HỆ THỐNG TÀU THỦY ( Thạc sĩ. Nguyễn Văn Võ ) - CHƯƠNG 5 doc

47 Chương 5 HỆ THỐNG CỨU HỎA 5.1. CÁC HỆ THỐNG TÍN HIỆU VÀ CÁC BIỆN PHÁP CỨU HỎA TRÊN TÀU Nguyên nhân cháy trên các tàu có thể là không cẩn thận và cẩu thả với lửa, hư hỏng đường dây điện, trục trặc hoặc khai thác không đúng thiết bị điện và nhiệt, rơi tia lửa lên các chất cháy và v.v. Song, khoảng một nửa tất cả các trường hợp cháy trên tàu xuất hiện là do không cẩn thận và cẩu thả với lửa. Cần phải nhớ rằng, không có nguyên nhân nào được coi nhẹ đối với lửa và rằng, phòng cháy dễ hơn chữa cháy. Để đấu tranh chống lửa, các con tàu được trang bị các hệ thống cứu hỏa, được chia ra làm hai loại: hệ thống tín hiệu và dập tắt đám cháy. Cái đầu phục vụ cho việc thông báo có lửa hoặc nguồn nhiệt, cái thứ hai - để dập tắt nó. 5.1.1. Hệ thống tín hiệu báo cháy Báo kịp thời khi nguy cơ cháy xuất hiện có ý nghĩa rất lớn trong việc đấu tranh với lửa trên các tàu, vì rằng càng phát hiện nguồn lửa sớm thì càng dễ dập chúng. Nhiệm vụ này thường được thực hiện nhờ các hệ thống tín hiệu báo cháy. Các hệ thống này bao gồm hệ thống báo trong và hệ thống báo ngoài. 5.1.1.1. Hệ thống báo trong Hệ thống này dùng để báo cho cán bộ, thuyền viên và hành khách trên tàu biết về nguy cơ và sự xuất hiện đám cháy trên tàu để thoát thân và cứu hỏa. Chúng đưa tín hiệu đến buồng lái hoặc đến chỗ tín hiệu cháy về đám cháy vừa bắt đầu và vị trí xuất hiện cháy. 48 Thiết bị tín hiệu báo cháy tự động đặc biệt cần thiết ở các buồng mà người ít đến (hầm hàng, kho sơn, v.v.). Theo luật của Đăng kiểm, hệ thống báo cháy tự động phải được trang bị ở tất cả các buồng máy trong trường hợp không có trực ca liên tục, ví dụ, khi tự động hoá toàn bộ thiết bị động lực. Người ta còn sử dụng cả hệ thống báo cháy không tự động, nhờ nó mà một người phát hiện được đám cháy sẽ thông báo kịp thời đến buồng lái hoặc lên bảng tín hiệu. Rõ ràng rằng, hệ thống báo này có ít tác dụng vì không cho phép phát hiện ra cháy ngay từ lúc đầu tiên xuất hiện lửa. Các thông số chứng tỏ về sự xuất hiện cháy là nhiệt độ không khí và sự xuất hiện của khói trong khoang, phòng. Do đó người ta thường dùng các bộ cảm biến nhiệt và cảm biến khói để báo cháy. Khi nhiệt độ trong phòng hoặc mật độ của khói lớn hơn giá trị cho phép, các bộ cảm biến đóng mạch, tự động rung chuông báo cháy. Ngoài ra, hệ thống báo trong còn sử dụng thiết bị điện thoại, còi, truyền thanh, v.v. 5.1.1.2. Hệ thống báo ngoài Hệ thống này dùng để báo cho các tàu hoặc các phương tiện nổi khác biết để đến cứu hỏa. Các tín hiệu được sử dụng là: pháo hiệu, vô tuyến điện thoại, vô tyến điện báo (V.T.Đ, V.H.F). 5.1.2. Các phương pháp dập tắt đám cháy 5.1.2.1. Theo công chất sử dụng Dựa vào loại công chất được sử dụng để dập lửa, các hệ thống được chia thành: dập lửa bằng nước (dập bằng nước, vòi phun nước, phun nước), dập lửa bằng hơi, chữa cháy bằng bọt, chữa cháy bằng các bon níc và khí trơ, bằng chất lỏng hoá học, và v.v. 5.1.2.2. Theo phương pháp dập tắt đám cháy Theo cách dập lửa, các hệ thống có thể được chia ra thành cách dập tắt bề mặt và thể tích. 49 Phương pháp dập tắt bề mặt là cấp lên bề mặt nguồn lửa chất làm lạnh hoặc ngăn không cho ô-xy của môi trường lọt vào vùng cháy. Loại này gồm có hệ thống chữa cháy bằng nước và bằng bọt. Trong nhóm dập tắt thể tích, có các hệ thống điền đầy thể tích tự do của buồng bằng hơi nước, khí hoặc các bọt rất nhẹ, không duy trì sự cháy. 5.2. HỆ THỐNG DẬP TẮT BẰNG NƯỚC Nhờ có hệ thống dập tắt bằng nước, người ta dập đám cháy bằng các dòng nước mạnh. Hệ thống này đơn giản, tin cậy và được sử dụng rộng rãi trên các tàu sông cũng như tàu biển. Các bộ phận cơ bản của nó là: bơm cứu hỏa, đường ống chính với các đường ống nhánh, họng (hoặc vòi) cứu hỏa và các ống mềm với các vòi rồng (súng phun). Khi dập lửa, các ống mềm với vòi rồng được nối với họng cứu hỏa. 5.2.1. Các yêu cầu đối với hệ thống cứu hỏa bằng nước. Hệ thống dập tắt bằng nước được dùng để dập lửa trong các hầm hàng của tàu hàng khô, trong buồng máy, phòng ở, các buồng phục vụ và công cộng, trên các phần mở của boong, sàn, buồng lái và kiến trúc thượng tầng. Ngoài ra, nó có thể được sử dụng để cấp nước tới các thiết bị tạo bọt và hệ thống rửa boong, các buồng, các thiết bị, v.v. Không nên áp dụng hệ thống dập tắt bằng nước cho cháy dầu hoặc cháy các sản phẩm dầu mỏ, vì các phần tử của chúng có thể bị bắn tóe ra do dòng nước, điều đó tạo khả năng lan rộng đám cháy. Cũng không được dùng các dòng nước mạnh để dập các đám cháy điện, sơn và phẩm. Các đường ống hút của các bơm thường được nối với các hộp nước mạn (bể nước cứu hỏa) hoặc van thông biển của buồng máy. Hơn nữa, bơm cứu hỏa phải có khả năng lấy nước từ không ít hơn 2 chỗ. Theo qui định của Qui phạm, tổng lưu lượng của các bơm cứu hỏa phải đủ để 15 số lượng các họng cứu hỏa đặt trên tàu hoạt động cùng một lúc, nhưng không nhỏ hơn 3, còn đối với các tàu có công suất động cơ chính dưới 300 cv - số họng này không nhỏ hơn 2. Các thiết bị dập tắt bằng không khí - bọt với lưu lượng nước của một vòi rồng không khí-bọt không ít hơn 7 l/s. Khi đồng thời dùng nước cho các yêu cầu khác thì nâng lưu lượng của bơm cứu hỏa lên một cách thích hợp. Độ lớn của cột áp bơm cứu hỏa được xác định bằng cách tính sức cản toàn bộ của đường ống từ điểm xa nhất của nó đến bơm. Trong đó chiều cao của dòng chặn từ vòi 50 rồng phải không nhỏ hơn 10 m trên kiến trúc thượng tầng cao nhất khi hoạt động đồng thời số vòi rồng cần thiết và các tiêu thụ khác nữa. Áp suất trong mạng cứu hỏa thường vào khoảng 3,5  6,5 kG/cm 2 , nhưng không lớn hơn 7 kG/cm 2 , vì điều đó có thể dẫn đến vỡ các ống mềm cứu hỏa. Đầu của vòi rồng được trang bị một chụp đặc biệt (miệng phun, súng phun) được lắp bằng ren. Các họng cứu hỏa trên tàu được bố trí sao cho bảo đảm cấp đồng thời đến một chỗ bất kỳ ít nhất hai dòng nước từ vòi rồng. Chúng phải được đặt: trên boong - ở lối ra; trong khu vực thượng tầng - ở các hành lang và các phòng nghỉ, ở độ cao không quá 1,35 m cách sàn và ở trong các buồng máy. Đường ống chính của hệ thống cứu hỏa gồm có hai dạng: hệ thống mạch kín và hệ thống mạch hở. Ưu điểm của hệ thống mạch kín là có thể ngắt riêng từng đoạn ống nhờ các van khi chúng bị hỏng mà không ảnh hưởng đến sự làm việc của hệ thống, do đó hệ thống này được sử dụng linh hoạt hơn đồng thời nó đảm bảo được sức sống lớn nhất của hệ thống, đặc biệt nó được sử dụng rộng rãi trên các tàu khách. Nhược điểm của hệ thống này là tốn nhiều đường ống hơn hệ thống mạch hở, trọng lượng lớn hơn và chiếm nhiều diện tích, thể tích khoang hơn. 5.2.2. Nguyên lý hoạt động của hệ thống cứu hỏa bằng nước. Hình 5.1. Sơ đồ nguyên lý của hệ thống dập tắt bằng nước kiểu mạch hở Đ ến két cứu hoả đến két cứu hỏa Boong Boong 51 (đường ống chính thẳng) 1 - van thông biển; 2 - bơm cứu hỏa; 3 - bể nước cứu hỏa; 4 - vòi (họng) cứu hỏa; 5 - đường ống chính. Sơ đồ nguyên lý của hệ thống cứu hỏa mạch hở được thể hiện trên hình 5.1. Nước vào bơm cứu hỏa 2 từ bể nước cứu hỏa 3 hoặc van thông biển 1 nằm ở trong buồng máy. Bơm cấp nước cho đường ống cứu hỏa chính 5 rồi tới các đường ống nhánh tới các họng cứu hỏa 4, mà ở đó có cháy, chúng được nối với các ống mềm có lắp súng phun. Trên các ống hút và ống đẩy của bơm, người ta đặt các van cách ly. Hình 5.2. Sơ đồ nguyên lý của hệ thống cứu hỏa bằng nước kiểu mạch kín. 1 - van thông biển; 2 - bơm; 3 - bể nước cứu hỏa; 4 - van cách ly; 5 - họng cứu hỏa; 6 - đường ống vòng. đến bể rửa neo đ ến bể rửa neo 52 Hình 5.3. Sơ đồ hệ thống cứu hỏa bố trí trên tàu 1 - bơm cứu hỏa; 2 - đường ống chính; 3 - họng cứu hỏa Trên hình 5.2 mô tả sơ đồ nguyên lý hệ thống cứu hỏa với đường ống chính kiểu mạch kín. Như thấy rõ trên hình, nó là vòng kín với các ống nối. Trên các ống chính cũng như trên các ống nối, người ta lắp các van cách ly 4, nhờ có chúng mà có thể đóng hoặc mở các đoạn ống riêng biệt của ống chính trong trường hợp chúng bị hư hỏng. Từ đường ống chính và các ống nối có các nhánh đi tới các họng cứu hỏa. 5.2.3. Tính toán hệ thống cứu hỏa bằng nước Chúng ta sẽ làm quen với các quan hệ tính toán cơ bản được sử dụng khi tính toán hệ thống cứu hỏa. Lưu lượng nước trong ống mềm cứu hỏa bằng lưu lượng của nó khi chảy ra từ miệng phun vòi rồng và được xác định theo công thức. ,H.g2.f.Q CCCH  m 3 /s. (5.1) trong đó:  - hệ số, lấy đối với vòi rồng bằng 0,98  1,0.    4 d. f 2 C C diện tích tiết diện ngang lỗ miệng phun, m 2 . d C - đường kính lỗ miệng phun, m. H C - cột áp tại miệng phun, m.c.n. Dòng nước thẳng đứng, được phun ra ra từ miệng vòi rồng cứu hỏa, theo toàn bộ kết cấu, từ đầu miệng vòi rồng bao gồm phần chặt (compac) cao S K , sau đó nó dần 53 dần toé ra và rơi xuống từ đỉnh (hình 5.3, a). Chiều cao thẳng đứng toàn bộ của dòng S B , được gọi là chiều cao của dòng phân tán, có thể được xác định theo công thức Liughera: Hình 5.3. Sơ đồ súng phun cứu hỏa bằng nước. , H.1 H S C C B   m. (5.2) trong đó:  - hệ số được tính theo công thức. . )d.10(d 00025,0 3 CC   (5.3) ở đây: d C - tính bằng m. Giữa các chiều cao dòng S B và S K tồn tại sự phụ thuộc: 54 S B =  0 .S K (5.4) Đối với hệ thống dập tắt bằng nước, có thể lấy  0 = 1,2. Độ lớn tổn thất chiều cao dòng do sức cản không khí: S = H C - S B . Tổn thất cột áp do ma sát trong các ống mềm theo công thức: ,Q.SQ. B 1 h 2 CHM 2 CH M M  (5.5) trong đó: S M = 1/B M - là sức cản ma sát của ống mềm. Q CH - tính bằng l/s. Giá trị cản ma sát S M của một ống mềm chiều dài tiêu chuẩn (l = 20 m) được đưa ra ở dạng bảng. Các tổn thất cột áp do cản cục bộ trong ống mềm được tính theo công thức sau: ,Q AQ K 1 Q. B 1 h 2 CHCH 2 CHCH C 2 CH C C  m.c.n. (5.6) ở đây: . d 0826,0 d.09,12 1 K 1 A 4 CH 4 CH C  Tổng của các cản cục bộ thường gồm 3  5 chỗ uốn ống mềm, chỗ đột ngột dãn ra khi chuyển từ họng ra ống mềm và chỗ đột ngột thu hẹp khi từ ống mềm vào vòi rồng cứu hỏa, tức là:  CH = n.  uốn +  dãn +  thu hẹp  ( 0,5  0,6 ). (5.7) Tổng cột áp tiêu tốn ở trong ống mềm là: h = h M + h C . (5.8) Cột áp ở vòi cứu hỏa được xác định theo công thức: H K = H C + h. (5.9) Theo các công thức đẫ đưa ra ở trên, có thể tìm được lưu lượng nước qua ống mềm cứu hỏa và dĩ nhiên cả qua vòi, tìm được tổn thất cột áp trong các ống mềm, chiều cao dòng đi ra từ miệng phun của vòi rồng và cột pá cần thiết ở vòi cứu hỏa. Với mục đích đơn giản hoá việc tính toán, V. G. Lobachev đã dựng lên đồ thị (hình 5.3, b), theo nó có thể xác định được lưu lượng nước và cột áp ở vòi cứu hỏa, phụ thuộc vào chiều cao dòng hoặc với lưu lượng bất kỳ - cột áp cần thiết và chiều cao dòng đạt được. Sức cản của ống mềm và miệng phun tính được trên đồ thị bằng 55 đường đặc tính đặc biệt B phụ thuộc vào đường kính và chiều dài ống mềm và miệng phun. Trong các hệ thống dập tắt bằng nước, người ta dùng các bơm ly tâm, vì đặt chúng thấp hơn mớn nước nên không cần trang bị thiết bị tự hút. 5.3. CÁC HỆ THỐNG DẬP TẮT BẰNG BỌT 5.3.1. Khái niệm chung. Nguyên tắc hoạt động của các hệ thống cứu hỏa bằng bọt là dựa trên cơ sở cách ly nguồn lửa khỏi ô-xy của không khí, bằng cách che phủ các vật đang cháy lớp bọt hoá học hoặc không khí - cơ khí. Bọt hoá học nhận được nhờ phản ứng của các hợp chất kiềm được lựa chọn đặc biệt và các hợp chất có a-xít khi có mặt của xúc tác, chúng đẩy mạnh quá trình tạo bọt và tạo khả năng tạo ra kết cấu của nó, có dạng xốp và bền, còn không khí - cơ khí, nhờ trộn bằng cơ chất tạo bọt với nước và không khí Để tạo ra bọt hóa học, người ta dùng máy tạo bọt đặc biệt. Bọt nhận được cũng có thể từ trong thùng chứa, là một két chứa kín có chứa một lượng bột tạo bọt nhất định. Khi cho nước vào thùng thì bọt được nó đưa tới chỗ cháy. Bọt hóa học là phương tiện dập cháy có hiệu quả. Tuy nhiên, hệ thống dập tắt bằng bọt hóa học có một loạt các nhược điểm rõ rệt như: bột dính thành những cục nhỏ nên mất chất lượng tạo bọt khi để lâu; phá hỏng bọt khi đưa nó qua đường ống dài 60  80 m; thành phần a-xít của bột tạo cho bột có tính ăn mòn nào đó đối với kim loại và v.v. Chất tạo bọt (PO) để tạo ra bọt không khí - cơ khí là chất lỏng tạo bọt. Khi có sự tương tác của nó với nước và không khí, bọt được tạo ra, thành phần gồm 90 không khí, 9,6 nước và 0,4 chất tạo bọt theo thể tích. Khối lượng riêng của bọt không khí - cơ khí là 0,07  0,1 g/cm 3 . Phổ biến nhất là chất tạo bọt lỏng PO-1, PO- 3 được chế tạo từ chế xuất dầu lửa, thành phần của nó có không ít hơn 44 a-xít sunphuanic hóa, keo xương, ô-xít-nát-ri (Na 2 O) ăn da kỹ thuật và nguyên liệu cồn được etyl hóa. Nó có màu nâu thẫm với khối lượng riêng 1,12  1,14 g/cm 3 ở nhiệt độ 20 0 C, đóng băng ở nhiệt độ - 8 0 C, nhưng do độ nhớt của nó cao nên không thể bơm chuyển nó trong ống ở nhiệt độ - 2 0 C và thấp hơn. Sau khi tan, tính chất của chất tạo bọt phục hồi. Nó phải được giữ ở nhiệt độ không quá 25 0 C để tránh bốc hơi và lắng đọng. 56 5.3.2. Nguyên lý hoạt động Sơ đồ nguyên lý của hệ thống dập tắt bằng bọt kiểu không khí - cơ được chỉ ra trên hình 5.4. Chất tạo bọt lỏng được giữ trong két 1, từ đó khi mở van khởi động 2, nó theo ống 3 qua van định lượng 4 vào đường ống hút của bơm ly tâm cứu hỏa 6. Nước ngoài mạn đi đến bơm qua van thông biển 5. Hỗn hợp nước mạn và chất tạo bọt, ở dạng nhũ tương, được bơm đưa vào đường ống áp lực 7 của hệ thống, từ đó qua họng cứu hỏa 8 theo ống mềm, nó đi vào vòi rồng không khí - bọt 9, ở đó, khi kết hợp với không khí, tạo ra bọt. Cấu tạo kết cấu của vòi rồng không khí - bọt sao cho hỗn hợp nước và chất tạo bọt, dưới áp suất khí đi qua vòi phun, hút không khí vào, trộn lẫn với chúng và tạo ra bọt, bọt này được phụt ra qua lỗ ra của vòi rồng. Như vậy, theo đường ống của hệ thống có chất lỏng chuyển dịch, còn sự tạo bọt diễn ra chỉ ở trong vòi rồng bọt. Trong các hệ thống dập tắt bằng bọt, người ta không những sử dụng các vòi rồng động (mang đi lại được) mà còn sử dụng cả các vòi rồng tĩnh (không di chuyển được). Lưu lượng của các vòi rồng động theo bọt là: (2,5  7,5) m 3 /ph, còn của vòi rồng tĩnh - tới (100 150) m 3 /ph. Hình 5.4. Sơ đồ nguyên lý của hệ thống dập tắt bằng bọt kiểu không khí - cơ. 1 - két chứa; 2 - van khởi động; 3 - ống dẫn chất tạo bọt; 4 - van định lượng; 5 - van thông biển; 6 - bơm; 7 - đường ống áp lực; 8 - họng cứu hỏa; 9 - súng phun cầm tay [...]... lỗ chất lỏng Hình 5. 5 Hệ thống cứu hỏa bằng bọt a - với sự tạo bọt bên trong; b - với sự tạo bọt bên ngoài 1 - bể chứa; 2 - bình khí nén; 3 - ống dẫn khí nén; 4 - ống dẫn khí nén của tàu; 5 - van giảm áp; 6 - van an toàn; 7 - ống dẫn khí nén để tạo bọt; 8 - ống dẫn khí nén để chuyển chất lỏng đến bể chứa; 9 - chất tạo bọt; 10 - ống mềm; 11 - súng phun cầm tay; 12 - bộ khuyếch tán; 13 - đường ống chính... không khí - bọt được xác định theo công thức: Q KK  Q B  Q NT (5 .1 5) Lượng chất tạo bọt cần thiết để tạo được thể tích bọt VB là: VTB = QTB (5 .1 6) Đường kính trong của đường ống chính của hệ thống cấp nhũ tương: 58  d 4.Q NT .v (5 .1 7) ở đây: v - tốc độ chuyển động của nhũ tương, bằng (2 ,5  3) m/s Khi xác định các đường kính trong của các đường ống dẫn bọt, tốc độ bọt được lấy bằng (4  6) m/s... số q. trong (5 .1 0) là chiều dày của lớp bọt trong khoang, tính bằng mét Lưu lượng bọt tính toán: QB  VB  (5 .1 1) Lưu lượng nhũ tương: Q NT  QB kB (5 .1 2) ở đây: kB - độ bội tính toán của bọt, thường được lấy bằng 10 Lưu lượng tính toán của nước QN được tính từ điều kiện lưu lượng của PO-1 so với nó là 4, tức là: QN  Q NT 1,04 (5 .1 3) Lưu lượng chất tạo bọt: Q TB  Q E  Q N (5 .1 4) Lưu lượng không... chính nước cứu hỏa; 14 - thiết bị trộn; 15 hỗn hợp chất tạo bọt và nước (nhũ tương); 16 - ống nhánh; 17 - hỗn hợp không khí và bọt trong súng phun cầm tay 5. 3.3 Tính toán hệ thống dập tắt bằng bọt Chúng ta sẽ xem cơ sở tính toán hệ thống dập tắt bằng bọt trên tàu dầu Lượng bọt VB cần thiết để dập tắt đám cháy có hiệu quả được xác định theo công thức: VB  F.q. ,m3 (5 .1 0) trong đó: F - diện tích tính toán... diện tích tính toán mà được che phủ bằng bọt khi dập tắt, m2 57 q - cường độ cấp bọt trên 1m2 diện tích đám cháy, m3/s  - thời gian làm việc liên tục của hệ thống, s Khi sử dụng PO-1 để làm chất tạo bọt, độ lớn được lấy bằng 1 ,5 l/s - đối với dầu thô và xăng và bằng 1,0 l/s - đối với dầu mzuts và dầu bôi trơn Thời gian tính toán  thường là 5 phút Diện tích tính toán F nằm dưới sự bao phủ của bọt phải... lợi hơn cả là sử dụng phương pháp đặc tính Để tránh làm hỏng bọt, trong đường ống không được cho phép có chỗ uốn cong mạnh và thay đổi mặt cắt ngang Số lượng chung của các cản cục bộ phải là tối thiểu 59 60 . 57 Hình 5. 5. Hệ thống cứu hỏa bằng bọt a - với sự tạo bọt bên trong; b - với sự tạo bọt bên ngoài 1 - bể chứa; 2 - bình khí nén; 3 - ống dẫn khí nén; 4 - ống dẫn khí nén của tàu; 5 -. Boong Boong 51 ( ường ống chính thẳng) 1 - van thông biển; 2 - bơm cứu hỏa; 3 - bể nước cứu hỏa; 4 - vòi (họng) cứu hỏa; 5 - đường ống chính. Sơ đồ nguyên lý của hệ thống cứu hỏa mạch. Hình 5. 3. Sơ đồ súng phun cứu hỏa bằng nước. , H.1 H S C C B   m. (5 . 2) trong đó:  - hệ số được tính theo công thức. . )d.10(d 000 25, 0 3 CC   (5 . 3) ở đây: d C - tính bằng