книги / Противопожарное водоснабжение

Признаками появления кавитации являются понижение напора насоса, возникновение характерного шума, вибрации установки и треска в системе от разрушающихся частей, состоящих из чугунных или биметаллических отливок. В последнюю очередь разрушаются металлические детали.

При работе насоса кавитация не допустима, так как приводит к аварийным ситуациям и разрушению насоса.

7.1.Потери напора в трубах и пожарных рукавах

Впрактической деятельности при выполнении работ по пожаротушению имеет значение определение потерь напора

всистеме трубопроводов, по которым подается вода к месту возгорания.

Расчет потерь напора в системе рукавов на отдельном участке производится по формуле

где hl – потери напора в системе рукавов на отдельном участке, м; S – сопротивление системы, S = Аl, где А – потери напора на единицу длины трубы (или пожарного рукава), м;

l – длина трубы, м; Q – расход воды в трубе или пожарном рукаве, м3/с.

Пример расчета: S = 0,001 м; l = 250 м; Q = 6 м3/с. hl = 0,001 · 250 · 62 = 0,25 · 36 = 9 м.

7.2. Система пожарного водоснабжения рабочими линиями

Системы пожарного водоснабжения в каждом конкретном случае имеют различные вводные элементы, которые влияют на окончательный выбор конкретных составляющих для получения необходимого напора с расчетным расходом ствола.

91

При последовательном соединении (рис. 51) насосно-

рукавной системы потери напора по отдельным участкам определяют по основной формуле (56), где потери напора по каждому отдельному участку будут равны потерям в целом по системе hc и выражаться формулой:

где h1, h2, h3 – потери напора по каждому отдельному участку, м; S1, S2, S3 – сопротивление по каждому отдельному участку в трубопроводе заданной длины и диаметра; Sc – суммарное сопротивление в целом по трубопроводу; Q – расход насоса, л/с.

Рис. 51. Принципиальная схема соединения пожарных рукавов по последовательной системе

Пример расчета: h1 = 0,8 м; h2 = 0,6 м; h3 = 0,5 м; S1 = 0,25; S2 = 0,15; S3 = 0,075; Q = 2 л/с.

hс = 0,8 + 0,6 + 0,5 = (0,25 + 0,15 + 0,075)22 = 1,9 м.

Общие потери напора при соединении рукавов последовательно будут составлять 1,9 м.

При параллельном соединении рукавов (рис. 52) считает-

ся, что общее количество воды, протекающей через систему Qc, равняется сумме расходов воды, поступающей через ветки этой системы (Q1 + Q2 + Q3 + …+ Qn). Потери напора в каждой ветке (при равнозначных технических характеристиках) равны

92

между собой и определяются по одной общей формуле как разность пьезометрических напоров в начале и конце.

Рис. 52. Принципиальная схема соединения пожарных рукавов по параллельной схеме

При параллельном соединении n равноценных участков пожарных рукавов потеря напора hc = scQс2, при этом общее сопротивление системы будет меньше сопротивления одного участка в n раз, возведенного в квадрат, т.е. n2, и определяется по формуле

где S1 – сопротивление одного участка; Sс – общее сопротивление системы параллельно соединенных пожарных рукавов; n – количество параллельно соединенных пожарных рукавов; Qс – расход всей системы.

Пример расчета: S1 = 1,9 м; n = 3; Qc = 6 л/с; Sc = 1,9/9 = = 0,21 м.

Потеря напора при параллельно соединенных равноценных участках равна 0,21 м.

При параллельном соединении двух равноценных линий пожарных рукавов значительно снижается общее сопротивление системы (по сравнению с последовательным соединением) в четыре раза, при трех параллельных линиях – в девять раз и т.д.

93

Расчет смешанной системы с тремя пожарными стволами при одной магистральной и трех параллельных равноценных рабочих линиях выполняется поэтапно с определением напора у насоса и вычислением сопротивления системы подачи воды к месту возгорания (рис. 53).

Рис. 53. Принципиальная схема насосно-рукавных систем: а – последовательное соединение равноценных рукавов; б – параллельное соединение с равноценными рабочими линиями; в – смешанное соединение с равноценными рабочими линиями; г – смешанное соединение с неравноценными рабочими линиями

Сопротивление отдельной рабочей линии пожарного ствола определяется по формуле

где Sр – сопротивление отдельной рабочей линии, от магистральной линии с присоединенным пожарным стволом; Sст – сопротивление пожарного ствола; S – сопротивление рукава от магистральной линии до пожарного ствола; n – количество рукавов в рабочей линии.

Пример

Дано: S = 0,8 м; Sст = 0,1 м; n = 3.

Sр = 0,8 · 3 + 0,1 = 2,4 + 0,1 = 2,5 м.

Сопротивление отдельной рабочей линии с присоединенным пожарным стволом составит 2,5 м.

94

Сопротивление трех равноценных рабочих линий определяют по формуле

S – сопротивление одного рукава; S1c – сопротивление ствола; n – количество равноценных рабочих линий.

Пример расчета: S1c = 0,1 м; S = 0,8 м; n = 3. Sобщ.р = (3 · 0,8 + 0,1) /32 = (2,4 + 0,1)/9 = 0,27 м.

Общее сопротивление рабочих линий и стволов составит

0,27 м.

Определение предельной длины L рукавных линий по расчетному расходу воды и напору насоса выполняется по формуле

где nм – предельное число рукавов в магистральной линии смешанного соединения рукавной системы; np – число рукавов в рабочих линиях, в связи с тем, что количество рукавов рабочих линий уступает магистралям в протяженности (длине), в расчетах принимается только их фактическое количество; L – предельное расстояние от пожарного автонасоса до места пожаротушения; 0,8 – коэффициент неровности местности.

Определяем количество рукавов в магистральной линии:

где nм – количество рукавов магистральной линии; H – напор у насоса, м; b – параметр насоса по техпаспорту; Q – величина расхода системы; Sобщ.р – общее сопротивление равноценных рабочих линий со стволами; S – сопротивление всей смешанной системы.

95

Пример расчета: Н = 120 м; b = 0,2; Q = 0,24 м3/с; Sобщ.р = = 2 м; S = 3,4 м.

nм = (120 – 0,2 · 0,242 – 2 · 0,242) / (3,4 · 0,242) = 612 м.

Максимальная протяженность магистральной линии пожарного водовода с учетом длины рабочих линий, с учетом заданных параметров насосной станции не должна превышать 612 м.

Вслучаях, когда на выбранной трассе находятся участки со сложным рельефом местности, применяется коэффициент запаса, равный 1,2.

7.3.Расчет работы насосно-рукавной системы

спомощью таблиц

Впрактической работе подразделений пожарной охраны расчет работы насосно-рукавной системы целесообразнее производить с помощью таблиц, составленных на основании аналитических расчетов.

Применение таблиц позволяет оперативно выполнять расчеты напора в насосно-рукавных системах по магистральным и рабочим линиях при различном соединении вида систем.

Таблица 5

Определение напора Нст у ствола при длине компактной части струи, равной 17 м

96

Таблица 6

Вычисление напора в начале рабочих линий у разветвления Нр (принимается по линии, требующей наибольшего напора)

Таблица 9

Определение дополнительного напора у насоса

в зависимости от геометрической высоты подъема ствола z

Примеры расчетов с использованием таблиц

Пример 1. Определить напор у насоса. Подача воды по рукавной системе, соединенной последовательно в одну магистральную линию (рис. 54).

Рис. 54. Схема последовательного соединения магистральной линии

Задание: определить требуемый напор у насоса (Ннас) для подачи воды по магистральной линии длиной 360 м, состоящей из прорезиненных рукавов диаметром 77 мм, к стволу с насадкой диаметром 16 мм, поднятого на уровень четвертого этажа жилого дома.

По таблицам находим:

табл. 1 – напор у ствола Нст = 29 м;

табл. 3 – расход воды из ствола Qст = 300 л/мин;

табл. 4 – потери расхода в магистральной линии hм = 6 м; табл. 5 – потери с учетом поднятия ствола на 4-й этаж

z = 16 м.

Вывод: напор у насоса составит 51 м.

98

Пример 2. Определить напор у насоса. Подача воды по двум параллельно соединенным магистральным линиям (рис. 55).

Рис. 55. Схема параллельного соединения магистральных линий

Задание: определить требуемый напор у насоса (Ннас) для подачи воды по двум параллельным магистральным линиям протяженностью 300 м, состоящих из прорезиненных рукавов диаметром 66 мм, к стволу с насадком диаметром 22 мм, поднятого на уровень 6-го этажа.

По таблицам находим:

табл. 1 – напор у ствола Нст = 26 м;

табл. 3 – расход воды из одного ствола Qст = 500 л/мин; табл. 4 – потери напора в одной магистральной линии

hм = 33 м;

табл. 5 – потери с учетом поднятия ствола на 6-й этаж z = 24 м.

Вывод: напор у насоса по одной магистральной линии составит 83 м при расходе 500 л/мин. По двум магистральным линиям расход составит 1000 л/мин.

Пример 3. Определить напор у насоса для подачи воды по смешанному соединению с равноценными рабочими линиями

(рис. 56).

Рис. 56. Схема смешанного соединения равноценных рабочих линий и магистрального водовода насосно-рукавной системы

99

Задание: определить требуемый напор у насоса Ннас для подачи воды по насосно-рукавной системе, которая состоит из магистрального водовода длиной 300 м, рукавов прорезиненных диаметром 77 мм и трех равноценных рабочих линий длиной по

Вывод: напор у насоса по магистральной линии и трем равноценным рабочим линиям составит 78 м при расходе 600 л/мин.

Пример 4. Определить напор у насоса для подачи воды при смешанном соединении различных рабочих линий

(рис. 57).

Рис. 57. Схема смешанного соединения магистральной линии и неравноценных рабочих линий

Задание: определить требуемый напор у насоса при подаче воды по рукавной системе, имеющей магистральную линию диаметром 77 мм, длиной 200 м, рукава прорезиненные, и три рабочих линии, рукава не прорезиненные: а) диаметром 51 мм, длиной 60 м; б) диаметром 66 мм, длиной 40 м; в) диаметром 51 мм, длиной 60 м.

100