Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Пожарная опасность промышленных трубопроводов с тепловой изоляцией Шарипова Софья Анатольевна

Пожарная опасность промышленных трубопроводов с тепловой изоляцией
<
Пожарная опасность промышленных трубопроводов с тепловой изоляцией Пожарная опасность промышленных трубопроводов с тепловой изоляцией Пожарная опасность промышленных трубопроводов с тепловой изоляцией Пожарная опасность промышленных трубопроводов с тепловой изоляцией Пожарная опасность промышленных трубопроводов с тепловой изоляцией Пожарная опасность промышленных трубопроводов с тепловой изоляцией Пожарная опасность промышленных трубопроводов с тепловой изоляцией Пожарная опасность промышленных трубопроводов с тепловой изоляцией Пожарная опасность промышленных трубопроводов с тепловой изоляцией
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Шарипова Софья Анатольевна. Пожарная опасность промышленных трубопроводов с тепловой изоляцией : Дис. ... канд. техн. наук : 05.26.03 : Москва, 2004 186 c. РГБ ОД, 61:04-5/3455

Содержание к диссертации

Введение

1. Аналитический обзор 9

1.1. Состояние вопроса по тепловой изоляции промышленных трубопроводов. 9

1.1.1. Классификация объектов тепловой изоляции 9

1.1.2. Классификация теплоизоляционных материалов и изделий 9

1.1.3. Характеристика материалов, используемых для тепловой изоляции промьшшенных трубопроводов 21

1.1.4. Классификация конструкций тепловой изоляции 28

1.2. Требования пожарной безопасности к промышленным трубопроводам с тепловой изоляцией 32

1.3. Цель и задачи исследований 34

2. Исследование пожарной опасности материалов, применяемых в качестве тепловой изоляции промышленных трубопроводов 43

2.1. Методы исследования 43

2.2. Характеристика образцов 47

2.3. Результаты опытов и их обсуждение 52

3. Влияние пожара на трубопроводы с тепловой изоляцией 58

3.1. Методика крупномасштабных испытаний 58

3.2. Характеристика конструкций теплоизолированных трубопроводов, использованных в экспериментах 63

3.3. Результаты испытаний и их обсуждение 66

3.4. Выводы (технические требования к маломасштабной установке) 96

4. Разработка маломасштабного метода оценки пожарной опасности конструкций промышленных трубопроводов с тепловой изоляцией 97

4.1. Основные требования к экспериментальной установке и методике проведения испытаний 97

4.2. Методика проведения эксперимента 105

4.2.1. Подготовка установки к работе 105

4.2.2. Проведение испытаний 106

4.3. Оценка погрешности экспериментального метода 107

4.4. Оценка пожарной опасности теплоизолированных конструкций трубопро-водов . 110

4.5. Характеристика конструкций теплоизолированных трубопроводов 110

4.6. Результаты испытаний и их обсуждение 114

4.7. Сопоставление результатов мало- и крупномасштабных экспериментов. 116

5. Исследования пожарной опасности тепловой изоляции промышленных трубопроводов с системой путевого электроподогрева 120

5.1. Способы электроподогрева нефтепродуктов в трубопроводном транспорте

121

5.2. Система путевого электроподогрева лентами ЭНГЛ-180 125

5.3. Система аксиального электроподогрева (АСЭ) 127

5.4. Изучение влияния систем путевого электроподогрева на пожарную опасность полимерной тепловой изоляции в режиме их нормальной работы 127

5.4.1. Характеристика электронагревателей 128

5.4.2. Методика проведения испытаний 128

5.4.3. Характеристика конструкций, использованных в экспериментах 131

5.4.4. Результаты огневых испытаний и их обсуждение 132

5.5. Изучение возможных аварийных режимов систем электроподогрева и влияние их на пожарную опасность полимерной тепловой изоляции 135

5.5.1. Методика испытаний 136

5.5.2. Характеристика конструкций теплоизолированных трубопроводов, использованных в экспериментах 138

5.5.3. Результаты огневых испытаний и их обсуждение 139

5.6. Исходные требования на проектирование теплоизолированных трубопроводов с системой путевого электроподогрева 140

5.7. Выводы 142

6. Обоснование требований пожарной безопасности к теплоизолированным промышленным трубопроводам 144

6.1. Типы конструкций тепловой изоляции промышленных трубопроводов.. 144

6.2. Предложения по применению конструкций полимерной тепловой ИЗОЛЯЦИИ

для промышленных трубопроводов 147

6.3. Требования по обеспечению пожарной безопасности промышленных трубопроводов с полимерной тепловой изоляцией и системой путевого электроподогрева 150

Основные выводы 153

Список литературы 156

Приложение

Введение к работе

Многообразие промышленных объектов на современном этапе развития
выдвинуло проблему создания и использования высокоэффективных теплоизо
ляционных материалов, к числу которых относятся различные полимерные пе-
нопласты, имеющие низкую плотность (от 20 до 100 кг/м ), низкую теплопро-
~* водность (0,025 до 0,5 Вт/(м С)) и широкий температурный интервал примене-

ния (от -180 до +150 С). Особенно высока их эффективность при использовании для тепловой изоляции оборудования и трубопроводов. Применение этих теплоизоляционных материалов позволяет по сравнению с минеральными повысить надежность и долговечность конструкций трубопроводов более, чем в три раза (срок службы 25 лет вместо 7), снизить теплопотери на 55-60 %, повысить на 16-17 % производительность труда и улучшить санитарно-гигиенические условия при производстве строительно-монтажных работ. По

данным «Ассоциации производителей и потребителей трубопроводов с индуст
риальной полимерной изоляцией» (Программа «Энергоэффективность в жи
лищно-коммунальном строительстве») предполагается в 2002-2005 годах сэко
номить за счет использования в системе ЖКХ труб с пенополиуретановой изо
ляцией 35-38 млн. тонн условного топлива энергоресурсов стоимостью 24 млн.
^ рублей. В этом случае экономический эффект может составить около 14 млрд.

рублей. В 2006-2010 годах экономия топливно-энергетических ресурсов в целом по стране в ЖКХ может достигнуть около 380 млн. тонн условного топлива. В связи с этим в настоящее время единственно правильным решением в части обеспечения задач по проблеме тепловой изоляции промышленных трубопроводов является широкое использование именно таких высокоэффективных

полимерных материалов.

А-

Естественно, встает вопрос об их пожарной опасности. Согласно существующим строительным нормам (СНиП 2.04.14-88) в качестве тепловой изоляции для промышленных трубопроводов разрешается применять в основном негорючие материалы. Область применения полимерных пенопластов, относящихся к горючим материалам, резко ограничена. Они могут использоваться только при покровном слое из оцинкованной стали для трубопроводов, содержащих горючие вещества с температурой минус 40 С и ниже, в наружных технологических установках. Однако следует отметить, что нормирование теплоизолированных конструкций только по показателю горючести материалов не всегда соответствует реальному уровню их пожарной опасности. Один и тот же материал ведет себя по-разному в зависимости от конкретных условий его эксплуатации, которые необходимо учитывать при применении полимерных материалов.

Кроме того, при использовании полимерных материалов в качестве тепловой изоляции не всегда учитываются специфические особенности конструкций. А именно: различные варианты сочетаний теплоизоляционного и защитно-покровного слоев, пространственное расположение конструкций, которое может быть не только горизонтальным, а также вертикальным и под углом к горизонту. В каждом из этих вариантов поведение теплоизолированных конструкций в условиях реального пожара будет различным.

Например, скорость распространения пламени по вертикали всегда больше, чем по горизонтали, так как интенсивные тепловые потоки, возникающие у фронта горения, способствуют нагреву вышележащих участков поверхности и отводят тепло от участков, расположенных по горизонтали. Толщина теплоизоляционного слоя так же влияет на пожарную опасность конструкций.

При малой толщине покровного слоя на скорость распространения пламени решающее влияние оказывает теплопроводность подстилающего слоя: горючие обои, наклеенные на бетонную стену или металл, практически не распространяют пламя, а наклеенные на древесину или пенобетон — распространяют.

Таким образом, в настоящее время отсутствует четкое дифференцирован-
_^ ное нормирование признаков предельного состояния теплоизолированных кон-

струкций трубопроводов, в зависимости от их функционального назначения.
Поэтому для объективной оценки применимости полимерных материалов в ка
честве тепловой изоляции для промышленных трубопроводов необходимо раз
работать специальный метод, учитывающий все особенности их эксплуатации
и позволяющий оценить количественные параметры достижения конструкция
ми предельного состояния в условиях реального пожара.
^ Целью данной работы является расширение области применения высоко-

эффективных полимерных материалов в качестве тепловой изоляции в промышленном трубопроводном транспорте и разработка рекомендаций по их применению.

Такой подход к решению данной проблемы согласуется и со СНиП 41-02-2003 «Тепловые сети» (п. 11.1), в которых новые материалы и конструкции допускаются к применению при положительных результатах испытаний, прове-

денных независимыми специализированными лабораториями.

Требования пожарной безопасности к промышленным трубопроводам с тепловой изоляцией

Согласно строительным нормам СНиП 2.04.14-88 «Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов» теплоизоляционные конструкции из горючих материалов не допускаются к применению для оборудования и трубопроводов, расположенных: а) в зданиях IV и V степеней огнестойкости; б) в наружных технологических установках, кроме отдельно стоящего оборудования; в) на эстакадах и галереях при наличии кабелей и трубопроводов, транс портирующих горючие вещества; г) для тепловой изоляции трубопроводов, содержащих вещества, являю щиеся активными окислителями, запрещается применять материалы самовозго рающиеся и изменяющие физико-химические, в том числе взрыво пожароопасные, свойства при контакте с ними. Из горючих материалов допускается к применению: а) покровного слоя трубопроводов, расположенных в технических под вальных этажах и подпольях с выходом только наружу в зданиях I и II степеней огнестойкости при устройстве вставок длиной 3 м из негорючих материалов не менее чем через 30 м длины трубопроводов; б) теплоизоляционного слоя из заливочного пенополиуретана при по кровном слое из оцинкованной стали для аппаратов и трубопроводов, содер жащих горючие вещества с температурой минус 40 С и ниже в наружных тех нологических установках; в) покровного слоя группы горючести Г2, применяемого для наружных технологических установок высотой 6 и более метров. Покровный материал должен быть на основе стекловолокна; г) для трубопроводов надземной прокладки при применении теплоизоляционных конструкций из горючих материалов следует предусматривать вставки длиной 3 м из негорючего материала не менее чем через 100 м длины трубопровода, участки теплоизоляционных конструкций из негорючих материалов на расстоянии не более 5 м от технологических установок, содержапщх горючие газы и жидкости. При пересечении трубопроводом противопожарной преграды следует предусматривать теплоизоляционные конструкции из негорючих материалов в пределах размера противопожарной преграды.

Если рассматривать указанные нормы в преломлении к классификационной таблице объектов промышленной тепловой изоляции, приведенной на рис. 1.2, то можно сделать вывод о том, что горючие теплоизоляционные полимерные материалы можно применять только в сочетании с защитно-покровным слоем из оцинкованной стали для наружных магистральных трубопроводов при транспортировке низкотемпературных горючих веществ. Использование же горючей тепловой изоляции для промысловых и технологических трубопроводов с высокотемпературными горючими жидкостями не допускается. Следовательно, область применения полимерной тепловой изоляции, которая является горючей, в промышленном трубопроводном транспорте в настоящее время ограничена. Анализ данных по разделу 1.1 показал, что наиболее перспективной тепловой изоляцией для промышленных трубопроводов является полимерная. В качестве теплоизоляционных материалов могут быть рекомендованы к применению пенопласты на основе полиуретана, фенолформальдегидньк смол, полистирола, карбамидов, изоциануратов и др. [17-21]. В нашей стране пожарная безопасность в строительстве нормируется в соответствии со СНиП 21-01-97 «Пожарная безопасность зданий и сооружений» [22], в котором определены необходимые пожарно-технические характеристики. Пожарно-техническая классификация строительных материалов, конструкций, помещений, зданий, элементов и частей зданий, основывается на их разделении по свойствам, способствующим возникновению опасных факторов пожара и его развитию - пожарной опасности, и по свойствам сопротивляемости воздействию пожара и распространению его опасных факторов - огнестойкости. Пожарная опасность строительных материалов характеризуется горючестью, воспламеняемостью, распространением пламени, дымообразующей способностью и токсичностью [22-24]. Строительные конструкции согласно СНиП [22] характеризуются огнестойкостью и пожарной опасностью. Показателем огнестойкости является предел огнестойкости, а пожарную опасность характеризуют классы пожарной опасности. Метод испытания конструкций на огнестойкость состоит в определении времени от начала теплового воздействия на конструкцию до наступления одного или нескольких предельных состояний, к которым относятся сохранность несущих или целостных функций конструкций в условиях реального пожара [25-27]. Метод определения класса пожарной опасности строительных конструк ций [28] состоит в определении пожарной опасности конструкции в условиях теплового воздействия в течение времени, которое удовлетворяло бы требованиям этой конструкции.

При определении класса пожарной опасности конструкции учитывают: наличие теплового эффекта от горения или термического разложения составляющих конструкцию материалов; наличие пламенного горения газов или расплава, выделяющихся из конструкции в результате термического разложения составляющих ее материалов; размеры повреждения конструкции и составляющих ее материалов; характеристики пожарной опасности материалов, составляющих конструкции. В результате испытаний конструкции делятся на четыре класса: KO(t); Kl(t); K2(t) и K3(t). В качестве классификационных параметров конструкции принимают величину повреждения поверхности, время самостоятельного горения, тепловой эффект, группы горючести, воспламеняемости и дымообразующей способности, составляющих ее материалов. Условное обозначение класса пожарной опасности конструкции включает букву К и цифры. Цифра в скобках обозначает продолжительность теплового воздействия при испытании образца в минутах. В группе К1 допускается степень повреждения поверхности конструкции от 25 до 45 см. Самостоятельное горение отсутствует, группа горючести материалов Г2, воспламеняемости В2, дымообразующей способности Д2. В группе К2 допускается степень повреждения поверхности 40-80 см, самостоятельное горение отсутствует, группа горючести материалов ГЗ, воспламеняемости ВЗ и дымообразующей способности Д2. Группа КЗ не регламентируется. В группе КО не допускается повреждения поверхности, самостоятельного горения и теплового эффекта. Исходя из изложенного следует, что для определения области применения того или иного материала необходимо проводить оценку его пожарной опасности комплексно, т.е. не только самого материала, но и конструкции, в которой он применяется. Однако строительными нормами [29], как отмечалось выше, в качестве тепловой изоляции трубопроводов разрешается в основном применять только негорючие материалы.

Характеристика конструкций теплоизолированных трубопроводов, использованных в экспериментах

В процессе проведения огневых испытаний, как для горизонтальных, так и вертикальных прокладок производился замер лучистых тепловых потоков от источника зажигания по длине и высоте трубопроводов с помощью теплопри-емника суммарного теплового потока марки ФОА-013.

Для выявления зависимости влияния пространственного расположения конструкций трубопроводов и вида используемого защитно-покровного материала на пожарную опасность теплоизолированных трубопроводов на каждом образце под теплоизоляцией устанавливались хромель-алюминиевые термопреобразователи, регистрирующие температуру на поверхности трубопровода в зависимости от времени действия источника зажигания. Одновременно с этим определялось время оптимального воздействия источника зажигания, при котором достигалась максимальная температура на поверхности трубопроводов.

Схемы размещения термопар на теплоизолированных трубопроводах приведены нарис. 3.5 и 3.6.

Анализ графического материала (см. рис. 3.7-3.16) позволил установить ряд важных особенностей поведения конструкций трубопроводов с тепловой изоляцией в условиях реального пожара. 1. Пространственное расположение конструкций трубопроводов оказывает существенное влияние на пожарную опасность тепловой изоляции. Так, например, конструкции с утеплителем из ППУ-331/3 и защитно-покровным материалом из оцинкованной стали (констр. № 1 и 12, см. табл. 3.1) ведут себя по-разному. Горизонтально расположенная конструкция (№ 1) имела максимальную температуру на поверхности трубопровода на расстоянии 3 м от источника зажигания (термопара № 2 , рис. 3.7) 40-50 С, в то же время вертикальная конструкция (№ 12, термопара 2, рис. 3.7) в этих условиях - 220 С. 2. Свойства защитно-покровного материала оказывают также существенное влияние на условия распространения пламени по теплоизолированной конструкции. Подтверждением служат результаты испытаний конструкций № 7 и № 8 (табл. 3.1), испытанных в горизонтальном положении с одним и тем же теплоизоляционным слоем из фенольного пенопласта Резопен, но с различными по горючести защитно-покровными слоями. В конструкции № 7 - это негорючий алюминиевый лист, а в конструкции № 8 - горючий группы Г2 армопла-стовый материал АПМ-2. Результаты испытаний показали, что температура на поверхности трубопроводов (констр. №7 и №8) за пределами источника зажигания не превышала 110 С.

Однако, в случае применения материала АПМ-2 (констр № 8) наблюдалось поверхностное обугливание теплоизоляционного слоя на длину до 2,5 м от зоны очага пожара, тогда как в конструкции № 7 всего лишь на 1,5 м (см. рис. 3.8).

При вертикальном расположении трубопроводов наблюдалась значительная разница в температуре прогрева трубопровода. С негорючим защитно-покровным материалом (констр. № 15) она не превышала 170 С, с горючим группы Г2 армопластовым материалом (констр. № 13) составляла 425 С (рис. 3.9), хотя следует отметить, что такой прогрев не оказал существенного влияния на распространение пламени. Степень повреждения тепловой изоляции осталась в пределах конструкций (№ 7 и №8) (см. табл. 3.3). 3. Из данных графиков, приведенных на рис. 3.10-3.13 - для горизонтально расположенных теплоизолированных конструкций трубопроводов и рис. 3.14 - 3.15 - для вертикальных конструкций, следует, что по истечении 20 минут после начала испытаний температура на поверхности трубопроводов практически не повышалась. Дальнейшее воздействие источника зажигания существенного влияния на тепловую изоляцию не оказывало. Конструкция с теплоизоляцией из полистирольного пенопласта ПСБ-С и защитно-покровным слоем из алюминиевого листа в вертикальном положении в течение 5-6 минут прогревалась, пенопласт плавился и стекал на землю с последующим горением. К 17-ой минуте теплоизоляция полностью выгорела (см. рис. 3.16).

Из данных табл. 3.3 следует, что конструкции № 1, 2 и 12 (табл. 3.1), состоящие из горючего группы Г4 утеплителя (1ШУ-331/3) и негорючего защитно-покровного материала (оцинкованная сталь, алюминиевый лист) в условиях теплового воздействия (»47-50 кВт/м2) как в горизонтальном так и в вертикальном положениях не способны распространять пламя по поверхности тепловой изоляции трубопроводов.

Оценка пожарной опасности теплоизолированных конструкций трубопро-водов

Для экспериментальных исследований образцы теплоизолированных трубопроводов готовились таким образом, чтобы в дальнейшем результаты их испытаний на маломасштабной установке можно было бы сопоставить с результатами огневых испытаний, полученными в условиях реального пожара.

Такая сравнительная оценка необходима, во-первых, для подтверждения правильности выбора параметров экспериментального метода, а во-вторых, для подтверждения возможности его применения для оценки пожарной опасности промышленных трубопроводов с различными видами тепловой изоляции. Характеристика конструкций теплоизолированных трубопроводов приведена в табл. 4.4.

Результаты испытаний образцов теплоизолированных конструкций трубопроводов приведены в табл. 4.5, из которой следует, что конструкции можно классифицировать на распространяющие и не распространяющие пламя. Параметрами, классифицирующими конструкции на распространяющие и не распространяющие горение, могут быть приняты данные, полученные при испытаниях конструкции №16, в которой теплоизоляционным слоем является пенопласт ФРП-1, а защитно-покровным — оцинкованная сталь.

В процессе испытаний этой конструкции температура отходящих дымовых газов не превысила 280 С. Конструкция, хотя и проявила склонность к распространению горения (тления) в контрольной зоне, однако степень повреждения ее поверхности составила не более 80 %, и дальнейшего горения не наблюдалось.

Таким образом, теплоизолированные конструкции трубопроводов можно относить к не распространяющим пламя по поверхности, если соблюдены указанные в табл. 4.5 параметры.

На основании этих данных исследованные конструкции трубопроводов с различными видами тепловой изоляции можно классифицировать следующим образом.

Конструкции № 1,6, 13-16 (см. табл. 4.4) с тепловой изоляцией из минеральной ваты (обр. №1), ППУ-331/3 (обр. №13-15) и фенольного пенопласта ФРП-1 (обр. №6,4,16) и защитно-покровным слоем из оцинкованной стали, а также конструкции трубопроводов № 2,3,7,8,10 и 12 (см. табл. 4.4) с утеплителем из минваты (обр. №2 и 3), фенольных пенопластов ФРП-1 и Резопена (обр. №18 и 12) с использованием в качестве защитно-покровного слоя материалов группы горючести Г2 (стеклопластик РСТ, армопластовый материал АПМ-2, фольгостеклоткань и другие) относятся к не распространяющим пламя по поверхности тепловой изоляции.

Конструкции № 4,5,9 и 11, в которых в качестве защитно-покровных материалов используются горючие материалов группы Г4 относятся к распространяющим пламя по теплоизолированной поверхности.

Образец трубопровода № 17 (см. табл. 4.4) с тепловой изоляцией из пе-нополистирола с защитно-покровным материалом из алюминиевого листа сгорел полностью. Процесс горения сопровождался плавлением пенопласта с последующим его вытеканием на поддон и окончательным выгоранием.

Следует также отметить, что в условиях огневого воздействия оцинкованная сталь ведет себя лучше по сравнению с алюминиевой лентой. Она не подвержена столь быстрому разрушению (см. обр. № 13 и 14, табл. 4.4).

Наиболее полное представление о пожарной опасности материалов и конструкций дают натурные огневые испытания, которые по своим условиям близки к реальному пожару.

Они могут использоваться как арбитражные при разработке маломасштабных методов на стадии их завершения.

Для сопоставительного анализа было отобрано 9 образцов конструкций трубопроводов с различной тепловой изоляцией. Все образцы, кроме образцов № 1, 2 и 6, имели в качестве теплоизоляции полимерные пенопласты на основе полиуретана, финолформальдегидных смол и полистирола с защитно-покровными слоями из материалов с различной степенью горючести.

Перечень образцов конструкций, их характеристика и результаты сравнительных испытаний представлены в табл. 4.7.

Система аксиального электроподогрева (АСЭ)

Результаты проведенных натурных огневых испытаний (см. главу 3) позволили сделать вывод о пригодности использования ряда полимерных материалов в качестве теплоизоляции для промышленных трубопроводов. Задачей данной работы является изучение влияния электроподогрева на пожарную опасность полимерной тепловой изоляции в условиях реального пожара. Объектом исследований являлись теплоизолированные трубопроводы с системой электроподогрева. Нагреватели ЭНГЛ-180 низкоомные (от 12,5-14,7 Ом), соединенные по следовательно по 3-4 штуки. Напряжение 380 В. Сила тока 10 А. Удельная мощность от 60 до 100 кВт/м . Система аксиального электроподогрева (АСЭ) представляет собой последовательно соединенные цельнотянутые трубки теплогенератора из низколи-гированной стали диаметром от 28 до 42 мм, толщина стенки 2,5-4,0 мм. Внутри трубки проходит кабель - высокотемпературный, высоковольтный (до 2 кВт) марки ПАЛ 1x50 мм2. Сила тока 420 А. # Монтаж теплоизолированных конструкций трубопроводов проводился на специально оборудованном стенде, на опоры которого были уложены горизонтально в один ряд пять трубопроводов. Диаметр трубопроводов 89 и114 мм, длина от 18 до 24 м. Расстояние между трубопроводами составляло 0,5 м. Стенд представлен на рис. 5.3. В качестве источника зажигания использовалось дизельное топливо в количестве 0,6 м3, залитое в противень размером 3x4 м, что обеспечивало его устойчивое горение в течение 20-25 минут. Контроль за температурой нагрева трубопроводов до рабочего режима осуществлялся с помощью термопреобразователей, установленных на поверхности металлопровода под слоем теплоизоляции на расстоянии 2х метров от торцов трубопровода. Перед началом огневых испытаний включалась система электроподогрева. После выхода системы на постоянный тепловой режим (для АСЭ-75 С и 120 С для ленточных нагревателей), осуществлялся поджог горючего с фиксацией времени начала опыта. Длительность огневого воздействия на испытуемую конструкцию трубопровода составляла 15 минут. В процессе испытаний велись наблюдения за поведением конструкций (горение, распространение пламени др.), а после испытаний обследовалось их состояние (обугливание, разрушение, оплавление тепловой изоляции и оголение трубопровода). Результаты обследования сравнивались с результатами ранее проведенных огневых испытаний аналогичных образцов теплоизолированных конструкций трубопроводов без путевого электроподогрева [60], на основании чего делались соответствующие выводы.

Сравнительные результаты огневых испытаний образцов конструкций с тепловой изоляцией и системой путевого электронагрева и без нее в условиях реального пожара приведены в табл. 5.2. Из данных табл. 5.2 следует, что каких-либо заметных изменений в поведении конструкций с подогревом и без него не наблюдалось. Единственное, можно отметить, что предварительный подогрев тепловой изоляции несколько усиливает процесс утлеобразования полимерных пенопластов. Во всех вариантах, кроме № 1, обугливание происходило на большую длину по сравнению с конструкциями без систем подогрева. В большей степени это характерно для системы с ленточным электроподогревом, где температура составляла 120 С и в меньшей степени для системы с аксиальным электроподогревом с температурой 75 С. Таким образом, можно сделать вывод о том, что распространения пламени по конструкциям трубопроводов с полимерной тепловой изоляцией и покровным слоем из горючего материала группы Г2, оборудованных системами электроподогрева, за пределы очага пожара практически не происходило. Аксиальный (АСЭ) и ленточный (ЭНГЛ-180) электроподогревы при нормальном режиме работы не повышают пожарную опасность трубопроводов с полимерной тепловой изоляцией. В системе путевого электроподогрева, как было сказано выше, в качестве нагревателей применяются кабели, гибкие ленты ЭНГЛ, а также системы аксиального нагрева (АСЭ) с использованием «скин-эффекта». Поскольку нагреватели между собой имеют только конструктивное отличие, то испытания проводились с ленточными нагревателями ЭНГЛ-180 и АСЭ. Для решения обозначенной задачи были изучены характерные источники аварийных режимов при работе этих систем и проведены натурные испытания с теплоизолированными трубопроводами. Для нагревателей ЭНГЛ-180 исследовались следующие возможные аварийные режимы [61-63]: нахлест нагревательных лент; короткое замыкание фаза-земля и фаза-фаза. При испытаниях трубопроводов с системой АСЭ исследованию подлежали следующие аварийные ситуации: пробой или дугообразование между электропроводящей жилой кабеля и стенкой трубы, в которой он проложен; дугообразование между электропроводящей жилой кабеля и стенкой трубопровода; плохие контакты в винтовых соединениях трубопровода;

Похожие диссертации на Пожарная опасность промышленных трубопроводов с тепловой изоляцией