Автономный дыхательный аппарат - Self-contained breathing apparatus

Пожарный из Торонто с автономным дыхательным аппаратом
В атмосфере, где может быть недостаток кислорода, подача воздуха осуществляется сзади.

Автономный дыхательный аппарат ( АД ), который иногда называют в качестве сжатого воздуха дыхательного аппарата ( CABA ) или просто дыхательного аппарат ( BA ), представляет собой устройство , изношенно для обеспечения дыхания воздуха в атмосфере, которая сразу же опасное для жизни или здоровья . Обычно они используются в пожаротушении и в промышленности. Термин « автономный» означает, что автономный дыхательный аппарат не зависит от удаленной подачи дыхательного газа (например, через длинный шланг). Если он предназначен для использования под водой, он также известен как комплект Scuba (автономный подводный дыхательный аппарат). Когда они не используются под водой, их иногда называют промышленными дыхательными наборами . Неофициальные названия включают воздушный пакет , воздушный баллон , кислородный баллон или просто пакет , которые в основном используются при тушении пожаров .

SCBA обычно состоит из трех основных компонентов: резервуара высокого давления (например, от 2216 до 5500 фунтов на  квадратный дюйм (от 15280 до 37920  кПа ), от 150 до 374 атмосфер), регулятора давления и ингаляционного соединения (мундштука, маски для рта или лицевой маски. ), соединенные вместе и закрепленные на несущей раме.

Автономные дыхательные аппараты можно разделить на две категории: с открытым или закрытым контуром.

Типы

Закрытая схема

Зибе Горман Савокс в музее угольной промышленности

Тип с замкнутым контуром, также известный как ребризер, работает путем фильтрации, пополнения и рециркуляции выдыхаемого газа. Он используется, когда требуется длительная подача дыхательного газа, например, при горноспасательных работах и в длинных туннелях , а также при прохождении через проходы, слишком узкие для большого воздушного баллона открытого цикла. До того, как были разработаны дыхательные аппараты открытого цикла, большинство промышленных дыхательных аппаратов были ребризерами , такими как Siebe Gorman Proto , Siebe Gorman Savox или Siebe Gorman Salvus . Примером современных дыхательных аппаратов с ребризером может служить SEFA .

Разомкнутая цепь

Человек в дыхательной маске марки MSA с капюшоном Nomex. Эта лицевая часть соединяется с регулятором, образуя полноценный дыхательный аппарат.
Пакеты дыхательных аппаратов, перевозимых на стойке в пожарной машине

Промышленные дыхательные комплекты открытого цикла заполнены фильтрованным сжатым воздухом, а не чистым кислородом. Типичные системы с открытым контуром имеют два регулятора; первая ступень для снижения давления воздуха, чтобы позволить ему переноситься к маске, и вторая ступень регулятора, чтобы еще больше снизить его до уровня чуть выше стандартного атмосферного давления. Затем этот воздух подается в маску либо через регулирующий клапан (срабатывающий только при вдохе), либо через клапан постоянного положительного давления (обеспечивающий постоянный поток воздуха к маске).

Спасательный или пожарный автономный дыхательный аппарат открытого типа имеет полнолицевую маску , регулятор , воздушный цилиндр, манометр в баллоне, дистанционный манометр (иногда со встроенным устройством PASS), а также ремни безопасности с регулируемыми плечевыми ремнями и поясным ремнем, который позволяет носить его. спина. Пневматический баллон обычно бывает трех стандартных размеров: 4 литра, 6 литров или 6,8 литра. Срок службы баллона можно рассчитать по следующей формуле: объем (в литрах) × давление (в барах) / 40-10 минут (10 вычитается для обеспечения запаса прочности), поэтому 6-литровый баллон составляет 300 бар, составляет 6 × 300/40 - 10 = продолжительность работы 35 минут. Относительная физическая подготовка, и особенно уровень нагрузки пользователя, часто приводит к колебаниям фактического полезного времени, в течение которого автономный дыхательный аппарат может подавать воздух, что часто сокращает рабочее время на 25-50%.

Комплект SCBA с устройством PASS (ADSU)

Пневматические баллоны изготавливаются из алюминия , стали или композитной конструкции (обычно обернутой углеродным волокном ). Композитные баллоны имеют самый легкий вес и поэтому предпочитаются пожарными службами (Великобритания: пожарные и спасательные службы, ранее называвшиеся пожарными командами ), но они также имеют самый короткий срок службы и должны быть выведены из эксплуатации через 15 лет. Пневматические цилиндры необходимо подвергать гидростатическим испытаниям каждые 5 лет. Во время длительных операций пустые воздушные баллоны можно быстро заменить свежими, а затем снова наполнить их из более крупных резервуаров в каскадной системе хранения или из воздушного компрессора, доставленного на место происшествия.

Положительное и отрицательное давление

В автономных дыхательных аппаратах открытого типа используется режим «положительного» или «отрицательного давления».

Система отрицательного давления полагается на внутреннее давление маски, падающее ниже давления окружающей среды, чтобы активировать поток. если маска не плотно прилегает, может произойти утечка окружающего газа в маску, что может быть проблемой из-за токсичного или раздражающего дыма и паров.

Система положительного давления слегка нагнетает внутреннее пространство маски и активирует поток, когда разница давлений уменьшается, но все еще превышает температуру окружающей среды. Если маска протекает, будет непрерывный поток для поддержания давления, и утечка внутрь невозможна. При хорошей посадке это экономит газ и предотвращает загрязнение. Если маска падает, регулятор будет постоянно расходовать газ, пытаясь поднять давление, и может потреблять значительное количество газа до того, как это будет исправлено.

Хотя производительность обоих типов дыхательных аппаратов в оптимальных условиях может быть схожей, такое "отказоустойчивое" поведение делает использование дыхательных аппаратов с положительным давлением предпочтительным для большинства приложений. Поскольку при создании положительного давления обычно отсутствует штраф за использование воздуха, старый тип отрицательного давления в большинстве случаев является устаревшей конфигурацией и встречается только со старым оборудованием. Однако некоторые пользователи отказываются от использования этой технологии, так как в случае повреждения или потери лицевой маски воздух будет неконтролируемым выходить. Скорость утечки может быть настолько высокой, что полностью заряженный автономный дыхательный аппарат будет опорожнен менее чем за три минуты, что не происходит с системами автономного дыхательного аппарата отрицательного давления.

Маски

В анфас маски дыхательных аппаратов , предназначенной для использования из воды иногда сконструированы таким образом , что делает их непригодными для подводного плавания , хотя некоторые из них могут позволить очень неглубокий аварийный погружению:

  • Уплотнение на краю маски представляет собой широкую трубку с тонкими гибкими стенками, проходящую по краю маски, наполненную воздухом при атмосферном давлении. На поверхности он прижимается к краям лица пользователя, создавая плотное прилегание, несмотря на небольшие различия в форме головы. При давлении на глубину более нескольких футов (под водой или в кессоне ) эта труба разрушается, разрушая уплотнение и вызывая утечку маски.
  • Изогнутое окно, которое под водой сильно искажает изображение из-за преломления .

Маска может иметь большое окно просмотра или маленькие линзы для глаз.

Внутри маски может быть небольшая носовая дыхательная маска , уменьшающая мертвое пространство для дыхания .

Маска также может включать двусторонний радиокоммуникатор .

Некоторые ранние промышленные ребризеры (например, Siebe Gorman Proto ) имели мундштук и носовой зажим вместо маски.

использование

Эластомерные маски, соединенные с баллонами с воздухом рюкзака: автономный дыхательный аппарат, который носят пожарные, приближающиеся с пожарным шлангом .

Есть две основные области применения автономных дыхательных аппаратов: пожаротушение и промышленное использование. Третье применение, которое сейчас входит в практику, - это медицина; например, Американский Национальный институт здоровья предписать использование SCBAs для медицинского персонала во время лечения лихорадки Эбола .

При пожаротушении упор в конструкции делается на теплостойкость и огнестойкость выше стоимости. SCBA, предназначенные для пожаротушения, как правило, дороги из-за экзотических материалов, используемых для обеспечения огнестойкости и, в меньшей степени, для снижения веса пожарного. Кроме того, современные дыхательные аппараты пожаротушения включают в свою конструкцию устройство PASS (персональная система безопасности) или ADSU (автоматический блок сигнала бедствия). Эти устройства издают характерные высокие звуковые сигналы, чтобы помочь определить местонахождение пожарных, терпящих бедствие, путем автоматической активации, если движение не ощущается в течение определенного периода времени (обычно от 15 до 30 секунд), а также позволяет активировать вручную в случае необходимости. При пожаротушении расположение этого дыхательного комплекта не должно мешать переносить спасенного человека на плечах пожарного .

Другое важное приложение предназначено для промышленных пользователей различных типов. Исторически горнодобывающая промышленность была важной областью, и в Европе это все еще отражается ограничениями на использование в конструкции дыхательных аппаратов металлов, которые могут вызывать искры. Другими важными пользователями являются нефтехимическая , химическая и атомная промышленность. Акцент на дизайн для промышленных пользователей зависит от конкретного применения и простирается от нижней части, которая критична с точки зрения затрат, до самых суровых условий, где дыхательный аппарат является частью интегрированной защитной среды, которая включает в себя газонепроницаемые костюмы для защиты всего тела и легкость обеззараживания. Промышленные пользователи часто получают воздух по воздуховоду, а сжатый воздух используется только для эвакуации или дезактивации.

Влияние температуры на давление

Показываемое манометром давление газа изменяется в зависимости от температуры окружающей среды. С понижением температуры давление внутри цилиндра уменьшается. Связь между температурой и давлением газа определяется формулой PV  = nRT . (См. Универсальная газовая постоянная .) Из формулы особенно важно понимать, что температура измеряется в кельвинах , а не в градусах Фаренгейта. Рассмотрим точку замерзания воды при 32 ° F (0 ° C, 273,15 K) и сравните ее с 96 ° F (35,6 ° C или 308,71 K; нормальная температура человеческого тела составляет 37 ° C). Хотя 96 арифметически это три раза 32, разница в температуре с научной точки зрения не является трехкратной. Вместо того, чтобы сравнивать 32 ° F и 96 ° F, следует сравнивать температуры 273,15 K и 308,71 K. Научно обоснованное изменение температуры от 32 до 96 ° F (от 0 до 36 ° C) в 1,13 (308,71 K / 273,15 K), а не в 3 раза. позже температура упадет до 32 ° F, манометр покажет 4,000 фунтов на квадратный дюйм (4,500 / 1,13). Другими словами, падение температуры на 10 ° F (5,5 ° C) вызывает снижение давления примерно на 82 фунта на квадратный дюйм (565 кПа). Отсутствие точного учета влияния температуры на показания давления может привести к недостаточному заполнению баллонов с воздухом, что, в свою очередь, может привести к преждевременной кончине воздуха у пожарного.

Регулирование

Пожарный-доброволец выходит из сооружения для ожогов, одетый в сертифицированный NIOSH автономный дыхательный аппарат, выдвижное снаряжение, соответствующее требованиям NFPA, и держит в руках пик.

В Соединенных Штатах и ​​Канаде дыхательные аппараты, используемые при пожаротушении, должны соответствовать требованиям, установленным Национальной ассоциацией противопожарной защиты , стандартом NFPA 1981. Если дыхательные аппараты, соответствующие требованиям NFPA 1981 года, предназначены для тушения пожаров. Текущая версия стандарта была опубликована в 2013 году. Эти стандарты пересматриваются каждые пять лет. Точно так же Национальный институт профессиональной безопасности и здоровья (NIOSH) имеет программу сертификации дыхательных аппаратов, предназначенных для использования в химической, биологической, радиологической и ядерной (CBRN) среде.

Любой дыхательный аппарат, поставляемый для использования в Европе, должен соответствовать требованиям Директивы по средствам индивидуальной защиты (89/686 / EEC). На практике это обычно означает, что автономный дыхательный аппарат должен соответствовать требованиям европейского стандарта EN 137: 2006. Сюда входят подробные требования к характеристикам автономного дыхательного аппарата, требуемая маркировка и информация, которая должна быть предоставлена ​​пользователю. Различают два класса дыхательных аппаратов: тип 1 для промышленного использования и тип 2 для пожаротушения. Любой автономный дыхательный аппарат, соответствующий этому стандарту, будет проверен на надежную работу и защиту пользователя от -30 ° C до +60 ° C в широком диапазоне жестких смоделированных условий эксплуатации.

Королевский военно-морской флот Австралии использует дыхательный аппарат со сжатым воздухом с открытым контуром (OCCABA) , дыхательный аппарат с положительным давлением в стиле рюкзака, для тушения пожаров.

Смотрите также

Примечания

использованная литература

  • IFSTA (2008). Основы пожаротушения и операций пожарной охраны (5-е изд.).

внешние ссылки