Системы пожаротушения

Системы пожаротушения

     Стационарные системы пожаротушения предназначены для подачи огнетушащего вещества к защищаемым помещениям и непосредственно в эти помещения. По виду используемого в них огнетушащего вещества они подразделяются на следующие группы:  
1) водогасящие:  
водопожарная,  
спринклерная,  
водораспыления,  
водяных завес,  
водяного орошения;  
2) с механически гасящим агентом:  
пенотушения,  
порошкового тушения;  
3) с химически гасящим агентом:  
углекислотного тушения,  
инертных газов,  
легко испаряющихся жидкостей.  
     Все станции пожаротушения, кроме станций для машинных помещений, должны располагаться на открытых палубах или непосредственно под ними и иметь независимый вход с открытой палубы.  
     Основная система – водопожарная; в дополнение к ней каждое судовое помещение должно быть защищено одной из других систем.  
Водопожарная система включает в себя пожарные насосы, пожарные магистрали, краны, рукава и стволы.  
     Каждый пожарный насос должен обеспечивать подачу не менее двух струй воды. На грузовых судах валовой вместимостью 300 и более должно быть не менее двух стационарных пожарных насосов, не считая аварийного. Общая производительность пожарных насосов на всех судах, кроме пассажирских, достаточна до 180 м³/ч. В качестве стационарных пожарных насосов могут использоваться санитарные, балластные, осушительные и другие насосы забортной воды, если они удовлетворяют установленным для пожарных насосов требованиям. Насосы и их кингстоны должны быть установлены ниже ватерлинии судна порожнем.  
     Аварийный пожарный насос с независимым приводом устанавливается на грузовых судах валовой вместимостью 2000 и более, если пожар в любом из отсеков может вывести из строя все насосы. Насос и его кингстоны должны быть расположены так, чтобы они не вышли из строя при возникновении пожара в помещении основных пожарных насосов, и не должны иметь непосредственно доступа из этих помещений.  
     Пожарная магистраль должна обеспечивать эффективную подачу воды при одновременной работе двух пожарных насосов; на грузовых судах – до 140 м³/ч.  
Количество и расположение кранов должны быть такими, чтобы по меньшей мере две струи из разных кранов, одна из которых подается по цельному рукаву, доставали до любой части судна, обычно доступной для экипажа и пассажиров, а также до любой части грузового помещения. Максимальное давление в кране не должно превышать того, при котором возможно эффективное управление рукавом.  
     Пожарные краны должны быть удалены друг от друга не более чем на 20 м во внутренних помещениях судна и не более чем на 40 м на открытых палубах. У кранов, установленных в помещениях, а также на открытых палубах судов валовой вместимостью до 500, пожарные рукава должны иметь длину 10-15 м, а на открытых палубах – 15 – 20 м.  
Ручные пожарные стволы должны быть комбинированного типа, т.е. обеспечивать подачу как компактной, так и распыленной струи.  
     Спринклерная система используется для защиты жилых помещений, а также хозяйственных, шкиперских, плотницких помещений, кладовых запасных частей. Она состоит из пневмогидравлической цистерны, трубопровода, спринклеров и сигнально-контрольного устройства.  
     Спринклеры представляют собой распылители воды с легкоплавким замком, который открывается при температуре в помещении 68 ^оС для умеренных зон и 79 ^оС для тропиков. Устанавливаются спринклеры в верхней части защищаемого помещения.  
     Трубопровод, ведущий от пневмогидравлической цистерны к секции спринклеров, находится под постоянным давлением воды. Когда замок спринклера расплавляется под воздействием тепла, образующегося при пожаре, вода, поступающая через трубопровод, распыляется в защищаемом помещении. При этом давление в системе падает, что обеспечивает автоматическое включение насоса, подающего воду в цистерну.  
Спринклеры должны обеспечивать подачу воды не менее 5 л/мин на 1 м² площади помещения.  
     Одновременно со срабатыванием спринклера включается сигнализация, панель которой устанавливается на ходовом мостике. Панель сигнализации указывает, в какой секции помещений, обслуживаемых системой, возник пожар. Визуальные и звуковые сигналы выводятся также и в другое место, чтобы обеспечить немедленное принятие экипажем информации о пожаре.  
     Система водораспыления используется в машинных помещениях и их шахтах, в фонарных, малярных, других производственных помещениях, где применяется жидкое топливо и другие воспламеняющиеся жидкости, а также в помещениях, в которых перевозится рыбная мука в мешках. Распылители помещаются под подволоком защищаемого помещения. Они питаются водой либо от независимого насоса, автоматически включающегося при падении давления в системе, либо от водопожарной магистрали.

     Система водяных завес применяется в дополнение к другим системам пожаротушения на судах с горизонтальным способом погрузки, а также в районах установки дверей общественных помещений, имеющих большую площадь остекления. Водяная завеса достаточной толщины создается распылителями щелевого типа, в которые подается вода от пожарной магистрали. В указанных случаях водяные завесы применяются вместо огнестойких конструкций, установка которых невозможна.  
     Система водяного орошения используется для защиты шахт выходов из машинных помещений. Насосы и источники энергии должны находиться вне защищаемого помещения. Пуск системы должен осуществляться извне помещения или автоматически при недопустимом повышении температуры.  
     Система пенотушения использует в качестве огнетушащего вещества воздушно-механическую пену – ячеистую систему, состоящую из мелких пузырьков воздуха, разделенных тонкими прослойками воды. Для образования пузырьков служит пенообразователь – вещество, облегчающее вспенивание жидкости и придающее пленкам устойчивость. Пенообразователь затрудняет отток жидкости из пленок, препятствует слипанию пузырьков.  
     Воздушно-механическая пена, покрывая горящую поверхность, преграждает доступ воздуха в зону горения, препятствует испарению в нее горящего вещества и распространению тепла из зоны горения. Пена охлаждает горящий материал и защищает от возгорания не горящие поверхности горючих веществ. Раствор пенообразователя, обладая высокой смачивающей способностью, проникает вглубь волокнистых и других плохо смачиваемых материалов и прекращает тление.  
     Кратностью пены называется отношение объема пены к объему ее жидкой фазы. Различают пены низкой кратности (около 10:1), средней кратности (между 50:1 и 150:1) и высокой кратности (около 1000:1). Расход пенообразователя для получения воздушно-механической пены составляет 4% к объему расходуемой воды.  
Пенообразователи низкой и средней кратности работают на морской воде, высокой кратности – на пресной воде.  
     Система пенотушения обычно включает в себя емкости для хранения пенообразователь, смеситель, в котором образуется раствор пенообразователя с водой, воздушно-пенный генератор (с широким соплом) или воздушно-пенный ствол, магистральные и распределительные трубопроводы.  
     Пена низкой кратности используется при тушении пожаров в грузовых танках с нефтепродуктами. Пена подается с помощью лафетных стволов и переносных пеногенераторов или воздушно-пенных стволов на всю площадь палубы грузовых танков или непосредственно в танки. Пена средней кратности используется для тушения сухогрузных и рефрижераторных трюмов, фонарных и малярных помещений. Пена высокой кратности применяется для тушения пожаров в машинных помещениях, в грузовых помещениях с горизонтальным способом погрузки.  
     В системе порошкового тушения используются порошки углекислой соды, поташа, графита, квасцов и т.п. Порошок распыляется струей азота или другого инертного газа. Система порошкового тушения включает в себя станции, в которых размещаются резервуары с порошком и баллоны с газом-носителем, посты тушения с ручными стволами либо лафетными стволами, трубопроводы и арматуру для пуска системы и подачи порошка к стволам.  
      Система порошкового тушения используется для тушения электрооборудования, фонарных и малярных помещений. Она применяется на газовозах, химовозах, судах, перевозящих опасные грузы.  
     Система углекислотного тушения применяется на всех судах для тушения пожаров в машинных помещениях, сухогрузных и рефрижераторных трюмах, грузовых помещениях с горизонтальным способом погрузки, фонарных и малярных кладовых. Горение прекращается при введении в помещение углекислоты в объеме 22,5% от объема помещения. Выходящая из сопла углекислота при расширении охлаждена до -78 ^оС, что усиливает гасящий эффект.  
     Станция углекислотного тушения состоит из баллонов со сжиженным углекислым газом, подсоединенных к коллектору. Трубопроводы с пусковыми клапанами ведут в защищаемые помещения к соплам, расположенным в их верхней части. При подаче углекислоты в помещение углекислый газ опускается книзу и изолирует очаг пожара.  
Принцип действия системы инертных газов заключается в создании и поддержании в защищаемом помещении невоспламеняющейся атмосферы за счет наполнения ее дымовыми газами. В качестве инертных газов используются дымовые газы главных или вспомогательных котлов или продукты сгорания топлива в специальных генераторах. От котла или генератора газ поступает в скруббер – аппарат для очистки и охлаждения газа (для грузовых танков температура газа должна быть не более 65 ^оС, для сухогрузных трюмов – не более 50 ^оС).  
     Система используется в качестве основного средства пожаротушения в сухогрузных и рефрижераторных трюмах, в танках для перевозки грузов наливом.  
     В системах тушения легкоиспаряющимися жидкостями используются галоидированные углеводороды (т.е. содержащие галоиды, или галогены – хлор, фтор, бром, иод). Огнегасящим веществом является смесь бромистого этила и хладона (тетрафтордибромэтана) с добавками. Ее пары не поддерживают горение. Достаточная для прекращения горения концентрация паров хладона составляет 7% от объема помещения.  
Огнегасительная жидкость хранится в резервуарах со стойким антикоррозионным покрытием внутренней поверхности, откуда по трубопроводу с помощью сжатого воздуха подается к насадкам-распылителям в защищаемое помещение.  
     Пожаротушение легкоиспаряющимися жидкостями используется для защиты машинных помещений, для тушения горящих нефтепродуктов в закрытых помещениях.  
Достоинством систем жидкостного тушения по сравнению с системой углекислотного тушения является их меньшая масса и габариты, недостатком – повышенная коррозионная активность и токсичность СЖБ (системы жидкостной бромэтиловой). В меньшей степени эти свойства присущи хладонам 111В2, 12В1 и 13В1 (галлоны 2402, 1211 и 1301).

Управление работой  судовыми системами и их автоматизация

     Эффективность эксплуатации современного транспортного судна в значительной мере зависит от качества применяемых систем управления и электрооборудования. Особенно это касается судов, имеющих знак автоматизации А1 и А3 и, соответственно, сокращенную численность экипажа. Обеспечение аппаратурной унификации и применение элементной базы, имеющей высокую надежность, является одним из основных требований к построению систем управления и электрооборудования судов.

     Впервые в отечественном флоте автоматизация энергетической установки с применением микропроцессорных систем, имеющих унифицированные программно-аппаратные средства, была реализована в 1978 г. фирмой ASEA на танкере «Калининграднефть». Судно было построенно в Финляндии на верфи Rauma – Repola для Минрыбхоза СССР. 
     К середине 1980-х годов усилиями рабочей группы специалистов Минморфлота (ЦНИИМФ, ЛВИМУ им. адм. Макарова), Минрыбхоза СССР (Гипрорыбфлот), Минприбора (ЛНПО «Электронмаш») и Минсудпрома (НПО «Аврора») была разработана концепция комплексной автоматизации транспортных и промысловых судов на основе интегрированной общесудовой системы управления. Было принято и наименование такой интегрированной системы – автоматизированная система управления технологическими процессами (АСУ ТП) судна. 
     Анализ оснащенности автоматизированных судов показывает, что системы управления выполняются на базе программируемых контроллеров различных типов и выпускаемых разными фирмами. Это приводит к существенному увеличению запасных частей, которые необходимо брать на борт судна. Но, как правило, такие системы работают до первого отказа, который не может быть устранен судовым персоналом. Поэтому необходимость внедрения общесудовых АСУ ТП на базе типовых унифицированных программно-аппаратных средств имеет особую актуальность. 
     В последние годы из состава судовых экипажей полностью исключается электротехнический персонал (электромеханики). В этих условиях более жесткими должны быть требования к обеспечению повышенной надежности и аппаратурной унификации как АСУ ТП судна в целом, так и локальных систем управления судовыми механизмами и установками. 
     Применение АСУ ТП судна обеспечивает комплексное решение задач автоматизации судна. Автоматизация судовых технологических процессов при пониженной численности экипажа позволяет исключить человека-оператора из трудоемких, часто повторяющихся и ответственных процессов управления и контроля, особенно при возникновении аварийных ситуаций. При этом жизнеобеспечение и безопасность судна должны быть обусловлены таким составом средств автоматизации и электротехнического оборудования, при котором максимально снижается влияние «человеческого фактора» в условиях эксплуатации судна. 
     Высокая степень интеграции (централизации) процессов контроля и управления судовым оборудованием позволяет обеспечить возможность управления судном в ходовом режиме одним вахтенным специалистом при соблюдении необходимого уровня безопасности мореплавания.

     Интеграция АСУ ТП основана на следующих признаках: 
– выполняется задача комплексного управления судовыми технологическими процессами и объектами с получением общесистемного эффекта за счет оптимального управления судном; 
– основной объем автоматизации судна выполнен на унифицированных программно-аппаратных средствах; 
– обеспечена высокая степень интеграции представления оператору процессов контроля и управления судном с помощью дисплеев, функциональных клавиатур и других органов и средств отображения информации, размещаемых на постах управления. 
      Основной концепцией построения АСУ ТП судна является реализация всех ее подсистем на основе ограниченного по составу набора типовых унифицированных микропроцессорных программно-аппаратных средств. 
      По принципу функционально-структурного построения АСУ ТП судна относится к классу распределенных систем (распределенная АСУ ТП). Она представляет собой человеко-машинный комплекс рассредоточенных по судовым помещениям автономных микропроцессорных систем (станций), объединенных локальной сетью передачи данных и обеспечивающих эффективное управление как отдельными судовыми объектами и технологическими процессами, так и судном в целом. Каждая станция имеет собственный адрес в сети передачи данных и обеспечивает выполнение одной или нескольких типовых функций. 
     В типовой состав структурных единиц судовой АСУ ТП входят: 
– станция операторская (СО), 
– станция локальная технологическая (СЛТ), 
– блок связи с объектом (БСО), 
– панель контроля и управления (ПКУ), 
– блок сигнализации и индикации (БСИ), 
– блок питания (БП).

     В качестве комплектующих изделий для построения судовых АСУ ТП применяется в основном продукция одного из мировых лидеров Schneider Electric (Франция). По требованию заказчика могут использоваться программно-аппаратные средства производства Siemens, Omron, Wago и другие. 
     НПО «АМТ» работает в тесном сотрудничестве с концерном ENDRESS + HAUSER (Германия), поставляющим для судов датчики и расходомеры, отличающиеся повышенным качеством, надежностью и возможностью их работы в особо тяжелых условиях эксплуатации. 
     К их числу относятся высокоточные радары, микроимпульсные и сервоуровнемеры, многозонные и точечные термометры и датчики уровня подтоварной воды, прецизионные датчики давления и его перепада, вибрационные датчики предельного уровня жидкости в грузовых танках, программные средства, соответствующие современным принципам учета и управления. 
Для коммерческого учета поставляется широкая гамма расходомеров, в частности, массовые расходомеры кориолисова типа размером до ДУ 250 с расходом до 2200 тонн в час. 
     Датчики с современными интерфейсами HART, ModBus, Profibus и другими поставляются с комплектом цифрового коммуникационного оборудования, средствами отображения и обработки данных, с надежными источниками питания и барьерами искробезопасности. 
     Оборудование Endress+Hauser широко используется при учете, контроле и управлении процессами перевалки сыпучих материалов, в том числе цемента, руды, удобрений и др. Это непрерывное измерение уровня ультразвуковыми радарами, расхода сыпучих грузов на транспортерных лентах портов, в судовых трюмах, контроль предельных уровней. 
Одновременно с разработкой и поставкой АСУ ТП и датчиков для судов НПО «АМТ» обеспечивает разработку и изготовление главных, аварийных и вспомогательных распредщитов, магнитных пускателей и пусковых устройств, в т. ч. систем плавного пуска и регулирования частоты вращения электроприводов. 
     Многолетний опыт проектирования и комплексных поставок судовых систем управления, датчиков и электрооборудования подтверждает правильность выбранной НПО «АМТ» концепции, реализуемой при строительстве современных автоматизированных судов отечественного флота. Унификация системотехнических решений и программно-аппаратных средств обеспечивают снижение стоимости комплексных поставок судовых систем управления и электрооборудования. При этом за счет оптимизации управления судовыми технологическими процессами технико-экономическая эффективность эксплуатации судна и его безопасность существенно повышается.

Автоматизация проектирования судовых систем

     Основой инженерного обеспечения постройки судов на современном судостроительном предприятии служит интегрированная система проектирования технологической подготовки производства и управления материальными и трудовыми потоками (CAD/CAM/CAE). Системы, используемые в судостроении, учитывают специфику производства - длительность циклов производства и проектирования кораблей и судов, совмещение периодов эскизного, технического и рабочего проектирования, начало постройки судна до завершения проектных работ, необходимость модификации серийного судна. Проектирование судна, как сложного инженерного сооружения, требует от CAD/CAM систем возможностей создания сложных поверхностей, проектирования машин и механизмов, инженерных расчетов по силовым цепям и трубопроводам, трехмерного проектирования судового оборудования, проработки интерьеров в жилых помещениях судна. Одновременно с проектированием необходимо выполнять расчет и заказ материалов для производства и рассчитать на основе определенных технических параметров судна трудоемкость работ верфи. Наиболее эффективно решаются подобные комплексы задач при использовании интегрированных систем, допускающих одновременную работу инженеров, конструкторов разных специализаций. Они поддерживают электронную модель судна, интерактивную обработку графической информации и обеспечивают потребности в инженерных данных на всех этапах проектирования и постройки, от моделирования поведения судна на воде, до разработки управляющих программ при изготовлении металлоконструкций и формирования информации для сборки корпуса и монтажа систем и механизмов. Сегодня на рынке специализированных систем для судостроения представлена полностью интегрированная, обеспечивающая полный цикл проектирования для производства, включая необходимые инженерные расчеты по корабельной архитектуре CAD/CAM, система FORAN, разработанная фирмой SENER и представляемая на рынке России и Украины компанией Sterling Group.

     Интегрированная система ФОРАН полностью соответствует понятию Интеграция, обладая:

• общей и единой базой данных;
• одним и тем же языком и одними и теми же процедурами доступа для всех модулей;
• интенсивным применением топологического подхода в описании модели судна;
• отсутствием избыточности данных.

     Следствием преимуществ интегрированной системы является исключение всех внутренних интерфейсов, что гарантирует совместимость информации о модели судна, позволяет вводить данные единожды, исключает потерю информации. Крайне сложно выдержать рамки концепции интегрированности, когда речь идет об исчерпывающих объемах информации, но тем больший интерес представляют те преимущества, которые она может дать. Объем судовой интегрированной системы должен включать в себя комплекс задач для обеспечения создания судов, отвечающий техническим параметрам, требованиям многочисленных надзорных организаций, коммерческим требованиям к судну, условиям завода - строителя. Система FORAN уникальна тем, что в е объем включены комплексы задач, обычно решаемые в различных программных комплексах, это: