержание пенообразователя в водном растворе. Пенообразователи рекомендуется хранить в концентрированном виде, так как в растворе с водой срок их годности значительно сокращается. Следовательно, смешивание с водой должно выполняться непосредственно в момент срабатывания системы, для чего могут использоваться различные дозирующие устройства.

Наибольшее распространение в отечественной практике получили пеносмесители эжекторного типа.

Камера смешения такого устройства образует сужение в линии подачи воды, что вызывает резкое возрастание скорости потока и, следовательно, падение давления, благодаря чему пенообразователь через боковой ввод «эжектируется» в воду.

Наряду с простотой и низкой стоимостью такой метод в его классическом виде имеет ряд недостатков.

Для создания разрежения, достаточного для удовлетворительной эжекции, требуется значительное сужение в линии подачи воды, следовательно, значительно возрастает гидравлическое сопротивление.

Кроме того, накладываются существенные ограничения на расстояние и высоту расположения эжектора по отношению к резервуару с пенообразователем, а заданный коэффициент смешения сохраняется только при строго определенных давлении и расходе воды, что не всегда может быть обеспечено в реальных условиях и совершенно неприемлемо в системах с переменным расходом.

Проблему решают специальные дозирующие устройства, способные сами регулировать поступление пенообразователя в зависимости от изменения расхода воды в пожарном трубопроводе. Конечно, существуют электронные системы дозирования, но наиболее привлекательными, на наш взгляд, являются устройства механического типа – надежные и простые в эксплуатации, работающие только за счет давления воды.

Основные подходы к построению таких устройств можно рассмотреть на примере дозатора с регулированием давлением типа PP (Pressure Proportioner) компании Tyco/Skum (рис. 1).

Рис. 1. Дозатор с регулированием давления: а – конструкция; б – внешний вид
Рис. 1. Дозатор с регулированием давления: а – конструкция; б – внешний вид

Поступающая вода создает на входе дозатора давление p1, а после прохождения через сужение в камере смешения 8 давление на выходе дозатора уменьшается до значения p3, что приводит к подсасыванию пенообразователя через калиброванное отверстие 7. Пенообразователь подается на дозатор специальным насосом, поэтому нет необходимости создавать значительное сужение в линии воды и ограничивать расстояние до резервуара с пенообразователем. Отношение площади проходного сечения на входе пенообразователя к площади сечения камеры смешения должно быть равным требуемому процентному соотношению пенообразователя и воды в результирующем растворе.

Однако расход жидкости, как известно, зависит не только от площади проходного сечения, но и от скорости потока, которая определяется разностью давлений на входе и выходе линии (p3 – p1 для линии воды и p3 – p2 для для линии пенообразователя). Следовательно, сохранить заданный процент дозирования в рассматриваемой системе при неизменной площади проходных сечениях можно, только если p2 = p1. Но при изменении расхода воды в пожарном трубопроводе давление p1 будет меняться, соответственно необходимо менять либо давление в линии пенообразователя, либо площадь проходного сечения этой линии. В модели PP реализован второй подход.

На вводе пенообразователя установлен мембранный клапан. Его верхняя камера соединяется тонкой трубкой 1 с входом дозатора, нижняя камера сообщается с его выходом. Камеры разделены диафрагмой 5, связанной с регулирующей затворной трубкой 4. Под действием разности давлений в верхней и нижней камерах (p1 – p3), которая растет при увеличении расхода, диафрагма перемещает затвор 4 ближе или дальше по отношению к седлу клапана 6, уменьшая или увеличивая поступление пенообразователя и поддерживая тем самым заданный процент дозирования в широком диапазоне расхода воды. Так, дозатор PP-150/50 (для пожарного трубопровода Dу = 150 мм) работает в диапазоне 1 500…18 000 л/мин.

На входном патрубке пенообразователя в общем случае может быть установлен регулировочный винт 9, позволяющий вручную менять площадь проходного сечения и, следовательно, процент дозирования в процессе эксплуатации. Данный дозатор эффективен и надежен, однако требует применения дополнительного насоса для пенообразователя.

Существует также механическая система дозирования, для работы которой нужен только водяной насос, что снижает затраты на оборудование и обслуживание, а также сокращает время срабатывания.

Она включает резервуар для пенообразователя с эластичным баллоном (так называемый бак-дозатор) и пеносмеситель, установленный на магистрали подачи воды.

Пример такой системы представляет резервуар MTB в комплекте с пеносмесителем модели TP (Tank Proportioner) компании Tyco/Skum.

Резервуар MTB имеет внешний металлический корпус, внутри которого располагается резиновый баллон, заполненный концентрированным пенообразователем. Баллон крепится внутри резервуара к фланцам монтажных люков. На люках располагаются соединительные патрубки, один из которых сообщается с эластичным баллоном, а другой – с пространством между баллоном и корпусом резервуара. Между этими патрубками и монтируется пеносмеситель TP.

Работа данной системы показана на рис. 2. При подаче воды часть основного потока отводится из пожарного трубопровода в пространство между корпусом резервуара и эластичным баллоном, «выдавливая» пенообразователь в дозирующее устройство TP.

Рис. 2. Система с баком-дозатором
Рис. 2. Система с баком-дозатором

Смеситель TP имеет более простую конструкцию, а его работа отличается от описанной выше работы дозатора PP тем, что вместо управления площадью проходного сечения линии пенообразователя на входах дозатора TP обеспечивается постоянное равенство давлений p1 и p2 за счет установки между этими входами внешней связи через эластичный баллон резервуара MTB.

К достоинствам такого подхода можно отнести, кроме отсутствия насоса пенообразователя, объединение функций хранения и дозирования в одной системе, а также удешевление смесительного устройства.

Кроме того, если на объекте имеется пожарный трубопровод высокого давления, то при использовании данного метода система может быть спроектирована даже без насоса подачи воды. В этом случае резервуар с эластичным баллоном находится под постоянным давлением воды, и для приведения системы в действие достаточно только открыть арматуру, что сокращает время срабатывания до минимума.

Рис. 3. Резервуар МТБ-Герда
Рис. 3. Резервуар МТБ-Герда

При всей кажущейся простоте рассмотренных технических решений равноценных отечественных аналогов перечисленного оборудования до сих пор нет, что связано, главным образом, со сложностью производства смесителей, аналогичных PP и TP.

В то же время, если говорить о системах с резервуарами MTB, то большая часть их стоимости и основные расходы по доставке приходятся именно на сам резервуар с эластичным баллоном. Поэтому НПП «Герда», которое уже много лет занимается поставками дозирующего оборудования Tyco/Skum, в настоящее время начинает выпуск резервуаров с эластичным баллоном МТБ-Герда (собственная разработка, рис. 3), которые могут быть на первом этапе использованы вместе со смесителями импортного производства.

В настоящее время планируется выпускать такие резервуары вместимостью 3 000; 5 000 и 7 000 л, однако по заказу могут быть изготовлены резервуары МТБ-Герда и другой вместимости.

Более подробную информацию можно получить у специалистов НПП «Герда» и на сайте компании.