CC BY
49О РАЗРАБОТКЕ МЕТОДИЧЕСКИХ РЕКОМЕНДАЦИЙ ПО ОЦЕНКЕ ВОДООТДАЧИ СЕТЕЙ НАРУЖНОГО ПРОТИВОПОЖАРНОГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ
А.А. Таранцев, доктор технических наук, профессор, заслуженный работник высшей школы Российской Федерации; Н.Ю. Пивоваров;
О.В. Петрова, кандидат технических наук, доцент. Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России
Изложены методы объективной оценки водоотдачи сетей наружного противопожарного водоснабжения при тушении крупных пожаров на предприятиях нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности. Методы учитывают такие факторы, как характеристики трубопроводов и насосов, количество и взаиморасположение гидрантов, перепады высот на местности. Методы позволяют также оценить живучесть сетей при их повреждении в результате чрезвычайной ситуации. Предложен проект документа -методических рекомендаций по оценке водоотдачи сетей наружного противопожарного водоснабжения, который может быть использован при составлении планов тушения пожаров на промышленных объектах.
Ключевые слова: методические рекомендации, наружный противопожарный водопровод, тушение крупных пожаров, моделирование водоотдачи, пожарный гидрант, планирование
ON THE DEVELOPMENT OF GUIDELINES FOR THE ASSESSMENT FLUID LOSS NETWORK OUTDOOR FIRE WATER
A.A. Tarantsev; N.Yu. Pivovarov; О-V. Petrova.
Saint-Petersburg university of State fire service of EMERCOM of Russia
Methods of objective assessment of water return of networks of external fire-water supply to extinguish a major fire at the enterprises of oil refining and petrochemical industry. Methods consider such factors as characteristics of pipelines and pumps, quantity and interposition of hydrants, height differences on the area. Methods allow to estimate also survivability of networks at their damage to result of emergency situations. The draft document - methodical recommendations about assessment of water return of networks of external fire-water supply is offered that it can be used in case of creation of plans of suppression of the fires on industrial facilities.
Keywords: methodical recommendations, external fire-proof water supply system, suppression of major fire, water return modeling, fire hydrant, planning
Тушение пожаров различных классов [1] невозможно без использования основного огнетушащего вещества - воды, которая в большинстве случаев забирается из сетей наружного противопожарного водопровода (НППВ) [2, 3]. Для оценки необходимого расхода воды на тушение населённых пунктов, зданий, сооружений и других объектов разработан специальный свод правил - СП 8.13130.2009 [4]. Обеспечение пожарной безопасности на предприятиях нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности регламентировано Рекомендациями [5], в разделе 8.1.3 которых изложены требования по противопожарному водоснабжению.
Для обеспечения должного уровня пожарной безопасности в гарнизонах пожарной охраны имеются перечни наиболее важных объектов, в том числе предприятий нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности, на которые необходимо разрабатывать планы тушения пожаров (ПТП) [6]. Одним из важнейших пунктов таких ПТП является оценка достаточности водоснабжения, которая для сетей НППВ, как правило, осуществляется с использованием таблиц из справочников руководителей тушения пожара (РТП) (табл.), например [7, 8].
Таблица. Водоотдача тупиковых и кольцевых сетей НППВ
Напор в сети, м. вод. ст. Водоотдача сети Qк, л/с, при диаметре трубы ё, мм
100 150 200 250 300 350
10 10 25 25 55 30 65 40 85 55 115 65 130
20 14 30 30 70 45 90 55 115 80 170 90 195
30 17 40 40 80 55 110 70 145 95 205 110 235
40 21 45 45 95 60 130 80 185 110 235 140 280
50 24 50 50 105 70 145 90 200 120 265 160 325
60 26 52 55 110 80 163 110 225 140 290 190 380
70 29 58 65 130 90 182 125 255 160 330 210 440
80 32 64 70 140 100 205 140 287 180 370 250 500
Примечание: в левой части колонок - водоотдача тупиковой сети;
в правой части - кольцевой
Как показано в работах [9-12], в ходе тушения некоторых крупных пожаров, произошедших в результате аварий на объектах нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности, возникают ситуации, когда фактическая водоотдача сети НППВ недостаточна, хотя согласно таблице и ПТП данная сеть должна обеспечивать требуемый расход воды. Это резко осложняет тушение пожара и приводит к необходимости изыскивать альтернативные водоисточники, вызывать дополнительные силы и средства и т.п. В работах [13, 14] показано, что такая ситуация возможна из-за игнорирования ряда факторов, отрицательно влияющих на водоотдачу сети НППВ - количества и взаимного расположения задействуемых пожарных гидрантов (ПГ), рельефа местности, возможностей насосных станций и др.
Для решения проблемы объективной оценки водоотдачи тупиковых и кольцевых сетей НППВ (в том числе с учётом их повреждений) авторами данной статьи проведён комплекс исследований, базирующихся на основных положениях гидравлики [2] и соотношениях [15]. Наиболее важные результаты исследований опубликованы в работах [13, 14, 16]. Разработанные методы позволяют оценивать живучесть сетей НППВ при повреждениях их трубопроводов в результате природных или техногенных чрезвычайных ситуаций [16].
Таким образом, полученные результаты позволили (прежде всего, применительно к предприятиям нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности) предложить следующее:
а) разработать проект документа - Методических рекомендаций по оценке водоотдачи сетей НППВ, текст которого прилагается в данной статье;
б) составлять паспорта водоотдачи сетей НППВ при различных вариантах расстановки пожарных автомобилей на ПГ;
в) в Методических рекомендациях по составлению планов и карточек тушения пожаров [6] на объекты предусмотреть специальный раздел по расчётной оценке достаточности водоснабжения, в том числе с использованием современных компьютерных технологий;
г) в СП 8.113130.2009 [4] и рекомендации [5] ввести специальное приложение, позволяющее объективно оценить водоотдачу сетей НППВ при различных параметрах сетей и вариантов задействования ПГ при тушении пожаров.
Проект
МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОЦЕНКЕ ВОДООТДАЧИ СЕТЕЙ НАРУЖНОГО ПРОТИВОПОЖАРНОГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ
1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
1.1. Настоящие методические рекомендации (МР) предусматривают комплексную оценку водоотдачи сетей наружного противопожарного водоснабжения (НППВ).
1.2. МР устанавливают порядок оценки водоотдачи систем НППВ на основе комплекса показателей - количества задействованных пожарных гидрантов (ПГ), расстояний между ними и насосными станциями (НС), перепадов высот местности и напорно-расходных характеристик (НРХ) насосов.
1.3. МР имеют справочный характер, их применение возможно как дополнение к существующему порядку оценки водоотдачи согласно таблицам в справочниках руководителя тушения пожара (РТП). МР могут использоваться при составлении планов тушения пожаров (ПТП) и паспортов сетей НППВ.
2. НОРМАТИВНЫЕ ССЫЛКИ И СПРАВОЧНАЯ ЛИТЕРАТУРА
В настоящих МР использованы ссылки на следующие нормативные документы и справочную литературу:
2.1. ГОСТ Р 53961-2010. Техника пожарная. Гидранты пожарные подземные. Общие технические требования. Методы испытаний.
2.2. ГОСТ 12.2.047-86. ССБТ. Пожарная техника. Термины и определения.
2.3. ГОСТ 12.1.033-81. ССБТ. Пожарная безопасность. Термины и определения.
2.4. ГОСТ 19185-73. Гидротехника. Основные понятия. Термины и определения.
2.5. СП 8.13130.2009. Системы ППЗ. Источники наружного противопожарного водоснабжения. Требования пожарной безопасности.
2.6. СП 155.13330.2014. Склады нефти и нефтепродуктов. Требования пожарной безопасности.
2.7. Методические рекомендации по составлению планов и карточек тушения пожаров (утв. МЧС России 1 марта 2013 г.): Письмо № 43-956-18. М., 2013.
2.8. Повзик Я.С. Справочник руководителя тушения пожара. М.: ЗАО «Спецтехника»,
2004.
2.9. Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям. М.: Энергия,
1975.
3. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ
Противопожарное водоснабжение - комплекс инженерно-технических сооружений, предназначенных для забора и транспортирования воды, хранения ее запасов и использования их для пожаротушения.
Насосная станция - комплекс гидротехнических сооружений и оборудования для подъема воды насосами.
Напор - давление воды, выражаемое высотой водяного столба над рассматриваемым уровнем.
Гидрант пожарный подземный - устройство для отбора воды из водопроводной сети с помощью пожарной колонки для тушения пожара.
Объемный расход - объем жидкости, протекающий через живое сечение потока в единицу времени.
Живучесть сети наружного противопожарного водоснабжения - способность сети обеспечивать водоотдачу при повреждении одного или нескольких её участков.
Принятые сокращения: МР - методические рекомендации, КС - кольцевая сеть, ТС - тупиковая сеть, НРХ - напорно-расходная характеристика (насоса, насосной станции), НС - насосная станция, НППВ - наружное противопожарное водоснабжение, ПГ - пожарный гидрант, РТП - руководитель тушения пожара, ПТП - план тушения пожара.
4. ОЦЕНКА ВОДООТДАЧИ СЕТЕЙ НППВ 4.1. Основные положения, принятые при гидравлических расчетах
Для моделирования напорного течения в трубопроводе приняты следующие допущения:
а) жидкость несжимаемая, обладающая плотностью р (для воды р~1000 кг/м3) и кинематической вязкостью V;
б) потери давления из-за трения и гидравлических сопротивлений при течении жидкости подчинены закону Дарси-Вейсбаха:
Ap=АQ2, (1)
где Q - объемный расход; А - коэффициент гидравлического сопротивления.
Коэффициент гидравлического сопротивления А учитывает линейные и местные гидравлические потери на участке трубопровода между отводами и в отводе и может быть определен из выражения:
N £ , £
А _ 0,5^^-^, (2)
1=1 Л
где N - количество отрезков трубопровода, образующих рассматриваемый участок; I'м - коэффициент линейного сопротивления на г отрезке трубопровода; - сумма коэффициентов местных сопротивлений на г отрезке трубопровода; Л - площадь проходного сечения трубопровода на отрезке трубопровода, м2.
Коэффициент линейного сопротивления для круглых труб находится по выражению:
£ _хь
Ъ л г 1
ё , (3)
где Ь, ё - длина и диаметр трубопровода на г отрезке; X - коэффициент, зависящий от шероховатости стенок трубы и числа Рейнольдса, который может быть найден по справочной литературе или рассчитан по формуле Альтшуля:
X « 0,11
Г к,
,0,25
7) ■ (4)
где Кэ - абсолютная эквивалентная шероховатость стенок для труб из различных материалов;
в) известны НРХ насоса, которые для центробежно-осевого насоса имеют вид:
P(Q)=Pн-АнQ2, (5)
где р^ - давление и расход жидкости на выходе из насоса; рн, Ан - расходные параметры насоса;
г) НС и линия представляют собой ТС или КС с п отводами (по числу задействованных ПГ);
д) при параллельном включении т однотипных насосов их общая НРХ также имеет вид (5), но коэффициент Ан уменьшается в т2 раз; при последовательном включении значения Ан и рн увеличиваются в т раз;
е) течение жидкости установившееся;
ж) при тушении пожара по повышенному номеру водозабор из сети НППВ на хозяйственно-питьевые нужды временно прекращается.
4.2. Расчет водоотдачи тупиковой сети (ТС) НППВ
С учетом допущений «а»-«ж» и на основе баланса давлений применительно к ТС (рис. 1) получаем уравнения (обозначения на рис. 1):
Рн-(Ан+Ао1) ^ & ^ =рН; (6)
ргА&+РЕ&-Щ, 7=1, ..., п; (7)
I п \2
р-1-ргЛ-и £ д} I +р£Н,-И,-1), 7=2, п; (8)
V }= У
где А7 =Агк - коэффициент сопротивления ПГ с колонкой; Аг=Агк~5,1-107 кг/м7; к7 - высота патрубка колонки на 7 ПГ, м; Н7 - высота залегания отвода в 7 ПГ, м (высоты отсчитываются от уровня насоса).
СОЛ
/Ту
Дт-2|П-1
насос I / ) /
V р1,н1 / Рз,Из
Рн,Н=0 Р2,Н> Р>1,Н>1
Рис. 1. Расчетная схема ТС НППВ с п задействованными ПГ
Для решения задачи оценки водоотдачи ТС 0с через нахождение значений расходов &1, ..., 0п (очевидно, что бс=01+02+. •-+0п) выражения (6)-(8) приводятся к виду системы из п нелинейных алгебраических уравнений:
Рн-(Ан+Ао1) I 2 а I -А012-р^1=0;
(9)
I п ^2
а7-1 а2:, -Аа+р^ИгЬ-^-ъ7 ^
V !=' У
7=2, ..., п.
(10)
Аналитическое решение уравнений (9) и (10) возможно только в частных случаях. Например, при задействовании только одного ПГ (п=1) водоотдача 0с=01 находится из выражения:
01=
/ \ 0,5
Рн - РёК
А + А01 + Аг.к У
(11)
2
7=1
Когда рельеф местности, где обустроена сеть НППВ, ровный и можно пренебречь перепадами высот, что характерно для многих населённых пунктов Российской Федерации, система уравнений (9) и (10) упрощается:
Рн-(Ан+А01) I £ аг 1 -А1 Q12=0;
г _1
Г п У
Аг-1 Qi2_1-AгQ/2-А/-l,/
V ]_г )
г=2, ..., п.
(12)
(13)
При допущении, что коэффициенты А1=А2=...=Ап соответствуют коэффициенту сопротивлении ПГ с колонкой Агк~5,1-107 кг/м7, система уравнений (12)-(13) имеет аналитическое решение, которое можно представить в рекуррентном виде:
(
\
0,5
)
Б,=1+
Ql=
* V 4. + (Ан + Ал ) Б QI+l=QI(БI-1)/БI+l, г=1, ..., п-1;
Б
11 1=1, ..., п-1; Бп=1,
(1 + Б,2+1 А,,,+1/ Аг.к )0,5
(14)
(15)
(16)
где {Б} - условные безразмерные коэффициенты.
Решение системы уравнений (14)-(16) осуществляется в следующем порядке. Сначала по выражению (16) вычисляются коэффициенты {Б,}, начиная с Бп-1 до Б1. Далее по выражению (14) рассчитывается расход Q1 ПГ, ближайшего к насосной станции, а затем по выражению (15) - остальные расходы, начиная с Q2 до Qn. Конкретные выражения для различного числа ПГ п приведены в табл. 1.
Таблица 1. Выражения для расчета величин расходов из гидрантов ТС
2
п {Б,} {QI■}
2 Б2=1; Б1=1+(1+А12/Аг.к)-0,5 Q2=Ql(1+A12/Aг.к)-0,5
3 Б3=1; Б2=1+(1+А23/Аг.к)-0,5; Б1=1+Б2(1+Б22А12/Аг.к)-0,5 Q2=Ql(1+Б22A12/Aг.к)-0,5; Qз=Q2(1+A2з/A,к)-0,5
4 Б4=1; Б3=1+(1+А34/Аг.к)-0,5; Б2=1+Б3(1+Б32А23/Аг.к)-0,5; Б1=1+Б2(1+Б22А12/Аг.к)-0,5 Q2=Ql(1+Б22A12/Aг.к)-0,5; Qз=Q2(1+Бз2A2з/Aг.к)-0,5; Q4=Qз(1+Aз4/Aг.к)-0,5
5 Б5=1; Б4=1+(1+А45/Аг.к)-0,5; Б3=1+Б4(1+Б42А34/Аг.к)-0,5; Б2=1+Б3(1+Б32А23/Аг.к)-0,5; Б1=1+Б2(1+Б22А12/Аг.к)-0,5 Q2=Ql(1+Б22A12/Aг.к)-0,5; Qз=Q2(1+Бз2A2з/Aг.к)-0,5; Q4=Qз(1+Б42Aз4/Aг.к)-0,5; Q5=Q4(1+A45/Aг.к)-0,5
Примечание: расход Ql находится по выражению (14)
4.3. Расчет водоотдачи кольцевой сети (КС) НППВ
На основе выражений (1-5) составляется система нелинейных (квадратичных) алгебраических уравнений (табл. 2), решение которых численными методами (например, с использованием МаШсаё14 позволяет определить расходы {0/} из задействованных ПГ сети НППВ). Искомая водоотдача КС НППВ определяется как сумма расходов из п задействованных ПГ:
q к . (17)
/ _1
Таблица 2. Уравнения для моделирования водоотдачи КС НППВ при задействовании нескольких ПГ
Рис.
Исходные уравнения
Выражения для расчётов
Рис.
2а
Р0=Рн1-Ан1 qоl +Р£(Лн1-Й0) Р1=Апг (qоl+q2l)2+pg(h-hl) Р2=Рн2-Ан2 q212+pg(hн2-h2) Р0-Р1=А01 qоl2+pg(hl-hо) Р2-Р1=А21 q2l2+pg(hl-h2)
Рнl+pg(hнl-hг)=Aпг (qоl +q2l)2+(Aнl +Aоl)qоl2 Рн2+pg(hн2-hг)=Aпг (qоl +q2l)2+(Aн2+A2l)q2l2 б^о^21>0; 0к=01
Рис.
2б
Ро=Рнl-Aнl(qоl+qо2) +pg(hнl-hо) Рl=Aпгl(qоl+qзl)2+pg(hгl-hl) Р2=Aпг2(q02+q32)2+Pg(hг2-h2) Рз=Рн2-Aн2(q31+qf32)2+Pg(h2-hз) Ро-Р1=Ао1 qоl2+pg(hl-hо) Ро-Р2=Ао2 qо22+pg(h2-hо)
Р3-Р1=А31 qзl2+pg(hl-hз) Р3-Р2=А32 qз22+pg(h2-hз)
Рнl+pg(hнl-hгl)=Aнl(qоl+qо2)2+Aпгl(qоl+qзl)2+Aоl qоl2 Рнl+pg(hнl-hг2)=Aнl(qоl+qо2)2+Aпг2(qо2+qз2)2+Aо2 qо22 Рн2+pg(hн2-hгl)=Aн2(qзl+qз2)2+Aпгl(qоl+qзl)2+Aзl qзl2 Рн2+Pg(hн2-hг2)=Aн2(q31+q32)2+Aпг2(q02+q32)2+Aз2 q322 0^о^з1>о; Q2=qо2+qз2>0; бк=01+02
Рис. 2в
Ро=Рнl-Aнl(qоl+qо2) +pg(hнl-hо) Рl=Aпгl(qоl+q4l)2+pg(hгl-hl) Р2=Aпг2(q02-q2з)2+Pg(hг2-h2) Рз=Aпгз(q2з+q4з)2+pg(hгз-hз) Р4=Рн2-Aн2(q41 +q4з)2+pg(hн2-h4) Ро-Р1=Ао1 qоl2+pg(hl-hо) Ро-Р2=Ао2 qо22+pg(h2-hо) Р2-Р3=А23 q2з2+pg(hз-h2)
Р 4-Р1 =А 41 q4l2+pg(hl-h4)
Р4-Рз=А4з q4з2+pg(hз-h4)
pнl+pg(hнl-hгl )=Ан1 (qоl+qо2)2+Aпгl ^0^41 )2+Ао1 qоl2
pнl+pg(hнl-hг2)=Aнl(qоl+qо2)2+Aпг2(qо2-q2з)2+Aо2 qо22 pн2+pg(hн2-hгl )=Aн2(q41 +q4з)2+Aпгl ^0^41 )2+А41 q412 Рн2+pg(hн2-hгз)= Aн2(q41+q4з)2+Aпгз(q23+q4з)2+A43 q432 pg(hг2-hгз)=Aпгз(q2з+q4з)2-Aпг2(qо2-q2з)2+A2з q2з2 0^о^41>о; Q2=qо2-q2з>0; Qз=q4з+q2з>0; бк=01+02+03
Рис. 2г
Р0=Рн1-Ан1^0^02) +pg(hнl-hо) Рl=Aпгl(qоl-ql4)2+pg(hгl-hl) Р2=Aпг2(q02-q2з)2+Pg(hг2-h2) Рз=Aпгз(q2з+q5з)2+pg(hгз-hз) Р4=Aпг4(ql4+q54)2+Pg(hг4-h4) Р5=Рн2-Aн2(q54+q5з)2+Pg(hн2-h5) Ро-Р1=Ао1 qоl2+pg(hl-hо) Ро-Р2=Ао2 qо22+pg(h2-hо) Р2-Рз=А2з q2з2+pg(hз-h2)
Р1 -Р4=А 14 ql42+pg(h4-hl) Р5-Р4=А54 q542+pg(h4-h5) Р5-Рз=А5з q5з2+pg(hз-h5)
Рнl+pg(hнl-hгl)=Aнl(qоl+qо2)2+Aпгl(qоl-ql4)2+Aоl qоl2 Рнl+pg(hнl-hг2)=Aнl(qоl+qо2)2+Aпг2(qо2-q2з)2+Aо2 qо22 Рн2+Pg(hн2-hгз)=Aн2(q54+qJз)2+Aпгз(q23+q5з)2+A53 q532 Рн2+Pg(hн2-hг4)=Aн2(q54+q5з)2+Aпг4(ql4+q54)2+A54 qf542 Pg(hг1-hг4)=Aпг4(ql4+q54)2-Aпгl(q01-ql4)2+Al4ql42 pg(hг2-hгз)=Aпгз(q2з+q5з)2-Aпг2(qо2-q2з)2+A2з q2з2 0^о1^4>о; 62=qо2-q2з>0; Qз=q2з+q5з>0; Q4=ql4+q54>0; 0К=01+02+03+04
Рис.
2д
Ро=Рнl-Aнl(qоl+qо2) +pg(hнl-hо)
Рl=Aпгl(qоl-ql4)2+pg(hгl-hl)
Р2=Aпг2(q02-q2з)2+Pg(hг2-h2) Рз=Aпгз(q6з+q2з)2+pg(hгз-hз) Р4=Aпг4(ql4+q54)2+Pg(hг4-h4) Р5=Aпг5(q65-q54)2+Pg(hг5-h5) Р6=Рн2-Aн2(q65+q6з)2+Pg(hн2-h6) Ро-Р1=Ао1 qоl2+pg(hl-hо) Ро-Р2=Ао2 qо22+pg(h2-hо) Р2-Р3=А23 q2з2+pg(hз-h2)
Р1 -Р4=А 14 ql42+pg(h4-hl) Р5-Р4=А54 q542+pg(h4-h5)
Р6-Рз=А6з q6з2+pg(hз-h6)
Р6-Р5=А65 q652+pg(h5-h6)
Рнl+pg(hнl-hгl)=Aнl(qоl+qо2)2+Aпгl(qоl-ql4)2+Aоl qоl2 Рнl+pg(hнl-hг2)=Aнl(qоl+qо2)2+Aпг2(qо2-q2з)2+Aо2 qо22 Рн2+Pg(hн2-hгз)=Aн2(q65+q6з)2+Aпгз(q63+q2з)2+A63 q632 Рн2+pg(hн2-hг5)=Aн2(q65+q6з)2+Aпг5(q65-q54)2+A65 q652 Pg(hг1-hг4)=Aпг4(ql4+q54)2-Aпгl(q01-ql4)2+Al4 ql42 pg(hг2-hгз)=Aпгз(q2з+q6з)2-Aпг2(qо2-q2з)2+A2з q2з2 Pg(hг5-hг4)=Aпг4(ql4+q54)2-Aпг5(q65-q54)2+A54 q542 0^о1^4>о; 62=qо2-q2з>0; Qз=q2з+q6з>0; Q4=ql4+q54>0; Q5=q65-q54>0; 0К=01+02+03+04+65
01 а <21 б
01 -^^^ 01 04
01 0.4 05 \ 03 д
Рис. 2. Гидравлические схемы задействования ПГ КС НППВ (а - один ПГ; б - 2 ПГ; в - 3 ПГ; г - 4 ПГ; д - 5 ПГ)
4.4. Оценка живучести сетей НППВ при повреждениях участков трубопроводов
При воздействии на сеть НППВ разрушающих факторов (землетрясения, взрывы технологических установок на предприятиях, повреждения в результате износов трубопроводов и др.) повреждённые участки трубопроводов отсекаются задвижками, что позволяет обеспечить живучесть сети НППВ до проведения на ней ремонтных работ. В случае пожара некоторые ПГ такой сети могут обеспечивать водоотдачу, а некоторые -нет, что может быть учтено через коэффициент живучести Кж как отношение числа задействованных ПГ, обеспечивающих водоотдачу пВ, к общему числу задействованных ПГ п0:
Кж=пв/п0. (18)
На рис. 3-5 показаны гидравлические схемы КС НППВ с двумя, тремя и четырьмя задействованными ПГ соответственно при повреждениях одного и двух трубопроводов. В качестве примера в табл. 3 приведены результаты моделирования водоотдачи (с использованием МаШсаё14) КС НППВ без повреждений и с повреждениями, а также для сравнения, значения водоотдачи по справочнику РТП при внутреннем диаметре труб ^=150 мм и напоре #=10-80 м. вод. ст. Порядок расчетов и значения коэффициентов
сопротивления {А} для различных вариантов расположения НС, ПГ и расстояний между ними приведены в разделах 4.2 и 4.3 и в работах [13, 14] .
При различных вариантах повреждений участков трубопроводов, количестве и порядке задействованных ПГ (табл. 3) КС НППВ обладает достаточной живучестью и в большинстве случаев обеспечивает требуемую водоотдачу. В частности, для схем на рис. 4д и 4з Кж=0,667; для схемы на рис. 5г КЖ=0,75. Для остальных случаев Кж=1.
Общепринятые таблицы в справочниках РТП дают не точную, а приблизительную оценку водоотдачи, что применимо в ситуациях, когда необходимо оперативно оценить обстановку, тогда как приведённый подход позволяет дать объективную оценку и может использоваться при составлении ПТП и паспортов сетей НППВ, а также использоваться в качестве приложения к СП 8.13130.2009.
01 а 01 о2 б
о2 в 1 ■■ .....*.....)ч>-..... 02 г
Рис. 3. Схемы КС НППВ с двумя задействованными ПГ (п=2) а - нормальный режим; б - повреждение одного участка; в, г - повреждение двух участков
О/ Оз
а
02г Оз
б
02 Оз
е
02=0" Оз
3
02 Оз
И
Рис. 4. Схемы КС НППВ с тремя задействованными ПГ (п=3): а - нормальный режим; б-г - повреждение одного участка; д-и - повреждение двух участков
Рис. 5. Схемы КС НППВ с четырьмя задействованными ПГ (/7=4) по схеме «2+2»: а - нормальный режим; б, в - повреждение одного участка; г-ж - повреждение двух участков
Таблица 3. Результаты моделирования водоотдачи КС НППВ с учетом её повреждений
Количество Водоотдача сети Qк л/с, при диаметре трубы Схема
задействованных а—150 мм и заданном напоре Н, м. вод. ст. задействования
ПГ 10 20 30 40 50 60 70 80 ПГ
п—1 28 39 48 55 62 68 73 78 Рис. 2а
11 16 20 23 25 28 30 58
25 36 44 51 57 62 67 56 Рис. 3а
36 42 64 74 82 90 97 114
1 1 1 1 1 2 2 2
23 32 39 45 50 55 59 63 Рис. 3б
п—2 24 33 40 46 51 57 61 65
11 16 20 23 25 28 30 32
21 29 36 42 46 51 55 59 Рис. 3в
32 45 56 65 71 79 85 91
5 7 9 11 12 13 14 15
21 29 36 42 46 51 55 59 Рис. 3г
26 36 45 53 58 64 69 74
13 18 23 26 29 32 34 37
13 19 23 26 30 32 35 37 Рис. 4а
17 24 29 33 37 41 44 47
43 61 75 85 96 105 113 121
9 12 15 17 19 21 23 24
16 22 27 31 35 38 41 44 Рис. 4б
17 24 29 33 37 41 44 47
42 58 71 81 91 100 108 115
11 16 20 23 26 28 30 32
14 20 25 29 32 35 38 41 Рис. 4в
17 24 30 34 38 42 45 48
42 60 75 86 96 105 113 121
5 7 8 9 11 12 13 14
7 11 13 15 17 19 20 22 Рис. 4г
25 36 44 50 56 62 67 71
37 54 65 74 84 93 100 107
0 0 0 0 0 0 0 0
п=3 17 18 24 25 30 31 35 36 39 40 42 44 46 47 49 50 Рис. 4д
35 49 61 71 79 86 93 99
4 6 8 9 10 11 12 13
7 10 12 14 16 17 18 20 Рис. 4е
8 12 14 17 19 20 22 24
19 28 34 40 45 48 52 57
8 12 15 17 19 21 22 24
11 16 19 22 25 27 29 31 Рис. 4ж
21 29 36 42 46 51 55 59
40 57 70 81 90 99 106 114
0 0 0 0 0 0 0 0
12 17 21 24 27 30 32 34 Рис. 4з
25 36 44 51 56 62 67 71
37 53 65 75 83 92 99 105
9 12 15 17 20 21 23 25
11 16 20 23 25 28 30 32 Рис. 4и
14 19 24 27 30 33 36 38
34 47 59 67 75 82 89 95
10 15 18 21 24 26 28 29
10 15 19 22 24 26 28 30
12 16 20 23 26 28 30 32 Рис. 5а
12 16 20 23 26 28 30 32
44 62 77 89 100 108 116 123
3 5 6 7 8 9 9 10
5 7 9 11 12 13 14 15
15 22 27 31 35 38 41 44 Рис. 5б
16 23 28 32 36 40 43 46
39 57 70 81 91 100 107 115
8 12 15 17 19 21 22 24
11 16 20 23 26 28 31 33
11 16 20 23 26 28 31 33 Рис. 5в
12 17 21 24 27 29 32 34
n=4 42 61 76 87 98 106 116 124
0 0 0 0 0 0 0 0
8 12 15 17 19 21 23 25
15 22 27 31 35 39 41 44 Рис. 5г
16 23 28 32 36 40 43 46
39 57 70 80 90 100 107 115
3 5 6 7 7 8 9 10
5 7 8 10 11 12 13 14
5 7 9 10 12 13 14 15 Рис. 5д
6 9 11 13 14 16 17 18
19 28 34 40 44 49 53 57
3 5 6 7 8 8 9 10
5 7 9 11 12 13 14 15
11 16 19 22 24 27 29 31 Рис. 5е
21 29 36 41 46 51 55 58
40 57 70 81 90 99 107 114
По справочнику РТП 55 70 80 95 105 110 130 140
Примечание: жирным шрифтом выделена водоотдача сети НППВ в целом
Литература
1. Технический регламент о требованиях пожарной безопасности: Федер. закон от 22 июля 2008 г. № 123-ФЗ (с изм.). Доступ из справ.-правовой системы «Гарант».
2. Иванов Е.Н. Противопожарное водоснабжение. М.: Стройиздат, 1986.
3. Справочник противопожарного водоснабжения г. Санкт-Петербурга / А. А. Колбашев [и др.]. СПб.: ГУ МЧС России по СПб, 2014. 342 с.
4. СП 8.13130.2009. Системы ППЗ. Источники наружного противопожарного водоснабжения. Требования пожарной безопасности. М.: ФГУ ВНИИ ПО МЧС России, 2009.
5. Обеспечение пожарной безопасности нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности. Рекомендации. М.: ВНИИПО МЧС России, 2004.
6. Методические рекомендации по составлению планов и карточек тушения пожаров (утв. МЧС России 1 марта 2013 г.): Письмо № 43-956-18. М., 2013.
7. Иванников В.П., Клюс П.П. Справочник руководителя тушения пожара. М.: Стройиздат, 1987.
8. Повзик Я.С. Справочник руководителя тушения пожара. М.: ЗАО «Спецтехника»,
2004.
9. Тушение пожаров нефти и нефтепродуктов / А.Ф. Шароварников [и др.]. М.: Калан, 2002. 448 с.
10. Таранцев А.А., Шидловский Г.Л., Пивоваров Н.Ю. Оценка экономического ущерба и обоснование риска возникновения крупных пожаров на предприятиях
нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности // Проблемы управления рисками в техносфере. 2016. № 3 (39). C. 38-44.
11. Способ подачи огнетушащей жидкости на орошение дыхательной арматуры и орошение резервуаров с нефтепродуктами / А.А. Таранцев [и др.] // Науч.-аналит. журн. «Вестник С.-Петерб. ун-та ГПС МЧС России». 2016. № 3. C. 62-66.
12. Пивоваров Н.Ю. Актуалные проблемы оценки достаточности водоснабжения для ликвидации аварий на предприятиях нефтехимической промышленности // Современные технологии обеспечения гражданской обороны и ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций. 2015. Т. 1. № 1 (6). С. 172-174.
13. Таранцев А.А., Пивоваров Н.Ю. Расчетная оценка водоотдачи тупиковых сетей наружного противопожарного водоснабжения // Пожаровзрывобезопасность. 2012. Т. 21. № 9. С. 73-78.
14. Таранцев А.А., Пивоваров Н.Ю. Моделирование водоотдачи кольцевых сетей наружного противопожарного водопровода // Пожаровзрывобезопасность. 2014. Т. 23. № 12. С.69-75.
15. Артамонов В.С., Груданова О.В., Таранцев А.А. Уточнённый порядок расчёта одноуровневых разветвлённых гидравлических сетей // Пожаровзрывобезопасность. 2008. № 3. C. 77-83.
16. Таранцев А.А., Пивоваров Н.Ю. Анализ водоотдачи кольцевой сети наружного противопожарного водопровода с учётом повреждений трубопроводов // Пожаровзрывобезопасность. 2016. Т. 25. № 6. С. 66-78.
Refrences
1. Tekhnicheskij reglament o trebovaniyakh pozharnoj bezopasnosti: Feder. zakon ot 22.07.2008. 123-FZ (s izmeneniyami).
2. Ivanov E.N. Protivopozharnoe vodosnabzhenie. M.: Strojizdat, 1986.
3. Kolbashev A.A., Ershov E.V., Prokopenko R.A., Belonozhko I.A. Spravochnik protivopozharnogo vodosnabzheniya g. Sankt-Peterburga. SPb.: GU MChS Rossii po Sankt-Peterburgu, 2014. 342 s.
4. SP 8.13130.2009. Sistemy ppz. Istochniki naruzhnogo protivopozharnogo vodosnabzheniya. Trebovaniya pozharnoj bezopasnosti.
5. Obespechenie pojarnoi bezopasnosti neftepererabativayuschei i neftehimicheskoi promishlennosti. Rekomendacii. М.: VNIIPO MChS Rossii, 2004.
6. Metodicheskie rekomendatsii po sostavleniyu planov i kartochek tusheniya pozharov: utv. MCHS Rossii 01.03.2013: Pismo 43-956-18. M., 2013.
7. Ivannikov V.P., Klyus P.P. Spravochnik rukovoditelya tusheniya pozhara. M.: Strojizdat,
1987.
8. Povzik Ya.S. Spravochnik rukovoditelya tusheniya pozhara. M.: Zao «Spetstekhnika»,
2004.
9. Sharovarnikov A.F., Molchanov V.P., Voevoda S.S., Sharovarnikov S.A. Tushenie pozharov nefti i nefteproduktov. M.: Kalan, 2002. 448 s.
10. Tarantsev A.A., Shidlovskij G.L., Pivovarov N.Yu. Otsenka ekonomicheskogo uscherba i obosnovanie riska vozniknoveniya krupnykh pozharov na predpriyatiyakh neftekhimicheskoj i neftepererabatyvayuschej promyshlennosti // Problemy upravleniya riskami v tekhnosfere. 2016. № 3 (39). S. 38-44.
11. Tarantsev A.A., Pivovarov N.Yu. Marukhin P.N, Matveev A.V. Sposob podachi ognetushaschej zhidkosti na oroshenie dykhatelnoj armatury i oroshenie rezervuarov s nefteproduktami // Vestnik Spbu Gps Mchs Rossii. 2016. № 3. S. 62-66.
12. Pivovarov N.Yu. Aktualnye problemy otsenki dostatochnosti vodosnabzheniya dlya likvidatsii avarij na predpriyatiyakh neftekhimicheskoj promyshlennosti // Sovremennye tekhnologii obespecheniya grazhdanskoj oborony i likvidatsii posledstvij chrezvychajnykh situatsij. 2015. T. 1. № 1 (6). S. 172-174.
13. Tarantsev A.A., Pivovarov N.Yu. Raschetnaya otsenka vodootdachi tupikovykh setej naruzhnogo protivopozharnogo vodosnabzheniya // Pozharovzryvobezopasnost. 2012. T. 21. № 9. S. 73-78.
14. Tarantsev A.A., Pivovarov N.Yu. Modelirovanie vodootdachi koltsevykh setej naruzhnogo protivopozharnogo vodoprovoda // Pozharovzryvobezopasnost. 2014. T. 23. № 12. S. 69-75.
15. Artamonov V.S., Grudanova O.V., Tarantsev A.A. Utochnnnyj poryadok rascheta odnourovnevykh razvetvlnnykh gidravlicheskikh setej // Pozharovzryvobezopasnost. 2008. № 3. S. 77-83.
16. Tarantsev A.A., Pivovarov N.Yu. Analiz vodootdachi koltsevoj seti naruzhnogo protivopozharnogo vodoprovoda s uchetom povrezhdenij truboprovodov // Pozharovzryvobezopasnost. 2016. T. 25. № 6. S. 66-78.
