Узнайте, как рассчитать расход и давление пожарного насоса, используя требования системы, потери на трение, подъем и необходимое остаточное давление для правильного определения размера насоса.
Расчет правильного расхода и давления пожарного насоса является одним из важнейших шагов в проектировании надежной системы противопожарной защиты. пожарный насос должен обеспечивать достаточный поток и давление воды для подачи спринклеров, гидрантов, шланговых станций, стояков или другого противопожарного оборудования в необходимых условиях эксплуатации.
Выбор насоса, основываясь только на размере здания или номинальном размере трубы, может привести к неподходящей системе. если насос не обеспечивает достаточный поток или давление, система противопожарной защиты может работать не так, как задумано. если насос значительно увеличен, это может создать ненужное давление, увеличить затраты на оборудование и затруднить проектирование системы.
Для инженеров, подрядчиков по противопожарной защите, консультантов и владельцев проектов понимание взаимосвязи между потоком, давлением, напора, высоты и потерей трения имеет важное значение для выбора подходящего пожарного насоса.
В данной статье объясняются основные принципы и практические шаги, используемые для расчета расхода и давления пожарного насоса.
.jpg)
Поток пожарного насоса - это объем воды, который насос подает за определенный период времени.
Общие единицы включают:
ГПМ: галлонов в минуту
ЛПМ: литров в минуту
м&суп3;/ч: кубометров в час
Например, пожарный насос может иметь мощность 500 Г/мин, 750 Г/мин, 1000 Г/мин или несколько тысяч Г/мин в зависимости от требований системы противопожарной защиты.
Требуемый расход обычно определяется гидравлическими потребностями системы, а не производителем насоса.
Проектировщик должен определить, сколько воды требуется применимым противопожарным оборудованием и соответствующим стандартом проектирования. В зависимости от применения в расчете могут участвовать автоматические разбрызгиватели, шланговые потоки, гидранты, стояки, водяные завесы или другие системы.
Поэтому номинальный расход насоса №39;s следует выбирать после определения системы и №39;s, требующей потребности в воде.
Давление пожарного насоса - это давление, которое насос обеспечивает для преодоления сопротивления системы противопожарной защиты и доставки воды в необходимое место.
Давление насоса обычно выражается в:
ПСИ
бар
кПа
метры головы
На требования к давлению влияют несколько факторов, включая трение трубы, подъем, фитинги, клапаны, потери оборудования и минимальное давление, необходимое в наиболее требовательной точке разгрузки.
Например, спринклерная система может потребовать определенного остаточного давления на гидравлически наиболее удаленном спринклере. пожарный насос должен обеспечивать достаточное давление на нагнетании насоса, чтобы преодолеть все потери между насосом и этим спринклером.
Поэтому давление пожарного насоса никогда не следует определять независимо от системы трубопроводов и гидравлических расчетов.
Первым шагом в расчете расхода пожарного насоса является определение необходимого расхода системы.
Требуемый расход зависит от типа системы противопожарной защиты и применимых критериев проектирования.
Для спринклерной системы гидравлический расчет может определить требуемый сброс спринклера на основе расчетной плотности, расчетной площади, характеристик спринклера и конфигурации системы.
Там, где это применимо, также может потребоваться рассмотреть дополнительный спрос на шланговый поток.
Для систем гидрантов или стояков требуемый расход может зависеть от количества одновременно работающих выпусков и требуемого сброса на каждом выходе.
Основная концепция такова
Требуемый расход пожарного насоса = требуемый спрос на воду в системе
Точный метод расчета зависит от проекта и применимых требований противопожарной защиты.
Производитель пожарного насоса может предоставить информацию о производительности насоса после установления требуемого расхода и давления.
После определения требуемого расхода следующим шагом является расчет давления, необходимого на насосе.
Упрощенный подход заключается в
Требуемое давление насоса = требуемое остаточное давление + потеря трения + потеря высоты & минус; Доступное давление всасывания
Эта связь полезна для понимания основного расчета.
Каждая часть уравнения представляет собой отдельное требование.
Это минимальное давление, которое должно оставаться доступным в требуемой точке сброса.
Например, если наиболее удаленный спринклер с гидравлическим приводом требует определенного давления, пожарный насос должен обеспечивать достаточное давление для поддержания этого требования после учета всех потерь системы.
Вода теряет давление, проходя через трубы, фитинги, клапаны и другие компоненты.
Величина потерь на трение зависит от
Диаметр трубы
Длина трубы
Скорость потока
Материал трубы
Внутреннее состояние трубы
Фитинги
Клапаны
Ограничения потока
По мере увеличения потока потери на трение обычно увеличиваются. Это одна из причин, почему поток и давление не могут рассматриваться отдельно.
Воде требуется дополнительное давление для движения вверх.
Распространенным приближением является то, что на каждый фут возвышения воды требуется примерно 0,433 фунта на квадратный дюйм.
В метрических единицах на каждый метр возвышения воды требуется примерно 9,81 кПа.
Поэтому:
Давление подъема = высота и время; 0,433 фунта на квадратный дюйм/фут
или
Давление приподнятия ≈ Высота & times; 9,81 кПа/м
Для здания с несколькими этажами высота может стать значительной частью общей потребности в давлении пожарного насоса.
Если насос получает воду из источника воды под давлением, доступное давление всасывания может снизить давление, которое должен создавать сам насос.
Например, если системе требуется давление 120 фунтов на квадратный дюйм на нагнетании насоса и имеется надежное доступное давление всасывания 30 фунтов на квадратный дюйм, насосу не обязательно генерировать все 120 фунтов на квадратный дюйм из нуля.
Однако доступное давление всасывания необходимо тщательно оценивать в требуемых условиях потока, а не полагаться только на статическое давление.
Потеря трения является одним из наиболее важных факторов при расчете давления пожарного насоса.
Двумя распространенными методами, используемыми в гидравлических расчетах, являются уравнение Хейзена-Вильямса и уравнение Дарси-Вайсбаха.
Для систем противопожарной защиты уравнение Хейзена-Уильямса широко используется для расчета расхода воды.
Обычно используемая форма:
h = 4,52 & раз; Q^1,85 / (C^1,85 & раз; d^4,87)
где:
h = потери на трение
Q = скорость потока
C = коэффициент шероховатости Хейзена-Уильямса
d = диаметр трубы
Точные единицы и форма уравнения зависят от используемой системы расчета.
Важный инженерный принцип заключается в том, что потери на трение значительно увеличиваются по мере увеличения и уменьшения расхода по мере увеличения диаметра трубы.
Это означает, что выбор трубы большего размера может уменьшить потери на трение, а проталкивание высокого расхода через относительно небольшую трубу может привести к существенной потере давления.
Для фактического проектирования проекта гидравлические расчеты должны выполняться с использованием применимого инженерного метода, стандартов и требований проекта.
Рассчитать только потери на трение прямой трубы недостаточно.
Вода также теряет энергию при прохождении:
Локти
Тис
Редукторы
Обратные клапаны
Изоляционные клапаны
Предотвратители обратного потока
Расходомеры
Стрейнеры
Другие компоненты системы
Эти потери можно представить с помощью эквивалентной длины трубы или других принятых методов гидравлического расчета.
В большой системе противопожарной защиты совокупное воздействие арматуры и клапанов может быть значительным.
Поэтому полный гидравлический расчет должен учитывать весь путь потока от источника воды до наиболее требовательной к гидравлике точки сброса.
Производители пожарных насосов могут предоставлять данные о производительности в блоках давления или головных агрегатах.
Взаимосвязь между давлением и напорной частью воды важна при интерпретации кривых насоса.
Для воды:
1 бар ≈ 10,2 метра водного напора
1 фунт на квадратный дюйм ≈ 0,703 метра водного напора
1 метр водяного напора ≈ 9,81 кПа
Например, насос, производящий около 100 метров водяного напора, производит давление около 9,81 бар при идеальных условиях конверсии.
При сравнении кривых насоса с гидравлическими расчетами убедитесь, что агрегаты согласованы.
Запутывание давления головкой или смесительными агрегатами может привести к неправильному выбору насоса.
После расчета требуемого расхода и давления результат становится основой для выбора пожарного насоса.
Например, предположим, что гидравлический расчет определяет, что проект требует примерно:
750 Г/мин при давлении 100 фунтов на квадратный дюйм
Это становится проектом и #39;s требуемая точка дежурства.
Выбранный насос должен иметь кривую производительности, которая удовлетворяет требуемой точке работы, а также соответствует применимым требованиям к производительности пожарного насоса.
Насос не следует выбирать просто потому, что его максимальный расход больше 750 ГПМ. Не менее важна его производительность давления при необходимом расходе.
Вот почему кривые насоса необходимы при выборе оборудования.
Кривая производительности пожарного насоса показывает взаимосвязь между расходом и давлением.
По мере увеличения расхода доступное давление насоса обычно снижается.
При рассмотрении кривой насоса инженеры должны оценить несколько важных моментов, в том числе
Номинальный расход
Номинальное давление
Давление отключения
Производительность при более высоком потоке
Производительность при меньшем потоке
Требования к мощности двигателя или двигателя
Требуемая точка обслуживания проекта должна находиться в соответствующем рабочем диапазоне выбранного насоса.
Кривую насоса также следует пересмотреть вместе с применимым стандартом пожарного насоса и спецификацией проекта.
В расчет пожарного насоса должен быть включен источник воды.
Насос, всасывающий воду из специального резервуара для пожарной воды, может иметь условия всасывания, отличные от насосов, подключенных к городскому водопроводу под давлением.
Важная информация включает в себя
Статический уровень воды
Минимальный уровень воды
Максимальный уровень воды
Размер всасывающей трубы
Длина всасывающей трубы
Доступное давление всасывания
Высота между источником воды и насосом
Требуемые условия потока
Для проектов, использующих воду из глубоких резервуаров или подземных резервуаров, может подойти вертикальный турбинный пожарный насос.
Условия всасывания также необходимо оценить, чтобы гарантировать, что выбранный насос может работать должным образом без неприемлемых проблем с всасыванием.
Рассмотрим упрощенный пример.
Предположим, система противопожарной защиты требует
Требуемый расход: 500 Г/мин
Требуемое остаточное давление в удаленной точке: 60 фунтов на квадратный дюйм
Потеря трения: 25 фунтов на квадратный дюйм
Потери при высоте: 35 фунтов на квадратный дюйм
Доступное давление всасывания: 20 фунтов на квадратный дюйм
Требование к упрощенному давлению насоса:
Требуемое давление насоса = 60 + 25 + 35 &минус; 20
Требуемое давление насоса = 100 фунтов на квадратный дюйм
Поэтому предварительная точка работы насоса будет приблизительно
500 Г/мин при давлении 100 фунтов на квадратный дюйм
Это упрощенный пример для понимания процесса расчета. Фактическая конструкция системы противопожарной защиты требует детальных гидравлических расчетов и должна учитывать конкретную конфигурацию проекта и применимые требования.
Как только необходимая точка дежурства известна, необходимо оценить и другие факторы.
Команда проекта должна рассмотреть
Тип насоса:Торцевое всасывание, горизонтальный разрезной корпус, вертикальная турбина или другая подходящая конфигурация.
Водитель:Электродвигатель или дизельный двигатель.
Сертификация:Требования, такие как внесенные в список UL или другие применимые сертификаты.
Установка:Крытая, наружная, насосная, контейнерная или специализированная установка.
Источник питания:Наличие и надежность электрической мощности.
Условия окружающей среды:Температура, влажность, высота над уровнем моря, коррозия и другие условия.
Техническое обслуживание:Доступность, запасные части, обслуживание и долгосрочная поддержка.
Технически правильный расчет расхода и давления является отправной точкой, а не концом процесса отбора.
Несколько ошибок могут привести к неправильному выбору насоса.
Статическое давление само по себе не отражает производительность системы при требуемом расходе. Доступное давление следует оценивать при соответствующих условиях расхода.
Требования к давлению могут значительно увеличиться в высотных зданиях или сооружениях, где насосные и выпускные точки находятся на разных высотах.
Незначительные потери могут накапливаться во всей большой системе трубопроводов.
Максимальный расход насоса & #39;s не указывает на давление, которое он может обеспечить в требуемой рабочей точке.
Смешивание PSI, бара, кПа, ног головы и метров головы без надлежащего преобразования может привести к серьезным ошибкам в расчетах.
Чрезмерно большой насос не является автоматически безопаснее Насос должен быть выбран на основе фактических гидравлических требований и применимых критериев противопожарной защиты.
Точные гидравлические расчеты обеспечивают основу для выбора правильного пожарного насоса, но сотрудничество между инженером проекта и производителем может помочь гарантировать, что выбранное оборудование соответствует рассчитанным требованиям.
Производитель пожарных насосов должен иметь возможность обеспечить
Кривые производительности насоса
Номинальная информация о расходе и давлении
Размеры насоса
Данные двигателя или дизельного двигателя
Информация контроллера
Сертификационная документация
Информация о заводских испытаниях
Требования к установке
Техническая поддержка
Для более крупных или сложных проектов производитель также может помочь проверить требуемую точку работы и определить подходящую конфигурацию насоса.
.jpg)
Расчет расхода и давления пожарного насоса является фундаментальной частью проектирования надежной системы противопожарной защиты.
Процесс начинается с определения требуемого расхода воды и последующего расчета давления, необходимого для преодоления требований остаточного давления, потерь на трение, подъема и другого сопротивления системы. доступное давление всасывания также следует учитывать при определении конечной точки работы насоса.
Простой расчет можно выразить так:
Требуемое давление насоса = требуемое остаточное давление + потеря трения + потеря высоты & минус; Доступное давление всасывания
Однако реальные проекты противопожарной защиты требуют детальных гидравлических расчетов на основе полной конфигурации системы и применимых стандартов.
После установления требуемого расхода и давления кривая насоса, тип насоса, привод, сертификация, условия установки и полный пакет пожарных насосов должны оцениваться вместе.
Как производитель пожарных насосов, BETTER Technology Group предоставляет решения для пожарных насосов для различных применений противопожарной защиты, включая электрические пожарные насосы, дизельные пожарные насосы, жокей-насосы, горизонтальные насосы с разделенным корпусом, концевые всасывающие насосы и пожарные насосы с вертикальными турбинами. Точные требования проекта и гидравлические расчеты позволяют выбрать соответствующее решение насоса для обеспечения надежных характеристик противопожарной защиты.
.jpg)