МИНИСТЕРСТВО ВНУТРЕННИХ ДЕЛ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ГОСУДАРСТВЕННАЯ ПРОТИВОПОЖАРНАЯ СЛУЖБА

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ «ВСЕРОССИЙСКИЙ ОРДЕНА “ЗНАК ПОЧЕТА” НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ПРОТИВОПОЖАРНОЙ ОБОРОНЫ»

ДОЗИРОВАНИЕ ПЕНООБРАЗОВАТЕЛЕЙ ПОВЫШЕННОЙ ВЯЗКОСТИ НАСОСНЫМИ УСТАНОВКАМИ ПОЖАРНЫХ АВТОЦИСТЕРН

Рекомендации

МОСКВА 2002

МИНИСТЕРСТВО ВНУТРЕННИХ ДЕЛ ЮССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ГОСУДАРСТВЕННАЯ ПРОТИВОПОЖАРНАЯ СЛУЖБА

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ «ВСЕРОССИЙСКИЙ ОРДЕНА “ЗНАК ПОЧЕТА” НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ПРОТИВОПОЖАРНОЙ ОБОРОНЫ»

ДОЗИРОВАНИЕ ПЕНООБРАЗОВАТЕЛЕЙ ПОВЫШЕННОЙ ВЯЗКОСТИ НАСОСНЫМИ УСТАНОВКАМИ ПОЖАРНЫХ АВТОЦИСТЕРН

Рекомендации

МОСКВА 2002

Таблицаб Результаты испытаний водного раствора КМЦ Вязкость водного раствора КМЦ tj к 480мм^с при и = 60 об/мин

Положение дозатора Ph кгс/см2 Рь кгс/см2 АР* кгс/см2 Реви кгс/см2 dttoc* мм Ою л/с V» л С Яг л/с CfiO/ % ь 0,64 22,7 0,22 4,0 1 0,63 7,6 7,0 1,0 22 5,5 5 21,0 0,24 4,3 4,2 0,63 21,6 0,23 4,2 9,5 0,52 3,2 3 0,58 8,3 7,7 5,5 25 16,5 5 9,0 0,55 3,4 з,з 9,3 0,54 3,2 8,0 7,4 6,9 0,72 3,2 4 0,58 8,3 7,7 6,0 28 22,0 5 5,8 0,86 3,8 3,5 8,3 7,7 6,3 0,79 3,6 0,74 7,1 11,8 8,85 3,1 5 0,80 7,8 7,0 7,8 28 27,5 10 10,5 0,95 3,5 з,з 0,78 -1SL 11.0 0,91 3,3

2.3. Кроме тиксотропных стабилизаторов был также испытан пенообразователь FC-602/ATC. При испытаниях проверяли возможность дозирования пенообразователя с концентрацией 3 и 6 %.

Испытания проводили на центробежном пожарном насосе НЦПН-40/100 (ТУ 4854-006-21513181-95), изготовленном ЗАО “Пожгццравлика” (г. Миасс Челябинской обл.) и применяемом в пожарных автомобилях.

Данная модель насоса может позволить корректировать концентрацию рабочего раствора пенообразователя непосредственно при дозировании после выполнения тарировочных испытаний для каждого конкретного пенообразователя.

Результаты испытаний системы дозирования насоса НЦПН-40/100 на пенообразователе ГС-602 сведены в табл. 7.

10

Таблица 7 Результаты испытаний системы дозирования насоса НЦПН-40/100 на пенообразователе FC-602

Положение дозатора (концентрация, %) Pi, кгс/см2 Pi кгс/см2 <*мас/ мм РЯП/ кгс/см2 Он, л/с Ут, л с Япо/ л/с q„ (по ТУ), л/с С, % 1-3 0,6 8,0 19 2,0 5,5 5 33,0 31,4 0,15 0,16 0,13-0,20 2,8 2,9 2-3 0.6 8.0 22 4,0 11,0 5 16,0 0,31 0.26-0.39 2,8 5-3 0.6 8.0 28 4,8 19,8 5 6,0 0,83 0.66-0.99 4,2 1-6 0,6 8,0 19 2,0 5,5 5 15,0 15,8 0,33 0,32 0,26-0,39 6,1 5,8 2-6 0,6 8,0 22 4,0 11,0 5 8,5 8,0 0,59 0,62 0,53-0,79 5,3 5,7 3-6 0.6 8.0 28 3,4 16,8 10 10,2 0,98 0.79-1.19 5,8 4-6 0.6 8.0 28 4,8 19,8 10 7,7 1,30 1.06-1.58 6,5 5-6 0.6 8.0 28 4,8 19,8 10 -L2L _L43_ 1.32-1.98 7Л

Во время испытаний отбирали пробы раствора пенообразователя на выходе из ствола при разных режимах работы насоса. Эти растворы в дальнейшем испытали по ГОСТ Р 50588-93. Результаты испытаний сведены в табл. 8.

Табл ица 8

Результаты испытаний 3 и 6 %-ных растворов пенообразователя FC-602 (AR-AFFF) на пресной воде

Показатель Растворы ПО, пршотовленные в лабораторных условиях PacTBoj получек насоснс новке п< автомг (расхол >ы ПО, тые на >й уста-эжарной тпшм L 6 Л/с) Распоры ПО, полученные на насосной установке позорной автомашины (оасход 12 л/с) 3 % 6 % 3 % 6% 3% 6% Кратность среднекратной пены на стендовой установке при давлении 0.5 МПа Нет пены 55 Нет пены 40 Нет пены 50

И

Окончание табл. 8

Показатель Растворы ПО, приготовленные в лабораторных условиях Раствор получен насосно новке пс автома (оасхол 1Ы ПО, [ные на й уста-)жарной шины : 6 л/с! Растворы ПО, полученные на насосной установке пожарной автомашины (оасхол 12 л/сЪ 3 % 6 % 3% 6 % 3 % 6% Устойчивость пены средней кратности по синерезису (50 %) (стендовая установка), с 720 420 580 Кратность низкократной пены (РТ-1) 7,0 7,0 5,5 7,0 6,2 8,0 Устойчивость низкократной пены (РТ-1), с 580 640 360 720 450 720 Время защитного действия на гептане, с 490 >600 270 >600 700 >600 Устойчивость низко-кратной пены, с: на этиловом спирте на ацетоне 490 90 >600 480 150 80 >600 330 360 75 >600 400 Поверхностное натяжение. мН/м 18,64 18,39 18,64 18,30 18,16 18,30 Межфазное натяжение (ПАВ-гептан). мН/м 3,85 2,99 4,96 2,95 3,51 3,25 Время тушения н-гепта-на пеной средней кратности при интенсивности подачи рабочего раствора пенообразователя (0,032 ± 0.002) дм3А&, с 55 65 75 Время тушения ацетона пеной средней кратности при интенсивности подачи рабочего раствора пенообразователя (0.08 ±0,002) дм3/м2с, с 91 115 110

12

Были определены концентрационные изменения испытываемых веществ с различной вязкостью и пенообразователя при их дозировании насосными установками пожарных автоцистерн. Результаты сведены в табл. 9.

ТаблицаЯ

Концентрационные изменения при дозировании насосными установками тиксотропных жидкостей различной вязкости

Наименование веществ (концентрация) Кинематическая вязкость, мм2/с Средние значения концентрации при различных положениях дозатора, % Относительные изменения концентрации (цо отношению к воде) без нагрузки при о = 60 об/мин Вода пресная 1,0 1,0 5.34 - КМК (3.1 %) 1500 125 5.45 + 0,11 КМК (3,4 %) 2200 220 4,76 -0.58 КМК (4,0 %) 3200 380 4,58 -0.76 КМЦ (4,8 %) 2350 480 3,58 -1.76 FC-602/ATC 5000 160 6,20 + 0.86

ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1.    Пенообразователи с повышенной кинематической вязкостью (более 200 мм²/с), являющиеся тиксотропными (не-ньютоновскими) жидкостями и меняющие вязкость при нагрузке (дозировании), могут дозироваться насосными установками пожарных автоцистерн.

2.    Концентрация получаемого при дозировании рабочего раствора пенообразователя зависит от величины вязкости.

3.    Тиксотропные пенообразователи, вязкость которых снижается до 200 мм²/с при испытаниях на ротационном вискозиметре (скорость вращения 60 об/мин), можно дозировать насосными установками пожарных автоцистерн при их заборе из посторонней емкости (или пенобака) без изменения рабочей концентрации.

4.    При дозировании пенообразователей с вязкостью, незначительно превышающей 200 мм²/с (например, 220 мм²/с), рабочая концешрация пенообразователя снижается в среднем на 0,5 %.

13

5.    Пенообразователи с вязкостью более 300 мм²/с (полученной на ротационном вискозиметре) снижают концентрацию рабочего раствора при дозировании насосными установками пожарных автоцистерн в среднем на 0,8 %.

6.    При использовании пожарных автоцистерн, имеющих автоматический дозатор, можно применять пенообразователи с повышенной вязкостью после тарировки узла дозирования с конкретным пенообразователем.

7.    Рабочий раствор пенообразователя с повышенной вязкостью при дозировании в пожарных автоцистернах способен с помощью специальной аппаратуры образовывать воздушно-механическую пену средней и низкой кратности.

8.    Так как величина концентрации рабочего раствора вязкого пенообразователя зависит не только от точности дозирования, но и от свойств самого пенообразователя (его полимерной добавки) и его растворимости в воде, возможность применения пенообразователей различных марок с вязкостью более 200 мм²/^с для пожаротушения должна определяться в каждом конкретном случае с обязательной выдачей рекомендаций ФГУ ВНИИПО МВД России.

14

ЛИТЕРАТУРА

1.    ГОСТ Р 50588-93. Пенообразователи для тушения пожаров. Общие технические требования и методы испытаний.

2.    НПБ 176-98. Техника пожарная. Насосы центробежные пожарные. Технические требования. Методы испытаний.

3.    ТУ 4854-006-21513181-95. Система дозирования центробежного пожарного насоса НЦПН-40/100.

4.    ТУ 310. 144-046-2000. Насос пожарный центробежный ПН-40 УВ.

15

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение................................................................................3

1.    Общие положения............................................................3

2.    Проведение испытаний....................................................4

Выводы и рекомендации....................................................13

Литература...........................................................................15

ДОЗИРОВАНИЕ ПЕНООБРАЗОВАТЕЛЕЙ ПОВЫШЕННОЙ ВЯЗКОСТИ НАСОСНЫМИ УСТАНОВКАМИ ПОЖАРНЫХ АВТОЦИСТЕРН

Рекомендации

Редактор Г.В. Прокопенко Технический редактор Е.С. Матюшкина

Ответственный за выпуск Г.Н. Васильев

Подписано в печать 07.02.2002 г. Формат 60x84/16 Печап» офсетная. Уел, печ. л. 1.16. Уч--изд. л. 0,96. Т. - 700 экз. Заказ № 24.

Типография ФГУ ВНИИПО МВД России 143903, Московская оба., Балашихинский р-н, нос. ВНИИПО, д. 12

УДК 614.842.615

Дозирование пенообразователей повышенной вязкости насосными установками пожарных автоцистерн: Рекомендации. — М.. ВНИИПО, 2001. - 17 с.

Рекомендации распространяются на пенообразователи повышенной вязкости (более 200 мм²/с) и определяют требования, которые необходимо соблюдать при их дозировании насосными установками пожарных автоцистерн.

Предназначены для использования в подразделениях ГПС МВД России и на заводах-изготовителях пожарной техники.

Ил. 1, табл. 9, библиогр.: 4 назв.

Авторский коллектив:

канд. техн. наук В.В. Пешков, Г.Н. Васильев, ££ Архипов, Г.И. Пунчик.

© ФГУ ВНИИПО МВД России, 2002

ВВЕДЕНИЕ

Настоящие рекомендации предназначены для использования в подразделениях ГУГПС МВД России и на заводах-изготовителях пожарной техники и распространяются на пенообразователи повышенной вязкости (более 200 мм²/с) при их дозировании насосными установками пожарных автоцистерн.

Рекомендации определяют требования, которые необходимо соблюдать при использовании вязких пенообразователей.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Пена является одним из эффективных огнетушащих веществ. Для ее получения применяются пенообразователи (пенные концентраты). Пенообразователи для тушения пожаров отличаются природой поверхностно-активного вещества, физическими и эксплуатационными характеристиками. Для тушения ряда пожаров (например, водорастворимых (полярных) жидкостей) применяются пенообразователи, содержащие полимерные компоненты (стабилизаторы). Усложнение состава пенообразователя приводит к повышению вязкости.

Запрещается при использовании таких пенообразователей хранить их в виде рабочего раствора.

Согласно ГОСТ Р 50588-93 максимальное значение кинематической вязкости для пенообразователей должно составлять не более 200 мм²/с. Это значение вязкости позволяет заливать пенообразователь в пенобак пожарной машины и точно его дозировать в необходимой рабочей концентрации при получении пены, используемой для тушения. Следует отметить, что значение 200 мм²/с относится главным образом к ньютоновским жидкостям, не меняющим свою вязкость при нагрузке.

Вязкие пенообразователи, как правило, являются неньютоновскими (тиксотропными) жидкостями, т.е. способными под нагрузкой менять свою вязкость. Так, если в нормальных условиях они обладают вязкостью 1500—5000 мм²/с, то под нагрузкой вязкость снижается до 150—500 мм²/с. Эта характеристика была взята за основу при определении возможности дозирования таких пенообразователей насосными установками пожарных автоцистерн.

3

2. ПРОВЕДЕНИЕ ИСПЫТАНИЙ

2.1. В ФГУ ВНИИПО МВД России были проведены испытания по определению возможности дозирования различных огнетушащих составов с повышенной вязкостью насосными установками пожарных автоцистерн.

Испытания проводились в два этапа:

проверка тиксотропных характеристик пенообразователей с повышенной вязкостью, а также индивидуальных стабилизаторов, входящих в их состав;

проверка возможности дозирования стабилизаторов и тиксотропных пенообразователей с повышенной вязкостью насосными установками пожарных автоцистерн.

На первом этапе испытаний определяли природу (тиксо-тропность) различных пенообразователей и стабилизаторов, зависимость вязкости продуктов от величины нагрузки на них.

Измерения проводили на ротационном вискозиметре “РЕОТЕСТ-2”.

В качестве стабилизаторов проверяли обычно входящие в состав пенообразователей следующие химические вещества: карбоксиметилцеллюлозу (КМЦ-7, КМЦ-9), карбоксиметил-крахмал (КМК), сульфоцелл (гидроксиэтилцеллюлозу). В качестве пенообразователей проверяли ПО-6ФП-У, FC-602/ATC, PYROCOOL AR, Finiflam A3F (ЗхЗ)А.

Во время испытаний изменяли скорость вращения и измерительного цилиндра, создавая тем самым переменную нагрузку на каждый испытуемый пенообразователь и стабилизатор. Снимали характеристику вязкости в каждой точке.

По результатам испытаний выяснилось, что пенообразователи и их стабилизаторы, обладающие в нормальных условиях повышенной вязкостью 1500—3000 мм²/с, под нагрузкой резко снижают ее (при скорости вращения измерительного цилиндра 60 об/мин).

Это дало основание предположить возможность дозирования вязких пенообразователей насосными установками пожарных автоцистерн.

Результаты испытаний сведены в табл. 1.

Таблица 1 Зависимость вязкости веществ от скорости вращения измерительного цилиндра

Вещество, концентрация Скорость, об/мин Вязкость, мм2/с Вещество, концентрация Скорость, об/мин Вязкость, мм2/с КМК; 4% 121,5 67.5 40.5 22.5 7.5 4.5 1.5 0.5 242.6 322.6 415,3 554.5 969.6 1266 2099 3248 КМЦ; 5 % 135 81 67,5 45 15 5 1 0.5 519 571 737 1011 1389 1898 КМК; 3,5% 135 81 67,5 45 15 5 1 __ 0,5 183.6 233.7 279,6 305,2 495.8 817,4 1608 2232.8 FC-602/ATC 135 81 67,5 45 15 5 1 0.5 89,8 123,7 151.1 177,9 375.2 844.2 2814 5075 КМК; 3,2 % 135 81 67,5 45 15 5 1 0.5 128,6 165,5 194 217.4 359.5 589.6 1072 1691.5 PYROCOOL AR 135 81 67,5 45 15 5 1 0,5 101 126,6 134.5 163,8 301.5 596,3 1507 2638 КМЦ-7Н; 4 % 135 81 67,5 45 15 5 1 0.5 209,7 243.6 290,4 286.6 375,2 469 670 920

5

2.2. На втором этапе испытания проводились на серийном пожарном центробежном насосе ПН-40УВ (ТУ 310.144-046-2000), изготовленном в 2000 г. АООТ “Ливенский машиностроительный завод” (зав. № 195), в соответствии с программой и методикой испытаний пожарных центробежных насосов и требованиями ТУ 310.144-046-2000. Предварительно испытания проводились на воде — вместо пенообразователя использовалась вода.

В качестве тиксотропных стабилизаторов использовались водные растворы карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ) и карбок-симетилкрахмала (КМК) различной вязкости.

Количество эжектируемой жидкости определялось объемным способом.

Во время испытаний измерялись и фиксировались:

давление на входе в насос Pj, кгс/см²;

давление на выходе из насоса /*& кгс/см²;

перепад давлений на эжекторе ЛР_Э=Р2 - Pi, кгс/см²;

давление перед стволом-водомером Рст> кгс/см²;

подача насоса Q„ =f(Pcm,d_m<), л/с;

количество эжектируемой жидкости У_э, л;

время эжектирования (_э, с;.

расход эжектируемой жидкости q = К_э//_э, л/с;

температура эжектируемой жидкости Т_ж, °С.

Давление на входе в насос, давление на выходе из насоса измерялось соответственно манометрами образцовыми типа МО, ГОСТ 6524, кп. точности 0,4 с пределами измерения 0—4 кгс/см², 0—25 кгс/см² (госповерка — апрель 2000 г.).

Подача насоса измерялась с помощью ствола-водомера СВР-70 с комплектом сменных насадков по тарировочным характеристикам, предельная шнрешностъ измерения составляла 5 % (госповерка — апрель 2000 г.).

Количество эжектируемой воды определялось объемным способом с помощью мерной емкости объемом V = 200 л с ценой деления шкалы 5 л и погрешностью измерения 1 % (госповерка — апрель 2000 г.).

Время эжектирования измерялось ручным секундомером СДсПР-1, ГОСТ 5072, кл. точности 0,2 (госповерка — апрель 2000 г.).

6

Температура эжекгируемой жидкости измерялась термометром типа СП-64, ГОСТ 16590, с ценой деления 0,1 °С и пределом измерения 0—30 °С.

При каждом положении дозатора (режиме работы) проводилось три измерения.

Концентрация эжекгируемой жидкости определялась по формуле

С = -2-100%. Ош

Результаты испытаний водных растворов представлены в табл. 2—6.

КМК и КМЦ Таблица 2 Результаты испытаний на воде

Положение дозатора Рь кгс/см2 Pi кгс/см2 АР» кгс/см2 Раги кгс/см2 dfiOCj ММ Он, л/с V» л С ч> л/с С., % СяОр % О»/ % 0,20 8,1 7,9 14,0 0,36 6,5 5,6 1 0,16 7,8 7,6 1,0 22 5,5 5 15,0 0,33 6,1 5,3 5,5 0.16 7,8 7,6 14,3 0,35 6,4 5,5 7,2 0,69 6,3 5,5 2 0,16 7,8 7,6 4,0 22 11,0 5 7,0 0,71 6,5 5,6 5,5 7,2 0,69 6,3 5,5 4,8 1,04 6,3 5,5 3 0,16 7,8 7,6 5,5 25 16,5 5 5,2 0,96 5,8 5,0 5,3 5,0 1,00 6,1 5,3 3,9 1,28 5,8 5,0 4 0,16 7,8 7,6 6,0 28 22,0 5 3,8 1,31 6,0 5,5 5,3 3,7 1,35 6,1 5,3 5,3 1,88 6,8 5,9 5 0,16 7,8 7,6 7,8 28 27,5 10 5,2 1,91 7,0 6,1 6,1 5,0 2,00 JLL JLL

7

Таблица 3 Результаты испытаний водного раствора КМК Вязкость водного раствора КМК г) = 125 мм2/с при и — 60 об/мин

Положение дозатора Рь кгс/см2 Ръ кгс/см2 АР3 кгс/см2 Р<т> кгс/см2 d*ac> ММ Он, л/с л и, с л/с с*,, % % 0,34 8,1 7,8 18,5 0,27 4,9 1 0,32 8,1 7,8 1,0 22 5,5 5 17,4 0,29 5,2 5,0 0,32 8.0 7,7 18,0 0,28 .5.0 0,27 7,8 0,64 5,8 2 0,26 8,1 7,7 4,0 22 11,0 5 7,6 0,65 5,9 5,9 0.26 JL6_ 0,65 0,38 5,0 1,00 6,1 3 0,35 8,1 7,7 5,5 25 16,5 5 5,7 0,88 5,3 4,7 0,35 _L£_ 0,89 -5,3 6,8 1,47 5,3 5 0,32 8,1 7,8 7,8 28 27,5 10 6,7 1,49 5,4 5,4 6,7 1,49 Л±.

Та блица 4 Результаты испытаний водного раствора КМК Вязкость водного раствора КМК jj = 220 мм2/с при и = 60 об/мин

Положение дозатора Рь кгс/см2 Ръ , кгс/см2 4Л, кгс/см2 ^ли кгс/см2 ^нас/ ММ Он, л/с Уэ, л С' ч> л/с Спо, % %■ 0,64 7,0 18,5 0,27 4,9 1 0,48 7,6 7,1 1,0 22 5,5 5 19,5 0,25 4,5 4,7 0.46 7,1 19,0 0,26 4,7 0,38 7,5 7,7 9,5 0,53 4,8 2 0,40 7,8 7,4 4,0 22 11,0 5 8,8 0,57 5,2 5,0 0.45 7,9 7,4 9,0 0,55 5,0

Окончание табл. 4

Положение дозатора Рь кгс/см2 Ръ кгс/см2 АРЭ, кгс/см2 ft* кгс/см2 мм Ош л/с К* л и. с Ь л/с Сщо, % 0,64 7,8 7,2 5 6,5 0,77 4,7 3 0,64 7,9 7,3 5,5 25 16,5 5 6,3 0,79 4,8 4,7 0,78 8,0 7,2 10 13,6 0,74 4,5 0,68 5,0 1,00 4,5 4 0,70 7,8 7,1 6,0 28 22,0 5 4,8 1,04 4,7 4,6 0,69 4,9 1,02 4,6 0,74 7,1 5 4,0 1,25 4,5 5 0,80 7,8 7,0 7,8 28 27,5 5 3,5 1,42 5,2 4,8 0,78 _L2_ 10 7,4 1,35 Л2-

Таблица 5 Результаты испытаний водного раствора КМК Вязкость водного раствора КМК tj - 380 мм2/с при и — 60 об/мин

Положение дозатора Ph , кгс/см2 Pi кгс/см2 кгс/см2 ft» кгс/см2 4*00 ММ 0ш д/с К* л и, с 9, л/с с«, % Ъ 1 0,64 0,72 0,72 8,1 8.4 8.4 7,5 7.7 7.7 1,0 22 5,5 5 15,5 20,0 17,0 0,32 0,25 0,29 5,7 4,5 5,3 5,2 2 0,64 8,2 7,6 4,0 22 11,0 5 10,4 9,0 9,5 00 го t о о" О* 4,4 5,1 4,8 4,8 3 0,69 8,2 8.3 8.4 ^ OS СЛ 5,5 25 16,5 5 7,1 7,5 7,3 0,70 0,66 0,68 4.2 4,0 4.2 4,1 5 0,72 8,4 7,7 7,8 28 27,5 5 4,8 4,0 4,2 1,04 1,25 1,19 3,8 4,5 4,3 4,2

9