цикл статей о применении пожарной ствольной техники для нужд энергетики

В настоящее время трудно себе представить системы пожаротушения промышленных, гражданских, общественных зданий и сооружений, складских комплексов, ангаров, терминалов для приема/отпуска нефтепродуктов и многих других промышленных и гражданских объектов, в которых бы не использовались пожарные стволы. Причем классификации, технические характеристики и выполняемые ими задачи различны, но все эти задачи посвящены одной цели – борьбе с возможными пожарами. Сейчас на отечественном рынке появилось большое количество пожарных стволов. Фирмы-производители и поставщики этого оборудования всячески рекламируют свою продукцию, при этом, иногда, приукрашивая технические возможности этой продукции. Авторами данной статьи предпринята попытка описать возможности различного вида ствольной техники на примере использования ее для нужд энергетики.

В первую очередь следует обратить внимание на ручные пожарные стволы, без которых не обходится ни одна система внутреннего противопожарного водопровода зданий и сооружений. Это наиболее известный вид пожарных стволов, который по мнению авторов не требует специального представления. Здесь достаточно отметить, что для нужд пожаротушения, как правило, используются перекрывные стволы, универсальные (способные подавать в качестве огнетушащего вещества воду и растворы пенообразователей), а также стволы, конструкция которых позволяет изменять геометрию формируемой струи со сплошной на распыленную. К дополнительным возможностям использования ручных пожарных стволов вернемся позднее.

Теперь следует остановиться на различных модификациях стационарных пожарных лафетных стволов, но сначала небольшой экскурс в историю. Первое указание о массовом применении лафетных пожарных стволов в системе Минэнерго СССР относится к 1983, когда Управление пожарной безопасности и военизированной охраны (УПБ и ВОХР) Минэнерго СССР циркуляром ПБ3/83 от 26.05.1983 г. предложило использовать лафетные стволы для защиты ферм машинных залов главных корпусов во время пожара. Данное решение позволяло решить проблему защиты строительных конструкций машинных залов электростанций, наиболее остро заявившую о себе в середине шестидесятых - начале семидесятых годов прошлого века, в связи с массовым переходом строительной индустрии на применение металлических конструкций, комплексных кровельных и стеновых панелей. Аварии, происходившие в машинных залах электростанций при возникновении пожаров, к счастью, только в традиционной энергетике, приводили в большинстве случаев к обрушению кровельных покрытий. В связи с этим возник вопрос о защите ферм для кровельного покрытия машинных залов энергетических объектов. Для этих целей в то время предлагалось использовать два пути, сохранивших свою актуальность и в наши дни:

• пассивный или конструктивный, представлявший собой защиту металлоконструкций при помощи:

огнезащитных покрытий (краски, пасты, мастики, лаки);

облицовки - закрытия конструкций негорючими или трудногорючими материалами (гипсокартон, минеральная вата, кирпич, натуральный камень и т.д.);

обетонирования (обмуровки), предусматриваемого в отдельных случаях.

• активный - защиту металлических конструкций при помощи технических средств пожаротушения (установок или изделий, предназначенных для тушения пожара).

В связи с недостаточным развитием химической индустрии – отсутствием на внутреннем рынке достаточного количества огнезащитных составов, было принято решение по защите металлических ферма кровельных покрытий наиболее дешевым способом – водой, основываясь на положениях внутреннего пожаротушения зданий и сооружений – защита каждой точки здания не менее, чем двумя струями из пожарных кранов. Данное положение и было внесено в требования п.6.55 СНиП II-58-75 «Электростанции тепловые». Однако, в середине семидесятых годов, в связи с увеличением высоты машинных залов электростанций более 20 м применение для охлаждения ферм стволов ручных пожарных было признано нецелесообразным ввиду малой эффективности и специфических особенностей работы с ними.

Исходя из данного опыта, появился приведенный выше циркуляр ПБ3/83 от 26.05.1983г. УПБ, ВОХР и ГО Минэнерго СССР, которым было предложено использование для защиты металлических ферм кровельных покрытий лафетных стволов, устанавливаемых на оперативных отметках обслуживания турбин. К установке предлагались переносные лафетные стволы типа ПЛС - П20 Харцизского завода пожарной техники. Конструкция данного ствола не предназначалась для стационарной установки, исходя из его конструктивного исполнения и предназначения. Поэтому, для подключения переносных стволов к сетям внутреннего противопожарного водопровода главного корпуса (машзала) электростанции и установке на площадке обслуживания разрабатывались специальные узлы присоединения (от двух точек) и подключения, выполняемые на каждом объекте индивидуально из местных материалов. Только во второй половине 80-х годов были разработаны типовые решения по размещению лафетных стволов в машинных залах, а также креплению и подключению лафетного ствола, применяемые до настоящего времени на отдельных объектах традиционной энергетики (рис.1)

При применении данного ствола для защиты ферм машзала имеются негативные тенденции, существенно влияющие на эффективность его использования, а именно:

• необходимость присутствия человека, выполняющего функции управления при работе лафетного ствола в непосредственной близости от очага пожара;
• невозможность правильного визуального выбора наиболее угрожаемого участка ферм кровельного покрытия в силу индивидуальных особенностей человека и степени его подготовленности к работе при возникновении экстремальной ситуации;
• невозможность принятия решения на использование лафетного ствола в силу индивидуальных особенностей человека при нахождении в зоне высоких температур (в зоне пожара).

Учитывая эти тенденции, в середине 80-х годов прошлого века были разработаны два альтернативных решения по орошению ферм машинных залов:

• применение дренчерной установки;
• применение стационарной разводки с использованием стволов типа СВПР.

Первое решение, исходя из сложности монтажа и обслуживания в процессе эксплуатации, а также больших капиталовложений при реализации не нашло широкого применения. В настоящее время его еще можно встретить на нескольких энергоблоках в Сибири. Второе решение нашло свое применение на объектах атомной энергетики, нормативно закреплено в СП 13.13130.2009 «Атомные станции. Требования пожарной безопасности» и используется до настоящего времени. Традиционная же энергетика пошла по пути, указанному в циркуляре УПБ, ВОХР и ГО Минэнерго СССР ПБ3/83 от 26.05.1983г, и продолжает применять стационарные пожарные лафетные стволы до настоящего времени.

Теперь из истории XX века вернемся в недалекое прошлое и настоящее время. В начале 2000-х годов меняется концепция использования противопожарного оборудования. Основным критерием в разработке становится максимальная автоматизация и роботизация, исключающая полностью или сводящаяся к минимальному участию человеческого фактора в управлении. В связи с этим и, исходя из специфических особенностей машинных залов, следует рассматривать дальнейшее применение (концепцию использования) пожарных стволов. Основными положениями концепции стало:

• использование изделий, предусмотренных только для стационарной установки: любой тип лафетного пожарного ствола, устанавливаемый стационарно;

специальный пожарный ствол, в составе стационарной установки защиты ферм машзала;

• использование автоматизированной техники:

дистанционно управляемого лафетного пожарного ствола;

автоматически управляемого лафетного пожарного ствола (робота);

осциллирующего лафетного пожарного ствола.

Теперь перейдем к рассмотрению возможностей каждого из перечисленных изделий.

1. Стационарно устанавливаемы не автоматизированные пожарные стволы

Как отмечалось выше, к группе стационарно устанавливаемых не автоматизированных изделий, применяемых для защиты ферм машинных залов, относятся: пожарные стволы СВПР и лафетные стационарные пожарные стволы с ручным управлением.

1.1. Ствол воздушно-пенный пожарный ручной типа СВПР.

Типовое решение по применению стволов типа СВПР, как указывалось выше, было разработано в середине 80-х годов, как альтернатива применения лафетным стволам и была реализована на некоторых объектах традиционной энергетики для проведения опытно-промышленной эксплуатации и принятия последующего решения о полномасштабном применении в отрасли. В процессе опытно-промышленной эксплуатации стволов типа СВПР были выявлены следующие проблемы:

• необходимость четкого соблюдения соосности ствола и нижнего пояса орошаемой фермы, т.к. отклонения, вызванные ошибками проектных решений и монтажа, существенно влияют на эффект орошения. Исправление указанного дефекта требует перемонтажа трубопроводов, связанного с работами на высоте;
• для достижения максимального дальнодействия необходимо строго выдерживать угол наклона ствола к горизонту, указанному в технической документации. Исправление указанного дефекта также требует перемонтажа трубопроводов, связанного с работами на высоте;
• для достижения максимального эффекта орошения необходимо на каждой ферме размещать не менее двух стволов СВПР (справедливо для плоской фермы) и не менее четырех стволов - для пространственной (рисунок 2);
• для протяженных машинных залов (справедливо для традиционной энергетики) требуется секционирование установки орошения ферм и разработки специального алгоритма ее работы;
• сложность устройства монтажного узла для крепления ствола (состоит не менее, чем из пяти деталей) и требует собственной защиты при пожаре (рисунок 3);
• сложность в регламентных и ремонтных работах (работа на высоте).

На основании опытно-промышленных испытаний стационарная система орошения ферм машзала стволами СВПР была признана не целесообразной для использования в традиционной энергетике, где предпочтение было отдано лафетным стволам. В атомной энергетике данное решение было признано наиболее рациональным что было связано с малыми размерами машинного зала (размещение толь одной турбогенераторной установки) относительно традиционной энергетики.

1.2. Лафетные стационарные пожарные стволы с ручным управлением

Размещение данных стволов в машинных залах традиционной энергетики также имеет типовые решения, привязанные к типовым компоновкам машинных залов, зависящих от мощности турбоагрегатов. Как указывалось выше, в типовых проектах предусматривалось использование для охлаждения ферм машзалов стационарно устанавливаемых лафетных стволов типа ПЛС-П20 с ручным управлением. Конечно, данное решение устарело. На смену предусмотренным лафетным стволам пришли новые, специально предназначенные для стационарной установки (рисунок 4). Их отличие от старых заключается:

• в способе подведения огнетушащего вещества – одиночный патрубок, вместо двух, предусматриваемых ранее;
• фланцевом креплении к распределительному трубопроводу, более надежному по сравнению с муфтовым, предлагаемом в типовом проекте;
• габаритных размерах и дизайне.

Однако, неизменным остался принцип управления новым поколением стволов – ручное, что подразумевает присутствие человека для управления изделием. Следовательно, остаются все проблемы, связанные с данным типом пожарных стационарных лафетных стволов, изложенным выше.

2.Автоматизированные лафетные стволы

Как отмечалось выше, представителями стационарно устанавливаемых автоматизированных изделий, применяемых для защиты ферм машинных залов, являются:

• дистанционно управляемые лафетные стволы;
• лафетные стволы с автоматическим управлением (пожарный робот);
• лафетные стволы осциллирующего типа.

Для удобства и простоты восприятия далее по тексту, представленные лафетные стволы будем именовать как «автоматизированные лафетные стволы». Выше указывалось, что автоматизированные лафетные стволы целесообразно использовать при разработке систем противопожарной защиты новых энергоблоков или замене существующих ручных лафетных стволов, используемых на старых блоках энергетических объектов. Использование же любых автоматизированных лафетных стволов характеризуется следующими особенностями:

• не требуется присутствия персонала по месту установки оборудования при его использовании;
• технические характеристики оборудования по своим параметрам существенно не отличаются от лафетных стволов старого поколения, используемых в настоящее время на ряде энергетических объектов. Следовательно, при реконструкции или замене оборудования необходимость перекладки существующей сети противопожарного водопровода и замены существующего насосного оборудования не требуется (если их износ в процессе эксплуатации не требует замены);
• фланцевое крепление, принятое у стационарного изделия, обеспечивает надежное крепление с плоскостью ответного фланца без создания дополнительных узлов;
• подводка огнетушащего состава к изделию осуществляется снизу в одну точку, а диаметр монтажного патрубка (стойки с фланцем) позволяет применить стандартное соединение, используемое при прокладке трубопроводов;
• диаметры патрубков (стойки с фланцем) варьируются от 80 до 100 мм. В этом случае отпадает необходимость разработки дополнительных узлов крепления (стыковки) подводящего трубопровода и патрубков лафетного ствола.

2.1 Дистанционно управляемый лафетный пожарный ствол

В случае применения дистанционно управляемого лафетного ствола, расположенный на нем электромеханический привод, обеспечивает необходимые манипуляции изделия. В этом случае необходимо предусматривать дополнительные электрические сборки, цепи питания, а также пункты контроля работы оборудования и дистанционного управления. При применении данного типа ствола для защиты ферм машзала имеются факторы, влияющие на эффективность его использования:

• место оператора дистанционного управления должно находиться в безопасном при пожаре месте, но в пределах визуальной видимости очага пожара;
• место (пункт) дистанционного управления должно предусматривать не менее двух пультов для управления лафетными стволами, а, следовательно, и два места операторов (по условиям человеческого фактора, описанного выше);
• необходимо пребывание человека в зоне пожара либо в непосредственной близости от него (см. объяснение выше);
• размещением дополнительного электротехнического оборудования (питание электропривода) и кабелей электропитания, цепей управления и аппаратуры контроля за прокладываемыми цепями и оборудованием;
• наличием специальных требований к электроснабжению приводов и автоматики.

2.2. Лафетный пожарный ствол с автоматическим управлением (роботизированный ствол)

При использовании лафетного пожарного ствола с автоматическим управлением необходимо использование дополнительно следующих компонентов:

• лафетного ствола – робота;
• электрических сборок;
• кабельных линий управления;
• программного обеспечения;
• управляющего или отображающего устройства (компьютера);
• аппаратуры контроля за цепями управления и автоматики;
• выполнением специальных требований по электроснабжению оборудования и аппаратуры.

Возможно использование стволов-роботов и с дополнительным навесным оборудованием. Как правило, это инфракрасные датчики обнаружения пожара, позволяющие роботу самому отыскивать источники (очаги возгорания) при движении по заданной траектории. В некоторых случаях возможна комбинация инфракрасного извещателя и телекамеры для визуального осмотра защищаемого помещения. В этом случае робот постоянно должен находиться в движении (сканировать защищаемый объем) и может использоваться в виде пожарного извещателя. При применении данного ствола для защиты ферм машзала исключается «человеческий фактор», но остаются вопросы размещения дополнительного оборудования для электроснабжения и управления. Основными «узкими» местами при использовании роботизированных стволов или стволов с дистанционным управлением являются:

• наличие цепей управления и электропитания (возможность обрыва/перегорания кабелей в случае пожара), утрата которых при пожаре прерывает алгоритм работы и движение робота;
• наличие сильных частотных помех при радиоуправлении (вызванных наличием большого количества железобетонных и металлических конструкций) является невозможностью применения для данного вида управления в замкнутых объемах электростанций радиосигналов;
• возможность отклонения возникновения или развития очагов пожара от заданного алгоритма работы роботов (многообразие сценариев развития пожаров невозможно предусмотреть в одной программе) может вызвать его неэффективное использование, т.к. перенастройка алгоритма во время пожара невозможна, а дистанционное управление потребует присутствия человека в зоне вероятного пожара;
• устройство дублирующей системы алгоритма работы непосредственно на самом роботе (навесное оборудование) потребует отработки следующих моментов, вызывающих сомнение в их реализации на современном этапе:

1. Установку дублирующей программы на самом роботе;
2. Синхронизацию данной программы с основной (при размещении основного блока управления роботами на щите управления);
3. Разработку специального программного обеспечения для продолжения работы робота непосредственно «с места окончания» (обрыва) команды со щита управления в случае утраты проводных цепей управления;
4. Устройства автономного источника питания непосредственно на роботе (навесное оборудование) и, связанной с ним, системы контроля наличия и полноты заряда автономного источника питания;
5. Гарантии 99% надежности срабатывания в случае пожара и защиты от ложного срабатывания. Ложное срабатывание может привести к выходу из строя контрольной и измерительной аппаратуры, размещаемой в машзале в результате попадания на него водяной струи. Как правило, не все ее элементы могут быть во влагозащищенном исполнении. Также не исключена возможность механического повреждения указанного оборудования от воздействия водяной струи.

Устройство полностью автоматизированного роботизированного комплекса, учитывая приведенные выше особенности, в любом случае потребует удаленного контроля правильности его функционирования в случае пожара. Из этого следует однозначная прокладка кабельных линий, требующая разработки специальных мероприятий по неуязвимости в случае возникновения пожара. В случае реализации данных условий цена изделия будет не сопоставима с ценой лафетного ствола, управляемого централизованно со щита управления блока/станции.

2.3 Лафетный пожарный ствол, осциллирующего типа

При использовании лафетного пожарного ствола осциллирующего типа электромеханический привод не требуется. Поворот ствола по заданной горизонтальной траектории осуществляется за счет гидравлической силы воды, подаваемой через ствол. Вертикальный угол наклона программируется механически в момент установки ствола, но может быть изменен в любое время по желанию службы эксплуатации. Аналогично может быть изменен и горизонтальный угол перемещения изделия. Такое решение не требует дополнительных доработок существующей схемы орошения ферм кровельного покрытия машинного зала электростанций. При работе данного ствола дополнительного контроля со стороны обслуживающего персонала за траекторией движения не требуется. При выборе ствола осциллирующего типа необходимо особое внимание уделять правильности выбора осциллятора (гидравлического привода, используемого для поворота лафетного ствола).

В настоящее время в мировой практике используются два типа осцилляторов:

• открытые – с открытой шестерней и сбросом воды на поверхность установки лафетного ствола;
• закрытые – с закрытым корпусом для установки шестерни и отводом вращающей воды через насадок лафетного ствола.

При выборе типа осциллятора необходимо также учитывать, что на его вращение требуется 5 – 10% расхода воды, подаваемой лафетным стволом, и в случае:

• закрытого исполнения вся вода, поступающая в лафетный ствол, расходуется на нужды тушения пожара;
• открытого исполнения – безвозвратно теряется, не используясь в процессе тушения.

В результате изложенного можно сделать вывод, что наиболее целесообразно применять для защиты ферм кровельных покрытий ствол лафетный стационарный осциллирующий. Данное предположение нормативно зафиксировано в документе РАО ЕЭС «Методические рекомендации по применению стационарных пожарных лафетных стволов осциллирующего типа для охлаждения металлических ферм покрытий машинных залов ТЭС» и СП 90.13330.2012 Электростанции тепловые. (актуализированной версии СНиП II-58-75 «Электростанции тепловые»)

Однако, и здесь существуют проблемы применения:

• в настоящий момент лафетные стволы, присутствующие на отечественном рынке, комплектуются только осцилляторами, обеспечивающими перемещение ствола в горизонтальной плоскости;
• для перемещения ствола в вертикальной плоскости осциллятор разработан, но его изготовление значительно превышает стоимость горизонтального, поэтому комплектация стволов этим изделием производится только по специальному заказу;
• при комплектации ствола вертикальным осциллятором отпадает проблема изменение углов перемещения устройства в пространстве вручную (при необходимости), т.е. соблюдается принцип исключения нахождения оперативного персонала в зоне пожара.

Однако применение лафетных стволов в энергетике не ограничивается машинными залами главных корпусов. Перечисленные выше лафетные стволы возможно использовать, и они используются:

• на складах хранения жидкого топлива для охлаждения железнодорожных цистерн и сливоналивных устройств на эстакадах мазутослива. Здесь наиболее целесообразно применять для защиты (охлаждения) сливных эстакад топливного хозяйства ствол лафетный стационарный осциллирующий, т.к. сценарии возможного развития аварии легко просчитываются заранее, и работа по программированию стволов выполняется в процессе их монтажа.
• В установках пожаротушения трансформаторов. В этом случае используются стационарно устанавливаемые лафетные стволы с ручным управлением, а в отдельных случаях и осциллирующие. Стволы используются в качестве неподвижного элемента установки пожаротушения трансформатора – оросителя. Для выполнения требований ведомственного РД34.15.109-91 «Инструкции по проектированию установок пожаротушения масляных силовых трансформаторов».

Об этом мы расскажем в нашей следующей статье