Релсовият транспорт и високотехнологични системи за превенция на пожарите

      Тяговият подвижен състав на съвременните железопътни оператори у нас и ЕС, състоящ се от дизелови, електрически и хибридни локомотиви, от пожароопасна гледна точка, работи основно в два режима: гарови и междугарови. Ако при първия тип режим възникнат пожарни инциденти, те могат да бъдат лесно овладени.
От същата гледна точка, вторият тип режими са по- важни и съществени. Опасност от пожари възниква  в случаите, когато се обслужват тежкотоварни влакове или се преодоляват за продължително време междугария с големи наклони. В тези случаи електрическите тягови двигатели, поради временно понижените тягови скорости и намаляване на индуцираните противоелектродвижещи сили, прегряват. При липса на адекватно охлаждане се стига до стареене, загуба на диелектрични качества, електрически пробиви и запалване на изолацията на кабели или компоненти на електрическото задвижване, а месторазположенията на  тяговите двигатели, кабелните линии и апаратните кутии се превръщат в пожарни огнища.
      Огнища на пожар възникват и по други, външни за електрическата система  причини, например поради:
- Не се подържа чистота в машинното помещение или се извършват некачествени ремонти (с използване на некачествени резервни части);
- Ниска квалификация на локомотивните бригади в отделни случаи;
-  Възникване на извъннормативни режими на контактната мрежа (НН или свръхнапрежения);
- Авариране на спомагателните апарати (вентилатори, помпи, пусковите съпротивления на компресорите, топло и електрически генератори или трансформатори). Част от пожарите са възниквали след запалване на въздушни филтри или пробиви на кондензаторите на „R-C” групите на локомотивите от серии 44-00 и 45-00
      При дизеловите локомотиви пожарите се дължат на разливи и течове на гориво или машинно масло в машинните отделения. Такива течове се получават от остарели или прегънати гъвкави тръбопроводи, подложени на високи налягания (около 25 МРа) под формата на пулверизирани струи от гориво (с пламна температура 323К). Течовете на гориво или  масло (с пламна температура 453 К) могат да се дължат и на дефектирали уплътнения на холендри и нипели, салници или запушени горивни дюзи.
Изтичащото гориво или масло  в  машинните отделения  се  изпарява  (температурата на въздуха Та там е 320 < Та< 440 K ) и образува слой от лесно възпламеняеми пари над пода. При липса на вентилация и  охлаждане на въздуха, и при възникване на искрене около лустер клеми, хлабави кабелни обувки, изолационни пробиви, неправилна комутация на токоотводните части (възникване на кръгов огън около роторните колектори), в тази среда възниква пожар. Запалването е съпроводено с лека експлозия. Наличието на акумулатори или трансформатори улеснява разпространението на пламъка, тъй като с повишение на температурата на околната среда се получава „кипене” на електролита/ трансформаторното масло, а отделеният водород или маслени пари изтичат в машинното отделение и увеличават концентрацията на горими пари там. Веднъж възникнал  пожарът се  разпространява лесно и бързо, ако машинното отделение не е проектирано да ограничава това.
      Освен в машинните отделения пожари възникват и в:
- Тяговите двигатели и талиги;
- Кабелните канали;
- Клемните кутии;
- Апаратните шкафове (пълни с контактори или релета).
      Нашите проучвания показаха, че през последните 42 години в държавния ж.п. оператор „Холдинг БДЖ” ЕАД са възникнали 237 пожари с материални и човешки загуби (щетите са оценени за 33,83 млн. лв). 72% от тези запалвания са на тяговия подвижен състав (38% - локомотиви, 21% - ЕМВ и 3% - ДМВ)[1]. От  01.01.2009г. до сега са възникнали 21 запалвания на локомотиви, от които за серия 06-00 – 7бр., от серия 44-00-8бр, от серия 07-00 – 3 бр, от серия 52-00 -2 бр. и само едно запалване в локомотив от серия 55-00. Запалванията на ЕМВ за същия период възлизат на 11 броя. Резултатите са представени в графичен вид на Фиг. 1[1].

 

      Тези обстоятелства и факти показват, проблемът за пожарната безопасност в нашия държавен ж.п. оператор е оставен на автопилот и не се е превърнал в основен приоритет за ръководния мениджмънт. Обективната необходимост изисква да бъдат направени сериозни експертни усилия в обновяване на цялостната концепция за организиране на пожарната безопасност в железопътния транспорт и в частност в тяговия подвижен състав.
      Предлаганият доклад е тематично насочен към установяване на състоянието на активните средства за гасене на пожарите, инсталирани понастоящем в електрическите и дизеловите локомотиви, както в ЕМВ и ДМВ, както и посочване на съвременните тенденции в развитието на пожарогасителните технологии в транспортните средства и особено на тяговите ж.п. състави.

      Състояние на пожарогасителни системи на подвижния тягов състав

      Известно е, че универсалната противопожарна защита е изградена като комбинирана система, състояща се от:
- Централна пожарогасителна инсталация (ЦПС);
- Подвижни шлангови пожарогасителни струйници (ШПС);
- Преносими пожарогасителни уреди (ППУ).
      В нашата ж.п. практика, централни  пожарогасителнни инсталации (ЦПС) са разпространени в магистралните локомотиви. Като пожарогасителни агенти се използват  фреон (Фр.114 В2)2, пяна3 (например,“Пенол М 90” или “Верифлам П 15”), прах (КАРБО ВС  Реал – „Химик – Провадия” - АД), а типовите схеми на пожарогасителните инсталации са илюстрирани на Фиг.2, Фиг. 3 и Фиг.4 [2], [3]. Формално те са класифицирани в  три групи според типа на пожарогасителните агенти:
- Пеногасителни (Фиг. 2);
- Прахогасителни(Фиг. 3);
- Фреоногасителни(Фиг. 3).

2  Силно ограничени с Постановление №254/ 30.12.1999г. поради техния парников ефект.
3    Пяната представлява дисперсна система, в която дисперсната среда е течност  (вода), а дисперсната фаза – газ
(въздух). Пяната се образува чрез прибавянето на ПАБ – пенообразувател.

      Пеногасителните системи са инсталирани върху дизеловите магистрални локомотиви от серия 07-00. Техен основен компонент е резевоарът с пеногасителен разтвор с компактен обем  от 0,26 m3. При пускане на инсталацията, сгъстеният въздух, доставен от централен  компресор, с налягане 0,25 МРа изтласква съдържанието на резервоара (поз.1) през тръбопровода (поз.5), гъвкавите шлангове (поз.9) към пеногенератора (поз. 6) и гасителните дюзи (поз.7). За добро диспергиране на пяната към пеногенератора (поз.6) се подава сгъстен въздух с налягане
0,15  МРа. Така получената пяна се разслоява върху огнището на пожара, създавайки кислородоизолираща възглавница и потушава пожара. Гасителният ефект при използване на

 

      Вторият основен тип пожарогасителни системи, инсталирани в магистралните локомотиви от сериите 42-00, 43-00, 44-00, 45-00 (електрически) и 06-00(дизелови), използват специален прах за огнегасителен агент. Кинетичният механизъм за гасене на пожара е изграден върху изолиране достъпа на окислител (кислород) до пожарното огнище.    Използваният в нашата практика КАРБО ВС Реал е хомогенна смес от калиев сулфат и калциев карбонат в съотношение 24:67 с фина едрина (размерите на частиците са по-малки от 63  m ). Тя е химически устойчива втемпературния диапазон 60  T a     140C, а гасителната ù ефективност е 113 В. 
      На пазара саналични и други огнегасителни прахове като КАРБО ВС Грим (90% калиев сулфат)  или Химфос АВС-50 (моноамониев фосфат -42%- амониев сулфат-58% ).
Действието на прахогасителните системи е илюстрирано но Фиг.3. Гасителният прах  е поставен в четири праховите резервоари (поз.6) с маса 48 kg.
      При включване на пожарогасителната инсталация чрез пусковите вентили (поз.2) праховият компонент в резервоарите се подлага на струйния ежекционен ефект на въглеродния диоксид и така формира двуфазно пожарогасително аерозолно флуидно течение в тръбопровода (поз.4), изтичащо през гасителните дюзи (поз.5) в обема на машинното отделение.

 

      Третият тип противопожарни системи, използващи за гасителен агент фреон 114 2В, са показани схематично на Фиг. 4. До 1999 г. фреоновите системи се били инсталирани на локомотивите от сериите 44-00 и 45-00.Тези системи са ефективни при подтискане на пожарите и прости за обслужване. Заради свойството на този тип гасителен агент  да реагира с озона в атмосферата и така да унищожава озоновия слой в екзосферата, понастоящем са оставени като противопожарно съоръжение само на електрическите локомотиви от серия 43р-00.
      Гасителният агент, намиращ се под налягане в два резервоара (поз.1), с обща маса 60 kg. Инсталацията се задейства след като се подаде електрически импулс от бутона (поз.4) към пиротрона на вентила (поз.5). Освободеният фреон изтича през тръбопровода (поз.2) и гасителните дюзи (поз. 3), разположени над защитаваната екипировка.

      Освен централните пожарогасителни системи, използвани в магистралните локомотиви, се предвиждат и по два броя (х 6kg)  подвижни прахогасители и пожарогасители с СО2 (х 5 kg). Такава екипировка се предвижда и за маневрените локомотиви[4].

      Огнегасителните агенти пяна и прах, имат пагубно действие спрямо електрическите контактни компоненти – след подтискане на пожарно огнище с тях, често се налага пълна подмяна на откритите тоководящи части (разединители, контактори, релета, прикъсвачи и пр.). В последните години, у нас се наблюдава тенденция да се разчита главно и единствено на прахообразните гасителни агенти и техните инсталации и преносими пожарогасители. Създава се усещасенето, че се установа монополна търговска  практика върху гърба на лошото финансово положение на националния ж.п. оператор. Вторият явен недостатък на използваните огнегасителни системи е, че са с ниска степен на автоматизация – те нямат сензори и се задействат ръчно от екипа на машинистите. Тяхната реакция може да бъде неадекватна или ненавремена
(напр. както при инцидента с локомотив №45-167.4 в междугарието гара „Стамболийски” и гара "Тодор Каблешков" през 2009г.).

4. Вместо заключение – препоръки относно преекипирането на тяговите подвижни състави с високо технологично пожарогасящо оборудване

      Анализът на типичните случаи на пожарни инциденти в нашата железопътна практика [1] и състоянието на пожарогасителните системи понастоящем, показа че е необходимо нарастването тяхната надеждност да се извърши по две направления:
1. Използване на нови-високо ефективни пожарогасителни агенти;
2. Повишаване на степента на автоматизираното действие на самите системи и намаляване на управлението им от локомотивната бригада, особено с началния момент.

      Първостепенният фактор при синтеза на надеждна пожарогасителна система е избора на огнегасителен  агент. През последните 20 години беше разработена широка гама нови фреони, като 134А, 404А, 507 и R410, които са озонощадящи. Например, широко използвания и реномиран 4- гасителен агент Халон 1301 на DuPont ™ (бромотрифлуорометан - CBrF3)  може да бъде безпроблемно заменен с  FE-25 ™ (trifluoroiodomethane -CF3I), с минимални промени на огнегасящата система (DuPont ™ FE-25 ™ е безопасен за хората, тъй като е чист огнегасителен агент, който не оставя остатъци, и е електрически непроводим, некорозионен, и с нулев потенциал за разрушаването  на озона (ODP)).
      Същевремено, бяха разработени прахообразни материали, които са пригодни за т.нар.„пиротехническо” гасене с аерозолни огнегасителни  апарати (използват се окиси на алкалните метали, чиито контактни повърхности с околната среда са силно развити).
Поради своята химическа природа, тези аерозолните агенти могат да отнемат топлина от пожарните огнища и да горят без да използват кислород от околната среда. Когато са инжектирани в пожарното огнище, те образуват „бариера” срещу проникването на свеж въздух в него и така горящите вещества се охлаждат, а горенето затихва само за 30-40 мин.
      Накрая, възушно- механична пяна да бъде заменена като гасителен агент с химическа (foam- пеноуританова) пяна.
      Както е известно, централните автоматизирани системи за пожаро- потискане (firesuppression systems) се класифицират на две основни групи: със сухи и мокри тръбни системи.


     За тяхното автоматично включване се използват различни типове сензори (димови, инфрачервени, температурни). Автоматизираните системи намаляват риска от закъснели или спонтанно неорганизирани реакции на членовете на локомотивните екипажи при възникване на пожарен инцидент в охраняемата зона (напр. операторска кабина или машинното отделение). Новост в централните тръбни системи са спринклерните глави, които създават фини дисперсни капкови системи, визуално различими като мъгла (mist system) – фиг.5. Гасенето при тези системи се дължи на два ефекта: свърхохлаждане на пожара от отнетата топлина за фазовия преход на огнегасителния агент в охраняемия обект и изтласкване на кислорода от там (задушаване на пламъка). Опитът [5] подсказва, че гасителената ефективност на тази система, приложена в машинните отделения ще нарасне, ако в качеството на агент се използва втечнен фреон или CF3I, спрейван в течна фаза в пожарозащитяемия обем и съхраняван в дебелостенни, адиабатно изолирани резевоари. Нашите изследвания сочат, че при използването на дюзи с правоъгълно изходящо сечение със съотношение страните 5:1 [6], вместо традиционните с осесиметрични изходящи отверстия, диспергиращият ефект на изтичащата спрейвана флуидна струя ще се нарастне повече от 30% .    
     Второ основно направление за усъвършенстване на системите за огнегасене в подвижния състав на железопътния транспорт е развитието на локалната превенция и защита на дискретни рискови точки и линейни обекти. Такива са „R-C” групите, филтрите, апаратните шкафове и други затворени обеми. За тази цел се прилагат новите гасителни технологии [7], подходящи за:

- Защита на дискретни точки – аерозолни генератори (вж. Фиг. 6, а);
- Защита на линейни обекти – огнегасителни шнурове (вж. Фиг. 6, б) .

      Актуално на този етап от експлоатацията на наличните тягови състави, е да се изготвят алтернативни  предварителни проекти за преекипиране на огнегасителните системи на всеки тип локомотив, на базата на разработка на комбинирани „умни” неподвижни централни и локални средства за потискане на вероятните пожарни огнища, реагиращи превантивно на възникване на огнеопасност. Традиционният подход изисква разработване и експериментално изпитване на два алтернативни проекта. Средствата за инженеринговата дейност по преекипирането на първоначално на магистралните локомотиви от серия 44-00 със съвременни огнегасителни системи могат да бъдат осигурени по Оперативна програма „Транспорт” при активно взаимодействие между ВТУ „Т.Каблешков” и държавния ж.п. оператор.

 


Използвана литература
1. Дочева Ц.М., (2013), Хроника на пожарите  в историята на БДЖ  – оценка на щетите на
нанесените щети за транспортния отрасъл на националната икономика, ВТУ”Т.Каблешков”, есе от зимната сесия на учебната 2012/13 г.
2. Инструкция за гасене на пожари в подвижния жп състав.СО „БДЖ“ 1983г. София
3. Временна инструкция за поддържане и  експлоатация  на пожарогасителните инсталации на електрическите и дизеловите локомотиви. София 1984 г.
4. Наредба за правила и изисквания за пожарна безопасност на подвижния жп състав в експлоатация - Проект 2007/8 г.
5. Kussow K., P. B. Kuz, Dimitroff A.V., V. Rubezansky, (1984), Experimental investigation of the influence of the flow structure on the spray drier effectiveness. Proc. of the 7-th USSR Сonf. on Heat Transfer, May 21-25, 1984, Minsk, USSR.
6. Димитров А.В., (1980), Автореферат на дисертацията на тема: Влияние на конструкцията на дюзовото устройство върху турбулентната структура на свободна турбулентна вентилационна струя”, СОН”Енергетика и енергийни машини”, Технически университет на София.
7. Спасов А., (2013), Иновации в пожарогасителните системи и технологии в транспортните средства, ВТУ”Т.Каблешков”, есе от зимната сесия на учебната 2012/13 г.

  • Етикети: Логистика