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).
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.
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.
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.
