Разработка схемы создания лабораторной установки для проведения гидравлических испытаний оборудования

В статье рассмотрены два этапа схемы создания лабораторной установки для проведения гидравлических испытаний оборудования.

В современных условиях очень актуальным является обеспечение безопасности и конкурентоспособности пожарного оборудования за счёт применения современных систем управления качеством и совершенствования методов и способов её контроля.

Безусловно, качество выпускаемого пожарного оборудования определяется не только технологией его изготовления, но и эффективностью контроля. Иногда даже при недостаточно совершенной технологии изготовления с его помощью удаётся обеспечить качество изделий, поступающих потребителю.

В настоящее время подтверждение соответствия качества пожарного оборудования установленным требованиям производится при испытаниях. Некоторое пожарное оборудование (пожарные клапаны, стволы, колонки, разветвления и т.д.) должны подвергаться испытаниям с помощью гидравлических методов и соответствовать требованиям нормативных документов.

По данным Главного управления МЧС России по Иркутской области (ГУ МЧС России по ИО) на территории Сибири и Дальнего Востока отсутствуют испытательные лаборатории по определению качества выпускаемого и импортируемого пожарного оборудования. Производителям и представителям заграничных фирм приходится получать сертификаты качества и безопасности на европейской части нашей страны. Поэтому затраты на проведение испытаний всей партии составляют большую часть расходов производителя. В связи с этим ГУ МЧС России по ИО подали заявку на проведение проектно-конструкторс-ких работ по созданию стенда для испытаний пожарного оборудования.

Проведение современных исследовательских работ невозможно без планирования эксперимента.

Целью данной работы является разработка схемы эксперимента для проведения гидравлических испытаний пожарного оборудования.

В задачи работы входит следующее:

• 1.    Изучить литературные источники по планированию эксперимента.

• 2.    Разработать схему проведения эксперимента.

• 3.    Проанализировать существующие методы испытаний пожарной продукции для выявления качества изготовления.

• 4.    Выявить концепцию в разработке лабораторной установки для гидравлических испытаний пожарного оборудования.

Планированию научных исследований посвящено большое количество литературных источников1. В соответствии с ГОСТ 24026-802 план эксперимента – это совокупность данных, определяющих число, условия и порядок реализации опытов. Опыт – воспроизведение исследуемого явления в определённых условиях проведения эксперимента при возможности регистрации его результатов. Эксперимент – система операций, воздействий и (или) наблюдений, направленных на получение информации об объекте при исследовательских испытаниях.

Данные определения и анализ литературы позволяют разработать схему проведения эксперимента для гидравлических испытаний пожарного оборудования (см. рис. 1).

Из рис. 1 видно, что первым этапом разработки лабораторной установки является анализ классификации испытаний.

Испытания классифицируются по различным признакам:

• а)    организационно-юридическим;

• б)    по содержанию;

• в)    по составу;

• г)    по месту проведения;

• д)    по объектам испытаний;

• е)    по объёму получаемой информации.

Организационно-юридические признаки испытаний устанавливаются нормативной документацией (ГОСТ или ТУ), которая определяет для каждого вида необходимость проведения испытаний, цели, исполнителей, число испытуемых образцов, периодичность, организационно-технические и юридические последствия в зависимости от полученных результатов.

К таким испытаниям относятся:  предварительные, приёмочные, квалификационные, приёмосдаточные, периодические, типовые, на надёжность.

По содержанию испытания можно разделить на определительные, контрольные, ресурсные и исследовательские.

Рис. 1. Схема процесса создания лабораторной установки для гидравлических испытаний оборудования

Испытания по составу зависят от показателей, факторов и явлений, которые определяют, контролируют или исследуют при испытаниях. Их может быть большое количество и классификация зависит от вида изделия. В качестве примера можно назвать:

– энергетические – определение или контроль характеристик: давление-расход, мощность-расход и т.п.;

– балансовые – получение количественных значений различных видов потерь.

Классификация испытаний по месту проведения. По этому признаку различают: лабораторные, стендовые, натурные, эксплуатационные.

Классификация испытаний по объектам. Испытания могут проводиться с системой, с входящим в неё изучаемым изделием, непосредственно с изделием, с элементами этого изделия, а также с образцами материалов, из которых изготовлены детали изделия.

Классификация испытаний по объёму получаемой информации:

– нормальные испытания – испытания, методы и условия проведения которых обеспечивают получение необходимого объёма информации о характеристиках свойств объекта в такой же интервал времени, как и в предусмотренных условиях эксплуатации;

– ускоренные испытания – испытания, методы и условия проведения которых обеспечивают получение необходимой информации о характеристиках свойств объекта в более короткий срок, чем при нормальных испытаниях;

– сокращённые испытания – испытания, проводимые по сокращённой программе.

Обзор видов испытаний показал, что для выявления качества оборудования следует использовать организационно-юридические признаки, энергетические, лабораторные, стендовые, сертификационные, приёмосдаточные, периодические, типовые испытания и т.д.

На основании разработанной схемы создания лабораторной установки (рис. 1) был проведен анализ ГОСТ, ГОСТ Р, ТУ, НПБ и других нормативных правовых документов, которым должна соответствовать пожарно-техническая продукция. Перечень продукции и нормативных документов приведён в табл. 1.

Таблица 1

Перечень оборудования, которое подлежит испытаниям гидравлическими методами

№ п/п	Наименование оборудования	Нормативные документы, регламентирующие требования
		к   продукции,   с описанием       её характеристик, подтверждаемых при сертификации	к          методам сертификационных испытаний, используемых   для определения характеристик продукции
1	Клапаны пожарных кранов	ГОСТ Р 53278-2009	ГОСТ Р 53278-2009
2	Головки соединительные для пожарного оборудования	ГОСТ Р 53279-2009	ГОСТ Р 53279-2009
3	Разветвления рукавные	ГОСТ Р 50400-92	ГОСТ Р 50400-92
4	Сетки всасывающие	ГОСТ Р 53253-2009	ГОСТ Р 53253-2009
5	Водосборники рукавные	ГОСТ Р 53249-2009	ГОСТ Р 53249-2009
6	Стволы пожарные:
	ручные	ГОСТ Р 53331-2009	ГОСТ Р 53331-2009
	лафетные	ГОСТ Р 51115-97	ГОСТ Р 51115-97
	пенные	ГОСТ Р 53251-2009	ГОСТ Р 53251-2009
7	Гидроэлеватор пожарный	ГОСТ Р 50398-92	ГОСТ Р 50398-92
8	Колонка пожарная	ГОСТ Р 53250-2009	ГОСТ Р 53250-2009

На такие устройства, как клапаны пожарных кранов, головки соединительные, стволы ручные, лафетные, пенные, описание лабораторных установок отсутствует. Видимо, это обусловлено рядом причин: во-первых, наличием небольшого количества проверяемых параметров; во-вторых, для испытания вышеперечисленного оборудования будет достаточно трубопровода, соединительной головки и насоса для создания необходимого давления. Для другой продукции описание лабораторных установок в нормах присутствует. Эти установки признаны ГОСТами и имеют общепризнанный характер. Тем не менее, очевидно, что эти стенды почти однотипны, не имеют современного контрольно-измерительного оборудования и программного обеспечения. Из этого следует, что необходима разработка такой лабораторной установки, которая была бы универсальной, имела новые приборы и оснащение, а контроль над гидравлическими параметрами производился с помощью электронно-вычислительной машины.

Вторым этапом создания лабораторной установки в соответствии с разработанной схемой (рис. 1) является подбор контрольно-измерительных приборов. При испытании гидравлического оборудования измеряют, как правило, давление, местные скорости потоков и расход.

Приборы для измерения давления классифицируются по различным признакам, в частности, по характеру измеряемой величины: установившееся (среднее) или мгновенное значение давления; по типу измеряемого давления: приборы для измерения вакуума, атмосферного давления, избыточного давления, абсолютного давления, разности давлений; по принципу действия прибора: жидкостные манометры, деформационно-механические, деформационно-электрические, грузопоршневые манометры, комбинированные и др.

На основании проведённого анализа разработанных лабораторных установок и приборов для испытаний пожарного оборудования можно однозначно сказать, что в комплектацию установки должны входить: ёмкости для воды; соединительные трубопроводы; мерные участки; запорно-регулирующая арматура; гидравлический пульт управления; контрольноизмерительные приборы.

Бак предназначен для питания перекачиваемой жидкостью испытываемого пожарного оборудования. Бак сварен из листовой нержавеющей стали и состоит из цилиндрической обечайки и верхнего и нижнего сферических днищ.

Бак оборудован мерной трубкой для контроля уровня жидкости.

В нижней части бака расположены два патрубка: один для соединения с водопроводной сетью для заполнения бака водой, второй для слива воды после проведения испытаний.

Манометры образцовые пружинные типа МО предназначены для измерения величины избыточного давления.

Преобразователи давления-разряжения типа 22МТ «Сапфир» с блоком питания и преобразования сигналов типа БПС-36К (ТУ 25-2472.0049-89) предназначены для измерения величины избыточного давления.

Преобразователи подключаются параллельно к манометрам (см. рис. 2).

Рис. 2. Преобразователи давления типа 22МТ «Сапфир»

Преобразователь расхода электромагнитный типа ИПРЭ-3(Т) (ТУ4213-016-07518518-96) предназначен для преобразования объёмного расхода, измерения объёма и вывода информации на цифровое табло и внешнюю ЭВМ (см. рис. 3).

Рис. 3. Преобразователь расхода электромагнитный типа ИПРЭ-3

Таким образом, можно констатировать следующее, что выявлены достоинства и недостатки существующих лабораторных установок для гидравлических испытаний пожарного оборудования; проанализированы и изучены методы исследований, а также планирование эксперимента;

выполнены два этапа разработанной схемы создания лабораторной установки для гидравлических испытаний оборудования.

Результатом данной работы является следующее:

• -    проанализированы и изучены методы исследований, а также планирование эксперимента;

• -    выбраны виды испытаний, которые наиболее подходят для исследования качества производимой продукции с целью выявления соответствия безопасности;

• -    разработана схема процесса создания лабораторной установки для гидравлических испытаний оборудования, которая позволит создать пошаговую структуру заказной проектно-конструкторской работы;

• -    создаваемая конструкция лабораторной установки должна быть такой, чтобы можно было проводить гидравлические испытания для различного пожарного оборудования, санитарно-технических устройств, т.е. она должна быть универсальной;

• -    намечена концепция в разработке лабораторной установки для гидравлических испытаний, которая заключается в использовании ЭВМ, датчиков контроля над исследуемыми параметрами с помощью программного обеспечения.