Противопожарная защита электронного и электротехнического оборудования

Технический прогресс, наблюдающийся в промышленно развитых странах, напрямую связан с широким применением различных автоматических, электронных и электротехнических средств. Без применения этих технических средств невозможно обеспечить управление такими объектами, как АЭС, ГЭС, ГРЭС, крупными производственными предприятиями, глобальными системами связи, системами управления движением воздушного, наземного и морского транспорта, системами управления космическими объектами и рядом других объектов. Именно поэтому все промышленно развитые страны, в т.ч. и Россия, идут по пути все большего применения автоматических, электронных и электротехнических средств, основу которых составляют технические средства промышленной электроники.

Характерной особенностью применяемых электронных средств является то, что они выполняют функцию "мозга" в технических системах, т.е. содержат в памяти различные базы данных, алгоритмов действия, наборы критериев и выполняют различные счетно-решающие действия в соответствии с заданным алгоритмом, а то и осуществляют выбор самого алгоритма принятия нужного решения. Другими словами, именно электронные технические средства управляют объектом, особенно в реальном масштабе времени, когда человек уже не способен принять правильное решение за заданный промежуток времени, например, распознать стремительно приближающийся самолет или ракету по принципу "Свой-Чужой" и мгновенно принять в отношении их правильные действия. Поэтому к мерам, направленным на сохранение работоспособности электронных средств, предъявляются особо высокие требования.

Кроме задачи сохранения работоспособности электронных средств, другой очень важной задачей является сохранение заложенной в них информации: это и программное обеспечение работы данных средств и поступающая текущая информация и различные базы данных. Необходимо отметить следующее. Многие базы данных, например, таких объектов, как различные архивы и справочно-информационные центры, составлялись многие десятилетия, сначала на бумажных носителях, а затем стали заноситься в компьютеры. Учитывая уникальность, данная информация не имеет цены, по крайней мере, стоимость этой информации на порядки превосходит стоимость самих электронных средств. Поэтому особые меры необходимо принять к сохранению баз данных, находящихся в электронных технических средствах.

С учетом вышеизложенного, в нормативных документах (НПБ 110-03) выдвинуто требование об обязательной защите ряда помещений с электронным, электротехническим оборудованием и средствами связи автоматическими установками пожаротушения.

Как известно, с точки зрения сохранности электронного оборудования наилучшими показателями обладают установки газового пожаротушения. При этом, в состав традиционной установки газового пожаротушения входят:

• дымовые пожарные извещатели, расположенные на потолке защищаемого помещения, за подвесным потолком (если он имеется) и под фальшполом (если он имеется). Извещатели предназначенны для обнаружения очага загорания;
• пожарный приемно-контрольный прибор, предназначенный для обработки сигналов пожарных извещателей;
• пожарный прибор управления (может быть совмещен с пожарным приемно- контрольным прибором), предназначенный для управления модулями газового пожаротушения;
• модули газового пожаротушения (могут быть объединены в батарею), предназначенные для хранения огнетушащего газа и выпуска его по команде прибора управления.

Рассматривая состав и конструктивное исполнение традиционной установки газового пожаротушения, не трудно определить ряд причин, по которым данная установка пожаротушения не может быть оптимальной для защиты электронного, электротехнического оборудования и средств связи. Этими причинами являются следующие:

• электронное, электротехническое оборудование и средства связи устанавливаются, как правило, в электронных шкафах. При возникновении очага пожара в шкафу для регистрации этого очага необходимо, чтобы оптическая плотность дыма под потолком помещения достигла бы порога срабатывания дымовых пожарных извещателей, которые установлены на потолке помещения. А для этого необходимо, учитывая объем помещения, в котором распространяется дым, чтобы выгорела большая часть горючей нагрузки электронного шкафа, т. е. шкаф должен фактически полностью сгореть. Таким образом, условия обнаружения очага загорания затруднены, а ущерб от него максимальный;
• после обнаружения установкой очага загорания огнетушащий газ выпускается в помещение, где установлен электронный шкаф. Принимая во внимание, что стенки и дверца шкафа, как правило, закрыты, а имеются отверстия только в полу и на крыше шкафа, проникновение огнетушащего газа внутрь шкафа будет затруднительным и продолжительным. Повышенное газообразование, образующееся от очага загорания, также будет препятствовать проникновению огнетушащего газа внутрь электронного шкафа, т. е. затруднять его тушение;
• для тушения одного очага загорания установка пожаротушения должна выпустить большое количество огнетушащего газа, чтобы создать огнетушащую концентрацию во всем объеме помещения. С учетом высокой стоимости огнетушащего газа такое тушение будет чрезмерно дорогостоящим.

С целью повышения эффективности автоматических установок газового пожаротушения и устранения вышеизложенных причин, НПО "Крилак Спецтехника" и фирма "Кидде" предложили новые технические решения противопожарной защиты электронных шкафов, которые заключались в следующем:

• обнаружение возникшего в электронном шкафу очага загорания осуществлять по выделяющемуся дыму при помощи нескольких дымовых извещателей, расположенных в верхней части электронного шкафа;
• пожарные приемно-контрольный прибор и прибор управления должны быть выполнены в виде одного конструктивного блока, в который были бы одновременно помещены дымовые извещатели и модуль газового пожаротушения;
• выпуск огнетушащего газа должен осуществляться непосредственно во внутренний объем электронного шкафа;
• после выпуска огнетушащего газа должны быть предусмотрены меры его распространения по всему объему электронного шкафа;
• при открытой дверце электронного шкафа автоматический выпуск огнетушащего газа должен быть отключен, но при этом должна сохраняться возможность ручного выпуска газа;
• пожарный приемно-контрольный прибор должен осуществлять непрерывную диагностику работоспособности всех частей установки газового пожаротушения.

Вышеприведенные технические решения противопожарной защиты электронных шкафов позволяют обнаружить возникший очаг загорания на самой ранней стадии его развития, т.е. когда концентрация дыма внутри электронного шкафа достигнет порога срабатывания дымовых извещателей, при этом под потолком помещения дым практически будет отсутствовать. Тушение возникшего очага загорания будет производиться сверхмалым количеством огнетушащего газа FM-200 (1,1 кг на объем шкафа до 1,2 куб. м). Данные технические решения были реализованы в автономной установке газового пожаротушения АУП "Защита СТ". Одного базового блока данной установки пожаротушения достаточно для тушения стандартных электронных шкафов разных типов. При объединении нескольких шкафов в один общий объем, каждый дополнительный шкаф будет защищен дополнительным блоком данной установки пожаротушения. Дополнительный блок установки содержит только два дымовых извещателя и модуль газового пожаротушения. Взаимодействие с этими извещателями и модулем пожаротушения осуществляется пожарными приемно-контрольным прибором и прибором управления, расположенными в базовом блоке установки.

Другим устройством, предназначенным для обнаружения и тушения очагов возгорания в электронных шкафах является устройство "The Data & Fire Protection Unit (DFP)". Данное устройство предназначено для зашиты стандартных 19" шкафов. В качестве огнетушащего газа в данном устройстве используются газы: FM-200 и FE-36. Эти газы являются озононеразрушающими и нетоксичными.

К недостаткам данного устройства можно отнести то, что размеры применяемого модуля газового пожаротушения превышают размеры устройства, поэтому разместить модуль газового пожаротушения внутри корпуса устройства невозможно и модуль размещают рядом с электронным шкафом.

Еще одним техническим решением, который нашел применение в ряде автономных установок газового пожаротушения, является обнаружение очага загорания внутри электронного шкафа по выделению избыточного тепла и подачи огнетушащего газа при помощи термочувствительной трубки "Firetrace". Автономная установка газового пожаротушения состоит из баллона с огнетушащим газом, запорно-пускового устройства, шарового крана и, заполненной огнетушащим газом, полиамидной термочувствительной трубки, проложенной внутри защищаемого объема. Принцип действия такой установки заключается в следующем. При возникновении в электронном шкафу очага загорания выделяется избыточное тепло, которое нагревает расположенный рядом участок термочувствительной трубки. При нагревании прочность полиамидной трубки уменьшается и под действием давления огнетушащего газа происходит разрыв трубки с образованием сопла. Давление в трубке падает и через образовавшиеся сопло огнетушащий газ поступает в зону очага загорания и заполняет весь объем электронного шкафа.

К достоинствам автономных установок газового пожаротушения, выполненных по технологии "Firetrace", следует отнести:
• простота монтажа и обслуживания
• сравнительно небольшая стоимость

К недостаткам автономных установок газового пожаротушения, выполненных по технологии "Firetrace", следует отнести следующие:
• установки, выполненные по технологии "Firetrace", хорошо работают только с очагами загорания, которые выделяют большое количество тепла, например, с воспламенившимися разливами ГЖ или ЛВЖ. Однако, содержимое электронных шкафов при горении выделяет сравнительно небольшое количество тепла, так как электронные приборы содержат малое количество горючей нагрузки (горючую нагрузку образуют только изоляция проводов и отдельные крепежные пластмассовые детали, остальные детали приборов выполнены из негорючего материала. Корпус приборов - металлический, электронные платы выполнены из негорючего стеклотекстолита). Поэтому при загорании электронных приборов, находящихся в электронных шкафах, достоверным критерием этого факта может быть только появление дыма, а выделяющегося тепла может и не хватить для срабатывания установки, выполненной по технологии "Firetrace", что снижает надежность установки;
• снижение надежности установки пожаротушения, выполненной по технологии "Firetrace", обусловлено также следующим обстоятельством. Малое количество горючей нагрузки и ее рассредоточенность по корпусам приборов, встроенных в электронный шкаф, приводит к тому, что при пожаре возникает несколько мелких очагов загорания, в результате чего температура в электронном шкафу возрастает одновременно в большей части объема шкафа. Где в этом случае произойдет прорыв термочувствительной трубки, неизвестно. Поэтому огнетушащий газ не будет выпущен в зоне горения, тем более, что будет несколько мелких зон горения. Устройство перемешивания огнетушащего газа нет, поэтому процесс тушения будет затруднен в значительной степени, или даже не все очаги загорания будут погашены. Это снижает надежность установки.

К недостаткам установки пожаротушения, выполненной по технологии "Firetrace" следует отнести также большой разброс значений температуры срабатывания установки. Большой разброс вызван следующим. Температура плавления полиамида - материала, из которого изготовлена термочувствительная трубка, превышает 200°С и приведена в таблице 1.

Таблица 1

При нагревании происходит постепенное уменьшение прочности стенок трубки. Поэтому ее разрыв происходит не при температуре плавления, а раньше, в зависимости от величины давления газа в трубке. Разброс значений давления газа в трубке также увеличивает разброс температур срабатывания установки.

Еще одним недостатком установок, выполненных по технологии "Firetrace", является большой разброс значений времени выпуска огнетушащего газа, который определяется длиной термочувствительной трубки (от модуля пожаротушения до сопла) и давлением газа в трубке. При этом время выпуска огнетушащего газа может не соответствовать требованиям НПБ 88-2001*.

Выводы

1. Для обнаружения и тушения очагов загорания в электронных шкафах наиболее предпочтительными и надежными являются автономные установки газового пожаротушения, обнаруживающие очаги загорания по выделению дыма и тушащие их путем подачи огнетушащего газа внутрь электронного шкафа.

2. Автономные установки, выполненные по технологии "Firetrace", обнаруживающие очаг загорания по выделению избыточного тепла и тушащие очаг путем подачи огнетушащего газа по термочувствительной трубке, обладают более низкой надежностью по сравнению с вышеприведенными при защите электронных шкафов. Низкая надежность данных установок при защите электронных шкафов выражается в том, что вследствие малой горючей нагрузки термочувствительные трубки могут не вскрываться, или вскрываться в зоне, расположенной сравнительно далеко от основных очагов загорания. Кроме того, для данных установок характерны большой разброс температур, при которых вскрывается термочувствительная трубка, а также большой разброс времен подачи огнетушащего газа.

В. Пивоваров, В. Дубинин

Статья подготовлена по материалам: Интернет-портала по безопасности и открытой печати