7. Противопожарное водоснабжение

Объектами автоматического водяного пожаротушения на ГЭС являются гидрогенераторы:

• трансформаторы, мощностью более 63 МВА;

• реакторы, мощностью более 63 МВА;

• кабельные сооружения;

• подпультовые помещения.

Перечень объектов, на которых должны устанавливаться автоматические системы пожаротушения, регламентируются нормативно–распорядительной документацией Минтопэнерго России.

Повреждения синхронных машин, вызванные пробоем изоляции обмоток статора генератора, могут вызвать пожар с тяжелыми последствиями. На генераторах ГЭС устанавливаются электрические защиты, которые действуют на автоматический пуск систем пожаротушения. В качестве огнегасящего вещества применяется распыленная вода. Вблизи лобовых частей обмоток статора размещают дренчерные кольцевые трубопроводы, в которых выполнены отверстия со специальными насадками - дренчерами - ось которых направлена в сторону обмотки. Шаг отверстий принимается (80 – 100) мм, что обеспечивает плотность водяных струй, создающих водяную завесу. Давление воды перед дренчерным отверстием должно быть в пределах (2 – 5) атм. Расход воды на тушение пожара в генераторе зависит от диаметра дренчерного отверстия и при давлении воды 2,5 атм принимается от 26 л/сек при диаметре 8 мм и до 56 л/сек при диаметре 18 мм. Расчетная продолжительность тушения пожара генератора принимается (5 – 10) мин. Включение систем пожаротушения должно быть автоматическим с действием от защит от внутренних повреждений обмоток статора. Следует отметить, что при ложном срабатывании защиты или при длительной подаче воды происходит излишнее увлажнение изоляции, поэтому требуется достаточно высокая надежность работы этих устройств. На практике ввод системы пожаротушения производится вручную после установления явных признаков пожара (наличие сильного задымления).

Трансформаторы на ГЭС являются главными объектами пожарной безопасности, так как содержат значительное количество трансформаторного масла, поэтому их тушение осуществляется автоматически с пуском от защит трансформатора. С этой целью по периметру трансформатора на безопасном расстоянии монтируются кольцевые трубопроводы, на которых вертикально устанавливаются дренчерные оросители. Число оросителей определяется типом трансформатора и площадью поверхности трансформатора. Обычно принимается расход 0,2 л/сек на 1 м². Так, для трансформаторов СШ ГЭС требуется 95 л/сек воды, а на МГЭС - 60 л/сек. расчетное время тушения пожара трансформатора принимается 10 мин.

Возможно возникновение такой ситуации, когда при пожаре нарушается плотность элементов конструкции трансформатора. в этом случае масло может разлиться по поверхности, смешиваясь с водой, применяемой при тушении пожара. Для таких случаев должны предусматриваться специально установленные емкости, куда должна сливаться водно-масляная смесь, образующаяся во время тушения пожара. В таком маслосборнике предусматривается устройство для разделения воды и масла. Вместимость маслосборника принимается равной объему масла в наибольшем из трансформаторов и 30-минутному расходу воды на пожаротушение. Вода, поступившая в маслосборник, сливается в НБ, а отделенное масло задерживается, а затем сливается в масляное хозяйство ГЭС. Пуск системы пожаротушения трансформатора осуществляется дифференциальными и газовыми защитами, сблокированными со специальными устройствами обнаружения пожара. Кроме того, используется газовая защита трансформатора, которая включает систему пожаротушения только поврежденной фазы.

Кабельные сооружения ГЭС должны оборудоваться системами автоматического пожаротушения, которые представляют собой систему трубопроводов, по которым вода подается к объекту пожара, и запорно-пусковых устройств (ЗПУ). Каждый объект оснащается системой пожарного обнаружения и оповещения, с помощью которой осуществляется обнаружение пожара, автоматический пуск системы и подача воды на очаг пожара.

Каждый объект станции оснащается системой пожарной сигнализации, с помощью которой осуществляется контроль за противопожарным состоянием защищаемого объекта, автоматическим пуском системы пожаротушения.

Контроль за противопожарным состоянием объекта осуществляется с помощью датчиков пожаротушения, которыми оснащаются объекты. Применяются несколько типов датчиков:

- ИДФ-1, которые реагируют на появление дыма. В нормальном режиме на датчике горит лампочка; при появлении дыма она гаснет и происходит запуск системы пожаротушения;

• ДИП-1 - реагируют на дым и повышение температуры;

• ДИП-3, ДИП-9 - реагируют на появление дыма;

• ДТЛ - реагируют на повышение температуры и срабатывают при температуре, равной +72°С.

Расчетное время тушения пожара принимается 10 мин.

Источником водоснабжения систем пожаротушения является верхний бьеф. Предпочтение сегодня отдается самотечной системе, если по условиям компоновки защищаемого оборудования можно обеспечить расчетное давление перед устройствами распыления воды. Самотечная система пожаротушения осуществляется как минимум из 2-х источников, непосредственно из ВБ. Допускается выполнять водо­заборы из спиральных камер турбин при условии, что должно быть обеспечено непрерывное водоснабжение системы пожаротушения, даже при выводе для планового ремонта с опорожнением спиральной камеры и аварийного отключения другого агрегата со сбросом быстропадающих затворов. В качестве примера этой системы питания можно привести систему питания пожаротушения СШГЭС, где применена самотечная система с разрывом высоконапорной струи (рис. 6.7). Система выполнена с устройством емкостей большого объема (баков), расположенных в теле плотины на уровне, гарантирующем, что гидростатическое давление в системе пожаротушения не превысит 10 атм в любой точке сети трубопроводов пожаротушения на любом объекте ГЭС.

Рис. 6.7. Схема самотечной системы противопожарного

водоснабжения

I - водопитатель; 2 - водозабор с решеткой; 3 - фильтр сетчатый; 4 - трубопроводы пожаротушения трансформатора; 5 - электроконтактный манометр; 6 - автоматическая задвижка; 7 - ЗПУ; 8 - дренажная воронка; 9 - ремонтная (секционная) задвижка; 10 - станция водяного пожаротушения (СВПТ); 11 - подводящие трубопроводы; 12 - питательный трубопровод; 13 - распределительный трубопровод в секции кабельного помещения; 14 - ветвь распределительного трубопровода; 15 - оросители; 16 - дренчерные трубопроводы пожаротушения гидрогенератора

Насосная схема питания системы пожаротушения применяется в том случае, когда давления воды из ВБ недостаточно или оно слишком велико для питания системы. Насосы устанавливаются на отметках таким образом, чтобы корпус насоса находился под давлением не менее 0,05 атм, при этом максимальное давление на всасывающем патрубке насоса не должно превышать (2,5 – 3) атм. Помещение насосной оборудуется в соответствии с требованиями, предъявляемыми нормативно-распорядительной документации Минтопэнерго России. Стены помещения должны иметь порог огнестойкости не менее 0,75 часа; расстояние между насосом и стенами не менее 1 метра; в помещении должны устанавливаться грузоподъемные устройства для производства ремонта насосов и запорной арматуры; помещения должны быть оснащены аварийным освещением, связью, вентиляцией, которая должна обеспечивать температуру в помещении в пределах +(5 - 35) °С и влажность не более 80%. Питание насосов должно осуществляться от двух независимых источников питания с применением АВР. Работа насосной должна быть полностью автоматизирована.

Противопожарные трубопроводы должны обеспечивать непрерывную подачу воды в противопожарную систему. Они должны быть закольцованы и разделены секционными задвижками, которые обеспечивают отключение и вывод в ремонт не более 3-х ЗПУ и 5-ти пожарных кранов. Трубопроводы должны быть: постоянно заполнены водой; расположены в помещениях с температурой не менее +5 °С; прокладка их должна выполняться открыто. Запрещено выполнение тупиковых трубопроводов длиной более 200 метров и присоединение к ним более 3-х ЗПУ, 1 гидранта и 12 пожарных гидрантов. Диаметр трубопровода должен быть таким, который обеспечит скорость течения воды по нему не менее (3 – 5) м/сек.

Запорно-пусковые узлы (ЗПУ) (рис. 6.9) устанавливаются по одному на каждый объект пожаротушения, без резерва. Для автоматической подачи воды применяется автоматическая задвижка с моторным приводом. В состав ЗПУ входит также манометр для визуального контроля за давлением воды на защищаемый объект и электроконтактный манометр, который сигнализирует о подаче воды на защищаемый объект при пожаре. ЗПУ позволяют сгруппировать объекты пожаротушения в узел управления - СВПТ - станцию водяного автоматического пожаротушения. Запрещается устанавливать СВПТ и ЗПУ в помещениях, где есть возможность их затопления водой или же нефтепродуктами.

Рис. 6.9. Схема СВПТ с тремя ЗПУ

1 - ремонтная задвижка; 2 - автоматические задвижки;

3 - дренажные воронки; 4 - электроконтактные манометры;

5 - оросители

Работа систем пожаротушения должна быть автоматизирована. Автоматизируется:

- пуск рабочих пожарных насосов при открытии любого ЗПУ по импульсу, поступающему от датчика пожаротушения любого защищаемого объекта;

- пуск резервного насоса в случае отказа рабочего насоса или невключения системы;

- пуск пожаротушения в течение установленного времени по импульсу;

- электроконтактного манометра на трубопроводе;

- остановка насосов после прекращения пожара и закрытия ЗПУ через определенное время;

- пуск насосов при опробовании дистанционно;

- сигнализация персоналу о пусках рабочего и резервного насосов;

- отсутствие напряжения питания насосов.

При пожарах в закрытых кабельных сооружениях должна автоматически с пуском системы пожаротушения отключаться приточная и вытяжная вентиляция, а генератор должен быть немедленно остановлен.

Рис. 6.8. Схема самотечного технического водоснабжения

_{1 - водозабор из спиральной камеры;}

_{2 - резервный водозабор из спиральной камеры;}

_{3 - фильтр сетчатый;}

_{3 - воздухоохладитель генератора;}

_{5 – насос;}

_{6 -водоизмерительная шайба;}

_{7 -водоизмерительная шайба;}

_{8 -маслоохладитель подпятника генератора;}

_{9 -маслоохладитель подшипника генератора;}

_{10 -задвижка с моторным приводом на сливном трубопроводе;}

_{11 -задвижка с моторным приводом;}

_{12 - задвижка с моторным приводом на сливном трубопроводе;}

_{13 - электроконтактный манометр;}

_{14 - водозабор из спиральной камеры.}

На рис. 6.8 показана схема самотечного технического водоснабжения.

Водозаборы 1 и 14 осуществляются из спиральной камеры са­мостоятельно для питания воздухоохладителей 4 и маслоохладителей подпятника 8, подшипника генератора 9. Третий водозабор 2 является резервным для обеих систем. Каждый водозабор является резервным для обеих систем. Каждый водозабор защищен сетчатым фильтром 3 и задвижками для его отключения в ремонт при работающем агрегате. На трубопроводе водоснабжения подшипника, расположенного выше минимального уровня верхнего бьефа, установлен насос 5 для зарядки сифона при пуске агрегата. На сливных ветвях от каждого потребителя технической воды установлены задвижки 10, 11 и 12 с электроприводами. Контроль расхода воды на охлаждение осуществляется дифманометрами, подключенными к измерительным шайбам 6 и 7 на трубопроводах питания подпятника и подшипника. Задвижка 15 открывается только при промывке трубопроводов. Система автоматизирована: при пуске агрегата открывается задвижка 12 на сливном трубопроводе маслоохладителей подпятника и подшипника и включается насос 5. После появления воды дифманометры разрешают пуск агрегата и отключают насос. Перед включением агрегата под нагрузку открывается одна из задвижек 10 или 11, при нагревании воздуха до 40°С открывается вторая задвижка. После остановки агрегата задвижки 10, 11 и 12 закрываются. При понижении давления в напорном трубопроводе питания воздухоохладителей электро–контактный манометр 13 включает предупредительную сигнализацию.

Рис. 6.10. Регулируемый эжектор

На рис. 6.9. показан регулируемый эжектор с соплом 75 мм, смесительной камерой 170 мм и ходом иглы 50 мм. Эжектор предна­значен для работы в диапазоне значений давления: рабочей камеры Р = (7 – 23) атм, подсасываемой воды (1,3 - 2,5) атм.

Рис. 6.11. Схема эжекторного технического водоснабжения

1. – гидроклапан;

2. – измерительная шайба;

3. - подшипник турбины;

4. - фильтр сетчатый;

5. - измерительная шайба;

6. – эжектор;

7. – деаэратор;

8. - задвижка с моторным приводом;

9. - теплообменники охлаждения обмотки статора генератора;

10. - маслоохладители трансформатора;

11. - теплообменник кондиционера;

12. - измерительная шайба;

13. - измерительная шайба;

14. - маслоохладители подшипника генератора;

15. - маслоохладители подпятника;

16. - электроконтактный манометр;

17. - теплоохладители выключателя генератора;

18. - задвижка для промывки трубопровода;

19. - электроконтактный манометр;

20. - воздухоохладители генератора;

21. - фильтр сетчатый;

22. - задвижка с моторным приводом;

23. - эжектор;

24. - предохранительное устройство;

25. - задвижка с моторным приводом;

26. - измерительная шайба;

27. - теплообменники тиристорных преобразователей;

28. - переливное устройство.

На рис 6.10 показана агрегатная схема эжекторного технического водоснабжения агрегата. Водозаборы осуществляются из нижнего бьефа через деаэраторы 7; питание эжекторов 6 и 23 выполняется из спиральных камер турбин по трубопроводам с задвижками 8 и 22 Эжекторы регулируемые. Эжектор 23 подает воду через фильтр 21 к воздухоохладителям генератора 20. Эжектор 6 обеспечивает водоснабжение через фильтр 4 маслоохладителей подпятника 15, подшипника генератора 14, теплообменников охлаждения обмотки статора генератора 9, подшипника турбины З. Вода, охладившая теплообменник статора генератора, поступает к маслоохладителям 9а главных трансформаторов, теплообменникам тиристорных преобразователей 27, выключателя генератора 17 и кондиционера 11. Контроль за поступлением охлаждающей воды осуществляется дифманометрами–расходомерами, подключенными к измерительным шайбам 2, 5, 12, 13, 26 и электроконтактными манометрами 16 и 19. Предусмотрено объединенное водоснабжение двух соседних агрегатов по соединительному трубопроводу 25. Задвижка 18 предназначена для промывки трубопроводов по мере необходимости. Переливное устройство 28, располагаемое по отметке ниже уровня масла в расширителе трансформатора, предотвращает превышение давления воды над давлением масла в маслоохладителях трансформатора. Предохранительные устройства 24 предотвращают повышение давления воды в системе водоснабжения сверх допустимого при каких-либо ошибочных операциях. Гидроклапан 1 открывает резервную подачу воды к подшипнику турбины из проти­вопожарной магистрали при недостаточном водоснабжении основной магистрали. При поступлении команды на пуск агрегата автоматически открывается задвижка 8 и вода от эжектора 6 одновременно поступает к потребителям 3, 9, 14, 15, 17 и 27. Перед набором нагрузки открывается задвижка 22 и вода от эжектора 23 поступает к воздухоохладителям генератора. К маслоохладителям трансформатора 9 вода поступает после открытия задвижки 8) при соответствующей нагрузке и прогреве масла. После остановки агрегата закрываются задвижки 8, 10 и 22 и подача воды прекращается.

Рис. 6.12. Схема насосного технического водоснабжения

1 – насос; 2 – фильтр сетчатый; 3 – отводы к агрегатам

На рис 6.11 показан пример схемы насосного технического водоснабжения, которая обслуживает несколько агрегатов. Предусмотрена установка 3-х насосов, один из которых является резервным. Все насосы подключены к 2-м параллельным магистралям, в начале каждой предусмотрен сетчатый фильтр. Пропускная способность магистрали и каждого фильтра достаточна для охлаждения всех агрегатов при отключении одной из ниток в ремонт. От магистралей выполнены отводы 3 к каждому агрегату.