Противопожарное водоснабжение

По таблицам находим:

табл. 2 – напор у разветвления рабочих линий Нр = 50 м; табл. 3 – расход с насадками 13 мм составит: 250 · 2 =

= 500 л/мин, для линии с насадкой 16 мм расход составит 350 л/мин, при напоре у разветвления 50 м суммарный расход рабочих линий: Q = 500 + 350 = 850 л/мин;

табл. 4 – потери напора в магистральной линии составят hм = 34 м.

табл. 5 – потери напора поднятия ствола на высоту второго этажа z = 8 м.

Вывод: напор насоса по магистральной линии и трем неравноценным рабочим линиям составит 92 м при расходе

850л/мин (0,85 м3).

7.4.Перекачка воды к месту возгорания автонасосами

Впрактике пожаротушения часто встречаются случаи, когда очаг возгорания расположен на значительном расстоянии от источника водоснабжения. Поэтому бывает рациональным выполнять подачу воды перекачкой ее по рукавным линиям пожарными насосами, подключенными последовательно. В соответствии с расчетными данными потери напора уменьшаются в четыре раза при укладке двух параллельных магистральных линий, что соответствует увеличению расстояний между автонасосами в четыре раза.

Схемы подключения последовательно нескольких насосов, устанавливаемых на автомобилях, имеют три следующих вида транзита воды (рис. 58):

– перекачка через промежуточный мобильный бак или цистерну;

– перекачка «насос в насос» без установки промежуточной емкости;

101

– перекачка через бак автоцистерны с установленным на ней насосом.

а

б

в

Рис. 58. Схемы подключения систем перекачки воды насосами: а – через промежуточный бак; б – насос в насос; в – через бак автонасоса

При перекачке воды на значительное расстояние одним из условий является определение количество автонасосов, устанавливаемых на расстоянии L при заданном объеме расхода Q и известном превышении головного автонасоса над точкой забора воды в источнике z (рис. 59).

Рис. 59. Схема подачи воды при расчете количества автонасосов для перекачки

Число автонасосов k можно определить по формуле (исключая головной автонасос, работающий на подачу струи к месту возгорания):

102

где n – число рукавов в одной рукавной линии между источником воды и головным автонасосом; S – сопротивление одного рукава; z – подъем головного автонасоса над источником воды; Q – расход воды по системе; a – коэффициент режима работы насоса, ориентировочно равный 0,75; a, b – параметры, характеризующие автонасос «а» – от 88 до 114, «b» от 0,24 до 0,0014; k – количество автонасосов в системе.

Пример расчета

Дано: n – число рукавов линии между источником и головным автонасосом, n = 4;

S – сопротивление одного рукава, S = 0,1 м;

z – подъем воды на высоту головного автонасоса, z = 3 м; Q – расход системы, Q = 30 л/с;

а– коэффициент режима работы насоса – 0,75;

а– параметр автонасоса (ПН -30К) – 116;

b – параметр автонасоса (ПН -30К) – 0,01. Рассчитать количество автонасосов k в системе.

k = (4 · 0,1 · 302 + 3)/ [0,75(116 – 0,01 · 302)] = 4,2 шт.

Вывод: понадобятся 4 автонасоса в системе.

7.5. Работа насосов параллельными магистральными линиями при подаче воды на лафетные стволы

В практике при тушении возгораний, где недостаточно применения ручных пожарных стволов, используют лафетные стволы как более мощное и дальнобойное оборудование, способное подать в очаг возгорания значительное количество воды в единицу времени.

Существуют варианты схем подачи воды для работы лафетных стволов (рис. 60, 65).

Первый вариант: автонасос – один, магистральных параллельных линий – две.

103

а б

в

Рис. 60. Схема работы автонасосов при подаче воды на лафетный ствол: а – один насос с двумя параллельными линиями; б – два насоса, каждый с одной магистральной линией; в – два насоса, каждый с двумя параллельными линиями

Второй вариант: автонасосов – два, от каждого идет по одной магистральной линии.

Третий вариант: автонасосов – два, от каждого идет по две магистральных линий

По первому и второму варианту определение напора у насосов, необходимого для работы лафетного ствола, выполняется по формуле (65). В связи с тем, что каждый насос во втором варианте перекачивает половину общего расхода системы, поэтому подходит формула Qн = Qст, а сумма потерь напора у насоса будет равна сумме потерь в параллельных линиях, каждая из которых пропускает половину общего расхода:

где Нн – напор у насоса; Нсв – свободный напор у ствола лафета; n – число рукавов, прокладываемых между насосами; Sст – сопротивление ствола лафета; S – сопротивление одного рукава; Qст – расход лафета; z – превышение ствола лафета над насосом.

104

Пример расчета

Дано: Нсв – свободный напор у ствола лафета, Нсв = = 0,12 · 1,82 = 0,38 м;

n – число рукавов, прокладываемых между насосами и лафетом, n = 32;

Sст – сопротивление ствола лафета, Sст = 0,12 м;

S – сопротивление одного рукава, S = 0,1 м;

Qст – расход ствола лафета, Qст = 1800 л/мин (1,8 м3/мин); z – превышение ствола лафета над насосом, z = 1 м.

Hн = 32 0,1 · 1,82/4 + 0,38 + 1 = 10,37/5,38 = 1,92 м.

Третий вариант – определение напора (Нн) у насоса при прокладке от двух автонасосов параллельных магистральных линий с сохранением подачи насоса (Qн = Qст/2). В этом случае будет уменьшение требуемого напора на насосе из-за уменьшения потерь в установленных параллельных магистральных

Пример расчета

Дано: Нсв – свободный напор у лафета, Нсв = 0,12×1,82 = = 0,38 м; n – число рукавов прокладываемых между автонасосом и лафетом, n = 64; Sст – сопротивление ствола лафета, Sст = 0,12 м; S – сопротивление одного рукава, S = 0,1 м; Qст – расход ствола лафета, Qст = 1800 л/мин (1,8 м3); z – превышение ствола над насосом, z = 1 м.

Нн = 64 · 0,1 · 1,82/16 + 0,38 + 1 = 20,74/17,38 = 1,93 м.

7.6. Расчет подачи воды гидроэлеваторной системой

В сельской местности в условиях отсутствия специальных пожарных пирсов для забора воды и при наличии резкого колебания горизонта водной поверхности водохранилищ, что ха-

105

рактерно для прудов-накопителей поверхностных вод, большое значение имеет противопожарная техника, оборудованная специальными установками, поскольку эта специальная техника позволяет производить забор воды, расположенной ниже возможности насосов принятых на вооружение пожарных расчетов, высота всасывания которых не превышает 8 м и практически колеблется от 5 до 7 м.

К специальной пожарной технике относятся водоструйные насосы (гидроэлеваторы), способные забирать воду из водоемов, зеркало воды которых расположено ниже установки автонасосов до 20 м, или когда автонасосы не могут подойти к источнику воды и остановлены по горизонтали от уреза воды до 100 м.

В настоящее время в качестве струйных насосов часто используются гидроэлеваторы марки Г-600 (рис. 61).

а

б

Рис. 61. Схемы установки гидроэлеваторов: а – с одним гидроэлеватором; б – с двумя параллельно установленными

Гидроэлеваторные системы перед включением в работу требуют расчетного количества воды для заполнения, так как работают только в условиях залива воды (у этих систем отсутствует система всасывания) в конструкцию гидроэлеватора.

106

Для этого необходимо определить число рукавов в системе гидроэлеватора по формуле

где Np – число рукавов в системе гидроэлеватора; L – расстояние от точки в источнике воды, где находится гидроэлеватор, до автонасоса; zф – фактическая высота подъема воды гидроэлеватором.

Пример расчета

Дано: L = 50 м; zф = 10 м. Определить число рукавов.

Nр = 1,2(50 + 10)/20 = 3,6 рукава.

По расчету получено 3,6 рукава. Принимаем: в рукавной линии, по которой подается вода к автонасосу, 4 рукава (d – 77 мм, vp – 90 л) и 4 рукава, по которым заполняется гидроэлеватор от автонасоса (d = 66 мм, vp = 70 л).

После определения расстояния L и фактической высоты подъема воды zф определяем возможность забора воды пожарными насосами с глубины 20 м или с расстояния 100 м при соотношении 1/5 или 20/100, в нашем случае L = 50 м, zф = 10 м.

Lпр.гор = L + zф = 50 + 10/(1/5) = 100 м,

Lпр = zф + K · L = 10 + 1/5 · 50 = 20 м.

Для запуска системы гидроэлеватора необходимо рассчитать количество воды, требуемое для заливки в систему, по формуле

где Vсист – объем воды, необходимый для заполнения системы гидроэлеватора; Vр – объем воды в одном рукаве длиной 20 м; Np – число рукавов в гидроэлеваторной системе, по которым производится заливка воды в систему; K – коэффициент, кото-

107

рый зависит от количества гидроэлеваторов, работающих на один автонасос.

Пример расчета

Дано: Nр = 4 шт.; Vр = 70 и 90 л; K-2 (гидроэлеватор марки Г-600). Найти объем воды, необходимый для заполнения системы гидроэлеватора.

Vсист = 4 · (70 + 90) · 2 = 4 · 160 · 2 = 1280 л.

Для запуска гидроэлеваторной системы необходимо залить в систему 1280 л воды (рис. 62).

Рис. 62. Схема забора воды гидроэлеватором и автонасосом: 1 – гидроэлеватор; 2 – автонасос; 3 – питающий рукав гидроэлеватора; 4 – нагнетающий рукав гидроэлеватора; 5 – магистральная линия автонасоса; 6 – линия уреза воды; 7 – рабочие рукава

Для совместной работы автонасоса и системы гидроэлеватора должно соблюдаться правило уравнения Бернулли (рис. 63). В смесительной камере гидроэлеватора должно выполняться условие образование вакуума, которое характеризуется коэффициентом использования водоструйного насоса (гидроэлеватора), который зависит от расхода воды гидроэлеваторной системой (Qсист), определяемого по формуле

где Nг – число гидроэлеваторов в системе, Nг = 1 шт.; Q1 – рабочий расход воды одного гидроэлеватора, Q1 = 9,1 л/с; Q2 – подача воды одного гидроэлеватора к автонасосу, Q2 = 10 л/с.

108

Рис. 63. Схема водоструйного насоса: 1 – подвод воды; 2 – сопло; 3 – смесительная камера; 4 – горловина; 5 – диффузор; 6 – всасывающая труба

Пример расчета: Qсист = 1 · (9,1 + 10,0) = 19,1 л/с.

Коэффициент использования насоса определяем по формуле

где Qн – подача автонасоса в магистральную линию для тушения пожара.

Пример расчета: И = 19,1/40 = 0,477, что менее 1 едини-

цы, следовательно, системы гидроэлеватора и автонасоса будут работать устойчиво без срыва вакуума и возможности получить кавитацию автонасоса.

Для стабильной работы системы гидроэлеватора и автонасоса при заборе воды одним гидроэлеватором (Г-600) напор определяется в зависимости от высоты подъема воды к месту пожара и длины магистральных рукавов.

На первом этапе для определения напора автонасоса выполняем расчет условной высоты подъема воды по формуле

109

Пример расчета.

Дано: Zф – фактическая высота подъема воды, Zф = 10 м; Nр – число рукавов в гидроэлеваторной системе, Nр = 2 шт.; hр – дополнительные потери напора в одном рукаве на участке линии свыше 30, hр = 4 м.

Zусл = 10 + 2 · 4 = 18 м.

При условной высоте подъема, равной 18 м, по таблице определяем напор на насосе для подачи воды в смесительную камеру вихревого насоса (рис. 64) (элеватора), который равен 80 м.

Рис. 64. Схема пожарного комбинированного ствола: 1 – опора; 2 – рукоятка управления стволом; 3 – разветвление рабочих труб; 4 – патрубок для формирования струи; 5 – водяной ствол; 6 – насадок; 7 – распылитель; 8 – золотник; 9 – рычаг переключения режимов работы ствола

а – по общей магистральной линии; б – по самостоятельным рукавным линиям; 1 – насос; 2 – рабочая линия; 3 – магистральный рукав; 4 – лафетный ствол

110