Министерство образования и науки Российской Федерации
Уфимский государственный авиационный технический университет
Кафедра «Пожарная безопасность»
Расчетно-графическая работа
Тема: Расчет автоматической установки водяного пожаротушения
Руководитель:
ассистент кафедры
«Пожарная безопасность» Гарданова Е.В.
Исполнитель
студент группы ПБ-205 вв
Гафурова Р.Д.
Зачетная книжка № 210149
Уфа, 2012 г.
Задание
В данной работе необходимо выполнить аксонометрическую схему системы водяного автоматического пожаротушения с указанием на ней размеров и диаметров участков труб, мест расположения оросителей и необходимого оборудования.
Повести гидравлический расчет для выбранных диаметров трубопроводов. Определить расчетный расход установки автоматического водяного пожаротушения.
Выполнить расчет напора, который должна обеспечить насосная станция и подобрать оборудование для насосной станции.
установка пожаротушение трубопровод напор
Аннотация
РГР по курсу «Производственная и пожарная автоматика» направлена на решение конкретных задач по монтажу и техническому обслуживанию установок пожарной автоматики.
В данной работе показаны пути применения теоретических знаний для решения инженерных задач по вопросам создания систем противопожарной защиты зданий.
В ходе выполнения работы:
изучена техническая и нормативная документация, регламентирующая проектирование, монтаж и эксплуатацию установок пожаротушения;
приведена методика технологических расчетов для обеспечения требуемых параметров установки пожаротушения;
показаны правила применения технической литературы и нормативных документов по вопросам создания систем противопожарной защиты.
Выполнение РГР способствует развитию у студентов
навыков самостоятельной работы и формирования творческого подхода к решению
инженерных задач по вопросам создания систем противопожарной защиты зданий.
Аннотация
Введение
Исходные данные
Расчетные формулы
Основные принципы работы установки пожаротушения
1 Принцип работы насосной станции
2 Принцип работы спринклерной установки
Проектирование установки водяного пожаротушения. Гидравлический расчет
Выбор оборудования
Заключение
Список литературы
Введение
Наибольшее распространение в настоящее время получили автоматические системы водяного пожаротушения. Они используются на больших площадях для защиты торговых и многофункциональных центров, административных зданий, спортивных комплексов, гостиниц, предприятий, гаражей и автостоянок, банков, объектов энергетики, военных объектов и объектов специального назначения, складов, жилых домов и коттеджей.
В моем варианте задания представлен объект производства спиртов, эфиров с подсобными помещениями, который в соответствии с п.20 таблицы А.1 приложения А свода правил 5.13130.2009 независимо от площади должен иметь автоматическую систему пожаротушения. Остальные подсобные помещения объекта в соответствии с требованиями данной таблицы оснащать автоматической системой пожаротушения необязательно. Стены и перекрытия железобетонные.
Основным видом пожарной нагрузки являются спирты и эфиры. В соответствии с таблицей принимаем решение, что для тушения возможно использовать раствор пенообразователя.
Основная пожарная нагрузка в объекте с высотой помещений 4 метра исходит из ремонтной зоны, которая в соответствии с таблицей приложения Б свода правил 5.13130.2009 относится ко 4.2 группе помещений по степени опасности развития пожара в зависимости от их функционального назначение и пожарной нагрузки сгораемых материалов.
На объекте отсутствуют помещения категорий А и Б по взрывопожарной опасности в соответствии с СП 5.13130.2009 и взрывоопасные зоны в соответствии с ПУЭ.
Для тушения возможных возгораний в объекте, с учетом имеющейся горючей загрузки, возможно использование раствора пенообразователя.
Для оснащения объекта производства спиртов, эфиров выберем автоматическую установку пенного пожаротушения сплинклерного типа, заполненную раствором пенообразователя. Под пенообразователями подразумеваются концентрированные водные растворы ПАВ (поверхностно-активных веществ), предназначенные для получения специальных растворов смачивателей или пены. Применение подобных пенообразователей во время тушения пожара позволяет существенно снизить интенсивность горения уже через 1,5-2 минуты. Способы воздействия на источник возгорания зависят от вида пенообразователя, используемого в огнетушителе, но основные принципы действия едины для всех:
за счет того, что пена имеет массу, значительно меньшую, чем масса у любой воспламеняющейся жидкости, она покрывает поверхность топлива, тем самым подавляя огонь;
использование воды, входящей в состав пенообразователя, позволяет в течение нескольких секунд снизить температуру топлива до того уровня, при котором горение становится невозможным;
пена эффективно предотвращает дальнейшее распространение горячих испарений, образовывающихся в результате возгорания, что делает повторное воспламенение практически невозможным.
Благодаря этим особенностям, пенообразователи активно применяются для пожаротушения в нефтехимической и химической промышленностях, где существует высокий риск возгорания горючих и легковоспламеняющихся жидкостей. Эти вещества не представляют угрозы для здоровья или жизни людей, а их следы с легкостью удаляются из помещений.
1. Исходные данные
Гидравлический расчет выполняется в соответствии с требованиями СП 5.13130.2009 «Установки пожаротушения и сигнализации. Нормы и правила проектирования» по методике, изложенной в Приложении В.
Защищаемый объект представляет собой объем помещения 30х48х4м, в плане - прямоугольник. Общая площадь объекта составляет 1440 м2.
Исходные данные для производства спиртов, эфиров в соответствии с определенной группой помещений находим из таблицы 5.1 данного свода правил раздела «Водяные и пенные установки пожаротушения»:
интенсивность орошения - 0,17 л/(с*м2);
площадь для расчета расхода воды - 180 м2;
минимальный расход воды установки пожаротушения - 65 л/с;
максимальное расстояние между оросителями - 3 м;
выбранная максимальная площадь, контролируемая одним спринклерным оросителем - 12м2.
продолжительность работы - 60 мин.
Для защиты склада выбираем ороситель
СПО0-РУо(д)0,74-R1/2/Р57(68,79,93,141,182).В3-«СПУ-15» ПО «СПЕЦАВТОМАТИКА» с
коэффициентом производительности k = 0,74 (по тех.документации на ороситель).
2. Расчетные формулы
Расчетный расход воды через диктующий ороситель,
расположенный в диктующей защищаемой орошаемой площади, определяем по формуле
где q1 - расход ОТВ через диктующий ороситель, л/с;- коэффициент производительности оросителя, принимаемый по технической документации на изделие, л/(с·МПа0,5);
Р - давление перед оросителем, МПа.
Расход первого диктующего оросителя является расчетным значением Q1-2 на участке L1-2 между первым и вторым оросителями
Диаметр трубопровода на участке L1-2 назначает проектировщик или определяют по формуле
где d1-2 - диаметр между первым и вторым оросителями трубопровода, мм;-2 - расход ОТВ, л/с;
μ - коэффициент расхода;- скорость движения воды, м/с (не должна превышать 10 м/с).
Диаметр увеличивают до ближайшего номинального значения по ГОСТ 28338.
Потери давления Р1-2 на участке L1-2 определяют
по формуле
где Q1-2 - суммарный расход ОТВ первого и второго оросителей, л/с;т - удельная характеристика трубопровода, л6/с2;
А - удельное сопротивление трубопровода, зависящее от диаметра и шероховатости стенок, с2/л6.
Удельное сопротивление и удельная
гидравлическая характеристика трубопроводов для труб (из углеродистых
материалов) различного диаметра приведены в таблице В.1
<#"606542.files/image005.gif">
Гидравлическую характеристику рядков, выполненных конструктивно одинаково, определяем по обобщенной характеристике расчетного участка трубопровода.
Обобщенную характеристику рядка I
определяем из выражения
Потери давления на участке а-b для симметричной и несимметричной схем находим по формуле.
Давление в точке b составит
Рb=Pa+Pa-b.
Расход воды из рядка II определяем по формуле
Расчет всех последующих рядков до получения расчетного (фактического) расхода воды и соответствующего ему давления ведем аналогично расчету рядка II.
Симметричную и несимметричную
кольцевые схемы рассчитывем аналогично тупиковой сети, но при 50% расчетного
расхода воды по каждому полукольцу.
3. Основные принципы работы
установки пожаротушения
Автоматическая установка
пожаротушения состоит из следующих основных элементов: насосной станции
автоматического пожаротушения с системой входных (всасывающих) и подводящих
(напорных) трубопроводов; - узлов управления с системой питающих и
распределительных трубопроводов с установленными на них спринклерными
оросителями.
1 Принцип работы насосной станции
В дежурном режиме эксплуатации питающие и распределительные трубопроводы спринклерных установок постоянно заполнены водой и находятся под давлением, обеспечивающим постоянную готовность к тушению пожара. Жокей-насос включается при срабатывании сигнализатора давления.
При пожаре, когда давление на жокей-насосе (в питающем трубопроводе) падает, при срабатывании сигнализатора давления включается рабочий пожарный насос, обеспечивающий полный расход. Одновременно при включении пожарного насоса подается сигнал пожарной тревоги в систему пожарной безопасности объекта.
Если электродвигатель рабочего пожарного насоса не включается или насос не обеспечивает расчетного давления, то через 10 с включается электродвигатель резервного пожарного насоса. Импульс на включение резервного насоса подается от сигнализатора давления, установленного на напорном трубопроводе рабочего насоса.
При включении рабочего пожарного насоса жокей-насос автоматически отключается. После ликвидации очага пожара прекращение подачи воды в систему производится вручную, для чего отключаются пожарные насосы и закрывается задвижка перед узлом управления.
3.2 Принцип работы спринклерной
установки
При возникновении загорания в помещении, защищаемом спринклерной секцией, и повышении температуры воздуха более 68 "С разрушается тепловой замок (стеклянная колба) спринклерного оросителя. Вода, находящаяся в распределительных трубопроводах под давлением, выталкивает клапан, перекрывающий выходное отверстие спринклера, и он вскрывается. Вода из спринклерного оросителя поступает в помещение; давление в сети падает. При падении давлении на 0,1 МПа срабатывают сигнализаторы давления, установленные на напорном трубопроводе, подается импульс на включение рабочего насоса.
Насос забирает воду из городской водопроводной сети, минуя водомерный узел, и подает ее в систему трубопроводов установки пожаротушения. При этом жокей-насос автоматически отключается. Сигнализаторы потока жидкости при возникновении пожара на одном из этажей дублируют сигналы о срабатывании установки водяного пожаротушения (тем самым идентифицируя место загорания) и одновременно отключают систему энергопитания соответствующего этажа.
Одновременно с автоматическим
включением установки пожаротушения в помещение пожарного поста с круглосуточным
пребыванием оперативного персонала передаются сигналы о пожаре, включении
насосов и начале работы установки в соответствующем направлении. При этом
световая сигнализация сопровождается звуковой.
4. Проектирование установки водяного
пожаротушения. Гидравлический расчет
Гидравлический расчет выполняют на самый удаленный и высокорасположенный («диктующий») ороситель из условия срабатывания всех оросителей, наиболее удаленных от водопитателя и смонтированных на расчетной площади.
Намечаем трассировку трубопроводной сети и план размещения оросителей и выделяем диктующую защищаемую орошаемую площадь на гидравлической план-схеме АУП, на которой расположен диктующий ороситель и проводим гидравлический расчет АУП.
Определение расчетного расхода воды на защищаемой площади.
Определение расхода и напора перед «диктующим оросителем» (расход в точке 1 на схеме в приложении 1) определяется по формуле:
=k √ H
Расход «диктующего» оросителя должен обеспечивать нормативную интенсивность орошения, поэтому:
мин = I*S=0,17 * 12 = 2,04 л/с,
таким образом, Q1 ≥ 2,04 л/с
Примечание. При расчете необходимо учитывать количество оросителей, защищающих расчетную площадь. На расчетной площади 180 м2 расположено 4 рядка по 5 и 4 оросителей, общий расход должен быть не менее 60 л/с (см. табл.5.2 СП 5.13130.2009 для 4.2 группы помещений). Таким образом, при расчете напора перед «диктующим» оросителем необходимо учесть, что для обеспечения минимального требуемого расхода установки пожаротушения расход (а значит и напор) каждого оросителя придется увеличить. То есть в нашем случае - если расход из оросителя принять равным 2,04 л/с, то суммарный расход 18 оросителей будет приблизительно равен 2,04*18=37 л/с, а с учетом разного напора перед оросителями будет чуть больше, но это значение не соответствует требуемому расходу 65 л/с. Таким образом, необходимо подобрать напор перед оросителем таким образом, чтобы суммарный расход 18 оросителей, расположенных на расчетной площади был более 65 л/с. Для этого: 65/18=3,611, т.е. расход диктующего оросителя должен быть более 3,6 л/с. Проведя несколько вариантов расчетов в черновике определяем требуемый напор перед «диктующим» оросителем. В нашем случае H=24 м.в.с.=0,024МПа.
(1) =k √ H= 0.74√24=
3,625 л/с;
Посчитаем диаметр трубопровода в
рядке по следующей формуле:
Откуда получим при скорости течения воды 5 м/c, значение d=40 мм и примем для запас значение 50 мм.
Потери напора на участке 1-2: dH(1-2)= Q(1) *Q(1) *l(1-2) / Km= 3,625*3,625*6/110=0,717 м.в.с.=0,007МПа;
Для определения расхода из 2-го
оросителя вычислим напор перед 2-м оросителем:
Н(2)=Н(1)+ dH(1-2)=24+0,717=24,717 м.в.с.
Расход из 2-го оросителя: Q(2) =k √ H= 0.74√24,717= 3,679 л/с;
Потери напора на участке 2-3: dH(2-3)= (Q(1) + Q(2))*(Q(1) + Q(2))*l(2-3) / Km= 7,304*7,304*1,5/110=0,727 м. в. с;
Напор в точке 3: Н(3)=Н(2)+ dH(2-3)= 24,717+0,727=25,444 м.в.с;
Суммарный расход правой ветки первого рядка равен Q1 + Q2 = 7,304 л/с.
Поскольку правая и левая ветки первого рядка выполнены конструктивно одинаково (по 2 оросителя), то расход левой ветки будет также равен 7,304 л/с. Суммарный расход первого рядка равен Q I =14,608 л/с.
Расход в т.3 -делится пополам, поскольку питающий трубопровод выполнен тупиковым. Поэтому при подсчете потерь напора на участке 4-5 будет учитываться расход первого рядка. Q(3-4) = 14,608 л/с.
Значение d=150 мм примем для основного трубопровода.
Потери напора на участке 3-4:
(3-4)=Q(3)*Q(3)*l(3-4)/Km= 14,608
*14,608 *3/36920=0,017 м. в. с;
Напор в точке 4: Н(4)=Н(3)+ dH(3-4)= 25,444+0,017=25,461 м. в. с;
Для определения расхода 2-го рядка
необходимо определить коэффициент В:
То есть B= Q(3)*Q(3)/H(3)=8,39
Таким образом, расход 2-го рядка равен:
II= √8, 39*24,918= 14,616 л/с;
Суммарный расход из 2-х рядков: QI +QII = 14,608+14,616 =29,224 л/с;
Аналогично
нахожу(4-5)=Q(4)*Q(4)*l(4-5)/Km= 29,224 *29,224*3/36920=0,069 м. в. с;
Напор в точке 5: Н(5)=Н(4)+ dH(4-5)= 25,461+0,069=25,53 м. в. с;
Так как, следующие 2 рядка являются
несимметричными, то находим расход 3-го рядка следующим образом:
То есть B= Q(1)*Q(1)/H(4)=
3,625*3,625/25,461=0,516лев= √0,516 * 25,53= 3,629 л/с;(5)= 14,616 +3,629
=18,245 л/с= Q(5)*Q(5)/H(5)=13,04III= √13,04 * 25,53= 18,24 л/с;
Суммарный расход из 3-х рядков:Q (3 рядков)=47,464 л/с;
Потери напора на участке 5-6:(5-6)=Q (6) *Q (6) *l(5-6)/Km= 47,464 *47,464 *3/36920=0,183 м. в. с;
Напор в точке 6: Н(6)=Н(5)+ dH(5-6)= 25,53+0,183=25,713 м. в. с;
IV= √13,04 * 25,713= 18,311
л/с;
Суммарный расход из 4-х рядков: Q(4 рядков) =65,775 л/с;
Таким образом, расчетный расход равен 65,775 л/с, что соответствует требованиям нормативных документов >65 л/с.
Требуемый напор в начале установки (возле пожарного насоса) рассчитывают из следующих составляющих:
напор перед «диктующим» оросителем;
потери напора в распределительном трубопроводе;
потери напора в питающем трубопроводе;
потери напора в узле управления;
разность отметок насоса и «диктующего» оросителя.
Потери напора в узле управления:
.вод.ст,
Требуемый напор, который должна обеспечить насосная установка, определяют по формуле:
тр=24+4+8,45+(9,622)*0,2+9,622 =47,99 м.в.с.=0,48
МПа
Общий расход воды на спринклерное пожаротушение:(4 рядков) =65,775 л/с = 236,79 м3/ч
Требуемый напор:
тр = 48 м.в.с.=0,48 МПа
5. Выбор оборудования
Расчеты проводились с учетом выбранного оросителя СПОО-РУоО,74-R1/2/Р57.ВЗ-«СПУ-15»-бронза с диаметром выходного отверстия 15 мм.
С учетом специфики объекта (уникальное многофункциональное здание с массовым пребыванием людей), сложной системы трубопроводов внутреннего противопожарного водопровода, насосная установка подбирается с запасом подаваемого напора.
Время тушения составляет 60 мин, то есть необходимо подать 234 000 литров воды.
Проектным решением выбирается насос Иртыш-ЦМК 150/400-55/4 число оборотов 1500 об/мин, который имеет запас как по H=48 м.в.с., так и по Q. насоса=65м.
Рабочие характеристики насоса приведены на
рисунке.
Заключение
В данной РГР приведены результаты изученных методик проектирования автоматических установок пожаротушения, и расчеты, необходимые для проектирования автоматической установки пожаротушения.
По результатам гидравлического расчета определено размещение оросителей с целью достижения расхода воды на пожаротушение на защищаемой площади - 65 л/с. Для обеспечения нормативной интенсивности орошения потребуется напор 48 м.вод.ст.
Оборудование для установок выбрано, исходя из
нормативного минимального значения интенсивности орошения, расчетных значений
расхода и требуемого напора.
Список литературы
1 СП 5.13130.2009. Установки пожарной сигнализации и пожаротушения автоматические. Нормы и правила проектирования.
Федеральный закон № 123 - ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности» от 22.07.2008 г.
Проектирование водяных и пенных автоматических установок пожаротушения/ Л.М. Мешман, С.Г. Цариченко, В.А. Былинкин, В.В. Алешин, Р.Ю. Губин; под общ.ред. Н.П. Копылова. - М:ВНИИПО МЧС РФ, 2002.-413 с.
Интернет-сайты производителей противопожарного оборудования
Гидравлический расчет спринклерной или дренчерной сети имеет своей целью:
Определение расхода воды, т.е. интенсивности орошения или удельного расхода, у "диктующих" оросителей (наиболее удаленных или высоко расположенных);
Сравнение удельного расхода (интенсивности орошения) с требуемым (нормативным), а также определение необходимого давления (напора) у водопитателей и наиболее экономных диаметров труб.
Подробная методика расчета гидравлических сетей спринклерных и дренчерных установок пожаротушения водой и водными растворами, агрегатных АУП тонкораспыленной водой, АУП с принудительным пуском и спринклерно-дренчерных АУП приведена в приложении В. Ответственным этапом гидравлического расчета является выбор оросителя и определение давления, которое необходимо обеспечить у "диктующего" оросителя.
При определении параметров оросителя необходимо учитывать некоторые технические характеристики, которыми являются:
Расход огнетушащего вещества;
Интенсивность орошения;
Максимальная площадь орошения, в пределах которой обеспечивается требуемая интенсивность, расстояние между оросителями.
Расход оросителя Q (дм3/с) определяется по формуле:
где К - коэффициент производительности,
Р - давление перед оросителем, МПа.
Важнейший параметр - коэффициент производительности, то есть способность оросителя пропустить через себя определенное количество воды, в свою очередь, зависит от величины выходного отверстия оросителя: чем больше отверстие, тем больше коэффициент.
Для вычисления расхода Q, нужно определить необходимое давление Р у оросителя при заданной интенсивности орошения.
Один из способов определения необходимого давления у оросителя, это определение давление по графику зависимости интенсивности орошения оросителей от давления (рис. 4.1), приведенный в технической документации. По графику, по определенной интенсивности и выбранному диаметру условного прохода оросителя определяют необходимое минимальное давление.
Как видно из графика для интенсивности орошения 0,12 дм 3 /м 2 подходят три типа оросителя - «СВН-К115», «СВН-К80» и «СВН-К57». Выбирают ороситель, который обеспечивает заданную интенсивность при меньшем давлении, в нашем случае это «СВН-К115» по паспорту CBO0-PHо(д)0,59-R1/2/P57.B3 - (диаметр выходного отверстия 15мм., коэффициент производительности К = 0,59). При выборе оросителя нужно, также учитывать, что минимальное давление у большинства оросителей, при котором обеспечивается работоспособность оросителя, согласно паспортным данным 0,1 Мпа.
Ороситель «СВН-К115» обеспечивает интенсивность орошения 0,12 дм 3 /м 2 при давлении 0,17 МПа (рис. 4.1).
Рис. 4.1. График зависимости интенсивности орошения оросителей от давления.
Согласно расчет расхода установки определяют из условия одновременной работы всех спринклерных оросителей смонтированной на защищаемой диктующей площади, определенной по таблице 5.1-5.3, с учетом того обстоятельства, что расход оросителей, установленных вдоль распределительных труб, возрастает по мере удаления от "диктующего" оросителя. При этом общая защищаемая площадь может быть во много раз больше, а количество оросителей - достигать 800 или 1200 при использовании сигнализаторов потока жидкости.
Расстановка оросителей производится с учетом максимального расстояния, рассчитывается расход воды в пределах защищаемой диктующей площади установленной в таблице 5.1. Производится проверка расчета распределительной сети спринклерной АУП из условия срабатывания такого количества оросителей, суммарный расход которых на принятой защищаемой орошаемой площади составят не менее нормативных значений расход огнетушащего вещества приведенный в таблицах 5.1-5.3. Если при этом расход будет менее указанной в таблицах 5.1-5.3, то расчет должен быть повторен при увеличении количестве числа оросителей и диаметров трубопроводов распределительной сети. Пересчет сети, может повторятся многократно.
Авторами пособия, для упрощения, при произведении гидравлического расчета в учебных целях, предлагается определять количество оросителей для защиты минимальной диктующей площади и их расстановки по формуле:
где q 1 — расход ОТВ через диктующий ороситель, л/с;
Q н — нормативный расход спринклерной АУП согласно таблицам 5.1-5.3 СП-5.13130.2009
В результате этого допущения, итоговый расчетный расход на 10-15% будет превышать нормативный, но сам расчет значительно упрощается.
Для примера произведем расстановку оросителей автоматической установки водяного пожаротушения текстильного предприятия с параметрами установки:
Интенсивность орошения водой - 0,12 л/(с*м 2);
Расход огнетушащего вещества - не менее 30 л/с;
Минимальная площадь орошения - не менее 120 м 2 ;
Максимальное расстояние между оросителями - не более 4 м;
Минимальное давление, которое необходимо обеспечить у диктующего оросителя Р = 0.17 Мпа (Рис.4.1.);
Расчетный расход воды через диктующий ороситель, расположенный в диктующей защищаемой орошаемой площади, определяется по формуле:
K — коэффициент производительности оросителя, принимаемый по технической документации на изделие, л/(с·МПа 0,5);
Минимальное расчетное количество оросителей необходимое для защиты диктующей площади:
где Q н = 30 л/с — нормативный расход спринклерной АУП согласно таблицам 5.1.
Расстановка оросителей, на выделенной минимальной диктующей площади представлена на рис. 4.2. При расстановке необходимо учитывать, что расстояние между оросителями не должно превышать нормативные расстояния указанные в таблицах 5.1.
Рис. 4.2 Схема размещения оросителей
Дальнейший расчет установки связан с определением:
Диаметров трубопроводов;
Давления в узловых точках;
Потерь давления в трубопроводах, узле управления и запорной арматуре;
Расхода на последующих от диктующего оросителях в пределах защищаемой площади;
Определение суммарного расчетного расхода установки.
Для наглядности трассировка трубопроводной сети по объекту защиты изображается в аксонометрическом виде (рис. 4.3).
Рис.4.3 Аксонометрический вид спринклерной установки водяного пожаротушения по симметричной тупиковой схеме
Компоновка оросителей на распределительном трубопроводе АУП согласно может выполнятся по тупиковой или кольцевой схеме, симметричная и несимметричная. На рис. 4.3 представлена спринклерная установка водяного пожаротушения по симметричной тупиковой схеме, на рис. 4.4. по кольцевой несимметричной схеме.
Рис.4.4 Аксонометрический вид спринклерной установки водяного пожаротушения по несимметричной кольцевой схеме
Диаметр трубопроводов может назначаться проектировщиком либо рассчитываться по формуле:
где d — диаметр определяемого участка трубопровода, мм;
Q — расход на определяемом участке трубопровода, л/с;
v — скорость движения воды, должна составлять не более 10 м/с, а во всасывающих — не более 2,8 м/с;
Потери давления на участке трубопровода определяется по формуле:
где L - длина трубопроводного участка в котором рассчитываются потери давления;
К т — удельная характеристика трубопровода, определяется по таблице В.2 Приложения В.
После определения давления в точке а (рис.4.3) и суммарного расхода оросителей первого рядка определяется обобщенная характеристика первого рядка по формуле:
Поскольку второй и третий рядки идентичны первому, после расчета потерь давления между первым и вторыми рядками, обобщенная характеристика используется для определения расхода второго рядка. Расход третьего рядка рассчитывается аналогично.
Давление пожарного насоса, по схеме, представленной на рис. 4.3, складывается из следующих составляющих:
где Р е — требуемое давление пожарного насоса, МПа;
Р в-г — потери давления на горизонтальном участке трубопровода, МПа;
Р г-д — потери давления на вертикальном участке трубопровода, МПа;
Р М — потери давления в местных сопротивлениях (фасонных деталях), МПа,;
Р уу — местные сопротивления в узле управления (сигнальном клапане, задвижках, затворах), МПа;
Р в — давление у диктующей защищаемой площади, МПа;
Z — пьезометрическое давление (геометрическая высота диктующего оросителя над осью пожарного насоса), Мпа; Z = Н /100;
P ВХ — давление на входе пожарного насоса (определяется согласно варианту), Мпа.
1. Расчет спринклерной установки
Порядок расчета спринклерных и дренчерных установок следующий:
1. Определяется группа помещений по степени опасности развития пожара, к которой относится проектируемое помещение, производство или технологический процесс.
Для пожарной нагрузки 350 МДж·м -2 принимаем 2-ю группу помещений.
2. Определяются требуемые параметры водяной или пенной установки пожаротушения.
Для 2-й группы помещения и огнегасительного вещества имеем:
Интенсивность орошения Ј р , не менее 0,12 л/с·м 2 ;
Площади, защищаемая одним спринкерным гасителем, F р ; 12 м 2 ;
Продолжительность работы установки, 60 мин;
Расстояние между гасителями, L с , 4 м.
3. Определяется требуемая производительность оросителя по формуле:
,
л/с
4. Определяется требуемый коэффициент производительности оросителя, по формуле:
,
где h - свободный напор перед оросителем, принимается равным 5 м.
5. По расчетному значению требуемого коэффициента производительности принимается диаметр выходного отверстия оросителя из условия К > Кр . Принимаем К=0,71 , тогда диаметр выходного отверстия будет равен 15 мм.
6. Уточняется напор перед оросителем (генератором) по формуле:
,
м.
7. Определяется количество оросителей по формуле:
где m - количество рядов;
n - количество оросителей в ряду.
где а и в - длина и ширина защищаемого помещения от пожара, а = 42 м; в = 14 м.
, 
Определяется количество оросителей, участвующих в локализации и тушении пожара:
9.Составляется расчетная схема водяной установки пожаротушения.
При разработке схемы трассировки распределительных трубопроводов необходимо стремиться к выбору такой схему, при которой обеспечивалась бы подача воды с наименьшими потерями напора в сети при возможно меньшем диаметре труб.
Принимается следующий вариант:
10. Производится гидравлический расчет водяной установка.
Гидравлический расчет заключается в определении параметров основного водопитания в зависимости от высоты подъема распределительных трубопроводов с оросителями, свободного напора у "диктующего" оросителя и потерь напора в сети на участке между водопитателем и "диктующим" оросителем.
Рис. 1 Расчетная схема спринклерной установки.
Гидравлические расчеты в сети сведём в таблицу 1.
Таблица 1 Гидравлический расчёт спринклерной установки
|
Участков |
l i м |
Диаметр условного прохода d i мм |
Потери напора на уч - ке |
Напор в расч. точках L j м |
Расход воды в расч. точках q j л/с |
Расход воды на уч –х q i л/с |
||||
Выбор автоматической установки пожаротушения
Тип автоматической установки тушения, способ тушения, вид огнетушащих средств, тип оборудования установок пожарной автоматики определяются организацией-проектировщиком в зависимости от технологических, конструктивных и объемно-планировочных особенностей защищаемых зданий и помещений с учетом требований приложения А «Перечень зданий, сооружений, помещений и оборудования, подлежащих защите автоматическими установками пожаротушения и автоматической пожарной сигнализацией» (СП 5.13130.2009).
Таким образом на правах проектировщика в столярном цехе устанавливаем спринклерную установку водяного пожаротушения. В зависимости от температуры воздуха на складе электротоваров в сгораемой упаковке спринклерную установку водяного пожаротушения принимаем водонаполненную, так как температура воздуха в столярном цехе более + 5°С (п. 5.2.1. СП 5.13130.2009).
Огнетушащим веществом в спринклерной установке водяного пожаротушения будет являться вода (справочник Баратова А.Н.).
Гидравлический расчет водяной спринклерной установки пожаротушения
4.1 Выбор нормативных данных для расчета и выбор оросителей
Гидравлический расчет ведется с учетом работы всех оросителей на минимальной площади спринклерной АУП равной не менее 90 м 2 (таблица 5.1 (СП 5.13130.2009)).
Определяем требуемый расход воды через диктующий ороситель:
где - нормативная интенсивность орошения, (таблица 5.2 (СП 5.13130.2009));
Проектная площадь орошения спринклером, .
1. Расчетный расход воды через диктующий ороситель, расположенный в диктующей защищаемой орошаемой площади, определяется по формуле:
где К - коэффициент производительности оросителя, принимаемый по технической документации на изделие, ;
Р - давление перед оросителем, .
На правах проектировщика выбираем спринклерный водяной ороситель модели ESFR d=20 мм.
Определяем расход воды через диктующий ороситель:
Проверка условия:
условие выполняется.
Определяем число оросителей, участвующих в гидравлическом расчете:
где - расход АУП, ;
Расход 1 оросителем, .
4.2 Размещение оросителей в плане защищаемого помещения
4.3 Трассировка трубопроводов
1. Диаметр трубопровода на участке L1-2 назначает проектировщик или определяется по формуле:
Расход на данном участке, ;
Скорость движения воды в трубопроводе, .
4.4 Гидравлический расчет сети
По таблице В.2 приложения В «Методика расчета параметров АУП при поверхностном пожаротушении водой и пеной низкой кратности» (СП 5.13130.2009) принимаем номинальный диаметр трубопровода равный 50 мм, для стальных водогазопроводных труб (ГОСТ - 3262 - 75) удельная характеристика трубопровода равна.
1. Потери давления Р1-2 на участке L1-2 определяется по формуле:
где - суммарный расход ОТВ первого и второго оросителя, ;
Длина участка между 1 и 2 оросителем, ;
Удельная характеристика трубопровода, .
2. Давление у оросителя 2 определяется по формуле:
3. Расход оросителя 2 составит:
8. Диаметр трубопровода на участке L 2-а составит:
принимаем 50 мм
9. Потери давления Р 2-а на участке L 2-а составят:
10. Давление в точке а составит:
11. Расчетный расход на участке между 2 и точкой а будет равен:
12. Для левой ветви рядка I (рисунок 1, секция А) требуется обеспечить расход при давлении. Правая ветвь рядка симметрична левой, поэтому расход для этой ветви тоже будет равен, а следовательно, и давление в точке а будет равно.
13. Расход воды для ветви I составит:
14. Рассчитаем коэффициент ветви по формуле:
15. Диаметр трубопровода на участке L а-в составит:
принимаем 90 мм, .
16. Обобщенная характеристика ветви I определяется из выражения:
17. Потери давления Р а-в на участке L а-в составят:
18. Давление в точке в составит:
19. Расход воды из ветви II определяют по формуле:
20. Расход воды из ветви III определяют по формуле:
принимаем 90 мм, .
21. Расход воды из ветви IV определяют по формуле:
принимаем 90 мм, .
22. Рассчитаем коэффициент рядка по формуле:
23. Рассчитаем расход по формуле:
24. Проверка условия:
условие выполняется.
25. Определяется требуемое давление пожарного насоса по формуле:
где - требуемое давление пожарного насоса, ;
Потери давления на горизонтальных участках трубопровода,;
Потери давления на горизонтальном участке трубопровода с - cт , ;
Потери давления на вертикальном участке трубопровода БД , ;
Потери давления в местных сопротивлениях (фасонных деталях Б и Д ), ;
Местные сопротивления в узле управления (сигнальном клапане, задвижках, затворах), ;
Давление у диктующего оросителя, ;
Пьезометрическое давление (геометрическая высота диктующего оросителя над осью пожарного насоса), ;
Давление на входе пожарного насоса, ;
Давление требуемое, .
26. Потери давления на горизонтальном участке трубопровода с - cт составят:
27. Потери давления на горизонтальном участке трубопровода АБ составят:
где - расстояние до насосной станции пожаротушения, ;
28. Потери давления на горизонтальном участке трубопровода БД составят:
29. Потери давления на горизонтальных участках трубопровода составят:
30. Местные сопротивления в узле управления составят:
31. Местные сопротивления в узле управления (сигнальном клапане, задвижках, затворах) определяется по формуле:
где - коэффициент потерь давления соответственно в спринклерном узле управления, (принимается индивидуально по технической документации на узел управления в целом);
Расход воды через узел управления, .
32. Местное сопротивление в узле управления составит:
Выбираем узел управления спринклерный воздушный - УУ-С100/1,2Вз-ВФ.О4-01 ТУ4892-080-00226827-2006* с коэффициентом потерь напора 0,004.
33. Требуемое давление пожарного насоса составит:
34. Требуемый напор пожарного насоса составит:
35. Проверка условия:
условие не выполняется, т.е. требуется установка дополнительного резервуара.
36. Согласно получившихся данных подбираем насос для АУПТ - центробежный насос 1Д, серии 1Д250-125, с мощностью электродвигателя 152 кВт.
37. Определяем запас воды в резервуаре:
где Q нас - расход насоса, л/с;
Q вод.сети - расход водопроводной сети, л/с;
Расчет автоматического водопитателя
Минимальный напор в автоматическом водопитателе:
Н ав =Н 1 +Z+15
где Н 1 -напор у диктующего оросителя, м.в.с.;
Z-геометрическая высота от оси насоса, до уровня оросителей, м;
Z= 6м (высота помещения) + 2 м (уровень пола насосной ниже) = 8м;
15-запас на работу установки до включения резервного насоса.
Н ав =25+8+15=48 м.в.с.
Для поддержания давления автоматического водопитателя выбираем жокей-насос CR 5-10 c напором 49,8 м.в.с.
Характеристики объекта
По степени опасности развития пожара, здание относится к 1-й группе (приложение «Б» СП 5.13130.2009):
Интенсивность орошения - 0,08 л/(с*м2);
Площадь для расчета расхода воды - 60 м2;
Продолжительность работы - 30 мин.
Однако, принимая во внимание примечания 3, 4 приложения «Б» СП 5.13130.2009, все складские помещения, расположенные в здании, относятся ко 2-й группе:
Интенсивность орошения - 0,18 л/(с*м2);
Расчетный расход воды не менее - 45 л/с;
Площадь для расчета расхода воды - 120 м2;
Продолжительность работы - 60 мин.
Предусматривается водозаполненная спринклерная установка.
В соответствии с требованиями п. 4.1.6 СП 10.13130.2009, для частей зданий различного назначения необходимость устройства внутреннего противопожарного водопровода и расхода воды на пожаротушение надлежит принимать отдельно для каждой части здания.
При этом, расход воды для зданий, не имеющих противопожарных стен, следует принимать по общему объему здания.
Согласно п. 4.1.1, 4.1.4 и таблиц 1,2,3 СП 10.13130.2009, расход воды для внутреннего пожаротушения из пожарных кранов принят:
Для общественных помещений 2 струи с расходом не менее 2,6 л/с, при этом диаметр крана принят 50 мм, диаметр спрыска ствола 16 мм, длина рукава 20 м, напор у пожарного крана Юм.вод.ст.;
Для складских помеещний помещений 2 струи с расходом не менее 5,2 л/с, при этом диаметр крана принят 65 мм, диаметр спрыска ствола 19 мм, длина рукава 20 м, напор у пожарного крана 24м.вод.ст.;
Внутренняя сеть пожарных кранов присоединяется к распределительной гребенке спринклерной системы.
Свободный напор у пожарных кранов предусмотрен таким образом, чтобы получаемая компактная струя орошала наиболее высокую часть расчетного помещения.
Для обеспечения работы установки, предусмотрена установка насосов, пуск которых предусмотрен автоматическим, с дистанционным дублированием (для пуска и остановки) из помещений пожарного поста и насосной.
Пожарные насосные агрегаты имеют 100 % резерв и устанавливаются в отдельном помещении.
Для присоединения рукавов передвижных пожарных насосов от напорной линии, между насосами и узлами управления, наружу выведены патрубки диаметром 80 мм с обратными клапанами и стандартными соединительными пожарными головками.
В установке применен сигнальный клапан диаметром 100 мм.
Каждый этаж оборудуется сигнализаторами потока жидкости.
В качестве оросителей приняты:
В складских помещениях водяные спринклерные (с колбой 5мм) оросители фирмы «TYCO» с плоской розеткой TY4251, 57°С, К=115 (0,61), установка розеткой вниз;
В остальных помещениях водяные спринклерные (с колбой 5мм) оросители фирмы «TYCO» с плоской розеткой TY3251, 57°С, К=80 (0,42), установка розеткой вниз.
Планировка оросителей и их количество принимаются из расчета обеспечения необходимой интенсивности орошения в защищаемых помещениях. Расстояния между оросителями принимаются с учетом нормативных требований, конструкции перекрытия, расположения вентиляции и светильников.
Количество оросителей на одном узле управления не превышает 1200 шт. (п. 5.2.3 СП 5.13130.2009).
Расчет установки пожаротушения
Общие положения
Диктующей секцией выбираем склад третий этаж.
Расчет распределительной сети производиться из условия срабатыва ния всех оросителей (TY4251), смонтированных на расчетной площади 120м и пожарных кранов.
С учетом геометрии распыла применяемых оросителей, количество оросителей, защищающих диктующую зону площадью 120м2, составляет 16 штук.
В случае, если полученное расчетным путем значение расхода со спринклерных оросителей, расположенных в диктующей секции установки, будет менее 45л/с, то в расчете принимается минимальное нормативное значение - 45л/с (п.5.1.4, табл. 5.1 СП 5.13130.2009).
3.2. Определение диктующего напора и расхода
Указанная интенсивность (0,18л/(с*м2)) при защищаемой площади (по плану расположения оборудования - 9м2) одним оросителем в диктующей секции будет обеспечена при давлении у оросителя 0,21 МПа.
Таким образом, расход из "диктующего" оросителя составит:
Q, =10*К7Р = 10*0,61 . V02l = 2,79л/с;
Падение давления на участке между первым и вторым оросителями составит:
р\-2 = 4/50 . QГ * А-2 = 0-0078 . 2,79: . 3,0 = 0,001 8М7я,
где А(15о - удельное гидравлическое сопротивление трубопровода (при условном диаметре трубопровода 50мм), с2/л6. Учитывая, что установка эксплуатируется, как правило, довольно длительное время без замены трубопроводов, через определенное время их шероховатость увеличится, вследствие чего распределительная сеть уже не будет соответствовать расчетным параметрам по расходу и давлению. В связи с этим принимается средняя шероховатость труб.
Диаметр распределительных рядков выбирается по числу установленных на них оросителей, учитывая что скорость воды в них не должна превышать 10м/с.
Полный расчет можно скачать после регистрации
