Проектирование эффективной и соответствующей требованиям системы всасывания пожарного насоса является важным шагом в обеспечении надежной работы вашей системы противопожарной защиты во время чрезвычайной ситуации. Неправильная конструкция всасывания может привести к кавитации насоса, снижению производительности или даже полному отказу системы — последствия, которые не может себе позволить ни одно учреждение, когда на карту поставлены жизни и имущество.
В этой статье мы рассмотрим основные элементы конструкции всасывания пожарного насоса, включая соображения компоновки, принципы гидравлики, размеры труб и передовой опыт в соответствии с NFPA 20 и другими мировыми стандартами.
Сторона всасывания пожарного насоса — это трубопровод, по которому вода из источника (например, резервуара, резервуара или общественной магистрали) подается в пожарный насос. Его цель – обеспечить адекватный и постоянный поток воды при правильном давлении.
Если конструкция всасывания плохая — например, если труба слишком мала, имеет слишком много изгибов или имеет воздушные карманы — насос может не получать достаточно воды. Это может привести к низкому давлению, нестабильной работе или даже кавитации, когда пузырьки пара схлопываются и повреждают рабочее колесо.
Правильно спроектированная система всасывания обеспечивает:
Бесперебойная подача воды к насосу
Достаточное давление и скорость потока
Стабильная работа при любых условиях спроса
Соответствие таким стандартам, как NFPA 20.
В зависимости от источника воды и условий установки пожарные насосы могут использовать несколько вариантов всасывания:
Если муниципальное водоснабжение надежно и поддерживает достаточное давление, пожарный насос может забирать воду непосредственно из него. В такой ситуации крайне важно обеспечить, чтобы городская магистраль могла выдерживать пожарную нагрузку без чрезмерного падения давления.
Во многих системах в качестве источника всасывания используется резервуар для хранения пожарной воды. Это обеспечивает гарантированный объем воды независимо от городской сети. Резервуар должен быть спроектирован с соответствующими фитингами, фильтрами и минимальным уровнем воды, как указано в NFPA 22.
В некоторых промышленных или удаленных объектах источником воды может быть пруд или резервуар. Здесь обычно используются вертикальные турбинные насосы, поскольку они предназначены для забора воды из подземных источников с большой высотой всасывания.
Каждый тип всасывания требует различных конструктивных решений относительно прокладки труб, ограничений скорости и чистого положительного напора на всасывании (NPSH).
Чтобы обеспечить эффективную подачу воды к пожарному насосу, необходимо тщательно контролировать несколько конструктивных факторов:
Всасывающая труба должна быть достаточно большой, чтобы свести к минимуму потери на трение и предотвратить чрезмерную скорость. Согласно NFPA 20:
Скорость всасывающей трубы не должна превышать15 футов/с (4,6 м/с).
В большинстве случаев лучше поддерживать скорость ниже10 футов/с (3 м/с)для уменьшения турбулентности.
Трубы меньшего диаметра могут вызвать падение давления и повлиять на доступный NPSH насоса (NPSHa).
NFPA 20 рекомендует, чтобы всасывающая труба была не менее10 диаметров труб прямой длинынепосредственно перед входом в насос. Это сводит к минимуму турбулентность и обеспечивает равномерный поток в отверстие рабочего колеса.
При уменьшении размера трубы на всасывающем патрубке всегда используйтеэксцентриковые переходники плоские сверху (FOT). Это предотвращает образование воздушных карманов в верхней части всасывающей линии, которые могут вызвать кавитацию.
Всасывающие трубы следует прокладывать так, чтобы предотвратить скопление воздуха. Небольшой наклон всасывающей трубы вверх в сторону насоса помогает выпустить захваченный воздух.
Для предотвращения попадания мусора в насос можно использовать сетчатые фильтры, особенно при заборе жидкости из резервуаров или открытых источников. Однако они должны быть спроектированы с минимальной потерей давления и легким доступом для обслуживания.
NPSH (чистый положительный напор на всасывании) измеряет абсолютное давление на всасывании насоса по сравнению с давлением паров жидкости. Если доступный NPSH (NPSHa) меньше требуемого NPSH (NPSHr) насоса, произойдет кавитация.
NPSHa = Атмосферное давление + Статический напор – Потери на трение – Давление паров
Чтобы предотвратить кавитацию, всегда обеспечивайте:
НПШа ≥ НПШр + запас прочности(обычно минимум 1 метр или 3 фута).
Поддерживайте высоту всасывания на минимальном уровне.
Используйте большие изгибы с плавным радиусом вместо острых локтей.
Минимизируйте количество фитингов и клапанов на стороне всасывания.
Убедитесь, что температура воды находится в пределах расчетных значений (более высокие температуры снижают NPSHa).
Горизонтальные пожарные насосы с разъемным корпусом являются наиболее часто используемым типом в пожарных системах зданий и промышленных предприятий. Их схема всасывания должна соответствовать следующим принципам:
Всасывающая труба должна подходить к насосу.горизонтально и прямо, без колен непосредственно перед всасывающим фланцем.
Установитьэксцентриковый переходник (плоский сверху)непосредственно на всасе насоса.
Предоставлятьзапорные клапанынапример, задвижки OS&Y, но избегайте их установки слишком близко к всасывающему фланцу.
Обеспечьте достаточное пространство для обслуживания и выравнивания.
Избегайте высоких точек или зон с захваченным воздухом во всасывающей линии.
При использовании сдвоенных пожарных насосов каждый насос должен иметь отдельную всасывающую трубу от коллектора, чтобы избежать помех потоку.
Вертикальные турбинные пожарные насосы предназначены для использования с открытыми источниками воды или резервуарами, где уровень воды ниже насоса. В отличие от горизонтальных насосов, им не требуется всасывающий трубопровод — для этой цели служат колонная труба и чаша.
Проектные соображения включают в себя:
Чаша насоса всегда должна оставаться погруженной на минимальный уровень воды.
Достаточный зазор между всасывающим патрубком и дном резервуара (обычно ≥ 0,5 диаметра всасывающего патрубка).
Правильный размер напорной головки и колонной трубы для минимизации потерь напора.
Всасывающий фильтр должен быть устойчивым к коррозии и легко сниматься.
Даже незначительные ошибки в конструкции системы всасывания могут привести к дорогостоящим проблемам с производительностью. Среди наиболее частых ошибок можно назвать:
Установка колена непосредственно перед входом в насос— вызывает неравномерное распределение скорости и кавитацию.
Использование концентрических переходников вместо эксцентриковых (плоских сверху)— может задерживать воздух в верхней части трубы.
Недостаточный диаметр трубы— приводит к высоким потерям на трение и снижению НПШа.
Неправильная вентиляция или наклон— позволяет образовывать воздушные карманы.
Подключение нескольких насосов к общему всасывающему коллектору без надлежащего расстояния или баланса потока.
Чрезмерная высота всасывания— снижает НПШа, особенно в установках вертикального подъема.
Устранение этих ошибок при проектировании обеспечивает более длительный срок службы насоса, стабильную работу и соответствие нормам пожарной безопасности.
NFPA 20, «Стандарт по установке стационарных насосов для противопожарной защиты», является основным справочником по проектированию всасывания пожарных насосов. Он определяет требования к всасывающим трубопроводам, фитингам, клапанам, фильтрам и допустимым скоростям.
Дополнительные региональные стандарты, дополняющие NFPA 20, включают:
УЛ 448: Требования к центробежным пожарным насосам.
Информационные листки FM Global по предотвращению потерь имущества: Руководство по насосному отделению и конфигурации всасывания.
Местные нормы пожарной безопасности или правила управления водными ресурсамикоторые определяют детали установки.
Соблюдение этих стандартов гарантирует, что ваша система не только эффективна, но и одобрена для страхования и соответствия требованиям инспекций.
Подводя итог, вот основные методы проектирования, обеспечивающие надежную работу всасывания:
Всасывающий трубопровод должен быть максимально коротким и прямым.
Подберите всасывающие линии достаточного размера, чтобы ограничить скорость ниже 15 футов/с.
Используйте эксцентриковые переходники, расположенные плоско сверху.
Поддерживайте прямой участок длиной 10 диаметров трубы перед насосом.
Обеспечьте надлежащую вентиляцию и избегайте образования воздушных карманов.
Убедитесь, что NPSHa превышает NPSHr на безопасный предел.
Следуйте NFPA 20, UL и местным стандартам в отношении компоновки и материалов.
Проверьте и проверьте производительность всасывания во время ввода в эксплуатацию.
Хорошо спроектированная система всасывания пожарного насоса является основой любой надежной системы противопожарной защиты. Это гарантирует, что ваш пожарный насос будет работать с полной эффективностью, когда это наиболее важно — во время чрезвычайной ситуации.
