CC BY
10Безбородько М. Д., Алешков М. В., Ольховский И. А.
УТИЛИЗАЦИЯ ВОДЫ ИЗ НАПОРНЫХ РУКАВНЫХ ЛИНИЙ
ПОСЛЕ ТУШЕНИЯ ПОЖАРА
В статье обоснована необходимость поиска технических решений для утилизации воды из рукавных линий, предложены методы удаления воды из рукавной линии с помощью насосной установки пожарного автомобиля.
Ключевые слова: проблемы водопользования, пожарные напорные рукава, насосно-рукавные системы, утилизация огнетушащих веществ.
Bezborodko M., Aleshkov M., Olkhovsky I.
METHODS FOR THE REMOVAL OF WATER FROM THE HOSE LINES FOR ITS RE-USE ON FIRES
The article gives the grounds for the necessity of technical solutions for the disposal of water from the hose lines. The methods for removing water from the hose line with a pump station fire engine are proposed.
Keywords: problems of water use, fire pressure hoses, pump-and-hose system, recycling firefighting agents.
Увеличение количества пожаров и их масштабов, ущерба, наносимого ими, скорости их распространения привели к созданию пожарных машин целевого применения, таких как аэродромные пожарные автомобили для тушения леса, нефтяных и газовых фонтанов. Они стали более сложными, чем традиционные автоцистерны или автонасосы, потребовали повышения квалификации обслуживающего их персонала, совершенствования тактики тушения пожаров. Необходимо отметить и то, что потребовалось усиление огнетушащей способности традиционного огнетушащего вещества - воды - введением в её состав пенообразователей, смачивателей и т. д.
Большинство пожаров в мире тушили и продолжают тушить водой [1, 2]. При этом она, как известно, подаётся в очаги горения в различном физиче-
ском состоянии: в виде сплошных струй, в диспергированном состоянии или в состоянии, называемом температурно-активированной водой [3].
Необходимый запас воды в ограниченном количестве доставляется на пожар в цистернах пожарных машин; при необходимости осуществляется её забор из водопроводных пожарных сетей, искусственных и естественных водоисточников.
Независимо от способа забора воды она подаётся в очаги горения по пожарным напорным линиям пожарными напорными рукавами (ПНР) различного диаметра.
Технология подачи воды для тушения пожара включает ряд элементов: прокладку рукавных линий; заполнение их водой из различных водоисточников насосами пожарных машин; подачу воды насосами; удаление её из рукавных линий после тушения пожара [4].
Все эти этапы или элементы хорошо известны. Исследованы особенности эксплуатации ПНР [5-7], их характеристики [8, 9] и т. д. Однако вопросы удаления воды из рукавных линий после тушения пожара не исследовались. Обычно вода сливалась из ПНР по месту прокладки рукавных линий. При этом вода загрязняет территорию или помещения, в которых проложены рукавные линии (например, машинные залы электростанций заводов). Кроме этого, несвоевременно слитая вода из рукавных линий замерзает в рукавах, делая их непригодными к эксплуатации или сокращая срок их службы. Следует отметить и то, что заполнение ПНР водой из цистерн пожарных автомобилей уменьшает её количество, подаваемое на пожар. Важно
и то, что во всех этих случаях бездарно расходуется такой важный продукт, как питьевая вода. Поэтому изучение вопросов удаления воды из рукавных линий после тушения пожара необходимо, и прежде всего следует оценить количество воды, заполняющее ПНР рукавных линий.
В настоящее время в ГПС применяются ПНР различных диаметров. Объём огнетушащих веществ, находящихся в ПНР, приводится в таблице 1.
Количество воды фПНР, л, для заполнения рукавной линии определяется так:
Рпнр,
где п. - количество ПНР с диаметром /, ед.;
- количество воды для заполнения одного рукава, л.
Пожарные автоцистерны (ПА) комплектуются ПНР разного диаметра Ь в разном количестве. Расчёт количества воды, необходимой для заполнения всех ПНР, приводится в таблице 2.
Из таблицы 2 следует, что для заполнения рукавной линии, состоящей из штатного количества ПНР, необходимо приблизительно 1,5 м3 воды. Следовательно, на эту величину уменьшается запас воды, предназначенный для тушения. При тушении пожаров в большинстве случаев для прокладки рукавных линий используется около 50 % штатного количества ПНР. Даже в этом случае расходы воды на заполнение рукавных линий немалые.
Среднее количество пожаров в период с 2007 по 2011 годы можно считать равным 170 тысячам [9], а объём пролитой воды при сборке ПНР составил около 140 000 м3.
Удаление воды из рукавных линий усложняется в случаях применения ПНР большого диаметра. В настоящее время для тушения пожаров на объектах энергетики, нефтехимии применяются ПНР диаметром 150 мм и рекомендуются для применения ПНР диаметром 200 и даже 300 мм.
Таблица 1 Характеристики пожарных
напорных рукавов (длина рукава - 20 метров)
Наименование Показатели
Диаметр ПНР, мм 50 65 80 150 200 300*
Объём
огнетушащих 40 70 90 350 600 1 400
веществ, л
* ПНР диаметром 300 мм имеет длину 100 м.
Таблица 2
Количество воды для заполнения ПНР одной автоцистерной
о со ^
ши О е
Ое^о
о с»
10 80 90 900 1 420
4 65 70 280
6 50 40 240
На рукавном автомобиле АР-2 Ка-маз-43114 имеется 60 ПНР диаметром 150 мм. Нетрудно установить, что для заполнения рукавной линии, состоящей из штатного количества ПНР, необходимо 19,5 тонн воды, которые выльются при сборке. Для заполнения одного рукава диаметром 300 мм и длиной 100 м потребуется 8 тонн воды.
В настоящее время в конструкциях некоторых ПА (например, ПСА-С-6,0-40 (6339)) предусмотрено удаление воды из рукавных линий сжатым воздухом. Это один из способов ускоренного демонтажа рукавных линий в условиях низких
температур. В этом случае предотвращается быстрое замерзание ПНР. Однако вытесняемая вода сливается в зонах прокладки рукавных линий. Этот способ не предотвращает загрязнение территории и не обеспечивает утилизацию воды.
Анализ водопенных коммуникаций пожарных автоцистерн и насосно-рукавных линий ПНР позволяет утверж-
дать, что удалять воду из них возможно, вмонтировав специальный насос в разъём напорного патрубка и напорной рукавной линии (см. рис. 1). К нему можно подключить насос с приводом от внешнего источника или пожарного автомобиля. Такая схема работает даже при использовании ПНР большого диаметра. При этом в качестве внешнего насоса
Рисунок 1. Схема удаления воды с помощью внешнего насоса:
1 - НЦПК-40/100-4/400; 2, 4, 7-9, 12, 16 - задвижки; 3, 10 - напорные соединительные головки; 5 - вакуумный насос; 6 - цистерна; 11 - тройник; 13 - внешний насос; 14 - напорный рукав; 15 - перекрывной ствол
можно использовать мотопомпы. Когда объём воды в ПНР меньше цистерны ПА, вода из рукавной линии подаётся в цистерну. Следовательно, она будет использоваться повторно. Это, по-видимому, частный случай. В случае больших объёмов воды, особенно при использовании рукавов большого диаметра, она может как сливаться в цистерны ПА, так и удаляться с территории, на которой тушился пожар.
Зачастую технологические процессы объектов атомной энергетики не преду-
сматривают остановку при пожаре, то есть ликвидация пожара осуществляется непосредственно при работающей установке. В таких случаях излишне пролитые огне-тушащие вещества могут привести к остановке рабочего процесса и спровоцировать увеличение масштабов чрезвычайной ситуации. Чтобы избежать подобной ситуации, требуется удалять остатки огнетуша-щих веществ из рукавной линии обратно в цистерну пожарного автомобиля.
Практический интерес представляет изучение возможности откачки воды
из рукавных линий с помощью насосов пожарного автомобиля. С этой целью были поставлены две серии опытов на автоцистернах. В первой серии использовался шиберный (пластинчатый) насос, а во второй серии - центробежные пожарные насосы комбинированные.
Испытание шиберного насоса производилось на пожарно-спасательном автомобиле ПСА-2,0-40/4 (43206). К напорному патрубку насоса подсоединялась рукавная линия из двух ПНР диаметром 50 мм и перекрывным стволом. По заполнении рукавной линии водой ствол перекрывался и включался шиберный насос. Начиналась откачка воды из рукавной линии. Однако первый рукав захлопывался. По-видимому, это происходило потому, что рукавная линия размещалась на земле. Соединение рукава с напорной головкой было выше уровня земли на 1 ,2 м. Это явление детально не анализировалось, так как ставилась задача установить принципиальную возможность откачки воды. Поэтому была собрана другая ру-
кавная линия, включающая ПНР диаметром 80 мм и жёсткий напорно-всасыва-ющий рукав, как показано на рисунке 2.
Работа насосно-рукавной системы определялась положением заслонок. При этом открытая задвижка на схеме отмечалась символом «+», а закрытая «-», как показано в таблице 3.
При постановке эксперимента было реализовано три этапа.
1. В режиме ожидания все задвижки были закрыты.
2. В режиме подачи открывались задвижки в соответствии с таблицей 3. Центробежным насосом 1 (см. рис. 2) рукавная линия заполнялась водой, и при давлении 4-6 кг/см2 с помощью крана перекрывался ствол 13.
3. При включении шиберного насоса в режиме ручного пуска осуществлялось удаление воды из рукавной линии и она подавалась в цистерну автомобиля.
Однако величина подачи не превышала 1 л/с. При этом во время откачки воды уменьшалась частота вращения вала
1
8 9 10
'Л #
11
12
14
Рисунок 2. Схема водопенных коммуникаций пожарного насоса и рукавной линии:
1 - НЦПК-40/100-4/400; 2, 4, 7-9, 14 - задвижки; 3, 10 - напорные соединительные головки; 5 - вакуумный насос; 6 - цистерна; 11 - напорно-всасывающий рукав; 12 - напорный рукав (n = 2, D = 80 мм); 13 - перекрывной ствол
Таблица 3
Положение задвижек
Этапы Номер задвижки
эксперимента 2 4 7 8 9 13
Режим ожидания + + + + + +
Подача воды + - + + - -
Откачка воды + + - + - +
насоса, по-видимому, вследствие разрядки аккумуляторных батарей.
Таким образом, удаление воды из рукавных линий шиберным насосом является принципиально возможным. Однако необходимо продолжение этой работы с целью обоснования как размера насоса, так и привода к нему.
Возможность удаления воды из рукавных линий исследовалась на двух пожарных автомобилях с различными центробежными насосами. Рукавные линии в обоих случаях были одинаковыми -по три напорных рукава диаметром 80 мм. Принципиальная схема представлена на рисунке 3.
Для соединения рукавной линии с насосами использовали разветвление РТ-80 и водосборник ВС-125. Разветвление РТ-80 соединялось с напорным патрубком насоса напорным рукавом 14 длиной 4 метра. Разветвление 15 соединялось с водосборником 3 напорно-всасывающим рукавом 4 длиной 4 метра. На свободный патрубок водосборника устанавливалась заглушка.
Естественно, что использование РТ-80 и ВС-125 увеличивает сопротивление потоку воды в рукавной линии.
1
11 12 13
у 7 6 !\ 10 ч^Г 4
Рисунок 3. Схема водопенных коммуникаций пожарного насоса и рукавной линии:
1 - 1\1Н-30 или НЦПК-40/100-4/400; 2, 5, 7,10-12,15 (а, б, в), 18 - задвижки (* на НЦПК-40/100-4/400 данная задвижка отсутствует); 3 - водосборник рукавный ВС-125; 4 - напорно-всасывающий рукав; 6,13 - напорная соединительная головка; 8 - вакуумный насос; 9 - цистерна; 14 - напорный рукав I = 4 м; 15 - разветвление РТ-80; 16 - напорный рукав (п = 3, О = 80 мм); 17 - перекрывной ствол
Включение и выключение задвижек осуществлялось в соответствии с таблицей 4.
Опыты проводились при различных величинах частот вращения валов насоса. Кроме них, фиксировалось время удаления воды из рукавных линий объёмом 270 литров. Полученные результаты представлены в таблице 5.
Исследования проводились на автоцистернах с насосом ЫИ-30 «Розен-бауэр» и комбинированным насосом НЦПК-40/100-4/400. Продолжительность удаления воды устанавливалась также в условиях, когда не перекрывался кран 18. Полученные результаты по времени удаления воды оказались сопоставимыми с результатами, когда ствол перекрывался. Средние значения времени удаления воды в этом случае указаны в знаменателе.
При удалении воды деформация рукава в поперечном сечении принимала вид, показанный кривой А на рисунке 4 а. Таким образом, при удалении воды из
Таблица 4
Положение задвижек
Этапы Номер задвижки
эксперимента 2 5 7 10 11 12 15 а 15 в 17
Режим ожидания + + + + + + + + +
Подача воды + - + + + - - + -
Откачка воды - + + - - + + - +
ПНР его поперечное сечение уменьшалось на 70 %.
При полном удалении воды происходило сплющивание рукава по ребрам скатки. В поперечном сечении он представлен на рисунке 4 б.
Для уменьшения остатка воды в рукавных линиях после прекращения подачи ствольщик поднимал ствол с рукавом на уровень плеча. При этом сплющивание рукава начиналось у ствола, и ствольщик,
Таблица 5
Удаление воды центробежными насосами
Частота вращения Продолжительность удаления воды Количество удаляемой воды 0 Продолжительность удаления 1400 л
п, об/мин т, с т , с сР ' л/с л/мин т, мин
Насос ЫИ-30
1 080 74; 71; 76; 79; 69 73,8 73,8 3,65 219,5 6,4
1 500 83; 85; 87; 86; 90 85.2 85.3 3,16 190 7,36
2 000 95; 100; 91; 89; 99 94,8 95,8 2,8 171 8,18
Насос НЦПК-40/100-4/400
930 70; 73; 75; 69; 77 73,8 3,65 219,5 6,4
1 300 83; 85; 87; 86; 90 85,2 3,16 190 7,36
2 000 89; 95; 94; 97; 92 93,3 2,89 173,6 9,77
постепенно перемещая рукав над плечом, двигался к автоцистерне.
На основании выполненного исследования сделаны следующие основные выводы:
1 . Показана принципиальная схема возможного использования вакуумной системы и пожарного насоса для удаления воды из рукавной линии.
2. Удаление воды при различных скоростях вращения вала насоса возможно при помощи пожарного насоса.
В случае, если в рукавной линии используются все штатные напорные рукава пожарного автомобиля, вода может быть удалена в среднем в течение 6-9 минут. Если будет использоваться 50 % вывози-
мых пожарных напорных рукавов (как наиболее часто встречающееся развёртывание), то время удаления сократится в два раза.
3. Целесообразно проработать вопрос с обоснованием рациональных размеров и параметров привода вакуумной системы для использования её в качестве переносного устройства удаления воды из пожарных напорных рукавов.
4. Необходимо разработать специальные рукавные вставки вместо РТ-80 и ВС-125 с минимальными сопротивлениями.
5. Необходимо проработать вопрос о способах и методах удаления воды из рукавных линий с пожарными напорными рукавами большого диаметра.
ЛИТЕРАТУРА
1. Пресс А. А. Общедоступное руководство по борьбе с огнём. - СПб, 1893.
2. Титков В. Н. Из истории развития средств пожаротушения // Пожаровзрывобезопасность. -1993. - № 2. - С. 51-55.
3. Роенко В. В. Уникальные свойства темпе-ратурно-активированной воды // Пожарное дело. -2009. - № 4. - С. 20-22.
4. Теребнёв В. В. Обоснование параметров для разработки нормативов по боевому развёртыванию пожарных подразделений на автоцистернах и автонасосах. Автореф. дис. ... канд. техн. наук. -М.: ВИПТШ МВД СССР, 1989.
5. Максимов Б. А. Обоснование централизованной системы эксплуатации пожарных рукавов и разработка методики её расчёта. Дис. ... канд. техн. наук. - М.: ВИПТШ МВД СССР, 1984.
6. Алешков М. В. Повышение работоспособности напорных рукавных линий при тушении пожаров в условиях низких температур. Дис. . канд. техн. наук. - М.: ВИПТШ МВД СССР, 1990.
7. Нгуен Ван Тху. Совершенствование эксплуатации пожарных напорных рукавов в СРВ. Дис. . канд. техн. наук. - М.: ВИПТШ МВД СССР, 1984.
8. Сьцебура Т. Исследование гидравлических сопротивлений в пожарных напорных рукавах из синтетических материалов и области их применения. Дис. . канд. техн. наук. - М.: ВИПТШ МВД СССР, 1977.
9. Пожары и пожарная безопасность в 2011 году. Статистический сборник / Под общ. ред. В. И. Климкина. - М.: ВНИИПО, 2012.
