RU2758173C1 - Method for spraying load-bearing structures with heating temperature control based on firefighting robots - Google Patents
Method for spraying load-bearing structures with heating temperature control based on firefighting robots Download PDFInfo
- Publication number
- RU2758173C1 RU2758173C1 RU2020139427A RU2020139427A RU2758173C1 RU 2758173 C1 RU2758173 C1 RU 2758173C1 RU 2020139427 A RU2020139427 A RU 2020139427A RU 2020139427 A RU2020139427 A RU 2020139427A RU 2758173 C1 RU2758173 C1 RU 2758173C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- load
- bearing structures
- fire
- structures
- irrigation
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
- A62C—FIRE-FIGHTING
- A62C3/00—Fire prevention, containment or extinguishing specially adapted for particular objects or places
- A62C3/06—Fire prevention, containment or extinguishing specially adapted for particular objects or places of highly inflammable material, e.g. light metals, petroleum products
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Business, Economics & Management (AREA)
- Emergency Management (AREA)
- Fire-Extinguishing By Fire Departments, And Fire-Extinguishing Equipment And Control Thereof (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области пожаротушения и касается ликвидации аварий, возникающих при проливах горючих жидкостей, сопровождающихся пожаром, приводящих к разрушению капитальных сооружений.The invention relates to the field of fire extinguishing and relates to the elimination of accidents arising from the spills of flammable liquids, accompanied by fire, leading to the destruction of capital structures.
Известны способы ликвидации аварий при разливах горючих жидкостей, в которых используется охлаждение орошением несущих конструкций лафетными стволами с программным управлением для предотвращения их разрушения, см., например, патент RU 2684743 «Способ тушения пожаров на крупных резервуарах с легковоспламеняющимися и горючими жидкостями». Known methods of liquidating accidents in the event of a spill of flammable liquids, in which cooling is used by irrigation of load-bearing structures with program-controlled monitors to prevent their destruction, see, for example, patent RU 2684743 "Method for extinguishing fires on large tanks with flammable and combustible liquids."
Известные способы имеют ограниченное применение, т.к. связаны непосредственно с конкретной конструкцией – резервуаром, в которой зона орошения – это внутренние поверхности резервуара, орошение производится одновременной подачей охлаждающих струй по всей стенке резервуара по окружности. Для других объектов, например разнесенных конструкций удлиненной формы, требуется локальное охлаждение конструкции в месте воздействия на нее пожара.The known methods are of limited use, because are directly related to a specific structure - a tank, in which the irrigation zone is the inner surfaces of the tank, irrigation is carried out by the simultaneous supply of cooling jets along the entire wall of the tank around the circumference. For other objects, such as spaced elongated structures, local cooling of the structure is required at the site of fire exposure.
Наиболее близким к предлагаемому способу является способ охлаждения металлических конструкций ферм покрытий машинных залов струями воды, подаваемыми пожарными роботами. Известное устройство, см. монографию «Пожарные роботы и ствольная техника в пожарной автоматике и пожарной охране», изд. Пожнаука, М., 2013 г., гл.4.3. «Защита объектов энергетики АЭС, ТЭЦ, ГРЭС», представляет собой роботизированную установку пожаротушения (РУП), содержащую стационарные пожарные роботы с эл. дисковыми затворами, установленные на пожарном трубопроводе по периметру машинного зала, таким образом, чтобы каждая точка металлических конструкций ферм была в зоне досягаемости двух струй, блоки питания с устройствами ввода-вывода сигналов управления, сетевой контроллер, устройство управления РУП с программой управления струей по заданной траектории, блок коммутации, компьютер с дисплеем, пульты дистанционного управления (ПДУ) и пост подключения ПДУ, термокабели, смонтированные на металлических конструкциях ферм.Closest to the proposed method is a method of cooling metal structures of roof trusses of machine rooms with water jets supplied by fire robots. A known device, see the monograph "Fire robots and barrel technology in fire automation and fire protection", ed. Pozhnauka, M., 2013, ch.4.3. "Protection of nuclear power plants, thermal power plants, state district power plants", is a robotic fire extinguishing installation (RUP), containing stationary fire robots with el. butterfly valves installed on the fire pipeline along the perimeter of the turbine room, so that each point of the metal structures of the trusses is within the reach of two jets, power supplies with input-output devices for control signals, a network controller, a RUP control device with a jet control program according to a given trajectories, a switching unit, a computer with a display, remote controls (RCUs) and a remote control unit, thermal cables mounted on metal structures of trusses.
Признаком, являющимся общим с предлагаемым способом, является орошение конструкций ферм покрытий машинного зала пожарными роботами, размещёнными по периметру резервуара, не менее 2 водяных струй, применение термокабелей, смонтированных на металлических конструкциях ферм.A feature common with the proposed method is irrigation of the structures of the trusses of the coverings of the turbine hall by fire robots placed along the perimeter of the tank, at least 2 water jets, the use of thermal cables mounted on the metal structures of the trusses.
Недостатки этого способа заключаются в высокой инерционности способа, связанного с прогревом ферм покрытий до температуры уставки термокабелей, когда процесс нагрева конструкций уже динамично развивается к границе опасной зоны; по этой же причине – в значительном увеличении времени начала орошения, которое должно быть минимизировано ввиду скоротечности нагрева конструкции; в отсутствии информации о месте нагрева несущих конструкций, в результате этого орошению подлежит вся ферма, при этом орошению с одинаковой установленной интенсивностью орошения подлежат как не нагретые зоны, так и зоны, подверженные интенсивному воздействию теплового излучения и тепловых потоков, что значительно снижает эффективность орошения; в отсутствии информации о критической температуре нагрева, T>300°, которая является определяющим фактором, влияющим на стойкость несущих конструкций и угрозой их разрушения.The disadvantages of this method are the high inertia of the method associated with heating the roof trusses to the temperature of the set point of the thermal cables, when the process of heating structures is already dynamically developing to the border of the hazardous zone; for the same reason - in a significant increase in the start time of irrigation, which should be minimized due to the transient heating of the structure; in the absence of information about the place of heating of the supporting structures, as a result of this, the entire farm is subject to irrigation, while both unheated zones and zones subject to intense exposure to heat radiation and heat flows are subject to irrigation with the same established irrigation intensity, which significantly reduces the efficiency of irrigation; in the absence of information about the critical heating temperature, T> 300 °, which is a determining factor affecting the resistance of load-bearing structures and the threat of their destruction.
В связи с указанными недостатками, техническая задача, решаемая с помощью изобретения, заключается в создании способа орошения ферм покрытий машинных залов АЭС и ТЭЦ путём повышения эффективности процесса орошения при одновременном изменении известной технологии и устройств, применяемых для её реализации. In connection with the indicated disadvantages, the technical problem solved with the help of the invention is to create a method for irrigation of roof trusses of machine rooms of nuclear power plants and thermal power plants by increasing the efficiency of the irrigation process while changing the known technology and devices used for its implementation.
Технический результат, который может быть получен, - орошение ферм покрытий машинных залов АЭС и ТЭЦ с эффективным охлаждением ферм покрытий и контролем температуры нагрева несущих конструкций.The technical result that can be obtained is irrigation of roof trusses of power rooms of nuclear power plants and thermal power plants with efficient cooling of roof trusses and control of the heating temperature of load-bearing structures.
Поставленная задача решается за счет того, что в известном способе орошения ферм покрытий машинного зала путем подачи струй воды из пожарных роботов, расположенных по периметру машинного зала, сканирующие струи воды подают на участки поверхностей несущих конструкций, находящиеся в зоне конвективной колонки, образуемой тепловым потоком, определяемые блоком распознавания нагретых зон по информации от ИК-датчиков, установленных на пожарных роботах, номинальный расход которых должен быть не менее 20 л/с, при этом общий расход может регулироваться введением временных интервалов с отключением подачи, но должен составлять не менее 10 л/с, а средняя интенсивность орошения должна быть не менее 0,06 л/с*м2; на участке несущих конструкций повышенной температуры T>100°, определяемой при срабатывании термокабеля, интенсивность орошения увеличивают за счет непрерывной работы РУП полным расходом; на участке несущих конструкций с критической температурой T>300°, определяемой блоком распознавания нагретых зон, устройство управления выдает сигнал оператору круглосуточного дежурства (руководителю тушения пожара) о необходимости введения дополнительных средств для ликвидации угрозы разрушения на аварийном участке.The problem is solved due to the fact that in the known method of irrigation of farms of coverings of the turbine hall by supplying jets of water from fire robots located along the perimeter of the turbine hall, scanning jets of water are supplied to the sections of the surfaces of the supporting structures located in the zone of the convective column formed by the heat flow, determined by the recognition unit of heated zones according to information from IR sensors installed on fire robots, the nominal flow rate of which must be at least 20 l / s, while the total flow rate can be regulated by introducing time intervals with the supply cut off, but must be at least 10 l / s s, and the average irrigation intensity should be at least 0.06 l / s * m 2 ; in the section of load-bearing structures with an elevated temperature T> 100 °, determined when the thermal cable is triggered, the irrigation intensity is increased due to the continuous operation of the RUP at full flow; at the section of load-bearing structures with a critical temperature T> 300 °, determined by the hot zone recognition unit, the control device sends a signal to the 24-hour operator (fire extinguishing leader) about the need to introduce additional means to eliminate the threat of destruction in the emergency section.
Признаки предлагаемого способа, отличительные от признаков способа по прототипу: пожарные роботы подают воду сканирующими струями сразу после появления тепловой конвективной колонки в зоне несущих конструкций непосредственно на участок, подвергаемый тепловому воздействию конвективной колонки, а не по всей поверхности конструкции, струи подают на фермы покрытия с номинальным расходом не менее 20 л/с, с возможностью регулирования общего расхода периодическим отключением подачи, но не менее 10 л/с, со средней интенсивностью орошения не менее 0,06л/с*м2, на участке несущих конструкций повышенной температурой T>100°, определяемой по месту срабатывания термокабеля, интенсивность орошения увеличивают за счет непрерывной работы РУП полным расходом, на участке несущих конструкций с критической температурой T>300°, определяемой блоком распознавания нагретых зон, устройство управления выдает сигнал оператору круглосуточного дежурства (руководителю тушения пожара) о необходимости введения дополнительных средств для ликвидации угрозы разрушения на аварийном участке. Signs of the proposed method, distinguishing from the features of the prototype method: fire robots supply water with scanning jets immediately after the appearance of a thermal convective column in the area of the supporting structures directly to the area exposed to the thermal effect of the convective column, and not over the entire surface of the structure, the jets are fed to the roof trusses with with a nominal flow rate of at least 20 l / s, with the possibility of regulating the total flow by periodically switching off the supply, but not less than 10 l / s, with an average irrigation rate of at least 0.06 l / s * m 2 , in the section of load-bearing structures with an increased temperature T> 100 °, determined at the place of triggering of the thermal cable, the irrigation intensity is increased due to the continuous operation of the RUP at full flow, in the section of load-bearing structures with a critical temperature T> 300 °, determined by the hot zone recognition unit, the control device issues a signal to the 24-hour operator (fire extinguishing leader) about the need to introduce additional means to eliminate the threat of destruction in the emergency area.
Охлаждение несущих конструкций сразу после начала пожара – при появлении тепловой конвективной колонки в зоне несущих конструкций – позволяет предотвратить их интенсивный разогрев в самом начале и обеспечить в дальнейшем их несущую способность. Подача сканирующих струй воды из пожарных роботов, расположенных по периметру машинного зала, не по всей поверхности конструкции фермы покрытия, а на участки, подвергаемые воздействию теплового излучения и тепловых потоков, позволяет производить орошение с наибольшей эффективностью. Также подача воды с увеличенной интенсивностью орошения на участках несущих конструкций с повышенной температурой T>100°, которая является определяющим фактором, влияющим на стойкость несущих конструкций, позволяет предотвратить разрушение покрытия ферм машинного зала в целом. Применение расчетно-обоснованных параметров по интенсивности орошения и возможность регулирования расхода позволяют экономно использовать ресурсы водоснабжения. Введение контроля нагрева несущих конструкций позволяет своевременно и адресно производить орошение для охлаждения конструкций, а по информации о критической температуре вводить дополнительные средства на аварийных участках. Cooling of load-bearing structures immediately after the start of a fire - when a thermal convective column appears in the area of load-bearing structures - prevents their intense heating at the very beginning and ensures their bearing capacity in the future. The supply of scanning jets of water from fire robots located around the turbine room perimeter, not over the entire surface of the roof truss structure, but to areas exposed to heat radiation and heat fluxes, allows irrigation to be carried out with the greatest efficiency. Also, the supply of water with an increased irrigation intensity in the areas of the supporting structures with an increased temperature T> 100 °, which is a determining factor affecting the durability of the supporting structures, prevents the destruction of the covering of the turbine hall trusses as a whole. The use of calculated-based parameters for the intensity of irrigation and the ability to regulate the flow allow the economical use of water supply resources. The introduction of control over the heating of load-bearing structures allows timely and targeted irrigation to cool structures, and, based on information about the critical temperature, introduce additional funds in emergency areas.
Авторам не известны способы орошения ферм покрытий машинных залов АЭС и ТЭЦ с отличительными признаками в соответствии с заявляемыми техническими решениями.The authors are not aware of the methods of irrigation of roof farms of the machine halls of nuclear power plants and thermal power plants with distinctive features in accordance with the claimed technical solutions.
Изобретение отвечает требованиям новизны и положительного эффекта, а также критерию “существенные отличия”. The invention meets the requirements of novelty and positive effect, as well as the criterion of "significant differences".
На фиг. 1 представлен механизм прогрева ферм покрытий и их охлаждение струями воды, на фиг. 2 - план-схема с картами орошения РУП, на фиг. 3 - общий вид стационарного пожарного робота, на фиг. 4 - схема электрогидравлическая. FIG. 1 shows the mechanism of heating the roof trusses and their cooling with water jets; Fig. 2 is a schematic diagram with maps of irrigation of the RUP, in Fig. 3 is a general view of a stationary fire robot, FIG. 4 - electrohydraulic circuit.
Пожарная безопасность атомных электростанций особенно актуальна после ряда крупных пожаров и аварий. Характерной особенностью АЭС является то, что пожар, если он быстро не ликвидирован, может иметь катастрофические последствия. Тушение пожара в пожароопасных помещениях АЭС имеет свои особенности: так, при тушении пожаров в машинных залах первоочередной задачей является защита ограждающих конструкций и ферм покрытия маслобаков от воздействия тепловых потоков орошением их струями воды. Необходимо отметить, что использование металлических конструкций чрезвычайно эффективно для монтажа большепролетных сооружений. Вместе с тем, при пожаре эти конструкции интенсивно нагреваются, вследствие чего уже в начальной стадии пожара под действием весовых нагрузок происходит их обрушение на значительных площадях. В соответствии с действующей нормативной документацией в машинных залах АЭС следует предусматривать охлаждение металлических ферм от стационарно установленных лафетных стволов, размещенных на отметке обслуживания турбин. При этом система орошения ферм струями воды из лафетных стволов должна обеспечивать возможность орошения каждой точки фермы двумя струями, см. ВСН 01-87 "Противопожарные нормы проектирования атомных станций". Опыт крупных аварий и пожаров на АЭС отчетливо выявил необходимость применения дистанционно управляемых аппаратов и устройств для предотвращения и тушения пожаров и загораний, в частности, пожарных роботов и роботизированных установок пожаротушения на их основе.The fire safety of nuclear power plants is especially relevant after a number of major fires and accidents. A characteristic feature of a nuclear power plant is that a fire, if not quickly extinguished, can have catastrophic consequences. Extinguishing a fire in fire-hazardous premises of a nuclear power plant has its own characteristics: for example, when extinguishing fires in machine rooms, the primary task is to protect the enclosing structures and farms of oil tank cover from the effects of heat flows by irrigating them with water jets. It should be noted that the use of metal structures is extremely effective for the installation of large-span structures. At the same time, in the event of a fire, these structures intensely heat up, as a result of which, already in the initial stage of the fire, under the influence of weight loads, they collapse over large areas. In accordance with the current regulatory documentation, the cooling of metal trusses from stationary monitors located at the turbine service level should be provided in the NPP engine rooms. At the same time, the system of irrigation of farms with jets of water from fire monitors should ensure the possibility of irrigating each point of the farm with two jets, see VSN 01-87 "Fire safety standards for the design of nuclear power plants." The experience of major accidents and fires at nuclear power plants clearly revealed the need to use remotely controlled devices and devices to prevent and extinguish fires and ignitions, in particular, fire robots and robotic fire extinguishing installations based on them.
Для расчета основных параметров орошения рассмотрим на фиг.1 механизм прогрева ферм покрытий и их охлаждение струями воды. На фиг. 1а представлен график с результатами расчетов динамики изменения температур в функции времени (в минутах) в наиболее опасном сечении фермы при горении масла на отметке обслуживания турбины. Расчеты проведены для случаев, когда площадь пожара составляет 35, 50 и 80 м2 (на фиг.1а – 1, 2, 3 соответственно), при этом предполагалось, что ось очага горения проходит через центр фермы (наиболее опасный случай взаимного расположения очага горения и фермы). Многочисленные теоретические и экспериментальные исследования поведения металлических конструкций при пожаре показывают, что при нормативном уровне статических нагрузок нагрев фермы свыше 500° приводит к их деформации, потере прочности и, как следствие, - обрушению. Поэтому факт достижения любым элементом фермы температуры 500° принимается за предельное ее состояние по прогреву. Как видно из графика на фиг. 1а, предельное состояние фермы по прогреву (и, как следствие, - деформация и обрушение) при площадях очага горения 35, 50 и 80 м2 (на фиг.1а – 1, 2, 3 соответственно) наступает, соответственно, через 5, 9 и 16 мин от начала горения, см. журнал «Алгоритм безопасности» №3, 2011 г. «Системы пожаротушения для защиты машинных залов ТЭЦ, АЭС и ГЭС: проблемы и решения». Охлаждение конструкции ферм струями воды представляет собой простой по технической реализации и эффективный способ снижения их температуры. Исследованиями показано, что при низких температурах поверхности нагрева (отсутствии кипения) имеет место конвективное охлаждение ее стекающей пленкой жидкости. Начиная приблизительно с 70° увеличение температуры поверхности влечет увеличение интенсивности теплообмена до тех пор, пока существует пленка жидкости. Максимальное значение коэффициента теплоотдачи наблюдается при интенсивном испарении воды, когда пленка только начинает разрушаться, обнажая участки сухой поверхности, то есть наступает своеобразный кризис процесса (диапазон 110-170°. Если при температурах поверхности ферм 100-200° капли воды при ударе о стенку смачивают ее, то при температурах выше 400° следует рассматривать систему "поверхность – паровая прослойка – жидкая капля", когда капля, сталкиваясь с поверхностью, пребывает в сфероидальном состоянии, которое характеризуется тем, что теплообмен между твердой и жидкой фазой осуществляется через паровую прослойку, образующуюся в результате испарения капли. В этом случае процесс испарения тепла от поверхности с высокой температурой отличается большой сложностью вследствие суммарного действия нескольких механизмов теплопереноса: теплоотдачи через тонкий паровой слой, отделяющий капли от поверхности, теплопроводности и излучения, конвекции пара у поверхности. На основе вышеизложенного следует сделать вывод, что подача струй воды на охлаждение металлических ферм покрытий в машинных залах АЭС должна начинаться с момента, когда температура поверхности ферм не превышает 100°, что обеспечит наиболее эффективный режим охлаждения. Подача воды на охлаждение ферм после их прогрева до высоких температур представляется менее эффективной, поскольку интенсивность теплосъема в этих условиях охлаждения низкая. В этой связи следует сделать вывод, что подача воды на охлаждение ферм покрытия из роботизированных установок пожаротушения должна осуществляться сразу после возникновения очага горения. На основании проведенных расчетов динамики изменения температур в различных сечениях металлических ферм при пожаре при диспергировании струй воды к нагретым металлическим поверхностям ферм с учетом коэффициентов теплоотдачи показывают, что достаточно эффективное охлаждение конструкций ферм струями воды, подаваемых ПР, будет обеспечено при амплитуде сканирования 10-12 м относительно центра фермы и периоду сканирования 1-1,5 мин. Приведенная площадь орошения конструкций при этом будет в пределах 60 м2. На фиг. 1б представлены график с результатами расчетов динамики изменения температур в функции времени (в минутах) в наиболее опасном сечении фермы типового машинного зала при пожаре, вызванном разливом и воспламенением турбинного масла на площади 60 м2, как с охлаждением, так и без охлаждения. Предполагалось, что очаг горения находится на отметке обслуживания турбины. Механизм нагрева фермы конвекционными тепловыми потоками представлен на фиг. 1в схемой трехзонной модели пожара, в которой I – зона конвективной струи (конвективная колонка); II – зона припотолочного нагретого газа; III - зона холодного воздуха; IV – зона наружного воздуха (наружная атмосфера). To calculate the main parameters of irrigation, let us consider in Fig. 1 the mechanism of heating the roof farms and their cooling with water jets. FIG. 1a shows a graph with the results of calculations of the dynamics of temperature changes as a function of time (in minutes) in the most dangerous section of the truss during oil combustion at the turbine service level. Calculations were carried out for cases when the fire area is 35, 50 and 80 m2(in Fig. 1a - 1, 2, 3, respectively), while it was assumed that the axis of the combustion center passes through the center of the truss (the most dangerous case of the mutual location of the combustion center and the truss). Numerous theoretical and experimental studies of the behavior of metal structures in a fire show that at the standard level of static loads, heating the truss above 500 ° leads to their deformation, loss of strength and, as a result, collapse. Therefore, the fact that any element of the truss reaches a temperature of 500 ° is taken as its limiting state for warming up. As seen from the graph in FIG. 1a, the limiting state of the truss in terms of heating (and, as a consequence, deformation and collapse) with areas of the combustion center of 35, 50, and 80 m2(in Fig. 1a - 1, 2, 3, respectively) occurs, respectively, after 5, 9 and 16 minutes from the beginning of combustion, see the journal "Safety Algorithm" No. 3, 2011. "Fire extinguishing systems to protect the engine rooms of TPP, NPP and HPP: problems and solutions." Cooling the structure of trusses with water jets is a simple technical implementation and an effective way to reduce their temperature. Studies have shown that at low temperatures of the heating surface (no boiling), convective cooling of the surface by a falling liquid film takes place. Starting from about 70 °, an increase in surface temperature leads to an increase in the intensity of heat transfer as long as a liquid film exists. The maximum value of the heat transfer coefficient is observed with intensive evaporation of water, when the film is just beginning to disintegrate, exposing areas of a dry surface, that is, a kind of crisis of the process occurs (range 110-170 °. If at temperatures of the surface of trusses of 100-200 °, water droplets are wetted it, then at temperatures above 400 °, the system "surface - vapor layer - liquid drop" should be considered, when the drop, colliding with the surface, is in a spheroidal state, which is characterized by the fact that heat exchange between the solid and liquid phases occurs through the vapor layer formed In this case, the process of heat evaporation from a surface with a high temperature is very complicated due to the combined action of several heat transfer mechanisms: heat transfer through a thin vapor layer separating the drops from the surface, thermal conductivity and radiation, vapor convection at the surface. It should be concluded that the supply of water jets for cooling metal roof trusses in the NPP machine rooms should begin from the moment when the surface temperature of the trusses does not exceed 100 °, which will provide the most effective cooling mode. The supply of water for cooling the farms after they are warmed up to high temperatures seems to be less efficient, since the intensity of heat removal under these cooling conditions is low. In this regard, it should be concluded that the supply of water for cooling the roof trusses from robotic fire extinguishing installations should be carried out immediately after the occurrence of a combustion center. Based on the calculations of the dynamics of temperature changes in various sections of metal trusses during a fire when water jets are dispersed to the heated metal surfaces of the trusses, taking into account the heat transfer coefficients, it is shown that sufficiently effective cooling of the truss structures with water jets supplied by the PR will be provided with a scanning amplitude of 10-12 m relative to the center of the truss and the scanning period 1-1.5 min. The given area of irrigation of structures in this case will be within 60 m2... FIG. 1b shows a graph with the results of calculations of the dynamics of temperature changes as a function of time (in minutes) in the most dangerous section of a typical turbine hall farm in a fire caused by a turbine oil spill and ignition on an area of 60 m2, both with and without refrigeration. It was assumed that the combustion center is located at the turbine service level. The mechanism for heating the truss by convection heat fluxes is shown in Fig. 1c diagram of a three-zone fire model, in which I is the zone of the convective jet (convective column); II - zone of the near-ceiling heated gas; III - cold air zone; IV - outside air zone (outside atmosphere).
Охлаждение ПР осуществлялось по следующему режиму: амплитуда сканирования относительно центра 10 м при периоде 1 мин. Анализ полученных данных позволяет сделать вывод, что без охлаждения фермы ее нагрев до критической температуры произойдет через 7,5 мин от начала пожара, см. фиг.1б, после чего последует деформация и обрушение покрытия. Охлаждение фермы с помощью ПР позволяет значительно снизить ее температуру, а, следовательно, обеспечить устойчивость конструкции в течении более чем 30 мин, см. фиг.1б. За это время пожарные подразделения смогут локализовать и потушить пожар. Для определения необходимой интенсивности орошения для охлаждения металлических конструкций воспользуемся расчетами охлаждения металлического экрана, орошаемого водой для защиты от теплового излучения пожарного-ствольщика. Расчеты выполнены НИИ Атомного энергетического машиностроения ВИТИ НИЯУ МИФИ, лежат в основе защитных экранов для пожарных лафетных стволов типа ЛС(Д)-С20(40,60,100)У, серийно выпускаемых ООО «Инженерный центр «ЭФЭР». Расчёт подтверждает способность теплового экрана, орошаемого водой, снизить интенсивность теплового излучения при его штатной эксплуатации в условиях пожара. В расчете принята интенсивность теплового излучения для нагрева экрана до температуры 549°С. Для безопасности пожарного обеспечивается приемлемая температура самого экрана за счет его охлаждения водой с интенсивностью 0,008 л/с*м2, при этом температура охлажденной поверхности экрана составит 52°С. Применяемый экран из полированной стали со степенью черноты экрана 0,26 ослабляет тепловое излучение в 3,6 раза. Принимая степень черноты приемника теплового излучения 0,94 для металлических конструкций машинного зала и учитывая потери, связанные с подачей воды и погрешностью наведения, расчетная интенсивность орошения будет не менее нормативной интенсивности 0,06 л/с*м2, установленной требованиями СП 13.13130 для орошения ферм машзалов АЭС. Данный показатель интенсивности орошения примерно соответствует 1-й группе помещений по СП5.13.130, для которой принимается расход 10 л/с на минимально допустимой площади орошения 60 м2. Для высокопролетных сооружений необходимы большие дальности струй, поэтому принимаются лафетные стволы с расходами не менее 20 л/с. Общий расход может регулироваться введением временных интервалов с отключением подачи, необходимых также для температурного контроля, но должен составлять не менее 10 л/с. Повышенный расход наряду со снижением скорости прохождения струи может использоваться для создания высокой интенсивности орошения на участках с критической температурой. The PR was cooled according to the following regime: the scanning amplitude relative to the center was 10 m with a period of 1 min. Analysis of the data obtained allows us to conclude that without cooling the farm, its heating to the critical temperature will occur in 7.5 minutes from the start of the fire, see Fig. 1b, followed by deformation and collapse of the coating. Cooling of the truss with the help of PR can significantly reduce its temperature, and, therefore, ensure the stability of the structure for more than 30 minutes, see Fig. 1b. During this time, fire departments will be able to localize and extinguish the fire. To determine the required intensity of irrigation for cooling metal structures, we will use the calculations for cooling a metal screen sprinkled with water to protect the fireman from the heat radiation. The calculations were carried out by the Research Institute of Nuclear Power Engineering, VITI NRNU MEPhI, and form the basis of protective screens for fire monitors of the LS (D) -S20 (40,60,100) U type, serially produced by Engineering Center EFER LLC. The calculation confirms the ability of a heat shield irrigated with water to reduce the intensity of thermal radiation during its normal operation under fire conditions. In the calculation, the intensity of thermal radiation is taken to heat the screen to a temperature of 549 ° C. For the safety of the firefighter, an acceptable temperature of the screen itself is provided due to its cooling with water with an intensity of 0.008 l / s * m 2 , while the temperature of the cooled surface of the screen will be 52 ° C. The applied screen made of polished steel with a screen emissivity of 0.26 attenuates thermal radiation by 3.6 times. Assuming the emissivity of the thermal radiation receiver 0.94 for the metal structures of the turbine room and taking into account the losses associated with the water supply and the guidance error, the calculated irrigation intensity will be not less than the standard intensity of 0.06 l / s * m 2 established by the requirements of SP 13.13130 for irrigation farms of NPP turbine halls. This indicator of irrigation intensity approximately corresponds to the 1st group of premises according to SP5.13.130, for which a flow rate of 10 l / s is assumed for the minimum permissible irrigation area of 60 m 2 . For high-span structures, large jet ranges are required, therefore, fire monitors with a flow rate of at least 20 l / s are accepted. The total flow rate can be regulated by introducing time intervals with supply cut-off, which are also necessary for temperature control, but must be at least 10 l / s. Higher flow rates along with lower jet velocity can be used to generate high irrigation rates in critical temperature areas.
Предложенный способ орошения конструкций рассмотрим на план-схеме роботизированной установки пожаротушения, см. фиг. 2, где по периметру машинного зала показана расстановка пожарных роботов 4 с картами орошения несущих балок 5, с указанием рабочих зон орошения в горизонтальной плоскости 6 и рабочих границ траектории струй в вертикальной плоскости 7. общий вид пожарного робота, см. фиг. 3, пожарные роботы связаны инженерными коммуникациями, см. схему электрогидравлическую фиг. 4. Роботизированная установка пожаротушения (РУП), содержит стационарные пожарные роботы 4 с дисковыми затворами с электроприводом 8, установленные на пожарном трубопроводе 9 по периметру машинного зала таким образом, чтобы каждая точка металлических конструкций ферм была в зоне досягаемости двух струй, блоки питания с устройствами ввода-вывода сигналов управления 10, сетевой контроллер 11, устройство управления РУП 12 с программой управления струей по заданной траектории, блок коммутации 13, компьютер с дисплеем 14, пульты дистанционного управления (ПДУ) 15, и пост подключения ПДУ 16. На пожарных роботах 4 установлены ИК-датчики 17, которые соединены с блоком распознавания нагретых зон 18. На металлических конструкциях ферм смонтированные термокабели 13 с оконечными устройствами 20, соединенные с устройствами ввода-вывода сигналов управления 10. Блоки управления соединены цепями питания 220в 21, 24В – 22 и 5В -23, цепями управления RS485 – 24, дистанционного управления 25, внешними связями 26. Let us consider the proposed method of irrigating structures on the schematic diagram of a robotic fire extinguishing installation, see Fig. 2, where the arrangement of
По сигналу о пожаре, при подтверждении сигнала оператором круглосуточного дежурства, управляющий сигнал направляется на устройство управления РУП 10, и ПР 4 с использованием ИК-датчиков 17 производят мониторинг ферм покрытия машинного зала в зоне обнаружения очага пожара. При появлении нагретых зон с температурой Т<100° с учетом заранее введенного в программу оцифрованного местоположения несущих конструкций, блок распознавания нагретых зон 18 передает информацию на устройство управления 12, которое подает команды на ближайшие ПР 4 по их наведению на выделенную зону нагрева. Открываются дисковые затворы 8, и пожарные роботы 4 производят охлаждение нагретых зон сканирующими струями воды. Через установленные интервалы времени подача воды останавливается, и производится температурный контроль. При появлении в контролируемой охлаждаемой зоне несущих конструкций участков с повышенной температурой T>100°, определяемой по месту срабатывания термокабеля 19, интенсивность орошения увеличивается за счет непрерывной работы РУП полным расходом. При появлении информации о критической температуре T>300° от блока распознавания нагретых зон 18 по месту нахождения ферм покрытия, устройство управления 12 подает сигнал оператору круглосуточного дежурства (руководителю тушения пожара) о необходимости введения дополнительных средств для создания более высокой интенсивности орошения на аварийном участке. Upon a fire signal, when the signal is confirmed by the 24-hour watch operator, the control signal is sent to the
Предлагаемый способ тушения пожара обеспечивает охлаждение несущих конструкций машинного зала с наибольшей эффективностью за счет:The proposed method of extinguishing a fire provides cooling of the powerhouse bearing structures with the greatest efficiency due to:
- определения местоположения нагретых участков несущих конструкций и температурного контроля их состояния в процессе развития пожара;- determination of the location of heated sections of load-bearing structures and temperature control of their condition during the development of a fire;
- гибкого регулирования интенсивности орошения в зависимости от температуры нагрева конструкций.- flexible regulation of the irrigation intensity depending on the heating temperature of the structures.
Предлагаемый способ и устройство позволят:The proposed method and device will allow:
- предотвратить обрушение несущих конструкций при нагреве от пожара;- to prevent the collapse of load-bearing structures when heated by fire;
- сократить затраты предприятий как на оборудование систем противопожарной защиты, так и на ликвидацию последствий пожара;- to reduce the costs of enterprises both for the equipment of fire protection systems and for the elimination of the consequences of a fire;
- предотвратить развитие чрезвычайных ситуаций;- prevent the development of emergency situations;
- уменьшить риски и время действия поражающих факторов на личный состав аварийно-спасательных служб.- to reduce the risks and time of action of damaging factors on the personnel of emergency rescue services.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020139427A RU2758173C1 (en) | 2020-12-01 | 2020-12-01 | Method for spraying load-bearing structures with heating temperature control based on firefighting robots |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020139427A RU2758173C1 (en) | 2020-12-01 | 2020-12-01 | Method for spraying load-bearing structures with heating temperature control based on firefighting robots |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2758173C1 true RU2758173C1 (en) | 2021-10-26 |
Family
ID=78289797
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020139427A RU2758173C1 (en) | 2020-12-01 | 2020-12-01 | Method for spraying load-bearing structures with heating temperature control based on firefighting robots |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2758173C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2808270C1 (en) * | 2023-02-22 | 2023-11-28 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Инженерный Центр Пожарной Робототехники "Эфэр" | Method of extinguishing fires using robotic fire extinguishing installations |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN202920874U (en) * | 2012-11-22 | 2013-05-08 | 四川威特龙消防设备有限公司 | Self-swinging mist fire monitor |
| CN104800990A (en) * | 2015-05-13 | 2015-07-29 | 西安科技大学 | Fire monitoring and fire extinguishing robot for fire protection of oil tank storage area |
| CN205095295U (en) * | 2015-10-28 | 2016-03-23 | 薛骊阳 | Oil depot auto -induction formula location sprays fire extinguishing systems |
| RU2684743C1 (en) * | 2017-11-22 | 2019-04-12 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Инженерный Центр Пожарной Робототехники "Эфэр" | Method of extinguishing fires on large reservoirs with flammable and combustible liquids |
-
2020
- 2020-12-01 RU RU2020139427A patent/RU2758173C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN202920874U (en) * | 2012-11-22 | 2013-05-08 | 四川威特龙消防设备有限公司 | Self-swinging mist fire monitor |
| CN104800990A (en) * | 2015-05-13 | 2015-07-29 | 西安科技大学 | Fire monitoring and fire extinguishing robot for fire protection of oil tank storage area |
| CN205095295U (en) * | 2015-10-28 | 2016-03-23 | 薛骊阳 | Oil depot auto -induction formula location sprays fire extinguishing systems |
| RU2684743C1 (en) * | 2017-11-22 | 2019-04-12 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Инженерный Центр Пожарной Робототехники "Эфэр" | Method of extinguishing fires on large reservoirs with flammable and combustible liquids |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2808270C1 (en) * | 2023-02-22 | 2023-11-28 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Инженерный Центр Пожарной Робототехники "Эфэр" | Method of extinguishing fires using robotic fire extinguishing installations |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN201496202U (en) | Automatic fire control and emergency system for wind turbine cabin | |
| CN104667459A (en) | Sub-regional protection type substation fire fighting monitoring and early warning and fire fighting system | |
| CN101649811A (en) | Wind-power engine room automatic fire-fighting monitoring and emergent system | |
| US5585047A (en) | Vented fire resistant water cooling tower | |
| CN105457195A (en) | Power transformer fire extinguishing system and control method | |
| CN111659059A (en) | Pre-installed turbofan gun foam-water mist fire extinguishing system | |
| RU2758173C1 (en) | Method for spraying load-bearing structures with heating temperature control based on firefighting robots | |
| CN110427522A (en) | A kind of chemical plant individual secure supervisory systems | |
| Pozharkova | Construction metal structures simulation cooling by fire robots | |
| JP4432480B2 (en) | Fire protection compartment system | |
| US20070056753A1 (en) | System for the control and extinction of forest fires | |
| CN118987551A (en) | Fire emergency water supply control system and method thereof | |
| RU2637745C1 (en) | Automatic mobile-positioned roboticized system of local fire-fighting | |
| Pykhtin et al. | Protection of turbine halls of power plants from exposure to high temperatures in fire conditions | |
| CN110426994A (en) | A kind of chemical plant safety on line supervisory systems | |
| CN106227273B (en) | A kind of remote monitoring system of building environment | |
| US20240382787A1 (en) | Multi-functional robotic system for controlling fire extinction at industrial sites | |
| KR20200074614A (en) | Tower-type sprinkler of fire alert district | |
| Chow et al. | A preliminary discussion on selecting active fire protection systems for atria in green or sustainable buildings | |
| RU2775482C1 (en) | Multifunctional robotic complex for preventive monitoring, fire detection and fire extinguishing control at industrial facilities | |
| EA046953B1 (en) | MULTIFUNCTIONAL ROBOTIC COMPLEX FOR FIRE FIGHTING MANAGEMENT OF PRODUCTION FACILITIES | |
| CN217794248U (en) | Simple automatic fire extinguishing device for small micro-sites | |
| CN120168914A (en) | Fire sprinkler system | |
| KR20230102880A (en) | System for fire suppression of warehouse | |
| Maxim et al. | DEVELOPMENT OF A PHENOMENA IDENTIFICATION AND RANKING TABLE (PIRT) FIRE SCENARIO EVALUATION FOR THE EPS (EMERGENCY POWER SYSTEM) ZONE OF A CANDU-6 NUCLEAR POWER PLANT. |