Systemy badawczo-testowe urządzeń przeciwpożarowych

KOZIOŁ Stanislaw 1 ZBROWSKI Andrzej 2 SAMBORSKI Tomasz 3 Systemy badawczo-testowe urządzeń przeciwpożarowych WSTĘP Ochrona przeciwpożarowa polega na realizacji przedsięwzięć mających na celu ochronę życia, zdrowia, mienia lub środowiska przed pożarem, klęską żywiołową lub innym miejscowym zagrożeniem poprzez [1]: zapobieganie powstawaniu i rozprzestrzenianiu się pożaru, klęski żywiołowej lub innego miejscowego zagrożenia, zapewnienie sił i środków do zwalczania pożaru, klęski żywiołowej lub innego miejscowego zagrożenia, prowadzenie działań ratowniczych. Wszystkie wymienione przedsięwzięcia wymagają wykorzystania odpowiednich rozwiązań technicznych gwarantujących największą możliwą skuteczność, niezawodność i bezpieczeństwo. Zaliczają się do nich: rozwiązania konstrukcyjne budynków i innych obiektów zabezpieczające przed powstawaniem i rozprzestrzenianiem pożaru oraz ułatwiające ewakuację zagrożonych osób, instalacje alarmujące o powstaniu pożaru i podejmujące samoczynnie działania gaśnicze i zabezpieczające, instalacje i sprzęt gaśniczo - ratowniczy pozwalający odpowiednim służbom na szybkie dotarcie do miejsca zdarzenia oraz skuteczne zwalczanie pożaru i prowadzenie akcji ratowniczej. Zgodnie z obowiązującym prawem, wyroby służące między innymi zapewnieniu bezpieczeństwa publicznego, wprowadzane do użytkowania w jednostkach ochrony przeciwpożarowej oraz wykorzystywane przez te jednostki do alarmowania o pożarze lub innym zagrożeniu oraz do prowadzenia działań ratowniczych, a także wyroby stanowiące podręczny sprzęt gaśniczy, mogą być stosowane wyłącznie po uprzednim uzyskaniu dopuszczenia do użytkowania. Dopuszczenie może być wydane na podstawie pozytywnej oceny właściwości użytkowych wyrobu, potwierdzonych najczęściej badaniami lub opiniami ekspertów [1]. Sposoby przeprowadzenia badań sprawdzających regulują najczęściej odpowiednie akty prawne (normy lub rozporządzenia), które są nowelizowane w miarę wprowadzania nowych rozwiązań technicznych wynikających z postępu techniki bezpieczeństwa. Sprawia to, że prowadzenie badań certyfikacyjnych narzędzi i urządzeń stosowanych w systemach bezpieczeństwa oraz ratownictwa technicznego jest istotnym obszarem działań wynikającym ze stale rozwijających się technik i metod prowadzenia działań zapobiegawczych i ratowniczych. Zadaniem prowadzonych badań sprawdzających jest zapewnienie skuteczności działania i bezpieczeństwa eksploatacyjnego sprzętu wdrażanego i pozostającego w użytkowaniu. Ze względu na przeznaczenie oraz specyfikę działania i eksploatacji szczególne znaczenie mają badania sprzętu ratowniczego i gaśniczego prowadzone w celu zapewnienia wysokiego stopnia bezpieczeństwa biernego zarówno w stosunku do ratowników jak i otoczenia zewnętrznego. Zapewnienie bezpieczeństwa na odpowiednim poziomie wymaga opracowania metod i specjalistycznych urządzeń pozwalających na testowanie sprzętu w symulowanych, ekstremalnych warunkach odpowiadających warunkom eksploatacji lub prowadzenia akcji ratowniczej [2, 3, 4]. Opracowywane w Instytucie Technologii Eksploatacji Państwowym Instytucie Badawczym (ITeE-PIB) w Radomiu urządzenia testowe adresowane są do instytucji odpowiedzialnych za dopuszczanie do eksploatacji technicznego wyposażenia systemów bezpieczeństwa. Przeznaczone są 1 Instytut Technologii Eksploatacji PIB, 26-600 Radom; ul. Pułaskiego 6/10. Tel +48 48 364-42-41 wew. 290, stanislaw.koziol@itee.radom.pl 2 Instytut Technologii Eksploatacji PIB, 26-600 Radom; ul. Pułaskiego 6/10. Tel +48 48 364-42-41 wew. 304, andrzej.zbrowski@itee.radom.pl 3 Instytut Technologii Eksploatacji PIB, 26-600 Radom; ul. Pułaskiego 6/10. Tel +48 48 364-42-41 wew. 232, tomasz.samborski@itee.radom.pl 820

do prowadzenia badań w oparciu o metodyki zgodne z obowiązującymi w danym kraju lub międzynarodowymi przepisami prawnymi [5, 6]. Unikalne w skali krajowej i światowej, urządzenia pozwalają na jednoznaczną weryfikację wszystkich parametrów, istotnych z punktu widzenia skuteczności i bezpieczeństwa działania. Opracowane metodyki badań pozwalają na rzetelną weryfikację parametrów podawanych przez producentów, czasami zawyżanych lub nie mających odniesienia do rzeczywistych warunków eksploatacji. W ramach realizowanych programów badawczych i rozwojowych powstały rozwiązania nowych metod i aparatury do badań certyfikujących, wykorzystujące zaawansowane układy wykonawcze i inteligentne algorytmy sterowania. W dalszej części publikacji opisano wybrane systemy badawcze i testowe do badań urządzeń stosowanych w systemach ochrony przeciwpożarowej wykonane w ITeE-PIB we współpracy z Centrum Naukowo Badawczym Ochrony Przeciwpożarowej-PIB w Józefowie oraz wdrożone do stosowania w laboratoriach do realizacji procedur certyfikacyjnych. 1. SYSTEM DO BADANIA PRZECIWPOŻAROWYCH HYDRANTÓW ZEWNĘTRZNYCH I SIECI HYDRANTOWYCH Hydranty zewnętrzne instalowane w sieciach wodociągowych są wykorzystywane do poboru wody do gaszenia pożarów i zaopatrzenia wodnego pojazdów straży pożarnej, a w przypadku instalacji przemysłowych o ciśnieniu od 8 do 15 bar do bezpośredniego zasilania linii gaśniczych oraz do działań ratownictwa chemicznego i ekologicznego. Zgodnie z najnowszymi normami [7, 8, 9], hydranty powinny posiadać świadectwo dopuszczenia do użytkowania w ochronie przeciwpożarowej wydawane na podstawie badań: szczelności zaworu i szczelności zewnętrznej, skuteczności działania urządzenia odwadniającego i zaworu napowietrzającego, charakterystyki przepływowej, odporności na obciążenia użytkowe i trwałości. 9 4 8 10 7 11 15 6 12 1 3 13 1 14 2 5 Rys. 1. A - urządzenie do badania hydrantów zewnętrznych, B głowica manipulacyjna 1 badany hydrant, 2 - kolektor zasilający, 3 przewód zasilający, 4 głowica manipulacyjna, 5 - przepływomierz, 6 manometr, 7 prowadnica pionowa, 8 prowadnica pozioma, 9 szafa sterownicza, 10 serwonapęd z reduktorem, 11 - momentomierz, 12 obudowa momentomierza, 13 sprzęgło elastyczne, 14 zabierak pokrętła zaworu hydrantowego, 15 regulacja położenia głowicy 821

Stanowisko do badania hydrantów przedstawia rysunek 1 [10]. Badany hydrant jest montowany na kolektorze zasilającym wyposażonym w znormalizowane przyłącza o średnicach nominalnych DN80, DN100 i DN150. Kolektor wraz z hydrantem są zasilane wodą z zewnętrznego źródła dopływającą przez przepływomierz i przewód zasilający. Ciśnienie wody zasilającej jest mierzone czujnikiem ciśnienia umieszczonym w kolektorze, a wypływającej z hydrantu manometrem. Głowica wykonawcza jest łączona z pokrętłem zaworu badanego hydrantu i służy do jego otwierania i zamykania. Konstrukcja hydrantów zależy od głębokości zabudowy, która może wynosić od 1,0 do 1,8 m, średnicy nominalnej, rodzaju hydrantu (nadziemny, podziemny) i indywidualnego rozwiązania uwzględniającego np. szczególny kształt części nadziemnej. W celu zapewnienia możliwości badania wszystkich hydrantów, głowicę manipulacyjną umieszczono na układzie prostopadłych prowadnic, które umożliwiają jej przemieszczanie i sprzęganie z hydrantami o różnych wymiarach. Głowica manipulacyjno-pomiarowa urządzenia pokazana na rysunku 1B służy do obracania pokrętłem zaworu hydrantowego w kierunku zamykania lub otwierania z użyciem zadanego momentu obrotowego i z pomiarem jego aktualnej wartości oraz do wykonywania zaprogramowanych sekwencji ruchów obrotowych odpowiednio do realizowanej procedury badawczej. Zespołem wykonawczym głowicy jest serwonapęd z reduktorem, który pracuje w układzie sprzężenia zwrotnego z momentomierzem ułożyskowanym w obudowie. Na dolnym czopie momentomierza jest osadzony zabierak pokrętła zaworu połączony z układem napędowym za pomocą elastycznego sprzęgła. Zabierak jest sprzęgany bezpośrednio z pokrętłem do ręcznego otwierania hydrantów nadziemnych, a do sprzęgania z hydrantami podziemnymi służy dodatkowy adapter ze standardowym gniazdem. Układ sterująco-pomiarowy urządzenia wykonano w oparciu o sterownik PLC wyposażony w moduły wejść i wyjść cyfrowych i analogowych pozwalające na sterowanie pracą stanowiska i dokonywanie pomiarów przebiegu momentu i przepływu w trakcie prób. Podczas realizacji próby trwałościowej hydrantu przebieg testu można obserwować na monitorze. Na przykładowych wykresach przedstawionych na rysunku 2 zarejestrowane są przebiegi momentu obrotowego obciążającego zwór hydrantu oraz przepływ wody przez hydrant w funkcji czasu; na wykresie górnym podczas zamykania zaworu, a na dolnym przy jego otwieraniu. Rys. 2. Zarejestrowane wykresy zmienności momentu obrotowego obciążającego zawór i przepływu wody w funkcji czasu podczas badania trwałości hydrantu Urządzenie do badania hydrantów dzięki odpowiedniemu wyposażeniu w aparaturę sterującą i pomiarową może być wykorzystane do przeprowadzenia kompletnego testu hydrantu obejmującego badanie charakterystyki hydraulicznej, wytrzymałości i trwałości. Wraz z opracowanymi procedurami badań pozwala na przeprowadzenie testów zgodnie z najnowszymi wymaganiami normatywnymi obowiązującymi w Unii Europejskiej. Realizacja sekwencji kilku testów, w tym długotrwałego badania trwałościowego, odbywa się na jednym stanowisku z wykorzystaniem automatycznego systemu sterowania i akwizycji wyników pomiarów. 822

Został również opracowany zestaw przenośnej aparatury kontrolno-pomiarowej do okresowej kontroli stanu technicznego sieci hydrantowych i hydrantów zewnętrznych w miejscu ich eksploatacji przedstawiony na rysunku 3 oraz odpowiednie procedury testowe. Pozwalają one na: sprawdzenie wydajności hydrantu przy ciśnieniu do 15 bar, sprawdzenie ciśnienia zamknięcia hydrantu, sprawdzenie momentu obrotowego otwarcia i zamknięcia zaworu hydrantu, kontrolowanie hydrantów nadziemnych oraz podziemnych. Rys. 3. Przenośny zestaw do kontroli stanu technicznego sieci hydrantowych i hydrantów zewnętrznych w miejscu ich eksploatacji Zestaw wraz z procedurami testowymi, ze względu na niewielki koszt wytwarzania, niewielką masę oraz mobilność jest przeznaczony do powszechnej kontroli sprawności technicznej sieci hydrantowych i hydrantów zainstalowanych na sieciach wodociągowych przez służby odpowiedzialne za sprawność tych urządzeń. 2. SYSTEM DO BADANIA CZUJEK DYMU W OSŁONACH PRZECIWWIETRZNYCH Czujki dymu umieszczone w osłonach przeciwwietrznych umożliwiają wykrywanie cząstek dymu i produktów spalania w powietrzu przepływającym kanałami wentylacyjnymi. Osłony zapewniają prawidłową pracę jonizacyjnych czujek dymu oraz czujek optyczno temperaturowych, nadzorujących powietrze w kanałach wlotowych oraz wylotowych powietrza w instalacjach wentylacyjnych oraz klimatyzacyjnych. Badania osłon przeciwwietrznych z czujkami dymu przeprowadza się zgodnie z przepisami normatywnymi [11]. Podstawowym badaniem decydującym o dopuszczeniu do zastosowania w systemach sygnalizacji pożarowej są pomiar wartości progu zadziałania oraz czułość pożarowa. Badania są przeprowadzane w specjalnie skonstruowanym kanale dymowym, połączonym z testową komorą spalania, pozwalającym na odtworzenie rzeczywistych warunków pracy czujki dymu zainstalowanej w osłonie przeciwwietrznej [12, 13]. Schemat i fotografię kanału przedstawia rysunek 4. W celu zapewnienia stabilizacji warunków badań, a szczególnie prędkości przepływu powietrza i zadymienia w pomiarowym odcinku kanału zastosowano wentylator o regulowanym wydatku, sterowanie strugą powietrza za pomocą zaworów klapowych oraz laminaryzację przepływu. Ukształtowanie kanału pozwala na cyrkulacyjny obieg zadymionego powietrza pobieranego z testowej komory spalania przez odcinek pomiarowy z zamontowaną osłoną przeciwwietrzną. System pozwala na badanie czujek w osłonach o różnej konstrukcji (metalowe, kompozytowe, polimerowe) oraz sposobie montażu w następujących warunkach: prędkość powietrza od 1 m/s do 25 m/s, zakres temperatur pracy od -25 C do +70 C, wilgotność względna powietrza do 95% przy 40 C. Konfiguracja modułu kontrolno-pomiarowego systemu obejmuje komputer PC z zaimplementowanym specjalizowanym oprogramowaniem współpracujący ze sterownikiem PLC pozwalającym na realizację wszystkich niezbędnych funkcji pomiarowych i sterujących wynikających z opracowanych procedur badawczych, a w szczególności: 823

sterowanie obiegiem i regulację prędkości powietrza przepływającego przez komorę pomiarową, pomiary wartości progu zadziałania oraz czułości pożarowej, generowanie wykresów charakterystyk pracy czujek dymu. A B Rys. 4. A - Schemat systemu do badania czujek dymu: 1 kanał testowy, 2 komora spalania, 3 komora pomiarowa, B - Widok testowego kanału wentylacyjnego: 1 kanał testowy, 2 moduł wentylatora, 3 komora pomiarowa, 4 przepusty, 5 moduł laminaryzacji przepływu Podstawowym przeznaczeniem stanowiska jest prowadzenie badań certyfikacyjnych dopuszczających osłony przeciwwietrzne z czujkami dymu do stosowania w automatycznych systemach sygnalizacji pożarowej. 3. URZĄDZENIE DO BADANIA SIŁOWNIKÓW ELEKTROMECHANICZNYCH W przypadku powstania pożaru, w zamkniętym pomieszczeniu lub budynku wzrasta temperatura powietrza oraz bardzo szybko gromadzą się dym i gazy pożarowe, wypełniając je najpierw w górnej części, a potem stopniowo obniżając się ku dołowi. Jeżeli w budynku występuje instalacja oddymiająca [14], w odpowiednim czasie po wykryciu pierwszych oznak pożaru następuje jej zadziałanie. Polega ono na otwarciu, przy wykorzystaniu specjalnych elektromechanicznych układów wykonawczych, klap lub okien oddymiających i tym samym odprowadzeniu nagromadzonych gazów i ciepła na zewnątrz. Poprawne funkcjonowanie instalacji pożarowych jest podstawowym warunkiem skutecznego przeprowadzenia ewakuacji budynku i zapobiegania rozprzestrzenianiu się pożaru. Od napędów elektromechanicznych (siłowników) stosowanych w systemach wentylacji pożarowej wymaga się przede wszystkim odpowiedniej wytrzymałości, trwałości oraz zdolności działania w warunkach pożarowych [15]. W ramach badań dopuszczających do stosowania dokonywane jest sprawdzenie charakterystyki obciążeniowej przy zastosowaniu zwiększonego o 30% obciążenia nominalnego, sprawdzenie czasu działania pod obciążeniem oraz badanie trwałości. Testy odbywają się przy zastosowaniu parametrów klimatycznych odpowiadających zarówno warunkom eksploatacji zimowej, jak i pożarowym. Najważniejszym elementem opracowanego systemu badań napędów stosowanych w technice oddymiania i wentylacji jest stanowisko badawcze pozwalające na prowadzenie w zmiennych warunkach temperaturowych badań napędów, których elementy robocze realizują ruch liniowy lub obrotowy [16, 17, 18]. Wdrożone stanowisko znacznie rozszerza dotychczasowe możliwości badawcze, ze względu na połączenie układów wymuszeń siłowych oraz termicznych w jednym kompaktowym urządzeniu ze zintegrowanym system sterowania oraz akwizycji danych. Urządzenie przedstawione na rysunku 5 składa się z komory temperaturowej połączonej z układami realizującymi funkcje związane z wymuszeniami mechanicznymi. Podstawowym zespołem urządzenia służącym do zapewnienia stałych warunków środowiskowych (temperatura, wilgotność) towarzyszących badaniu umieszczonego w jej wnętrzu obiektu, jest zamocowana na 824

przestrzennej ramie komora termiczna, wyposażona w regulowany, uniwersalny system pozwalający na zamocowanie i obciążanie dowolnego typu siłownika. A Rys. 5. A - Schemat systemu do badania siłowników elektrycznych, B Stanowisko do badania siłowników widok ogólny B Zastosowane rozwiązania konstrukcyjne pozwalają na obciążanie organów roboczych siłowników liniowych i obrotowych w trakcie wykonywania ruchów roboczych z zastosowaniem grawitacyjnego lub mechatronicznego systemu obciążania [19]. Użycie grawitacyjnego układu obciążającego zapewnia stałość obciążenia podczas prowadzenia badań trwałościowych, gdzie wymagana ilość cykli dochodzi do 10 000. Mechatroniczny system pozwala na realizację badań wytrzymałościowych z zadaną dynamiką. Podstawowe parametry stanowiska badawczego: obciążenie liniowe do 5 kn obciążenie momentem obrotowym do 30 Nm przemieszczenie w ruchu liniowym do 1,2 m i obrotowym do 4,7 rad temperatura badań od 243 do 363 K zasilanie siłownika elektrycznego 24 V, 230 V AC/DC pomiar i rejestracja: siły lub momentu siły, przemieszczenia, temperatury, wilgotności, napięcia i prądu zasilania. Kontrolę nad realizacją wybranych procedur badawczych oraz akwizycją danych pomiarowych sprawuje zintegrowany system kontrolno-pomiarowy z oprogramowaniem obejmującym dwa obszary: graficzny interfejs użytkownika komunikującego się z systemem badawczym, z wykorzystaniem komputera PC z systemem Windows, pozwalający na identyfikację obiektu badań, wybór procedury oraz zadawanie parametrów badań, realizację wybranych przez użytkownika procedur badawczych nadzorowanych bezpośrednio przez sterownik PLC. Podstawowym przeznaczeniem stanowiska jest prowadzenie badań certyfikacyjnych dopuszczających napędy elektromechaniczne do stosowania w systemach przeciwpożarowych. 4. URZĄDZENIA DO BADANIA SYSTEMÓW GAŚNICZYCH Stanowisko do rozwarstwiania próbek pożarniczych węży tłocznych przeznaczone jest do oznaczania wytrzymałości adhezyjnej pomiędzy warstwami węży pożarniczych zgodnie z PN-EN ISO 8033:2006 [20]. 825

Węże strażackie poddawane są naprężeniom wynikającym z ciśnienia pompowanej wody, naprężeniom termicznym oraz oddziaływaniom mechanicznym przy zwijaniu. Materiały stosowane do ich produkcji muszą zatem posiadać odpowiednią wytrzymałość. Spełnienie tych warunków wymaga użycia kilkuwarstwowych materiałów kompozytowych. Uzyskanie wymaganego czasu eksploatacji wymaga zapewnienia odpowiedniej wytrzymałości adhezyjnej pomiędzy warstwami. A B Rys. 6. Stanowisko do badań wytrzymałości adhezyjnej pożarniczych węży tłocznych: a) stanowisko z interfejsem operatora, b) schemat mocowania rozwarstwianej próbki Stanowisko do badań wytrzymałości adhezyjnej składa się ze specjalizowanej maszyny (zrywarki laboratoryjnej) oraz komputerowego systemu wizualizacji przebiegu prób i akwizycji danych pomiarowych [21]. Umożliwia prowadzenie badań z maksymalnym obciążeniem rozrywającym do 1000 N wywieranym za pomocą głowicy roboczej, przemieszczającej się w zakresie 335 mm z prędkością 10 100 mm/min. Na rysunku 6A przedstawiono widok kompletnego stanowiska, a na rysunku 6B sposób mocowania wstępnie rozwarstwionej próbki materiału węża w szczękach głowicy roboczej, które rozsuwając się powodują całkowite rozwarstwienie próbki. Ruchowi roboczemu szczęk towarzyszy ciągła rejestracja siły rozrywającej próbkę. Jednym z warunków skuteczności akcji gaśniczej jest możliwość wytworzenia i dostarczenia do obszaru objętego pożarem odpowiedniej ilości środka gaśniczego w możliwie krótkim czasie. Jedną z metod gaszenia pożarów ciał stałych i cieczy jest podawanie piany gaśniczej przy użyciu prądownicy, wytwornicy lub agregatu pianotwórczego. Badanie urządzeń wytwarzających pianę polega na przeprowadzeniu próby napełnienia zbiornika o określonej objętości w określonym czasie. Głównym elementem stanowiska badawczego jest przenośny, modułowy zbiornik na pianę zbudowany z segmentów, którego widok przedstawiono na rysunku 7. Rys. 7. Stanowisko do badania generatorów piany gaśniczej 826

Moduły zbiornika zbudowane w postaci lekkich ram stalowych wypełnionych siatką i szczelną powłoką z tworzywa sztucznego mogą być łączone w ilości od 4 do 15, pozwalając na regulację objętości w zakresie od 12 do 210 m 3. Łatwa w montażu konstrukcja, zaopatrzona w elementy usztywniające pozwala na sprawne i bezpieczne prowadzenie badań polegających na napełnianiu zbiornika pianą z wytwornicy, której wylot jest umieszczony powyżej jego górnej krawędzi. 5. SYSTEM DO BADANIA URZĄDZEŃ RATOWNICTWA WYSOKOŚCIOWEGO Prowadzenie akcji ratowniczych i gaśniczych w wysokich budynkach i innych obiektach o znacznej wysokości wymaga zastosowania specjalnych pojazdów z drabinami oraz podnośnikami pożarniczymi. Ze względu na konieczność zapewnienia odpowiedniej efektywności działań i bezpieczeństwa ratowników, osób ratowanych i otoczenia, pojazdy z urządzeniami ratownictwa wysokościowego muszą spełniać określone wymagania. Należą do nich przede wszystkim: możliwość szybkiego dojazdu do miejsca zdarzenia oraz krótki czas przygotowania do działania, odpowiednia sztywność i wytrzymałość na obciążenia urządzeń wysokościowych, niezawodne działanie automatycznych systemów zabezpieczających i sterujących, zdolność do nieprzerwanej pracy w określonym czasie. Spełnienie tych wymagań jest weryfikowane w trakcie badań diagnostycznych, których wyniki stanowią podstawę dopuszczenia tych urządzeń do stosowania w systemie bezpieczeństwa powszechnego. Celem badań realizowanych za pomocą zbudowanego systemu, jest sprawdzenie, czy konstrukcja oraz zastosowane układy zabezpieczające i sterowania zapewniają w wymaganym stopniu bezpieczeństwo eksploatacji. Badania są przeprowadzane zgodnie z normami: [22, 23, 24, 25], wymagającymi wykonania ponad 40 różnych testów. W skład systemu wchodzą procedury diagnostyczne oraz moduły pomiarowe i pomocnicze [26]. Struktura systemu, której główną część pomiarową przedstawia rysunek 8 obejmuje rozproszone moduły wykonawcze, sterujące i pomiarowe przystosowane do prowadzenia badań indywidualnych i zespolonych [27, 28, 29, 30]. Badania wymagają rozmieszczenia aparatury w charakterystycznych punktach testowanej konstrukcji. Zastosowane protokoły komunikacyjne, algorytmy sterowania i specjalistyczne środowisko informatyczne oraz radiowy system łączności pomiędzy poszczególnymi modułami dają możliwość konfigurowania elastycznego, modułowego układu testowania ze swobodną aranżacją funkcjonalną i przestrzenną. Rys. 8. Struktura modułowego systemu testowania bezpieczeństwa pojazdów z wysoko położonym środkiem masy i urządzeniami ratownictwa wysokościowego W skład systemu wchodzą następujące moduły pomiarowe i pomocnicze: poziomnice elektroniczne do pomiarów kątów nachylenia ramy i nadwozia samochodu, przęsła lub szczebla drabiny, podłogi kosza, platformy samochodu lub terenu, kątomierz elektroniczny do pomiaru kąta obrotu wysięgnika z urządzeniem wysokościowym, czujniki siły nacisku kół jezdnych samochodu lub stóp podpór na podłoże, 827

programowalny układ obciążający szczebel drabiny lub podłogę kosza, czujnik temperatury oleju w zbiorniku układu hydraulicznego, zestaw przyrządów do kontroli warunków atmosferycznych, układ sterowania przebiegiem badań, transmisji, akwizycji i przetwarzania danych pomiarowych. Układ pomiarowy i sterujący systemu diagnostycznego składa się z dwóch podstawowych członów: sterownika PLC, którego zadaniem jest komunikowanie się z modułami pomiarowymi systemu za pośrednictwem radiomodemu, komputera klasy PC, którego program poprzez łącze RS232 steruje pracą sterownika PLC, odczytuje dane z modułów pomiarowych zgromadzone przez sterownik oraz wyświetla na ekranie wyniki w postaci cyfrowej i graficznej. Ruchy wykonywane przez podnośnik z maksymalnymi możliwymi prędkościami w pełnym zakresie roboczym Pomiar prędkości wiatru Pomiar kąta pochylenia podestu roboczego A B Rys. 9. A - Oprogramowanie systemu diagnostycznego okno procedury testowej, B - Sprawdzenie skuteczności poziomowania podestu roboczego podnośnika pożarniczego w warunkach dynamicznych z wykorzystaniem modułów systemu diagnostycznego Program komputera PC we współpracy ze sterownikiem PLC umożliwia wykonanie wybranej procedury badawczej, wizualizację jej przebiegu oraz archiwizację danych. Na rysunku 9A przedstawiono ekran procedury sprawdzenia skuteczności poziomowania podestu roboczego podnośnika, na rysunku 9B sposób jej realizacji. Badania diagnostyczne pojazdów z urządzeniami wysokościowymi realizowane za pomocą systemu mają na celu sprawdzenie ich właściwości oraz poprawności działania układów roboczych, sterowania i zabezpieczających i obejmują następujące główne kierunki testów: wyznaczenie położenia środka masy pojazdu oraz właściwości układu zawieszenia, sprawdzenie działania układów monitorujących parametry pracy urządzeń wysokościowych, sprawdzenie działania automatycznych układów poziomujących i zapewniających stateczność, sprawdzenie sztywności i wytrzymałości konstrukcji mechanicznej urządzeń wysokościowych, sprawdzenie poprawności pracy i sztywności układów hydraulicznych przy długotrwałej pracy. Wyniki badań uzupełnionych dodatkowymi testami sprawdzającymi parametry pojazdu pozwalają na ocenę bezpieczeństwa w warunkach działań ratowniczych. Szczególnie ważna w tych badaniach jest kontrola automatycznych układów bezpieczeństwa i zapewnienia stateczności, które w warunkach zagrożenia muszą działać niezawodnie niezależnie od działań podejmowanych przez człowieka. Konfiguracja systemu w postaci autonomicznych modułów z własnym zasilaniem zintegrowanych radiowo z pozostałymi komponentami pozwala na przeprowadzenie badań dowolnego urządzenia wysokościowego podczas jego pracy w warunkach poligonowych. Rodzaj wykonywanych pomiarów, charakter testów i sposób oceny badanej konstrukcji pozwalają na zastosowanie systemu do badań innych urządzeń wysokościowych montowanych na samochodach takich jak podnośniki platformowe, żurawie, pompy do betonu itp. 828

PODSUMOWANIE Wszystkie opisane, opracowane i wykonane w Instytucie Technologii Eksploatacji PIB systemy i urządzenia testowe zostały wdrożone w Centrum Naukowo-Badawczym Ochrony Przeciwpożarowej w Józefowie. Są wykorzystywane przede wszystkim do realizacji badań certyfikacyjnych, których wyniki stanowią podstawę do dopuszczenia do stosowania badanych rozwiązań technicznych w systemach ochrony przeciwpożarowej i bezpieczeństwa powszechnego. Wdrożona aparatura stanowi znaczące udoskonalenia systemów certyfikacji i kontroli stanu technicznego urządzeń i instalacji eksploatowanych w systemach bezpieczeństwa. Najważniejszym osiągnięciem opisanej działalności badawczej i rozwojowej jest wprowadzenie do systemu testowania urządzeń technicznych służących bezpieczeństwu, nowoczesnych, zautomatyzowanych i skomputeryzowanych metod testowych pozwalających na wszechstronne badania ocenianych rozwiązań. Badania są realizowane w odpowiednio regulowanych warunkach odpowiadających zarówno rzeczywistym parametrom pracy, narażeniom pożarowym oraz wymaganiom normatywnym i prawnym. Dzięki zastosowaniu rozszerzonych możliwości modelowania testowego środowiska pracy, inteligentnych systemów sterowania i programowania procedur badawczych oraz komputerowych układów rejestracji wyników pomiarów opracowane urządzenia mogą być wykorzystywane również do szeroko rozumianych prac badawczorozwojowych. Wprowadzenie najnowszych metod badań certyfikacyjnych rozwiązań stosowanych w ochronie przeciwpożarowej i ratownictwie, obowiązujących w Unii Europejskiej, pozwala na doskonalenie krajowego systemu bezpieczeństwa powszechnego oraz stanowi ważną bazę doświadczalną dla krajowych producentów. Dzięki możliwości przeprowadzenia badań w CNBOP-PIB mają oni możliwość certyfikacji swoich wyrobów przed skierowaniem ich na rynek krajowy i eksport. Kierunki dalszego rozwoju systemów diagnostycznych urządzeń stosowanych w systemach bezpieczeństwa stymulowane są permanentnym doskonaleniem technik zabezpieczeń i ratowniczych z zastosowaniem nowych rozwiązań technicznych powstających w ośrodkach badawczych producentów. Głównym kierunkiem jest ciągłe doskonalenie metod diagnostycznych na bazie zaawansowanych technologii mechatronicznych i informatycznych w ślad za rozwijającymi się systemami czynnej i biernej ochrony przeciwpożarowej. Priorytetowym kierunkiem prac niezbędnych do realizacji w Polsce jest tworzenie zaplecza badawczego pozwalającego na prowadzenie diagnostyki kompletnych systemów w warunkach i skali zbliżonych do rzeczywistych. Streszczenie W artykule zaprezentowano zaprojektowane i wykonane w ITeE-PIB w Radomiu systemy badawczo-testowe urządzeń stosowanych w ochronie przeciwpożarowej. Wynikiem prowadzonych od kilku lat prac w obszarze bezpieczeństwa technicznego we współpracy z CNBOP-PIB w Józefowie są metody, procedury oraz stanowiska testowe do badań urządzeń stosowanych w systemach ochrony ppoż. Opracowane systemy wdrożone zostały w Laboratoriach CNBOP-PIB w Józefowie do procedur certyfikacyjnych i aprobat technicznych zabezpieczeń przeciwpożarowych (hydranty, tryskacze), technicznego wyposażenia straży pożarnej (węże, generatory piany, podnośniki i drabiny wysokościowe), elementów sygnalizacji alarmu pożaru (czujki dymu) oraz automatyki pożarniczej (napędy elektromechaniczne systemów oddymiania i wentylacji). Test and research systems for fire protection devices Abstract The article presents test and research systems for fire protection devices designed at the Institute for Sustainable Technologies National Research Institute in Radom. The methods, procedures, and test stands developed are the results of cooperation between the Institute and the Scientific and Research Centre for Fire Protection National Research Institute in Józefów. The systems in question have been implemented at the Centre for the verification of certification procedures for t he following elements: fire protection devices (e.g. 829

hydrants, sprinklers), technical equipment (e.g. hoses, foam generators, lifts, ladders), elements of fire notification (smoke detectors), and automatic fire protection elements (e.g. servomotors in ventilation and smoke extraction systems). BIBLIOGRAFIA 1. Ustawa z dnia 24 sierpnia 1991 r. o ochronie przeciwpożarowej. Dz. U. 1991 Nr 81 poz. 351. 2. Zbrowski A., Samborski T.: Systemy techniczne wspomagające bezpieczeństwo obiektów i procesów technicznych jako czynnik zmniejszenia skutków i katastrof przemysłowych. Bezpieczeństwo i Technika Pożarnicza. Safety & Fire Technique. Wydawnictwo CNBOP. Nr 19/3/10 Józefów, September 2010, str. 123 130. 3. Zbrowski A., Samborski T., Kozioł S.: Research and test apparatus for certification testing in technical rescue systems. Problemy Eksploatacji 2010 nr 3, str. 127-138. 4. Zbrowski A., Kozioł S.: Monitorowanie i diagnozowanie procesów i obiektów technicznych w systemach zapewnienia bezpieczeństwa technicznego. Bezpieczeństwo i Technika Pożarnicza. Safety & Fire Technique. Wydawnictwo CNBOP. Nr 21/1/11 Józefów, March 2011, str. 47 58. 5. Zbrowski A., Samborski T., Kozioł S.: Nowoczesne metody i urządzenia badawcze wspomagające systemy bezpieczeństwa technicznego. Badania naukowe w obszarze techniki i technologii obronnych. Biuletyn Departamentu Nauki i Szkolnictwa Wojskowego MON i Centralnej Biblioteki Wojskowej, Warszawa 2010, s 111-121. 6. Dobrodziej J., Mazurkiewicz A., Zbrowski A.: Quality testing model for unit prototype technological devices. Scientific Problems of Machines Operation and Maintenance. Zagadnienia Eksploatacji Maszyn. 1(165), Vol. 46, 2011, str. 29-44. 7. PN-EN 1074-6:2009 Armatura wodociągowa. Wymagania użytkowe i badania sprawdzające. Hydranty. 8. PN-EN 14384:2009 Hydranty przeciwpożarowe naziemne. 9. PN-EN 14339:2009 Hydranty przeciwpożarowe podziemne. 10. Samborski T., Matras E., Kozioł S., Matecki K.: Urządzenie i przebieg badań w procesie certyfikacji przeciwpożarowych hydrantów zewnętrznych. Problemy Eksploatacji, 3/2008, s 219-228. 11. PN-EN 54-7:2004 Systemy sygnalizacji pożarowej. Czujki dymu. Czujki punktowe działające z wykorzystaniem światła rozproszonego, światła przechodzącego lub jonizacji. 12. Samborski T., Kozioł S., Zbrowski A., Stępień P.: Koncepcja modelowego systemu do badań osłon przeciwwietrznych z czujkami dymu. Problemy Eksploatacji 2012 nr 1, s 87-97. 13. Samborski T., Zbrowski A., Kozioł S.: Modelowy system do badan osłon przeciwwietrznych z czujkami dymu. Technologia i Automatyzacja Montażu, nr 3/2012, s. 33-39. 14. Mizieliński B.: Systemy oddymiania budynków. Wentylacja. Wydawnictwa Naukowo Techniczne, Warszawa 1999. 15. Rozporządzenie Ministra Spraw Wewnętrznych i Administracji z dnia 20 czerwca 2007 r. w sprawie wykazu wyrobów służących zapewnieniu bezpieczeństwa publicznego lub ochronie zdrowia i życia oraz mienia, a także zasad wydawania dopuszczenia tych wyrobów do użytkowania. Dz.U. 2007 nr 143 poz. 1002. 16. Samborski T, Kozioł S., Zbrowski A., Stępień P: Koncepcja modelowego systemu do badań napędów elektromechanicznych. Problemy Eksploatacji 2011 nr 4, s 135-148. 17. Samborski T., Zbrowski A., Kozioł S: Modelowy system do badan napędów elektromechanicznych. Technologia i automatyzacja montażu, 2/2012, s. 31-36. 18. Zbrowski A., Samborski T.: Study on electromechanical drives used in ventilation and smoke extraction systems. Eksploatacja i Niezawodność Maintenance and Reliability 2014; 16 (3), s. 367 376. 19. Samborski T., Zbrowski A.: The method of exploitation load for research testing the electrical actuators. TTS Technika Transportu Szynowego 9/2012, str. 2893-2899. 20. PN-EN ISO 8033:2006 Węże z gumy i z tworzyw sztucznych. Oznaczanie adhezji między warstwami. 830

21. Wojutyński J., Gospodarczyk A., Samborski T., Dobrodziej J., Pisarek A.: Komputerowy system monitorowania, akwizycji i przetwarzania danych w badaniach wytrzymałości adhezyjnej węży z gumy i tworzyw sztucznych. Problemy Eksploatacji, vol. 62 (3/2006), s. 51 63. 22. PN-ISO 10392:1997 Pojazdy drogowe dwuosiowe - Określenie położenia środka masy. 23. PN-EN 1846-2:2009 Samochody pożarnicze. Wymagania ogólne - Bezpieczeństwo i parametry. 24. PN-EN 14044+A1:2010 Samochody pożarnicze specjalne - Drabiny obrotowe z ruchami sekwencyjnymi - Wymagania dotyczące bezpieczeństwa, cech użytkowych oraz metody badań. 25. PN-EN 1777:2010 Podnośniki hydrauliczne dla straży pożarnej - Wymagania dotyczące bezpieczeństwa i badania. 26. Kozioł S., Matras E., Zbrowski A., Samborski T.: Koncepcja zestawu aparatury do badania stateczności i bezpieczeństwa samochodów z urządzeniami ratownictwa wysokościowego. LOGISTYKA 3/2011, s.1287-1297. 27. Zbrowski A., Kozioł S.: Badania prototypu systemu do kontroli bezpieczeństwa urządzeń ratownictwa wysokościowego, Problemy Eksploatacji 2012 nr 1, s 119-132. 28. Kozioł S., Zbrowski A., Matras E., Samborski T.: Aparatura do testowania bezpieczeństwa urządzeń ratownictwa wysokościowego. Problemy Eksploatacji 2012 nr 2, s 105-116. 29. Kozioł S., Matras E., Zbrowski A.: Modular System for Testing the Stability and Safety of Specialised Height Rescue Vehicles, SOLID STATE PHENOMENA Vol. Mechatronic Systems and Materials V, 2013, s. 55-60. 30. Kozioł S., Matras E., Zbrowski A.: Modułowy zestaw aparatury do testowania stateczności i bezpieczeństwa pojazdów specjalnych z urządzeniami ratownictwa wysokościowego. Technologia i automatyzacja montażu, 2/2012, s. 14-19. 831