CC BY
379
УДК 622.232.002.5:614.841.4 О.А. Павлов
РАЗРАБОТКА И ВНЕДРЕНИЕ СРЕДСТВ ПРОТИВОПОЖАРНОЙ ЗАЩИТЫ ГОРНОТРАНСПОРТНОГО ОБОРУДОВАНИЯ С ДВС
Разработана отечественная система комбинированного пожаротушения (СКП) для горнотранспортного оборудования. В полной комплектации система с автоматическим включением (СКП-А) для а/с БелАЗ состоит из трех независимых линий — двух порошковых для защиты двигательного отсека и заднего моста автосамосвала, и растворной (дублирующей). С 1999 г. изготовлено и поставлено предприятиям 10 тыс. таких систем.
Ключевые слова: горнотранспортное оборудование, карьерные автосамосвалы, тушение горнотранспортного оборудования.
Горнотранспортное оборудование с ДВС (карьерные автосамосвалы, подземные погрузочно-доставочные машины, бульдозеры) являются объектами повышенной пожароопасности по следующим причинам: наличие высокотемпературного выхлопа дизельного двигателя; содержание большого количества огнеопасных горюче-смазочных материалов; разветвленная сеть трубопроводов и шлангов гидравлических систем с высоким рабочим давлением; наличие кабелей и проводов низковольтного и силового электрооборудования; скапливание в пожароопасных зонах огнеопасных материалов: топлива, масла, смазки, угольной пыли и др.
В наиболее тяжелых условиях по фактору пожароопасности эксплуатируются карьерные автосамосвалы, когда 40-60% времени транспортного цикла (движение с грузом на подъем) дизельный или дизель-электрический привод автомобиля работает в режиме максимальной мощности. Температура отработавших газов по длине выпускного тракта в пределах подкапотного пространства автосамосвала достигает 380-400 оС, а на выходе 670-700 оС, что превышает температуру самовоспламенения дизтоплива, которая для марки «Л» составляет 240 оС, для дизтоплива марки «З» - 310 оС.
Поэтому даже незначительные повреждения топливо- или маслопроводов при попадании горючих веществ на раскаленную поверхность являются причиной возникновения пожаров, которые
в свою очередь приводят к дорогим ремонтам, замене дорогостоящего оборудования, длительным простоям, а также к травмам или даже жертвам среди обслуживающего персонала. Проведенные США исследования на 20 карьерах с общим парком самоходного оборудования с ДВС 680 единиц, показали что ежегодно возникает в среднем 32 пожара. При этом наносится ущерб от 8 до 150 тысяч долларов США на одну машину в зависимости от продолжительности горения до момента ликвидации пожара. В отдельных случаях машины сгорают полностью и восстановлению не подлежат.
Карьерные автосамосвалы в зарубежной практике оснащаются порошковыми системами пожаротушения с автоматическим включением, в основном, выпускаемые фирмами Аши1 и Атегех (США), их стоимость составляет, соответственно, 5,4 и 7,7 тысяч долларов США.
На рудных карьерах России и стран СНГ эксплуатируются преимущественно (до 85% от общего парка) карьерные автосамосвалы, выпускаемые заводом «БелАЗ» (Республика Беларусь) [1]. В конце 80-х - начале 90-х годов было крайне неблагополучное положение с эксплуатацией этих машин из-за частых загораний. В период с 1988 по 1993 гг. по официальным данным сгорело полностью 36 машин и произошло 1,5 тысячи загораний [2]. Только на одном из предприятий Кузбасса число зарегистрированных возгораний карьерных автосамосвалов за 7-летний период в среднем составил 3 случая в год, а материальный ущерб - 887 тысяч рублей.
Практически до 1999 г. все серийно выпускаемые заводом «БелАЗ» карьерные автосамосвалы комплектовались двумя 6 кг порошковыми огнетушителями типа ОП-6 и только в отдельных случаях на большегрузные автосамосвалы грузоподъемностью 90180 тонн устанавливались системы порошкового пожаротушения на базе огнетушителя 0П-100.
Высокая стоимость зарубежных систем пожаротушения, сложность их обслуживания, а также постоянные требования Госгортехнадзора России о повышении пожарной безопасности горнотранспортного оборудования с ДВС, в том числе БелАЗов, послужили основанием для разработки отечественной системы пожаротушения, адаптированной для всего типоразмерного ряда карьерных автосамосвалов «БелАЗ» и широкого диапазона климатических условий их эксплуатации.
Для выполнения этой работы завод «БелАЗ» привлек в 1990 г. Центральную научно-исследовательскую лабораторию (ЦНИЛ) ВГСЧ Урала Минцветмета СССР, имевшую к тому времени значительный положительный опыт разработки средств пожаротушения для подземного и наземного горнотранспортного оборудования.
В период 1990-1998 гг. лабораторией был выполнен цикл научно-исследовательских и опытно-конструкторских разработок, в ходе которых исследованы особенности процесса тушения горнотранспортного оборудования, определена конфигурация и взаимосвязь технических средств, входящих в систему пожаротушения. Были предложены виды огнетушащих веществ (ОГВ), обоснованы оптимальные параметры системы пожаротушения и схемы выброса ОГВ, разработана конструкторская документация, изготовлены и испытаны опытно-промышленные образцы систем пожаротушения
[3].
Начиная с 1999 г. ВГСЧ Урала приступил к серийному изготовлению и поставке заводу «БелАЗ» систем комбинированного пожаротушения (СКП) с автоматическим, дистанционным и ручным пуском.
В связи с введением в действие с 1 июля 2003 г. новой редакции «Единых правил безопасности при разработке месторождений полезных ископаемых открытым способом» (ПБ 03-498-02) Госгортехнадзор России согласовал БелАЗу номенклатуру и количество противопожарных средств - систем пожаротушения СКП (таблица).
Системы СКП предназначены для тушения пожаров классов А, В, С по ГОСТ 27331-87 на карьерных самосвалах, погрузочно-доставочном и другом горно-транспортном оборудовании.
В полной комплектации системы с автоматическим включением (СКП-А) состоят из трех независимых линий - двух порошковых (основных) для защиты двигательного отсека и заднего моста, а также растворной (дублирующей) и являются устройствами многоразового использования (рис. 1).
Порошковые линии двигательного отсека и заднего моста предназначены для тушения загораний, соответственно, в двигательном отсеке и заднем мосту посредством выброса огнетушащего порошка в заданные точки через отверстия в распределительном трубопроводе.
298
Основные технические характеристики
Наименование показателя, единица измерения Условное обозначение системы
СКП-А.50 СКП-АМ.100 СКП-АМ.150
1. Виды огнетушащего вещества (ОТВ):
- порошковые линии порошок Пирант-А*
- растворная линия водный раствор кальция хлористого
2. Включение:
- порошковая линия двигательного отсека автоматическое или ручное
- порошковая линия заднего моста автоматическое или ручное
- растворная линия ручное
3. Масса ОТВ общая, кг: ** 37 89 126
- порошок 20 56 76
- раствор кальция хлористого 17 33 50
5. Масса системы полная, кг, не более 125 225 300
6. Огнетушащая способность:
- порошковая линия двигательного отсека - защищаемый 20 50 70
объем, м3
- порошковая линия заднего моста - защищаемый объем, м3 - 5 5
- растворная линия - защищаемая площадь, м2 1,25 2,5 3,75
10. Рабочее давление в баках системы, МПа,
не более 1,2
11. Дальность выброса ОТВ:
- раствора, м, не менее 10
- порошка, м, не менее 4
12. Время выброса ОТВ, с, не более:
- порошка 60 100
299
- раствора 60 60
13. Длина гибкого рукава растворной линии, м, не менее 8 15 20
14. Напряжение питания устройства автоматического и дистанционного включения, В +6 24 -4
15. Рабочая температура, оС:
- исполнение ХЛ1 от минус 50 до 45
- исполнение У1 от минус 45 до 45
- исполнение Т1 от минус 10 до 50
16. Полный средний срок службы системы, год 10
17. Гарантийный срок эксплуатации, год 1
18. Быстродействие, с, не более:
- порошковые линии от электрозапуска
- порошковая линия двигательного отсека вручную 3
- растворная линия вручную 3
10
Рис. 1. Система комбинированного пожаротушения с устройством автоматического включения: I - блок управления; II - порошковая линия двигательного отсека; III - растворная линия; IV - порошковая линия заднего моста
Растворная линия предназначена для тушения загораний, находящихся вне зоны защиты порошковой линии, и вторичных загораний посредством подачи огнетушащего раствора в очаг пожара.
Система автоматически включает исполнительный механизм соответствующей порошковой линии при достижении температуры срабатывания теплового извещателя в защищаемой зоне. При обнаружении пожара включение порошковой линии также может активировать оператор посредством нажатия кнопки электрозапуска на пульте устройства автоматического включения или на выносном пульте включения соответствующей линии, или ударом ладони по ручной кнопке исполнительного механизма порошковой линии двигательного отсека. Растворная линия приводится в действие ручным способом.
Устройство автоматического включения (рис. 2) состоит из линии тепловых извещателей 6; блока управления 2, оснащенного пультом управления со световой индикацией, звуковым извещате-лем и кнопкой электрозапуска 3; выносных пультов включения 1, 4, установленных в доступном месте снаружи защищаемого объекта; запорно-пусковой головки 8 с элементом газогенерирующим пусковым и кнопкой ручного пуска 9, установленной на газовом баллоне 7 порошковой линии двигательного отсека и источника холодного газа (ИХГ) с электровоспламенителем 5, установленного в баке порошковой линии заднего моста.
Устройство автоматического включения осуществляет: световую сигнализацию наличия электропитания в цепи, неисправностей линии тепловых извещателей, цепей выносных пультов включения, цепи ЭГП и цепи электровоспламенителя ИХГ; защиту устройства автоматического включения при коротком замыкании и превышении напряжения внешнего источника питания (бортовой сети транспортного средства); резервное электропитание устройства автоматического включения продолжительностью до 5 суток при отключении от внешнего источника питания; контроль изменения температурного режима в зоне расположения тепловых из-вещателей; звуковую и световую сигнализацию при достижении температуры 100 °С конкретного теплового извещателя, и «ПОЖАР» при достижении критической температуры; автоматическое включение соответствующей порошковой линии системы при достижении
2 3 4
1
301
Рис. 2. Устройство автоматического включения: 1 - кнопка электрозапуска выносного пульта включения порошковой линии двигательного отсека; 2 - блок управления; 3 - кнопка электрозапуска блока управления; 4 - кнопка электрозапуска выносного пульта включения порошковой линии заднего моста; 5 - источник холодного газа (ИХГ) с электровоспламенителем; 6 - тепловой извеща-тель; 7 - газовый баллон; 8 - запорно-пусковая головка с элементом газогенерирующим пусковым (ЭГП); 9 - кнопка ручного пуска
критической температуры; аварийное включение порошковой линии двигательного отсека при нажатии кнопки электрозапуска на пульте управления или кнопки ручного пуска на запорно-пусковой головке, либо любой из порошковых линий при нажатии кнопки на соответствующем выносном пульте включения.
Линия тепловых извещателей представляет собой четырехпроводную линию, содержащую 6 тепловых извещателей, размещенных в двигательном отсеке, и 1 тепловой извещатель в заднем мосту. При включении устройства автоматического включения, от блока управления в линию тепловых извещателей поступают импульсы и выходы тепловых извещателей поочередно подключаются к линии. Опрос тепловых извещателей происходит с периодичностью 1 раз в секунду. При обрыве в линии тепловых извещателей обратный сигнал к блоку управления не поступает и на панели управления загорается индикатор, сигнализирующий о неисправности.
Блок управления предназначен для регистрации сигнала с линии тепловых извещателей, формирования и передачи сигналов на панель управления, звуковой извещатель, ЭГП или электровоспламенитель ИХГ.
В запорно-пусковой головке выход газа из баллона перекрыт мембраной. При нажатии кнопки электрозапуска на блоке управления или нажатия кнопки выносного пульта включения порошковой линии двигательного отсека, электрический импульс поступает на ЭГП, и при его срабатывании газы перемещают вниз поршень запорно-пусковой головки, который фрезой пробивает мембрану, освобождая выход газа из баллона порошковой линии двигательного отсека.
При неисправности или отсутствии электропитания в цепи устройства автоматического включения порошковой линии двигательного отсека, активация запорно-пусковой головки осуществляется выдергиванием чеки и ударом кисти руки по кнопке ручного пуска .
При нажатии кнопки выносного пульта включения порошковой линии заднего моста, электрический импульс поступает на электровоспламенитель ИХГ и в результате химической реакции выделяется газ, поступающий в порошковый бак заднего моста.
- рабочий газ
- газовая взвесь порошка
Рис. 3. Порошковая линия двигательного отсека: 1 - распределительный трубопровод; 2 - порошкопровод; 3 - заправочная горловина; 4 - болт; 5 - бак порошковый; 6 - отвод; 7 - предохранитель мембранный; 8 - газопровод; 9 - редуктор; 10 -газовый баллон с запорно-пусковой головкой; 11 - трубка ввода газа; 12 - эрлифт; 13 - корзина
Рис. 4. Порошковая линия заднего моста: 1 - бак порошковый; 2 - источник холодного газа (ИХГ); 3 - аэратор; 4 - мембрана; 5 - порошкопровод; 6 - распределительный трубопровод
В порошковой линии двигательного отсека (рис. 3) газ из баллона 10, установленного в корзине 13, через редуктор 9 под давлением 1,2 МПа по газопроводу 8 и трубке ввода газа 11 поступает через отверстия в бак порошковый 5 и вспушивает огнетушащий порошок. Газовая взвесь порошка через эрлифт 12, разрывая предохранитель мембранный 7, служащий для предохранения порошка от влаги из атмосферы, через отвод 6 транспортируется по порош-копроводу 2, и через распределительный трубопровод 1 поступает в защищаемую зону.
В порошковой линии заднего моста (рис. 4) газ, выделяющийся из ИХГ 2 через аэратор 3 поступает в порошковый бак 1, вспу-шивает огнетушащий порошок, далее газовая взвесь порошка разрывает мембрану 4, транспортируется по порошкопроводу 5 и через распределительный трубопровод 6 распыляется в защищаемой зоне.
В растворной линии (рис. 5) при открытии вентиля баллона 1 газ через редуктор 2 под давлением 1,2 МПа по газопроводу 3 поступает в бак растворный 9 и вытесняет раствор, который через за-борник 10, рукав 5, барабан 6, рукав 8, транспортируется к запорному устройству 7. При нажатии рычага запорного устройства выбрасывается струя раствора в требуемом направлении.
Рис. 5. Растворная линия: 1 - газовый баллон с вентилем; 2 - редуктор; 3 - газопровод; 4 - штуцер входа газа; 5 - рукав; 6 - барабан; 7 - запорное устройство; 8 -рукав; 9 - бак растворный; 10 - заборник; 11 - корзина
На рис. 6 представлена диаграмма, характеризующая динамику изменения объемов поставок заводу «БелАЗ» систем пожаротушения СКП и СП с начала освоения их серийного производства.
За 10-летний период с 1999г. по 2008 г. для большегрузных карьерных автосамосвалов грузоподъемностью 80, 120, 130, 180, 200, 320 т было поставлено 2050 систем пожаротушения СКП, в том числе 39 систем СКП-А с автоматическим пуском порошковой линии. Начиная с 2002 г. освоен выпуск систем пожаротушения СП для карьерных автосамосвалов грузоподъемностью 30, 42, 55 т и подземных автосамосвалов МоАЗ. По состоянию на 01.01.2009 г. поставлено 7550 таких систем.
Резкое уменьшение объемов поставок систем СКП для большегрузных автосамосвалов в 2002-2003 гг., почти в 2 раза по сравнению с 2001 г., было вызвано освоением заводом «БелАЗ» производства нового типоразмера автосамосвалов грузоподъемностью 55 т и повышенным спросом потребителей на эти машины.
1400 -
о
^ 1300
о
а
8 1200 О «
о 1 100 ч
о
1000 -900 800 700 600 500 400 300 200 100
П
1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 Год
5 1500
Рис. 6. Изменение объемов выпуска систем комбинированного пожаротушения по годам
~\ - выпуск систем СП;
-Наметившаяся с 2003 г. тенденци
уск систем СКП
ия ежегодного прироста объемов поставок систем пожаротушения, как СКП, так и СП, в 20' прервалась в связи с возникшим мировым финансовым кризи
Заводу «БелАЗ» в прошлом году было поставлено только 80% планового объема поставок систем пожаротушения.
В 2003 г. для известной польской фирмы «Витаг», поставляющей в Россию ежегодно до 20 единиц подземных погрузочно-доставочных машин ЛК-1, была переработана и передана техническая документация на систему пожаротушения СП, которыми в настоящее время комплектуются эти машины.
По данным Госгортехнадзора России зарегистрировано 240 случаев эффективного применения систем СКП на горнорудных предприятиях.
Так, в январе 2001 г. в Западном карьере рудника «Центральный» комбината «Печенгоникель» произошло загорание бульдозера ДЭТ-250. Причиной пожара стали неисправность системы отвода выхлопных газов и отложение продуктов неполного сгорания топлива и масла в полостях эжекторов. Применение для ликвидации пожара штатного углекислотного огнетушителя ОУ-5 оказалось не достаточно эффективным. Пожар был ликвидирован с помощью растворной линии системы пожаротушения СКП находящегося рядом с бульдозером в момент пожара карьерного автосамосвала БелАЗ-75145.
В марте 2001 г. на этом же предприятии произошел пожар на автосамосвале БелАЗ-75145 в результате возгорания тормозных сопротивлений динамического тормоза. Пожар был ликвидирован в результате применения растворной линии, установленной на автосамосвале системы пожаротушения СКП.
Наряду с эффективным применением систем пожаротушения СКП и СП имели место случаи их отказа или самопроизвольного срабатывания. Расследование всех таких случаев без исключения показало, что основной причиной отказов является халатное отношение работников горнорудных предприятий, ответственных за сроки и качество проведения технического обслуживания систем пожаротушения, в том числе водителей, многие из которых психологически не рассчитывают на возможность возникновения пожара.
В результате проверки в 2002 г. технического состояния 58 систем СКП было выявлено: нарушение целостности 15 предохранительных мембран порошковых баков; сорваны 144 пломбы на газовых баллонах и редукторах; в некоторых газовых баллонах дав-
ление не соответствовало норме; техническое обслуживание систем СКП было проведено только на 17 карьерных самосвалах;
Поэтому для обеспечения безотказной работы систем пожаротушения СКП и СП, исключения случаев их самопроизвольного срабатывания необходимо своевременное выполнение регламентных мероприятий, предусмотренных инструкцией по эксплуатации.
------------------------------------------ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Технико-экономические показатели горных предприятий за 1990-2007 гг. Екатеринбург: ИГД УрО РАН. 2008. 404с.
2. Пьянников В.П. Разработка и внедрение средств противопожарной защиты на горных предприятиях // Пожарная автоматика. Технологии и решения. -2005. - С. 82-85.
3. Система комбинированного пожаротушения автоматическая СКП-А. ТУ 48-2403-16-91. Введены в действие с 01.11.1991 г. без ограничения срока действия. ЕШ
Pavlov O.A.
DEVELOPMENT AND INTRODUCTION FIRE PROTECTION FACILITIES FOR MINING-TRANSPORTING EQUIPMENT WITH INTERNAL COMBUSTION ENGINES (ICE)
The domestic combined fire-fighting system (CFFS) for mining-transporting equipment is developed. For the BelAZ dump trucks the system with automatic switch in a full complete set consists of three independent lines - two powder lines for protection dump truck engine compartment and rear axle and dissolving (duplicating). Since 1999 10 thousands of such systems have been produced and delivered to the plants.
Key words: mining transport equipment, career auto dump trucks, extinguishing of mining transport equipment.
— Коротко об авторе ----------------------------------------------
Павлов О.А. - Заместитель начальника Филиала «ВГСЧ Урала» по научной работе - начальник ЦНИЛ, Филиал «ВГСЧ Урала» ФГУП «СПО «Металлургбезопасность», E-mail: cnil@66.ru
