Пожарные насосы — ПОЖАРНЫЕ РЕБЯТА

Пожарные насосы

Насосы — это гидравлические машины, предназначенные для перемещения капельных жидкостей.

Пожарный насос — это устройство для подачи воды и огнетушащих средств к месту тушения пожара. Пожарные насосы устанавливаются на пожарную технику — пожарные автоцистерны, мотопомпы, насосные станции и другие устройства.

Насосная установка – это пожарный насос с коммуникациями всасывания, нагнетания, забора, смешения и дозирования пенообразователя.

История их создания уходит за пределы нашей эры. Первое упоминание о существовании приспособлений для перемещения жидкостей относятся к III-II векам до нашей эры. Первый пожарный насос для пожарных целей был изобретен примерно за 120 лет до нашей эры древнегреческим механиком из Александрии Ктесибием (учеником Герона). Насос имел два деревянных цилиндра, нагнетательный и всасывающие клапаны, уравнительный воздушный колпак, т. е. практически все конструктивные элементы, которые сохранились в современных поршневых насосах.

В настоящее время на пожарных машинах применяются насосы различных типов. Они обеспечивают подачу огнетушащих веществ, функционирование вакуумных систем, работу гидравлических систем управления.

Насосы в зависимости от их конструктивных особенностей и основных параметров классифицируются на насосы нормального давления, высокого давления, комбинированные.

Насосы нормального давления — это одно- или многоступенчатые пожарные насосы, обеспечивающие подачу воды и огнетушащих растворов при давлении на выходе до 1,6 МПа.

Насосы высокого давления — это многоступенчатые пожарные насосы, обеспечивающие подачу воды и огнетушащих растворов при давлении на выходе от 1,6 до 5,0 МПа.

Насосы комбинированные — это насосы, состоящие из последовательно соединенных насосов нормального и высокого давления, имеющих общий привод.

Работа всех насосов с механическим приводом характеризуется двумя процессами: всасывания и нагнетания перекачиваемой жидкости. При этом насос любого типа характеризуется величиной подачи жидкости, развиваемой напором, высотой всасывания и величиной коэффициента полезного действия.

Классификация насосов

Насосы классифицируются по нескольким признакам:

• принципу действия;
• конструктивному исполнению;
• назначению;
• отраслевому применению;
• величине подачи и напора.

Наиболее общей классификацией насосов является классификация по принципу действия. Пожарные насосы делятся по данному признаку на две группы: динамические и объемные.

Динамическими называют насосы, в которых жидкость под воздействием гидродинамических сил перемещается в камере (незамкнутом объеме), постоянно сообщающиеся с входом и выходом насоса.

Объемными называют насосы, в которых жидкость перемещается путем периодического изменения объема камеры, попеременно сообщающееся со входом и выходом насоса.

Динамические насосы подразделяются на лопастные и насосы трения и инерции.

Лопастными называют насосы, в которых жидкость перемещается за счет энергии, передаваемой ей при обтекании лопастей рабочего колеса. Эти насосы объединяют две основные группы насосов: центробежные и осевые.

В насосах трения и инерции жидкость перемещается под действием сил трения и инерции. Данная группа включает насосы: дисковые, вихревые, червячные и насосы без движущихся деталей. Среди насосов этой группы выделяют насосы без движущихся частей (без учета клапанов): струйные, гидравлические тараны (гидротараны), вытеснители, эрлифты.

Группа объемных насосов включает насосы возвратно-поступательного действия, в которую входят поршневые, плунжерные, диафрагменные и роторные насосы, объединяющие шестеренные, пластинчатые, винтовые и подобные им насосы.

Конструкции насосов весьма разнообразны. В пожарной технике находят применение лишь ограниченное число представителей различных групп насосов. Поэтому приводить полную классификацию насосов по другим признакам не представляется необходимым. Наибольшее применение в пожарной технике нашли следующие насосы: центробежные, струйные, шестеренные, шиберные, шиберно-роликовые, водокольцевые, поршневые, плунжерные и диафрагменные.

Принцип работы пожарных насосов, их достоинства, недостатки и область применения в пожарной технике

Центробежный насос

Центробежный пожарный насос имеет улиткообразный корпус, внутри которого располагается рабочее колесо с лопастями. При вращении колеса поступающая в осевом направлении в корпус жидкость закручивается лопастями и под действием возникающей центробежной силы выходит в напорный патрубок насоса. Эти насосы просты по конструкции, обладают незначительным износом, т. к. количество сопряженных трущихся деталей мало. Насосы могут работать на относительно загрязненных жидкостях. Они не требуют сложного обслуживания. Могут работать при закрытом напорном патрубке, т.е. «сами на себя».

Данный фактор является весьма важным, т.к. в случае перекрытия напорного патрубка не требуется осуществлять остановку насоса. При тушении пожаров такое условие возникает достаточно часто. Особенно это ценно для зимнего периода работы на пожаре, поскольку работа насоса «на себя» при закрытом напорном патрубке снижает вероятность замерзания воды в насосе.

Наряду с этим, центробежные насосы обладают одним из таких существенных недостатков, как неспособность самостоятельного подсасывания жидкости в начальный период работы насоса без предварительного его заполнения, т.к. масса воздуха мала и его движение под действием центробежных сил практически не происходит. Вторым, существенным недостатком данных насосов является срыв подачи жидкости в случае попадания воздуха во всасывающую рукавную линию.

В пожарной технике центробежные насосы нашли наибольшее применение. Это основные насосы пожарных машин. Они устанавливаются на автонасосах и автоцистернах, мотопомпах и другой технике. Они также применяются в системах охлаждения автомобильных двигателей с жидкостными системами.

Струйный насос

Насос имеет насадок с соплом, диффузор и камеру. Рабочая жидкость подводится к насадку. На выходе из сопла жидкость, обладая запасом кинетической энергии, имеет максимальную скорость. Увеличение скорости потока рабочей жидкости приводит к уменьшению давления в струе и камере ниже атмосферного. Эжектируемая жидкость под действием атмосферного давления поступает в камеру и уносится струей рабочей жидкости в диффузор, где скорость потока уменьшается, а напор увеличивается. Это позволяет осуществлять подачу жидкостями на определенное расстояние.

Струйные насосы более просты по конструкции чем центробежные. В данных насосах полностью отсутствуют сопряженные движущиеся детали. Такие насосы долговечны, могут перекачивать загрязненные жидкости. Насосы не требуют предварительного заполнения рабочей жидкостью и могут обеспечивать подачу жидкости из небольших и неглубоких источников.

Наряду с этим, для обеспечения работы таких насосов необходим определенный запас рабочей жидкости и ее подача под давлением к струйному насосу. Струйные насосы не могут работать при закрытом напорном патрубке за диффузором. При работе со струйным насосом на пожаре это означает, что на рукавной линии за струйным насосом не должно быть заломов или резких перегибов. Насосы обеспечивают лишь ограниченную подачу, соответствующую коэффициенту эжекции конкретной конструкции струйного насоса.

В пожарной технике они нашли достаточно широкое применение в качестве вакуум-аппаратов к центробежным насосам на автонасосах, автоцистернах, прицепных мотопомпах МП-600А и переносных мотопомпах. Струйные насосы применяются в гидроэлеваторах Г-600, приспособлениях для уборки пролитой воды и т. п.

Шестеренный насос

В открытом с двух сторон корпусе располагается с минимальным торцевым зазором пара сцепленных между собой шестерен. Зубья шестерен при вращении захватывают жидкость и переносят ее со стороны всасывания в сторону нагнетания. Эти насосы достаточно просты по конструкции, не требуют предварительного заполнения перекачиваемой жидкостью. Наряду с этим они имеют большие внутренние потери из-за наличия трущихся деталей, обладают повышенным износом, требуют обязательной смазки шестерен после работы, не могут работать на загрязненных жидкостях, имеют достаточно большую металлоемкость.

Насосы не могут работать «сами на себя», т.е. при закрытом напорном патрубке. Это вызывает необходимость установки редукционного клапана между напорной и всасывающей полостями. Несмотря на наличие таких недостатков, шестеренные насосы находят применение в качестве самостоятельных пожарных насосов для подачи воды, особенно в сельской местности, как навесные на тракторах, автомобилях и другой технике, приспособленной для целей пожаротушения. Широко применяются эти насосы в системах смазывания автомобилей, тракторов и другой технике.

Шиберные и шиберно-роликовые насосы

В цилиндрическом корпусе эксцентрично расположен ротор со свободно вставленными в его пазы пластинами или роликами. Под действием центробежных сил возникающих при вращении ротора, пластины (ролики) прижимаются к внутренней поверхности корпуса и захватывают жидкость во всасывающей полости, вытесняют ее в нагнетательную полость. Обратное протекание жидкости предотвращается, благодаря минимальному зазору между корпусом и расположенным в нем ротором.

Для забора и подачи жидкости данный насос не требует предварительного заполнения перекачиваемой жидкостью, достаточно прост по конструкции. Однако в данном насосе имеются сильно изнашиваемые детали, что требует обязательной заливки моторного масла в корпус для смазывания корпуса и шиберов, насос не может работать на загрязненных жидкостях, не может работать «сам на себя».

В связи с наличием столь больших недостатков шиберные и роликовые насосы в качестве самостоятельных пожарных насосов не применяются. Они нашли применение в качестве вакуум-аппаратов к центробежным насосам на ПН-60 и мотопомпах МП-600А.

Наряду с этим они широко используются в гидроусилителях рулевого управления автомобиля и как топливноподкачивающие насосы в системах питания дизельных двигателей и т.д.

Водокольцевой насос

Ротор в водокольцевом насосе также, как и в шиберном насосе размещен эксцентрично в корпусе и имеет радиальные лопатки, жестко связанные с ротором. В одной из торцевых крышек корпуса имеются всасывающая и нагнетательные полости. Корпус насоса предварительно заполняется водой. При вращении ротора вода отбрасывается к периферии корпуса, образуя водяное кольцо равномерной толщины. Между ротором и водяным кольцом создается замкнутое пространство. В связи с этим при вращении ротора, с одной стороны, рабочий объем между лопатками ротора увеличивается, с другой — уменьшается, тем самым происходит всасывание и нагнетание.

По сравнению с шиберно-роликовыми насосами данный насос имеет меньше изнашиваемых деталей, может работать на загрязненной воде и «сам на себя».

Однако он имеет весьма существенный недостаток – нуждается в предварительной заливке перекачиваемой жидкостью. В связи с этим в пожарной технике в качестве самостоятельных пожарных насосов водокольцевые насосы применения не нашли. Есть попытки использовать их в качестве вакуум-аппаратов.

Поршневой насос

Поршневой насос состоит из рабочей камеры со всасывающим и напорными клапанами и цилиндра с поршнем, совершающим возвратно-поступательные движения. При движении поршня в одну сторону жидкость через открывшийся клапан всасывается, а при движении в другую – нагнетается.

Достоинством поршневых насосов является высокий КПД, возможность создания больших давлений и практическая независимость подачи от противодавления.

Наряду с этим, поршневые насосы обладают большим износом из-за наличия трущихся деталей, чувствительны к чистоте перекачиваемой жидкости, имеют неравномерность подачи.

В настоящее время поршневые насосы как самостоятельные пожарные насосы для подачи огнетушащих веществ не применяются. Однако в пожарной технике они находят широкое применение, особенно в автоподъемниках и автолестницах.

Диафрагменный насос

Диафрагменные насосы по принципу действия близки к поршневым насосам. Роль поршня в них выполняет гибкая мембрана. Такие насосы развивают небольшой напор и могут осуществлять дозированную подачу.

Как самостоятельные пожарные насосы для подачи огнетушащих веществ не применяются. Находят применение в системах питания карбюраторных двигателей, в насосах для водоотлива при производстве строительных работ и т.п.

Внимание!!! Если документ не открылся, обновите страницу, возможно несколько раз.
Для удобного чтения разверните документ кликнув на иконку в правом верхнем углу.

Пожарные насосы высокого давления для безопасной работы в помещениях

Пожарные насосы высокого давления — мощное оборудование, применяемое в автоцистернах, стационарных пунктах, а также машинах для подачи воды и огнетушащих растворов в зону возгорания. Характеризуются подачей воды под высоким давлением, где напор составляет 300 м и более. Таким образом, оборудование предназначается преимущественно для тушения крупных объектов и стремительно распространяющихся очагов возгорания. Насос высокого давления обладает рабочим колесом открытого типа, а всасывание и подача воды в нем осуществляется с помощью вихревой ступени. Наиболее распространенными на сегодняшний день в тушении пожаров считаются центробежные насосы высокого давления, имеющие трехступенчатую конструкцию с проходным валом и осевым подводом. Если в качестве пожаротушительного средства используется пена, насос высокого давления должен быть оснащен клапаном пеносмесителя.

Эффективная и безопасная работа с пожарным насосом высокого давления достигается при выполнении следующих условий:

• Если возникла необходимость во временном прекращении подачи воды или пены, необходимо приоткрыть вентиль, обеспечивающий подачу тушащего элемента в цистерну;
• Давление насоса на выходе не должно превышать уровня 3,43 МПа; частота вращения рабочего вала должна ограничиваться 3000 оборотов в минуту;
• Не следует допускать «сухой» работы насоса в течение временного интервала, равного одной минуте;
• Необходимо следовать подсказкам автоматической контрольной системы работы машины. В случае если загорается индикатор, оповещающий об отсутствии воды, следует немедленно прекратить работу с насосом.

Устройство имеет ряд преимуществ, главными из которых являются высокая производительность, возможность осуществления работы на крупных объектах под высоким напором тушащего вещества, надежность, относительная простота в эксплуатации. Комплектующие и детали насосов изготавливаются из твердых пород стали, устойчивой к коррозии и другим повреждениям. Поэтому оборудование может использоваться на спасательных судах и пожарных катерах. Пожарные насосы высокого давления используются в мобильных установках для тушения, если при работе в них обеспечивается положительная температура.

Основные возможности и особенности оборудования:

• Обеспечение в зону возгорания воды и смесей, температура которых достигает 30 градусов;
• Водородный щелочной показатель рабочей среды рН — от 7,0 до 10,5;
• Плотность смеси — до 1100 кг на 1 м3;
• Давление на выходе превышает 2 МПа, однако не превышает 5 МПа;
• Концентрация абразивных и твердых частиц в смеси или воде — до 0,5%, их максимальный диаметр — 3мм.

Такое оборудование обладает высоким уровнем надежности, стандартная гарантия исправной работы при соблюдении всех технических норм эксплуатации и безопасности составляет не менее 10 лет. Насосы имеют компактные габариты и не усложняют монтаж. Подача насоса с наивысшей геометрической высоты всасывания составляет не менее 10 литров в секунду. В современных пожарных инстанциях применяются центробежные насосы трех- и четырехступенчатого типа.

типов пожарных насосов | NFPA

NFPA Today — 02 апреля 2021 г.

Вернуться на целевую страницу блогов

Выше указано: Институт гидравлики

Пожарные насосы являются важной частью многих систем противопожарной защиты на водной основе. Они используются для увеличения давления (измеряемого в фунтах на квадратный дюйм и бар) источника воды, когда этот источник не подходит для системы, которую он снабжает. Они обычно встречаются в зданиях, которые, как правило, имеют высокий спрос, таких как высотные здания или склады. В этом блоге будут рассмотрены различные типы пожарных насосов, доступные дизайнерам.

Существует множество типов пожарных насосов. Важно выбрать правильный тип насоса для проекта установки, чтобы избежать чрезмерных затрат и чрезмерного давления, которое может повредить вашу систему. Если все факторы не будут приняты во внимание, это может привести к тому, что установка насоса не будет соответствовать необходимым требованиям по давлению, что может потребовать установки нового насоса.

Существует две основные категории насосов: объемные и центробежные.

Насосы прямого вытеснения

Насосы прямого вытеснения характеризуются методом создания потока путем захвата определенного объема воды за один оборот насоса и выталкивания его через напорную линию. Насос для велосипедных шин является примером поршневого насоса, который мы обычно видим. Объемные насосы прямого вытеснения создают очень высокое давление, но имеют ограниченный объемный расход по сравнению с центробежными насосами. Они не так распространены, поскольку имеют специальное применение, в первую очередь с системами водяного тумана и пены-воды.

Центробежные насосы 

Центробежные насосы являются наиболее распространенными пожарными насосами и используются в большинстве систем. В центробежных насосах давление создается в основном за счет действия центробежной силы или вращения. Вода в центробежных насосах поступает во всасывающий патрубок и проходит к центру рабочего колеса. Вращение крыльчатки, в свою очередь, под действием центробежной силы направляет воду к ободу, где она сливается. Центробежные насосы могут перекачивать большие объемы воды, обеспечивая высокое давление.

Ниже приведены различные конфигурации насосов центробежного типа:

Горизонтальный насос с разъемным корпусом

В горизонтальном насосе с разъемным корпусом поток разделяется и поступает на рабочее колесо с противоположных сторон корпуса насоса. Как следует из названия, это насос с разъемным корпусом, который можно открыть для доступа к насосу для обслуживания, и который соединен с приводом горизонтальным валом.

Они очень надежны, имеют широкий диапазон номинального расхода и давления, просты в обслуживании благодаря относительно легкому доступу к разъемному корпусу и могут использоваться как с электрическими, так и с дизельными приводами. Однако для них также обычно требуется больше всего места среди всех типов пожарных насосов.

Кредит: Институт гидравлики

Вертикальный турбинный насос

Вертикальный турбинный насос — единственный тип насоса, разрешенный NFPA 20, Стандартом для установки стационарных насосов для противопожарной защиты , который может запускаться при отрицательном давлении всасывания или брать воду под условиях подъема, например, из источника ниже уровня земли, такого как река или земляной резервуар. Эти насосы можно использовать с источниками сырой воды, такими как пруды, озера и реки. Вертикальные турбинные насосы имеют широкий диапазон мощностей и давлений, их можно использовать с дизельными и электрическими приводами.

Встраиваемый насос

Встраиваемые насосы полезны в условиях ограниченного пространства. Они могут приводиться в движение как вертикальным, так и горизонтальным валом (с торцевым всасыванием). Типы с вертикальным валом, которые являются наиболее распространенными, имеют привод, расположенный непосредственно над насосом. Как правило, это одни из менее дорогих устройств, которые занимают наименьшее количество места, но они также являются одними из самых дорогих в ремонте. Техническое обслуживание и ремонт насоса могут быть затруднены, потому что двигатель необходимо снять и снять, чтобы получить доступ к насосу, в отличие от устройства с разъемным корпусом. У этих насосов всасывающий фланец и нагнетательный фланец находятся примерно в одной плоскости. Встроенные насосы имеют ограниченную производительность, обычно не более 1500 галлонов в минуту (5678 л/мин), и их можно использовать только с электрическим приводом , что ограничивает их потенциальное применение.

Предоставлено: Xylem — Пожарный насос переменного тока

Насос с односторонним всасыванием

Насос с односторонним всасыванием имеет выпускное отверстие, перпендикулярное всасывающему отверстию. Производительность этих насосов обычно ограничена примерно 1500 галлонов в минуту (5678 л/мин). По сравнению с горизонтальными пожарными насосами с разъемным корпусом они более компактны и требуют меньше места для установки в пожарном насосном отделении, где доступное пространство является проблемой. Концевые всасывающие насосы могут использоваться как с электрическим, так и с дизельным приводом.

Многоступенчатый многоходовой насос

Многоступенчатый многоходовой насос использует один привод, который может быть либо электродвигателем, либо дизельным двигателем, который соединяется с насосом с несколькими рабочими колесами последовательно в одном корпусе, приводимом в движение горизонтальным валом. Корпус имеет несколько портов или выпускных отверстий, обеспечивающих различное давление — каждый порт имеет повышенное давление от последовательных импеллеров.

Предоставлено: API International LLC / Western States Fire Protection Company

Например, один многоступенчатый многоходовой насос может быть установлен в 30-этажном высотном здании. Здание может быть разделено на три зоны, где многоступенчатый многоходовой насос, оборудованный тремя выпускными отверстиями, будет использовать каждое выпускное отверстие для зоны. Первый имеет выходное давление 100 фунтов на квадратный дюйм (6,9 бар) и питает нижние этажи или нижнюю зону (от земли до 9-го этажа), второй имеет выходное давление 175 фунтов на квадратный дюйм (12,1 бар) и питает средние этажи или среднюю зону (с 10-го по 19-й). ), а третий имеет давление нагнетания 300 фунтов на квадратный дюйм (20,7 бар) и питает верхние этажи или верхнюю зону (с 20-го по 30-й).

Использование многопортовых пожарных насосов может привести к: 

• Требуется меньшее количество насосов
• Меньше трубопроводов и клапанов, так как один насос может устранить необходимость в некоторых регулирующих клапанах и устройствах для снижения давления
• Резервуары для хранения воды на межэтажных перекрытиях не требуются
• Меньшие нагрузки на конструкцию и связанные с этим затраты, поскольку может потребоваться только один насос
• Энергосбережение, так как будет потребляться меньше электроэнергии и/или топлива. Меньшее загрязнение также является потенциальным преимуществом.

Заключение 

В конечном счете, существует несколько разных насосов, которые можно использовать в различных ситуациях. Когда потребность вашей системы превышает то, что может обеспечить ваше водоснабжение, пришло время посмотреть, что может сделать пожарный насос, чтобы помочь преодолеть этот разрыв. Дополнительные рекомендации см. в NFPA 20 для требований к установке и в стандарте NFPA 25 для проверки, испытаний и обслуживания систем противопожарной защиты на водной основе для требований ITM.

Сообщите нам в комментариях ниже, каков ваш опыт работы с этими системами.

Важное примечание: Любое мнение, выраженное в этой колонке (блог, статья), является мнением автора и не обязательно отражает официальную позицию NFPA или ее технических комитетов. Кроме того, эта статья не предназначена и не должна использоваться для предоставления профессиональных консультаций или услуг.

ТЕМЫ:

• Системы противопожарной защиты

Загрузите информационный бюллетень по основам пожарных насосов

Скачать

Брайан О’Коннор

Инженер технической службы

Подробнее Брайан О’Коннор

Связанные статьи

08 НОЯБРЯ 2022 ГОДА

Вы путешествуете с портативным детектором угарного газа? Если нет, то стоит, и вот почему

28 ОКТЯБРЯ 2022 ГОДА

Типы превенторов обратного потока

21 ОКТЯБРЯ 2022 ГОДА

Каковы кодовые требования для аттракционов в домах с привидениями?

14 ОКТЯБРЯ 2022 ГОДА

Уровень безопасности – Экосистема пожарной безопасности и безопасности жизнедеятельности NFPA

23 СЕНТЯБРЯ 2022 ГОДА

«Исследование: расстояние между идеей и ее реализацией» — Дэвид Сарнофф, пионер американского радио и телевидения.

09 СЕНТЯБРЯ 2022 ГОДА

Еженедельные или ежемесячные испытания пожарных насосов на отсутствие потока (взбалтывания)

NFPA 20: Изменения в стандарте пожарных насосов | Консультации

Цели обучения:

• Знать основы NFPA 20: Стандарт для установки стационарных насосов для противопожарной защиты.
• Понимать изменения в редакции NFPA 20 2016 года, включая все типы пожарных насосов и электрические аспекты NFPA 20.

Издание 2016 года NFPA 20: Стандарт по установке стационарных насосов для противопожарной защиты включает новые правила, специально касающиеся пожарных насосов, установленных в высотных зданиях, а также введение многоступенчатого многопортового насоса. Общая цель состоит в том, чтобы стандартизировать конструкцию пожарного насоса в высотных сооружениях, чтобы обеспечить надлежащий уровень надежности.

Пожарный насос является важной частью системы пожаротушения здания. Он отвечает за подачу воды из какого-либо выделенного источника — будь то подземный водопровод общего пользования или источник воды, такой как колодец, резервуар для хранения воды, озеро или другой водоем — в здание в случае пожара. . Пожарный насос становится необходимым, когда подачи воды недостаточно для обеспечения надлежащего давления воды, чтобы система пожаротушения функционировала должным образом.

Пожарные насосы служат важными и важными компонентами многих систем противопожарной защиты на водной основе, таких как спринклерные, стояковые, пенные, водяные и водяные туманообразующие системы для коммерческого и промышленного применения. Там, где это необходимо, установка пожарного насоса обеспечивает необходимое давление воды, которое имеет жизненно важное значение для работы системы противопожарной защиты.

Крайне важно тщательно выбирать насос, чтобы он работал должным образом при вызове для обслуживания. В дополнение к правильному размеру насос должен быть правильно установлен и регулярно обслуживаться в соответствии с требованиями NFPA 25: Стандарт проверки, испытаний и обслуживания систем противопожарной защиты на водной основе. Стандартный насос, используемый для противопожарной защиты, обычно представляет собой центробежный горизонтальный или вертикальный насос с разъемным корпусом, одноступенчатый или многоступенчатый. Однако насос также может быть объемным насосом или турбинным насосом с вертикальным валом.

Типы пожарных насосов

Центробежные насосы являются наиболее популярными пожарными насосами и классифицируются как объемные насосы, поскольку они не перекачивают определенное количество воды при каждом обороте. Скорее, этот тип насоса сообщает скорость воде и преобразует ее в давление внутри самого насоса. Почти все современные пожарные машины используют центробежный насос в качестве основного пожарного насоса. Центробежные насосы могут быть установлены вертикально или горизонтально и обычно приводятся в действие дизельными двигателями или электродвигателями. Горизонтальные насосы используются в ситуациях с избыточным давлением, например, при подаче воды из приподнятого резервуара или городского водопровода. С другой стороны, вертикальные насосы используются там, где отсутствует положительное давление. Это обычно происходит с резервуарами, прудами, подземными резервуарами для хранения и системами колодцев.

Линейные насосы (для экономии места) устанавливаются внутри и поддерживаются всасывающим и нагнетательным трубопроводом. Эти насосы хорошо работают в компактных помещениях благодаря уменьшенной занимаемой площади. Они предназначены для легкого обслуживания; узел вращения двигателя и насоса легко выдвигается сверху, не снимая корпус насоса с трубопровода.

Насосы прямого вытеснения перекачивают воду, задерживая определенное количество воды перед тем, как вытолкнуть ее через напорную линию. Эти насосы имеют расширяющуюся полость на стороне всасывания и уменьшающуюся полость на стороне нагнетания, что позволяет жидкости поступать в насос по мере расширения полости на стороне всасывания, а затем вытекать из нагнетания при схлопывании полости. Эти насосы делятся на две основные категории: поршневые и роторные, причем последние чаще всего используются в пожарных насосах. Объемные насосы по-прежнему являются необходимой частью общей насосной системы современной пожарной техники, потому что, в отличие от центробежных насосов, они могут перекачивать воздух. Благодаря этой особенности объемные насосы обычно устанавливаются в особо опасных системах противопожарной защиты, таких как системы пены и водяного тумана.

Турбинные насосы с вертикальным валом представляют собой центробежные насосы с одним или несколькими рабочими колесами, установленными на вертикальном валу. Они уникальны тем, что рабочие колеса предназначены для погружения в источник воды. Они используются для установок, где источник воды находится ниже рабочих колес насоса. Эти насосы имеют чашу в сборе, которая часто содержит несколько рабочих колес на вертикальном валу, при этом нагнетание каждого рабочего колеса непосредственно обеспечивает всасывание следующего рабочего колеса. Рабочие колеса установлены на узле колонны определенной длины. Узел нагнетательной головки удерживает двигатель или прямоугольный редуктор. В пожарном насосном отделении нагнетательный узел типичного вертикального турбинного насоса является единственной видимой частью насоса.

Многоступенчатые, многопортовые (многоходовые) насосы состоят из нескольких последовательно соединенных насосных агрегатов с выходными портами между рабочими колесами, приводимыми в действие одним двигателем. Доступное давление увеличивается с каждой ступенью рабочего колеса. Эти насосы в основном используются для обслуживания нескольких зон с различными требованиями к давлению в высотных зданиях. Один контроллер пожарного насоса может быть снабжен несколькими датчиками давления, так что каждое выпускное отверстие может быть оснащено собственной линией измерения. Для каждого выпускного отверстия требуется собственный насос поддержания давления или жокей-насос и контроллер жокей-насоса.

Многоступенчатые многоходовые насосы

Многоступенчатые многоходовые насосы были введены в NFPA 20 в редакции 2016 г. в качестве альтернативы последовательному расположению отдельных пожарных насосов для обслуживания высотных зданий, имеющих системные зоны с сильно различающимися требованиями к давлению. Многоступенчатые многоходовые насосы работают аналогично отдельным насосам, установленным последовательно, за исключением того, что все их ступени приводятся в действие одним двигателем, а между последовательными ступенями нет запорных клапанов (3.3.44.11, 4.8.2).

Многоступенчатые многоходовые пожарные насосы должны иметь байпас, установленный между впускным и первым выпускным портами, а также между последовательными выпускными портами, если такой байпас может обеспечить значение давления материала без помощи байпасного рабочего колеса (4.15.4.2) . Это требование перекликается с аналогичным требованием для отдельных пожарных насосов или пожарных насосов, установленных последовательно. Он предназначен для обеспечения подачи воды в систему противопожарной защиты при пониженном давлении, если крыльчатка выйдет из строя.

Автоматический циркуляционный предохранительный клапан для многоступенчатого многоходового пожарного насоса должен быть установлен между выпускным отверстием последней ступени и его нагнетательным обратным клапаном и должен быть установлен ниже давления перемешивания или давления отключения первого порта (4.12.1.3.1) . Целью этого требования является обеспечение того, чтобы ограниченный поток охлаждающей воды проходил через последние ступени насоса, выходя через циркуляционный предохранительный клапан для поддержания охлаждения рабочих колес.

Каждое выпускное отверстие должно иметь собственную индивидуальную линию измерения давления, соединенную с контроллером пожарного насоса и с контроллером насоса поддержания давления (4.31.1.1).

Комплектация пожарных насосных агрегатов серии

Подраздел 4.20.2 «Компоновки серийных пожарных насосных агрегатов» был существенно изменен в редакции 2016 года с рядом новых требований. Последовательные пожарные насосные агрегаты — это все пожарные насосные агрегаты, которые работают последовательно, при этом первый насос получает всасывание из водопровода, а каждый последующий насос всасывает из выхода предыдущего насоса. Насосы, заполняющие резервуары, не считаются включенными последовательно с насосами, питаемыми этими резервуарами.

Пожарные насосные агрегаты серии

должны располагаться в одном помещении, если установка не отвечает определенному набору требований. Размещение насосов в одном помещении дает значительные преимущества:

• Расположение насосов близко друг к другу и на одной высоте обеспечивает более высокое давление всасывания у насосов, расположенных ниже по потоку, когда насос, расположенный выше по потоку, не работает. Это уменьшит вероятность кавитации и последующего повреждения рабочего колеса в случае отказа вышестоящего насоса.
• Совместное размещение пожарных насосов позволяет напрямую оценить состояние и работу насосов во время пожара.

Для последовательной установки пожарных насосов с блоками в нескольких помещениях должны быть выполнены следующие требования (4.20.2.2):

• Каждый насос можно остановить или запустить вручную из любого помещения, где любой насос в серийное расположение установлено.
• Давление всасывания и нагнетания для каждого насоса, работающего последовательно, отображаются во всех насосных отделениях.
• Все аварийные сигналы и сигналы для всех насосов должны передаваться в каждую насосную. Требования к сигналам тревоги и сигналам перечислены в 4.20.2.8 и 4.20.2.9.
• Проводка управления соединениями между контроллерами в разных насосных отделениях должна соответствовать особым требованиям, перечисленным в 4.20.2.7 и 4.20.2.8.

Между насосными отделениями предусмотрена система связи, отвечающая особым требованиям, указанным в 4.20.2.9 и 4.20.2.10. В частности, эта система должна соответствовать требованиям живучести NFPA 72: Национальный кодекс пожарной сигнализации и сигнализации. Последовательные пожарные насосные установки могут включать не более трех насосов (4.20.2.3), из которых не более двух могут быть насосами с регулируемой скоростью (4.20.2.4).

Требования к электрооборудованию

Глава 5 содержит требования к пожарным насосам, устанавливаемым в высотных зданиях. Подраздел 5.5 в редакции 2016 г. требует наличия надежного аварийного источника питания или резервного пожарного насоса, если в этих зданиях используются электрические пожарные насосы. В редакции 2013 г. также требовался аварийный источник, но это требование применялось только к зданиям, высота которых превышала возможности насосной установки пожарной охраны. Это изменение было введено для согласования требований NFPA 20 с требованиями NFPA 101: Кодекс безопасности жизнедеятельности и модельные строительные нормы и правила. В этих нормах есть требования к резервному питанию для зданий, которые считаются высотными, включая подключение пожарного насоса с приводом от электродвигателя.

Устройство защиты от перегрузки по току (OCPD) в обычном источнике питания контроллера пожарного насоса специально разрешено обеспечивать только мгновенную защиту цепи без какой-либо долговременной или кратковременной защиты от перегрузки по току (9.2.3.4.2). Такая компоновка разрешена из-за особых требований к OCPD нормальной мощности для цепей пожарных насосов: они должны выдерживать ток заторможенного ротора двигателей пожарных насосов плюс ток полной нагрузки других подключенных нагрузок — примерно в шесть раз больше текущий ток — бессрочно. Защита от перегрузки, предусмотренная в контроллере пожарного насоса, является единственной защитой от перегрузки, разрешенной при нормальном питании пожарного насоса, и единственным устройством, которому разрешено размыкать цепь двигателя в условиях блокировки ротора (10.4.4), поэтому OCPD цепи обеспечивает защиту только от короткого замыкания или замыкания на землю.

OCPD в цепи альтернативного источника к контроллеру пожарного насоса должен контролироваться и контролироваться дистанционно (9.6.5.2). Это требование является новым для редакции 2016 года. Цель состоит в том, чтобы гарантировать, что альтернативное питание не будет неожиданно недоступным в случае сбоя нормального питания из-за неправильного положения автоматического выключателя. Подраздел 10.4.7, Сигнальные устройства на контроллере, не требует какого-либо контроля целостности альтернативного источника. Поскольку в типичной установке используется дизельный генератор, который не работает до тех пор, пока не отключится нормальное питание одной из его нагрузок, контроллер пожарного насоса не имеет возможности определить, разомкнут или замкнут входной выключатель во время нормальной работы.

Для автоматического выключателя нормальной мощности нет соответствующих требований. Источник, обслуживающий контроллер, контролируется удаленно (10.4.7.2.4.1), и контроллер должен запускаться и переключаться на альтернативный источник всякий раз, когда нормальное питание становится недоступным. Срабатывание автоматического выключателя нормальной мощности заставит контроллер запустить генераторы и переключиться на альтернативный источник, и об этом состоянии будет сообщено дистанционно.

OCPD в цепи с альтернативным источником должны избирательно координироваться с вышестоящими устройствами максимального тока (9.6.5.1). В издании 2016 г. специально указано, что выключатель пожарного насоса не нужно координировать с одним вышестоящим устройством, которое не обслуживает другие нагрузки (9.6.5.3). Это исключение для последовательных автоматических выключателей перекликается с аналогичными исключениями в NFPA 70: Национальный электротехнический кодекс (NEC) в отношении выборочной координации OCPD резервной системы.

Предыдущие версии NFPA 20 запрещали использование контроллера пожарного насоса или переключателя в качестве распределительной коробки для обслуживания другого оборудования, такого как контроллеры поддержания давления или насосы (9.7.7(6)). Издание 2016 года также запрещает использовать эти устройства в качестве распределительных коробок для сращивания проводов.

2017 NEC требует защиты от перенапряжения либо в контроллере пожарного насоса, либо рядом с ним. Это требование является новым для NEC 2017 года. В редакции NFPA 20 от 2016 г., как и в предыдущих версиях, требуется разрядник для защиты от перенапряжения на контроллере, но описываются исключения для контроллеров с номинальным напряжением менее 600 В или расчетным, чтобы выдерживать 10 кВ без повреждений в соответствии со специальными стандартами (10.4.1). NEC 2017 года не предусматривает таких исключений и, по всей видимости, распространяется на все установки пожарных насосов независимо от их характеристик.  

Требования к контроллеру

Запрещается устанавливать устройства для блокировки или дистанционного отключения контроллеров пожарных насосов, кроме как с разрешения компетентного органа (10. 3.4.5.3). Этот запрет был добавлен в издание 2016 года, чтобы прояснить цель кодекса. Возможность удаленного отключения запрещена, поскольку пожар не всегда можно различить из удаленных мест. Блокировки запрещены во избежание отказа запуска насоса из-за неисправности блокировки или непреднамеренной активации.

Контроллер многоступенчатого многоходового пожарного насоса должен иметь специальный датчик давления в виде переключателя или электронного датчика для каждого из выпускных отверстий пожарного насоса (10.5.1.1.2). Он также должен иметь специальный регистратор давления для каждой ступени насоса (10.5.1.1.3). Требуются отдельные датчики и регистраторы, поскольку система может обнаружить падение давления только на одном из своих портов во время пожара. Эти положения были добавлены для поддержки добавления в код многоступенчатых многопортовых насосов.

Издание 2016 года содержит новые требования к мониторингу и оповещению для систем, использующих электронные системы давления для автоматического управления работой пожарного насоса (10. 5.2.1.3). Эти датчики должны контролироваться во время автоматического тестирования, и должны быть объявлены определенные условия тестирования. Электронные датчики давления могут проявлять температурную чувствительность, а их ноль и диапазон могут дрейфовать со временем. Когда автоматический пуск инициируется работой электромагнитного дренажного клапана, фактическое измеренное давление будет близко к нулю; если показания датчика давления превышают 10 фунтов на квадратный дюйм во время автоматического пуска, инициированного электромагнитным сливом, контроллер должен активировать визуальную и звуковую сигнализацию. Контроллер также должен активировать сигнал всякий раз, когда показания преобразователя ниже 10 % от его номинального диапазона, ниже его номинального выхода при нулевом давлении или более чем на 10 % выше его номинального полного диапазона.

Том Дивайн — старший инженер-электрик и руководитель проекта в Smith Seckman Reid Inc. Он является членом редакционно-консультативного совета Consulting-Specifying Engineer.