Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Анализ состояния вопроса и обоснование задач исследования 12
1.1. Анализ вопроса тушения пожаров электрооборудования под напряжением 12
1.2. Особенности возникновения, развития и тушения пожаров, возникающих по причине нарушения правил устройства и эксплуатации электроустановок на объектах энергетики 23
1.3. Цель и задачи исследования 34
1.4. Выводы по первой главе 35
Глава 2. Теоретическое исследование возможности безопасного тушения электрооборудования под напряжением при использовании различных по составу и структуре струй огнетушащего вещества 38
2.1. Огнетушащие струи, применяемые для тушения пожаров электрооборудования под напряжением 38
2.2. Исследования, проводимые в области струйного истечения жидкости 53
2.3. Выводы по второй главе 60
Глава 3. Экспериментальное нахождение величины тока утечки по струе огнетушащего вещества 62
3.1. Разработка стенда для определения тока утечки по струе огнетушащего вещества из ручных пожарных стволов 62
3.2. Задачи и методика проведения эксперимента 67
3.3. Проведение экспериментального исследования 72
3.4. Обработка полученных экспериментальных данных 82
3.5. Выводы по третьей главе 93
Глава 4. Технические решения и практические рекомендации по применению средств подачи огнетушащего вещества при тушении пожаров электрооборудования под напряжением 94
4.1. Анализ проведения экспериментального и теоретического исследования 94
4.2. Пожарный ствол для тушения пожаров электрооборудования под напряжением 97
4.3. Рекомендации по применению средств тушения электрооборудования под напряжением 103
Выводы 107
Литература 108
Приложение 1. Акты внедрения результатов диссертационной работы 117
Приложение 2. Чертежи экспериментального стенда 122
Приложение 3. Патент и аттестат на экспериментальный стенд 129
Приложение 4. Таблицы математической обработки результатов экспериментального исследования тока утечки по струе ОТВ из стволов с регулируемым расходом 132
Приложение 5. Чертежи усовершенствованного ствола для тушения пожаров электрооборудования под напряжением 143
- Особенности возникновения, развития и тушения пожаров, возникающих по причине нарушения правил устройства и эксплуатации электроустановок на объектах энергетики
- Огнетушащие струи, применяемые для тушения пожаров электрооборудования под напряжением
- Задачи и методика проведения эксперимента
- Пожарный ствол для тушения пожаров электрооборудования под напряжением
Введение к работе
Актуальность темы исследования. К основным задачам государственной энергетической политики в сфере обеспечения энергетической безопасности, как одной из важнейших составляющих национальной безопасности России, относятся устойчивость энергетического сектора к внешним и внутренним экономическим, техногенным и природным угрозам, надежному топливо и энергообеспечению, а так же его способность минимизировать ущерб, вызванный проявлением различных дестабилизирующих факторов. К таким факторам, в частности, относятся аварии и пожары. При этом в последнее десятилетие наблюдается увеличение крупных аварий и пожаров на объектах отрасли, сопровождающихся значительным материальным ущербом, гибелью и травмами людей (авария и пожар на подстанции «Чагино» в г. Москве, авария на «Саяно-Шушенской» ГЭС, пожар на ТЭЦ № 3 в г. Барнауле и др.).
К основным причинам возникновения пожаров и аварий относятся сильный износ энергетического оборудования (до 70 %), рост энергопотребления в стране без пропорционального ввода новых энергетических мощностей, недостаточный контроль со стороны обслуживающего персонала за состоянием электрооборудования и др. В сложившейся ситуации перед пожарно-спасательной службой МЧС России ставятся первоочередные задачи по обеспечению безопасности людей, повышению эффективности тушения пожаров и снижению материального ущерба.
Основная опасность при ликвидации аварий и пожаров на объектах энергетического комплекса связана с возможным поражением людей электрическим током, особенно при тушении электрооборудования под напряжением, когда по струе огнетушащего вещества проходит ток утечки, величина которого выше неощутимого значения тока (0,5 мА). Вопросы эффективного и безопасного тушения пожаров электрооборудования под напряжением активно рассматривались в 1970-80 гг. во Всероссийском ордена «Знак почета» научно-исследовательском институте противопожарной обороны (ВНИИПО). В результате выполненных работ был решен ряд задач по возможности применения ручных пожарных водяных и пенных стволов с постоянными выходными диаметрами насадков. Исследована безопасность применения первичных средств пожаротушения.
Однако в дальнейшем вопросам тушения пожаров электрооборудования под напряжением уделялось незначительное внимание. При этом пожарное оборудование, как в зарубежных странах, так и в России, получило сильное развитие. Появились новые огнетушащие вещества (ОТВ) и средства их подачи, новое применение получили ранее известные ОТВ. При этом, их эффективность и возможность безопасного применения для тушения пожаров электрооборудования под напряжением не исследовалась.
Следует особо отметить, что на критически важных энергетических объектах страны (атомных электростанциях) существует перечень помещений, отключение электроэнергии в которых недопустимо в связи с обеспечением безопасности работы ядерного реактора. Следовательно, тушение пожара в этих помещениях должно производиться без снятия напряжения с токоведущих частей оборудования, находящегося в диапазоне от 0,4 до 6 кВ.
Изложенное свидетельствует о необходимости продолжения исследований, связанных с разработкой новых средств и методов тушения пожаров электрооборудования под напряжением, направленных на обеспечение безопасности личного состава, уменьшение времени до начала подачи огнетушащих веществ и, как следствие, снижение материального ущерба.
Таким образом, целью работы является развитие нормативных положений в части обоснования требований к средствам эффективного и безопасного тушения электрооборудования под напряжением на объектах энергетической отрасли.
Для достижения поставленной цели в работе необходимо решить следующие задачи:
- проанализировать возможность применения различных по
составу огнетушащих струй и средств их подачи для тушения пожа
ров электрооборудования под напряжением;
- разработать стенд и методику для экспериментального опреде
ления величины тока утечки по струе огнетушащего вещества, а также
оценки влияния на ток утечки структуры струи, расстояния до средств
подачи, напряжения на электрооборудовании и характеристик насос-
но-рукавной системы;
- обосновать требования и усовершенствовать конструкцию
ручного пожарного ствола для тушения пожаров электрооборудова
ния под напряжением;
- разработать рекомендации по применению средств подачи
огнетушащих веществ для тушения пожаров электрооборудования
под напряжением на объектах энергетики.
Объектом исследования является процесс тушения электрооборудования под напряжением до 50 кВ.
В качестве предмета исследования рассматривались состав и структура струй огнетушащих веществ.
Научная новизна работы заключается в следующем:
-
Создан стенд и разработана методика проведения экспериментов для оценки влияния на ток утечки структуры струи, расстояния до средств подачи, напряжения на электрооборудовании и характеристик насосно-рукавной системы.
-
Впервые определены токи утечки по струе огнетушащих веществ из ручных комбинированных пожарных стволов.
-
Получены математические зависимости для определения минимально безопасных расстояний при использовании ручных комбинированных пожарных стволов для тушения электрооборудования под напряжением.
-
Обоснованы требования и разработана усовершенствованная конструкция ручного пожарного ствола для тушения пожаров электрооборудования под напряжением до 50 кВ.
-
Разработаны рекомендации по безопасному применению средств подачи огнетушащих веществ на тушение пожаров электрооборудования под напряжением на объектах энергетики.
Практическая значимость работы заключается в использовании результатов проведенного теоретического и экспериментального исследований при выборе средств и методов эффективной и безопасной подачи различных огнетушащих веществ на тушение электрооборудования под напряжением до 50 кВ, а также разработки соответствующих норм пожарной безопасности.
Материалы диссертации реализованы при:
выполнении научно-исследовательской работы: «Оценка возможности применения пожарного ствола марки ZERSTAEUBER-STRAHLROHR GOST («AWG», Германия) для тушения пожаров электрооборудования под напряжением» (Москва, АГПС МЧС России — ОАО «Концерн Росэнергоатом», 2012 г.);
- определении возможности применения для тушения пожаров
электрооборудования под напряжением до 10 кВ устройства пожаро
тушения типа «ГИРС-400» (Екатеринбург, НПП «Лантан», 2010 г.);
установлении возможности применения для тушения пожаров электрооборудования под напряжением до 50 кВ установки пожаротушения тонкораспыленной водой модели УПТВ-50/120 (Москва, НПО «Простор», 2011 г.);
первоначальном обучении и повышении квалификации персонала филиала «Казанские электрические сети» энергетической компании ОАО «Сетевая компания» (Казань, «КЭС», 2012 г.).
Основные результаты работы были доложены на:
Международной научно-практической конференции «Системы безопасности - 2011» (Москва, АГПС МЧС России, 2011 г.);
Международной научно-практической конференции «Проблемы техносферной безопасности — 2012» (Москва, АГПС МЧС России, 2012 г.);
Международной научно-практической конференции «Пожарная и аварийная безопасность» (Иваново, Ивановский институт ГПС МЧС России, 2011 г.);
Международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы пожарной безопасности» (Москва, ФБУ ВНИИПО МЧС России, 2012 г.);
- V Московской межвузовской научно-практической конферен
ции «Студенческая наука» (Москва, МСЦ при правительстве
г. Москвы, 2010 г.).
На защиту выносятся:
результаты исследования возможности безопасного применения для тушения пожаров электрооборудования под напряжением различных по составу и структуре струй огнетушащих веществ;
разработанные стенд и методика для исследования величины тока утечки по струе огнетушащих веществ из ручных пожарных стволов;
уравнения регрессии для определения тока утечки по струе ОТВ в зависимости от геометрических параметров удаленности, напряжения на электрооборудовании и площади выходного сечения ручных пожарных столов с регулируемым расходом;
усовершенствованная конструкция ручного пожарного ствола для тушения электрооборудования под напряжением до 50 кВ;
требования и рекомендации по применению средств подачи ОТВ для тушения пожаров электрооборудования под напряжением на объектах энергетики.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 научных работ.
Структура, объем работы и ее основные разделы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, списка использованной литературы и приложения. Содержание работы изложено на 152 страницах машинописного текста, включает в себя 20 таблиц, 38 рисунков, список использованной литературы из 97 наименований.
Особенности возникновения, развития и тушения пожаров, возникающих по причине нарушения правил устройства и эксплуатации электроустановок на объектах энергетики
В настоящее время все чаще дает о себе знать проблема чрезвычайной изношенности электросетей и электроустановок по всей стране. Длительное время неэффективно функционировала система планового ремонта и замены по истечению срока службы электрооборудования и агрегатов на важнейших объектах страны. Все это привело к частому возникновению крупных аварий в связи с отказами и неисправностями электроустановок.
Зачастую, в результате неисправности электрооборудования возникают крупные пожары, что обусловлено наличием в них большого количества горючих материалов и источников зажигания, которые возникают в результате перегрузок, коротких замыканий, образования больших местных переходных сопротивлений, электрических искр и дуг [4]. Так только на объектах крупнейшего холдинга РАО «ЕЭС России» за год, в среднем, происходит от 100 до 130 пожаров [8].
Основными причинами возникновения пожаров на данных объектах являются:
- повреждение энергетического оборудования;
- нарушение противопожарного режима и требований пожарной безопасности при производстве огневых и пожароопасных работ;
- недостаточный контроль состояния электрооборудования со стороны инженерно-технического персонала;
- низкая ответственность руководящего и инженерно-технического персонала за обеспечение пожарной безопасности.
Пожары, возникающие на объектах энергетического комплекса, представляют огромную опасность, как для экономики страны, так и для нормальной жизни общества. Связано это, прежде всего, с повсеместным использованием электроэнергии в современной жизни общества.
Для анализа ситуации было проведено статистическое исследование пожаров, возникших по причине неисправности и неправильной эксплуатации электрооборудования на территории России за последние 19 лет.
Установлено, что среди всех причин возникновения пожаров одной из самых частых является нарушение правил устройства и эксплуатации электрооборудования. В среднем, по данной причине за анализируемый период времени происходило 53217 пожаров в год, что составляет примерно 21,68 % от общего числа пожаров за год. Это означает, что один из пяти пожаров в стране происходит по причине нарушения правил устройства и эксплуатации электрооборудования. Причем, стоит отметить, что несмотря на общую тенденцию снижения пожаров за последние годы, доля пожаров от электрооборудования остается неизменно высокой и даже возрастает, что подтверждает распределение количества пожаров, произошедших в 2011 г., по причинам (рис. 1.4) [28].
Пожары, связанные с эксплуатацией электроустановок, происходят, главным образом, от короткого замыкания и от перегрузки электродвигателей и электрических сетей. Короткие замыкания представляют наибольшую пожарную опасность. При КЗ в местах соединения проводов сопротивление практически равно нулю, в результате чего ток, проходящий по проводникам и токоведущим частям аппаратов и машин, достигает больших значений. Токи КЗ на несколько порядков превышают номинальные токи проводов и токоведущих частей и достигают сотен и тысяч ампер. Такие токи могут не только перегреть, но и воспламенить изоляцию, расплавить токоведущие части и провода. Плавление металлических деталей машин и аппаратов сопровождается обильным разлетом искр, которые, в свою очередь, способны воспламенить близко расположенные горючие вещества и материалы, послужить причиной взрыва. Короткие замыкания в электроустановках возникают по разным причинам. Чаще всего они возникают из-за отказа электрической изоляции вследствие ее старения и отсутствия контроля над ее состоянием.
Поэтому главной причиной такого большого количества пожаров, связанных с нарушением правил устройства и эксплуатации электрооборудования, стоит называть сильную изношенность самого электрооборудования. При росте энергопотребления за последние десять лет в среднем на 2,7 % в год, ввод новых мощностей не превышал 1,0 %. Отрасль интенсивно стареет. За последние несколько лет почти на 10 % упало количество проведенных капитальных и средних ремонтов оборудования [45]. Фактически, несколько миллионов кВт установленной электрической мощности ежегодно не проходит полноценного технического обслуживания, как следствие - отсутствие гарантий их надежной работы. В качестве подтверждения можно привести крупный пожар, произошедший 19 января 2010 г. на ТЭЦ-3 в г. Барнауле (рис. 1.5).
Из-за пожара была резко снижена энергоподача, отопление, и полностью прекращена подача горячего водоснабжения в нескольких районах города. Учитывая климатическую составляющую (на момент пожара температура воздуха в городе была ниже минус тридцати градусов), подобная чрезвычайная ситуация грозила настоящим коммунальным коллапсом. Дома жителей более половины города могли быть заморожены. Причиной же пожара, по предварительной версии, мог послужить износ оборудования, который составляет на станции 70 % [46]. На данной электростанции не были выполнены основные требования по противопожарным мероприятиям согласно приказу ОАО РАО «ЕЭС России» №120 от 01.07.1998. И это было отражено в приложении 2 к приказу ОАО РАО «ЕЭС России» № 108 от 22.02.2007 г. [8]. При этом, за 12 лет, предшествующих пожару на ТЭЦ - 3, не было предпринято противопожарных мер, которые позволили бы избежать крупных материальных последствий данного пожара.
Пожары на объектах энергетического комплекса, несомненно, представляют значительную угрозу, как жизни и здоровью населения, так и экономике страны.
Для более детального анализа пожаров по причине нарушения правил устройства и эксплуатации электрооборудования был рассмотрен прямой материальный ущерб. Данные по нему и его отношению к полному прямому материальному ущербу от всех пожаров за период с 1993 по 2011 гг. приведены в, табл. 1.5 и отображены нарис. 1.6.
Огнетушащие струи, применяемые для тушения пожаров электрооборудования под напряжением
Большой вклад в исследование возможности безопасного тушения электрооборудования под напряжением различными огнетушащими веществами (ОТВ) внесли специалисты, работающие в различное время во Всероссийском научно-исследовательском институте пожарной обороны (ВНИИПО). Авторами выполнено значительное количество научных работ по исследуемой проблематике [4, 6, 12, 13]. В ходе изучения научно-технической литературы была установлена возможность применения для тушения пожаров электрооборудования под напряжением следующих струй огнетушащих веществ:
- струи воздушно-механической пены;
- порошковые струи;
- углекислотные струи;
- хладоновые струи;
- водняные струи;
Рассмотрим возможности применения каждого вида струй по отдельности с учетом особенностей огнетушащего состава.
Воздушно-механические пены представляют собой систему, в которой дисперсной фазой всегда является газ; пузырьки газа заключены в тонкие оболочки - пленки из жидкости. Пузырьки газа образовываются внутри жидкости в результате механического смещения газа (воздуха) с жидкостью. Чем меньше размеры пузырьков газа и поверхностное натяжение пленки жидкости, тем более устойчива пена (меньшая возможность разрушения пленки). При небольшой плотности (0,1 - 0,2 г/см3) пена растекается по поверхности горящей жидкости, изолирует ее от пламени, и поступление паров в зону горения прекращается; одновременно охлаждается поверхность жидкости. Для тушения пожаров применяют устойчивую пену, которая может быть получена при введении в воду небольшого количества (3-4 %) вещества, способного снизить поверхностное натяжение пленки воды. Вещества, находящиеся в коллоидном состоянии и способные адсорбироваться в поверхностном слое раствора на границе жидкость - газ, называются пенообразователями. К таким веществам относятся экстракты лакричного корня, сапонин, некаль, керосиновый и прочие контакты, альбумины и др. Огнетушащие свойства пены определяются ее стойкостью, кратностью, дисперсностью и вязкостью.
Авторами исследовательской работы [12] проводились испытания воздушно-механической пены на электропроводность. Как показали испытания пенных струй кратностью 76 - 80, получаемых из 6 % - го водного раствора пенообразователя ПО-1 из огнетушителей типа ОВП-5 и ОВП-10, ток утечки по струе возрастает с увеличением напряжения от 0,05 мА при напряжении 0,5 кВ до 2,51 мА при напряжении 10 кВ. Напряжение 0,5 кВ при расстоянии между соплом огнетушителя и мишенью, равном 700 мм, не создает опасных для жизни человека токов по струе. Однако, как считают авторы исследовательской работы [12], ввиду возможных срывов в работе пеногенератора и уменьшения ее кратности, особенно в заключительный период работы, тушение пенными огнетушителями электрооборудования под напряжением без заземления следует запретить. Согласно рекомендации [4], в настоящее время применение всех видов пен при тушении электроустановок под напряжением ручными средствами с участием людей запрещено.
Следующим огнетушащим веществом, применяемым при тушении пожаров электрооборудования под напряжением, является огнетушащий порошок. Огнетушащие порошки представляют собой мелкодисперсные минеральные соли с различными добавками, препятствующими их слеживанию и комкованию. Их огнетушащая способность в несколько раз превышает способность галоидоуглеводородов. Наибольшее распространение огнетушащие порошки получили в качестве первичного средства пожаротушения таком, как порошковые огнетушители. Они обладают хорошей огнетушащей эффективностью. Порошковые огнетушители являются наиболее универсальными и по области применения, и по рабочему диапазону температур (от минус 50 до плюс 50 С). Ими можно тушить очаги практически всех классов пожаров: пожары твердых веществ (А), горючих жидкостей (В), газов (С), в том числе и электрооборудование, находящееся под напряжением до 1000 В (Е), а также горючие металлы и металлосодержащие вещества (Д), используя огнетушители, оснащенные особыми стволами и специальными порошками.
Ввиду небольшой продолжительности работы порошковых огнетушителей (время выброса порошка составляет от 6 до 15 с), для успешной работы с ними в экстремальных условиях необходима хорошая подготовка, иначе от применения порошкового огнетушителя будет мало пользы. Также, следует обратить внимание на то, что в самом начале тушения нельзя слишком близко подходить к очагу пожара, так как из-за высокой скорости порошковой струи происходит сильный подсос воздуха, который только раздувает пламя над очагом. Кроме того, при тушении с малого расстояния может произойти разбрасывание или разбрызгивание горящих материалов мощной струей порошка, что приведет не к тушению, а к увеличению площади очага пожара. Поэтому при выборе порошковых огнетушителей необходимо учитывать условия тушения пожара. Так, для тушения очага пожара с большого расстояния целесообразно использовать порошковый огнетушитель с коническим или цилиндрическим насадком, а с малого расстояния лучше использовать огнетушитель со щелевым насадком, дающим плоскую расширяющуюся струю. При использовании огнетушителей со щелевым насадком эффективность тушения выше, а также, меньше опасность разбрызгивания горящей жидкости или разлета мелких горящих твердых частиц.
Порошковые огнетушители имеют и ряд значительных недостатков:
- отсутствие при тушении охлаждающего эффекта, что может привести к повторному самовоспламенению уже потушенного горючего от нагретых поверхностей;
- сложность тушения пожара из-за резкого ухудшения видимости очага и эвакуационных выходов (особенно в помещениях небольшого объема), значительной отдачи от струи при работе с передвижными закачными огнетушителями;
- опасность для здоровья людей ввиду образования порошкового облака в процессе тушения;
- нанесение ущерба оборудованию и материалам из-за значительного загрязнения порошком поверхностей;
- возможность отказов в работе вследствие образования пробок из-за способности к комкованию и слеживанию порошков при хранении;
- возможность появления разрядов статического электричества при работе порошковых огнетушителей с насадком, выполненным из полимерных материалов, что сужает область их применения.
Как показали исследования [12, 13], огнетушащие порошковые струи обладают хорошими диэлектрическими свойствами. Так, при испытании порошков типа ПСБ и П-1 на электропроводность ток утечки по порошковой струе при расстоянии между огнетушителем и мишенью под напряжением 70 кВ не превышал 0,005 мА.
В целом же, применение порошковых составов для тушения пожаров электрооборудования под напряжением является малоэффективным. Связано это, прежде всего, с ограниченностью применения порошковых огнетушителей только до 1000 В согласно рекомендациям [4, 10] и требованиям [9]. Учитывая все вышеназванные недостатки, можно резюмировать: эффективное применение порошковых огнетушащих составов возможно для ликвидации пожаров электрооборудования под напряжением в автоматических установках пожаротушения. И то, при этом велика вероятность потери остаточной стоимости электрооборудования в силу значительного загрязнения поверхности порошком.
Следующим огнетушащим веществом, применение которого возможно при тушении пожаров электрооборудования под напряжением, является углекислый газ. Согласно требованиям нормативного документа [9], разрешено производить тушение электроустановок под напряжением до 10 кВ. Углекислый газ способствует ликвидации пожаров, главным образом, за счет эффекта объемного тушения, разбавляет воздух вокруг пожара, пока содержание кислорода в нем не снизится настолько, что станет недостаточным для поддержания горения. Углекислый газ используется, в основном, для тушения пожаров классов В и С, а также для того, чтобы сбить пламя при пожарах класса А.
Задачи и методика проведения эксперимента
При проведении экспериментального исследования тока утечки по струе огнетушащего вещества из комбинированных ручных пожарных стволов необходимо определить ряд параметров, которые позволят обобщить и систематизировать особенности применения данного типа стволов для тушения электрооборудования под напряжением. Для решения поставленных экспериментальных задач необходимо произвести большое количество замеров тока утечки по огнетушащей струе из каждого вида исследуемых ручных пожарных стволов.
Проведение экспериментального исследования в силу значительных размеров стенда было решено производить на открытой, ровной, хорошо проветриваемой местности. Это также обусловлено большим количеством огнетушащего вещества, используемого при проведений исследования. Так, использование стенда в зарытом помещении требует установки мишени под напряжением таким образом, чтобы отработанное огнетушащее вещество, в виде брызг, не попадало на высоковольтный генератор и лиц, участвующих в проведении эксперимента, в целях обеспечения безопасности.
Климатические условия эксперимента выбирались исходя из возможных условий эксплуатации прибора «АИД-70М» [26] и требований безопасности при проведении высоковольтных испытаний. Температура окружающего воздуха при проведении эксперимента должна находиться в диапазоне от плюс 10 до плюс 30 С. Проведение исследования в условиях низких температур (ниже 0 С), является небезопасным ввиду возможного обледенения места проведения эксперимента. Температура окружающего воздуха при проведении эксперимента определяется при помощи термометра ТЛ-4.
Относительная влажность воздуха при проведении испытаний не должна превышать 80 %, так как при большей влажности воздуха возрастает возможность электрического пробоя по воздуху. Также, по данной причине не допускается проведение испытаний во время выпадения осадков. Измерение относительной влажности воздуха производится при помощи гигрометра ВИТ-1.
Перед проведением исследования необходимо осуществить сборку элементов экспериментального стенда согласно принципиальной схеме рис.3.2. При этом, необходимо проверить надежность всех соединений и предварительно предусмотреть отдельные заземления для каждого элемента стенда гибким медным проводом сечением не менее 4 мм .
После этого необходимо проверить работоспособность аппарата «АИД-ТОМ» в соответствии с требованиями, нормами и методами, установленными эксплуатационной документацией на него.
Аппарат «АИД-70 М» должен быть выдержан не менее 1 ч при нормальных условиях внешней среды согласно требованиям паспорта [26]. Расстояние между генератором высоковольтным и пультом управления аппарата должно быть не менее 3 м.
В процессе опробования необходимо проверить:
- возможность включения, выключения и функционирования аппарата «АИД-70М»;
- работоспособность органов управления и регулирования;
- срабатывание блокировки;
- функционирование индикаторных и осветительных устройств;
- четкость фиксации ручек выключателей и переключателей.
После проверки работоспособности высоковольтного генератора и пульта управления аппарата испытания диэлектриков на высоковольтный вывод генератора должно быть наложено заземление с помощью изолирующей штанги.
Особое внимание следует уделить требованиям техники безопасности при проведении экспериментального исследования. Связано это, прежде всего, с опасностью поражения электрическим током. Так, при поведении исследования необходимо:
- проведение инструктажа для лиц, участвующих в проведении испытаний.
- участники обязаны знать и выполнять требования правил по охране труда
- в месте проведения испытаний должны быть установлены предупреждающие знаки «Осторожно! Прочие опасности» по ГОСТ Р 12.4.026-2001 [27] и поясняющая надпись «Идут испытания», а на рабочих местах испытателей вывешены инструкции и правила безопасности;
- перед проведением испытаний произвести внешний осмотр, при этом, особое внимание уделить надежности заземления всех элементов стенда;
- проверить комплектность и целостность диэлектрических средств защиты, а также надежность заземления пожарного автомобиля;
Во время проведения испытаний запрещается:
- нахождение лиц, не задействованных при проведении испытаний, на месте проведения эксперимента;
- во избежание поражения электрическим током при работе с электрифицированными приборами, инструментами и оборудованием стенда прикасаться к любым токоведущим проводам, клеммам, а также к внутренним узлам аппаратурных блоков.
Для решения задачи по определению влияния геометрических параметров удаленности на ток утечки по струе необходимо провести замеры тока по струе разной длины. Решено остановится на расстояниях от насадка ствола до мишени под напряжением, равных 1 - 6 м. Для этого необходимо при помощи рулетки, соответствующей требованиям ГОСТ 7502-98, перед проведением испытаний измерить данные расстояния от мишени под напряжением до насадка исследуемого ствола.
Для решения задачи по определению влияния давления в насосно-рукавной системе на ток утечки по струе, необходимо во время проведения исследования выставлять значения давления при помощи встроенного манометра пожарного автомобиля, осуществляющего подачу ОТВ. Диапазон исследуемых давлений ограничивается техническими характеристиками испытываемых ручных пожарных стволов. Для выбранных стволов рабочее давление составляет 0,4 - 0,6 МПа.
Для подачи огнетушащего вещества на испытываемые пожарные стволы решено использовать два рукава диаметром 50 мм, присоединенные к напорному патрубку пожарного автомобиля. Подача огнетушащего вещества осуществляется водителем пожарного автомобиля по команде руководителя проведения эксперимента. При этом, обязательно использование водителем диэлектрического комплекта защиты.
В ходе изучения параметров различных ручных пожарных стволов для проведения экспериментального исследования были отобраны следующие стволы:
- ствол комбинированный универсальный с регулируемым расходом КУРС-8 производства НЛП «ОРТ» города Воронежа;
- универсальный ствол РСКУ-50А производства НПО Инженерный центр пожарной робототехники "ЭФЭР";
Основные технические характеристики выбранных для исследования стволов с регулируемым расходом приведены в таблице 3.3.
Пожарный ствол для тушения пожаров электрооборудования под напряжением
К основным требованиям, предъявляемым к ручным пожарным стволам, применяемым для тушения пожаров электрооборудования под напряжением, относятся:
- обязательное наличие перекрывающего устройства (обусловлено необходимостью быстрого прекращения подачи огнетушащего вещества в случае возникновения опасности поражения электрическим током);
- формирование струи высокой степени дисперсности (диаметр капель до 2 мм) при удовлетворительной дальности подачи (до 15 м);
- применение диэлектрических материалов в качестве внешних элементов конструкции ствола (капролон, резина, и т. п.);
- разделение потока огнетушащего вещества, поступающего в ствол, на несколько струй малого диаметра истечения (до 5 мм).
Анализ тактико-технических и конструктивных особенностей ручных пожарных стволов отечественного и зарубежного производства показал, что сформулированным требованиям наиболее удовлетворяет конструкция ручного ствола модели «ZERSTAEUBERSTRAHLROHR GOST» производства немецкой компании «AWG», общий вид которого представлен на рис. 4.2.
Принцип действия данного ствола основан на том, что струя воды предварительно расширяется в распределительном коллекторе, далее происходит дробление струи в 4 наклонных отверстиях каждого из 9 насадков распылителей и истечение раздробленных капель в выходных отверстиях распылителя в заданных направлениях.
Однако, при проведении испытаний на ток утечки по струе ОТВ из ствола указанной модели были выявлен ряд недостатков:
- малая дальность подачи струи ОТВ (до 6 м) при рабочем давлении в насосно-рукавной системе 0,6 МПа;
- частое засорение насадок распылителей, приводящее к значительному снижению работоспособности ствола;
- отсутствие дополнительной защиты ствольщика в случае превышения допустимого тока утечки по струе;
- неудобство в использовании ствола с точки зрения эргономики.
Таким образом, для возможности эффективного и безопасного использования этого ствола при тушении пожаров электрооборудования под напряжением было произведено усовершенствование его конструкции (рис. 4.5), заключающееся в следующем:
- ввиду того, что насадки ствола имеют малый диаметр, в конструкции ствола предусмотрен элемент для очистки струи ОТВ, позволяющий предотвратить засорение насадок распылителей;
- для повышения эффективной дальности струи, а также в качестве средства дополнительной очистки ствола от загрязнений, центральная насадка заменена на отверстие, диаметром 5 мм;
- для увеличения безопасности ствольщика при подаче ОТВ на электрооборудование под напряжением и улучшения эргономики элементы ствола (рукоятка управления шаровым краном, рукоятка для удержания ствола, оплетка канала ствола и соединительная головка) заменены на более удобные в использовании и выполнены из диэлектрических материалов.
Принцип работы модифицированного ствола СТПЭН 50/50 следующий. Вода, поступающая по напорным пожарным рукавам, соединенным с головкой муфтовой ГМ-50 (поз. 13), проходит очистку от крупных частиц через фильтрующую сетку (поз 12), поступает в корпус распределительного коллектора (поз 3) при открытом положении шарового крана (поз. 7). В корпусе коллектора (поз.7) струя воды расширяется, занимая весь свободный объем, и поступает в насадки-распылители (поз. 1), которые при помощи резьбового соединения радиально закреплены на крышке распределительного коллектора (поз. 2). В распылителях происходит дробление струи в 4 наклонных отверстиях каждого распылителя (поз. 14), раздробленные капли попадают во внутреннюю полость распылителя (поз. 15), и происходит истечение струй воды высокой степени дисперсности через выходные отверстия распылителя (поз. 16). При этом, конструкция корпуса распределительного коллектора (поз. 3) действует как инжектор: происходит ускорение циркулирующего воздуха, что позволяет увеличить дальность полета распыленных струй. Форма распыленной струи при этом сильно зависит от давления на входе ствола. А, собственно, интенсивное распыление воды предотвращает значительное (опасное) прохождение тока утечки по струе. В качестве дополнительной меры обеспечения безопасности работ оплетка трубы (поз. 4), ручка управления шаровым краном (поз. 6) и рукоятка для удержания ствола (поз. 9) выполнены из диэлектрического материала. По центру крышки распределительного коллектора (поз. 2) предусмотрено отверстие (поз. 17), предназначенное для освобождения внутренней полости коллектора от мелких частиц, прошедших через фильтрующую сетку (поз. 12). Струя, выходящая из данного отверстия, разбивается на мелкие капли, сталкиваясь со струями, выходящими из насадков-распылителей. После модернизации ствола компании AWG получено: - струя высокой степени дисперсности, дальности и кучности подачи (рис. 4.6);
- струя обладает очень низкой электропроводностью. Это подтверждено проведенными испытаниями на экспериментальном стенде по измерению тока утечки по струе ОТВ (рис 4.7).
Похожие диссертации на Нормирование требований к средствам тушения электрооборудования под напряжением на объектах энергетики
