Расчет требований к головке пожарного насоса является важнейшим шагом в проектировании и выборе надежной системы противопожарной защиты. пожарный насос должен создавать достаточное давление для преодоления подъема, потерь на трение и давления, необходимого в самой сложной точке системы.
Если требуемая головка занижена, пожарный насос может не обеспечить достаточное давление для разбрызгивателей, гидрантов, шланговых станций или стояков. если она значительно превышает размер, система может испытывать чрезмерное давление и ненужное оборудование и эксплуатационные расходы.
Для инженеров, подрядчиков, консультантов и специалистов по противопожарной защите понимание того, как рассчитать головку пожарного насоса, обеспечивает практическую основу для выбора подходящего пожарного насоса.
В данной статье объясняются основные компоненты головки пожарного насоса, процесс расчета, общие формулы, важные соображения при выборе пожарного насоса.
.jpg)
Головка пожарного насоса - это количество энергии на единицу веса, которое пожарный насос добавляет к воде. Обычно это выражается в метрах напора воды, футах головы, бара или PSI.
В практических применениях противопожарной защиты головка насоса представляет собой давление, которое насос должен обеспечить для перемещения воды из доступного источника воды в требуемую точку сброса при сохранении требуемого остаточного давления.
На головку пожарного насоса влияет несколько факторов:
Требуемое давление в системе
Разница высот
Потеря трения трубы
Фитинги и клапаны
Потери оборудования
Доступное давление всасывания
Скорость потока
Требуемое давление в удаленной или наиболее требовательной к гидравлике точке
Поэтому требуемую головку насоса следует рассчитывать как часть общей гидравлической конструкции, а не выбирать независимо.
Головка и давление описывают соответствующие характеристики, но используют разные агрегаты.
Производители насосов могут предоставлять данные о производительности либо в давлении, либо в головке.
Обычно используемое соотношение для воды:
1 бар ≈ 10,2 метра водного напора
и:
1 метр водяного напора ≈ 0,098 бар
В имперских частях:
1 фунт на квадратный дюйм и асимп; 2,31 фута напора воды
Таким образом, насос с напорной мощностью около 100 метров производит давление около 9,8 бар в стандартных условиях воды.
Точная зависимость может незначительно варьироваться в зависимости от плотности воды и температуры, но эти преобразования полезны для предварительных расчетов пожарного насоса.
Упрощенный способ определения требуемой головки пожарного насоса заключается в
Требуемая головка насоса = статическая головка + потеря трения + необходимая остаточная головка - доступная всасывающая головка
Каждая часть этого уравнения представляет разные гидравлические требования.
Статическая головка - это вертикальная разница высот между источником воды и точкой, где необходимо поддерживать необходимое давление.
Например, если уровень воды в пожарном резервуаре на 5 метров ниже контрольной точки, а гидравлически наиболее требовательный спринклер находится на высоте 35 метров над насосом, перепад высот значителен и должен быть включен в расчет.
Чем больше высота, тем больше требовалась головка насоса.
Для воды:
Для высоты 10 метров требуется давление примерно 1 бар.
Вот почему высотным зданиям часто требуется значительно большее давление пожарных насосов, чем малоэтажным зданиям.
Вода теряет давление, когда течет по трубам.
Эта потеря давления известна как потеря трения и зависит от таких факторов, как
Длина трубы
Диаметр трубы
Скорость потока
Материал трубы
Внутренняя шероховатость трубы
Количество фитингов
Клапаны
Изгибы
Тис
Редукторы
Другие компоненты системы
Труба меньшего размера обычно вызывает большие потери на трение при той же скорости потока, что и труба большего размера.
Это важное соображение при расчете напора пожарного насоса, поскольку насос должен обеспечивать достаточное дополнительное давление для компенсации этих потерь.
В гидравлических расчетах обычно используются установленные методы, такие как уравнение Хейзена-Уильямса или уравнение Дарси-Вайсбаха, в зависимости от методологии проектирования и применимых стандартов.
Пожарный насос также должен обеспечивать достаточное давление в наиболее гидравлически требовательной точке системы противопожарной защиты.
Например, спринклерная система может требовать определенного минимального давления в удаленном спринклере или группе спринклеров.
Аналогичным образом, гидрант, шланговая станция, стояк или другое противопожарное отверстие могут иметь определенные требования к давлению.
Поэтому насос нельзя выбирать только на основе высоты и трения трубы.
Необходимо включить необходимое давление в конечной точке разряда.
Это значение часто является одним из наиболее важных входных данных при расчете головки пожарного насоса.
Водоснабжение может оказать некоторое давление на систему.
Если насос получает положительное давление от муниципального источника воды или повышенного резервуара, это доступное давление всасывания может уменьшить величину давления, которое должен создать сам насос.
Например, предположим, что система требует 10 бар при нагнетании насоса, а источник воды обеспечивает 2 бар полезного давления всасывания.
Насосу не обязательно генерировать полные 10 бар сам. доступное давление всасывания способствует общему давлению в системе.
Однако условия всасывания должны быть тщательно оценены в требуемых условиях потока. само по себе статическое давление не должно автоматически рассматриваться как доступное давление во время работы.
Рассмотреть упрощенную систему противопожарной защиты со следующими требованиями
Требуемый расход: 1000 Г/мин
Разница высот: 30 метров
Потери на трение труб и фитингов: 20 метров
Требуемая остаточная головка в удаленной точке: 25 метров
Доступная всасывающая головка: 5 метров
Требуемую головку насоса можно рассчитать как
Головка насоса = 30 + 20 + 25 - 5
Головка насоса = 70 метров
Поэтому предварительный пункт дежурства пожарного насоса будет приблизительно
1000 Г/мин при 70-метровой головке
Фактический выбор насоса потребует проверки сертифицированной кривой производительности производителя и №39;s при необходимом расходе и напорной части.
Этот пример упрощен В реальном проекте должен использоваться полный гидравлический расчет, включая все соответствующие компоненты системы и применимые требования к проектированию.
Поток и голова тесно связаны.
По мере увеличения расхода через систему трубопроводов потери на трение обычно увеличиваются. Следовательно, пожарному насосу может потребоваться обеспечить значительно большую мощность для обеспечения более высокого расхода при том же давлении в системе.
Вот почему при выборе пожарных насосов всегда следует учитывать и то, и другое:
Поток + Голова
вместо того, чтобы любой из параметров был независимо.
Например, выбор насоса с производительностью 1000 Г/мин без проверки его давления при этом потоке может привести к созданию неподходящей системы.
Кривая насоса показывает взаимосвязь между расходом и напорным элементом и позволяет инженерам определить, может ли насос соответствовать требуемой рабочей точке.
Кривая пожарного насоса является одним из наиболее важных документов, используемых при выборе насоса.
Типичная кривая производительности насоса показывает
Скорость потока на горизонтальной оси
Голова или давление на вертикальную ось
На этой кривой следует построить точку обслуживания проекта.
Если требуемая рабочая точка находится в соответствующем диапазоне производительности насоса, насос может быть пригоден для применения с учетом всех других требований проекта.
Инженеры также должны проверять производительность насоса и №39;s при различных условиях потока, а не проверять только одну точку.
Важные моменты могут включать номинальный расход, условия оттока или отключения, а также условия эксплуатации с более высоким расходом, требуемые применимым стандартом противопожарной защиты или спецификацией проекта.
Давление оттока - это давление, создаваемое насосом при небольшом расходе или его отсутствии.
Это важно, поскольку пожарный насос не работает только при одном состоянии.
Систему также необходимо оценивать, когда насос работает в закрытом или почти закрытом состоянии нагнетания.
Чрезмерное давление оттока может создать проблемы для компонентов системы, которые не рассчитаны на результирующее давление.
Поэтому при выборе пожарного насоса инженеры должны пересмотреть полную кривую насоса и подтвердить, что давление остается в допустимых пределах системы.
Высотные здания создают дополнительные проблемы, поскольку высота над уровнем моря может стать основной частью общей потребности в голове.
Каждый дополнительный метр возвышения создает дополнительную потерю давления из-за силы тяжести.
Например, для здания со значительным вертикальным расстоянием между пожарно-насосным отделением и самым высоким защищенным полом может потребоваться значительно большая головка насоса, чем для одноэтажного здания.
Высотные системы также могут требовать устройств снижения давления, зон давления или нескольких насосных систем в зависимости от конструкции здания и применимых требований.
Поэтому пожарный насос следует выбирать после того, как будет установлено здание & #39;s гидравлические зоны и требования к высоте.
Для спринклерных систем требуемая головка пожарного насоса определяется гидравлической потребностью спринклерной системы.
В расчете обычно учитываются наиболее требовательная с гидравлической точки зрения площадь, трение труб, подъем, фитинги, клапаны и необходимое давление в спринклерах.
Пожарный насос должен обеспечивать достаточный расход и давление для удовлетворения этой расчетной потребности.
Важно не выбирать пожарный насос, просто взглянув на количество разбрызгивателей в здании, Гидравлические характеристики трубопроводной сети не менее важны.
Гидрантные и стояковые системы могут иметь гидравлические требования, отличные от спринклерных систем.
Требуемое давление на выходе, высота выпускного отверстия, потребность в расходе, диаметр трубы и конфигурация системы - все это влияет на требования к головке насоса.
В зданиях, где несколько систем противопожарной защиты имеют одинаковое водоснабжение, потребность соответствующих систем в гидравлике должна оцениваться в соответствии с проектом проекта и применимыми требованиями противопожарной защиты.
Выбранный пожарный насос должен быть способен удовлетворить требуемую совокупную потребность, где это применимо.
Производители насосов могут предоставлять данные о насосах в метрах или футах головы, а в спецификациях проекта может использоваться бар или PSI.
Для воды полезные приблизительные преобразования включают
Голова в метрах & times; 0.098 = давление в баре
Например:
80 м & раз; 0,098 ≈ 7,84 бар
Для имперских частей:
Голова в футах & разделить; 2.31 = давление в PSI
Например:
231 фут & разделить; 2.31 ≈ 100 фунтов на квадратный дюйм
Эти преобразования полезны при рассмотрении технических спецификаций разных производителей или сравнении международных требований проекта.
После расчета требуемого расхода и напора следующим шагом является выбор подходящего насоса.
Насос следует оценивать на основании
Номинальный расход
Номинальная голова
Кривая насоса
Давление отключения
Мощность водителя
Эффективность насоса
Условия всасывания
Тип насоса
Применимые сертификаты
Монтажное устройство
Операционная среда
Выбранный насос должен соответствовать требуемой точке работы, сохраняя при этом совместимость со всей системой противопожарной защиты.
В зависимости от проекта подходящие конфигурации могут включать пожарные насосы с горизонтальным разделенным корпусом, пожарные насосы с торцевым всасыванием, пожарные насосы с вертикальными турбинами, вертикальные рядные насосы или другие утвержденные конструкции пожарных насосов.
Требуемая гидравлическая головка сама по себе не определяет, следует ли использовать в насосе электродвигатель или дизельный двигатель.
Водитель должен быть выбран после установления гидравлических требований.
Электрический пожарный насос требует подходящего источника питания и совместимого контроллера пожарного насоса.
Для дизельного пожарного насоса требуется дизельный двигатель соответствующего номинала вместе с батареями, системами подачи топлива, охлаждения, выхлопа, вентиляции и контроллера.
Для проектов, требующих большего резервирования или независимых источников питания, электрические и дизельные пожарные насосы могут использоваться вместе как часть полноценной системы пожарных насосов.
Одной из распространенных ошибок является добавление большого произвольного запаса давления к расчетной головке пожарного насоса.
Хотя могут потребоваться соответствующие расчетные допуски, простой выбор насоса гораздо более высокого давления не обязательно лучше.
Чрезмерное давление может повлиять на
Трубопроводов
Клапаны
Спринклеры
Шланговое оборудование
Рейтинги давления
Операция системы
Выбор насоса
Общая стоимость проекта
Правильный подход заключается в соблюдении применимого стандарта проектирования, спецификации проекта, гидравлических расчетов и требований властей.
Цель состоит в том, чтобы выбрать насос, обеспечивающий требуемую производительность, а не просто выбрать доступный насос самого высокого давления.
После выбора пожарного насоса заводские испытания предоставляют важную возможность проверить его гидравлические характеристики.
Профессиональный производитель пожарных насосов должен иметь соответствующее испытательное оборудование, способное измерять расход, давление, скорость и другие соответствующие параметры.
Испытания помогают проверить, что изготовленный насос работает в соответствии с заданными характеристиками, прежде чем он будет отправлен на проектную площадку.
Для сертифицированного оборудования пожарных насосов испытания и документация особенно важны, поскольку оборудованию может потребоваться соответствие конкретным требованиям сертификации и проекта.
Перед завершением выбора пожарного насоса подтвердите
Требуемый расход пожарного насоса
Разница высот
Потери на трение трубы
Потери фитинга и клапана
Требуемое остаточное давление
Доступное давление всасывания
Общая требуемая головка насоса
Кривая производительности насоса
Давление оттока
Требуемая мощность водителя
Тип насоса
Применимые стандарты
Требования сертификации
Условия установки
Требования к заводским испытаниям
Эти факторы обеспечивают основу для выбора подходящего пожарного насоса.
.jpg)
Расчет требований к головке пожарного насоса является важной частью проектирования системы противопожарной защиты. В расчете следует учитывать угол возвышения, трение трубы и фитинга, необходимое остаточное давление и доступное давление всасывания при требуемом расходе.
Основной принцип можно резюмировать следующим образом
Требуемая головка насоса = статическая головка + потеря трения + необходимая остаточная головка - доступная всасывающая головка
Однако реальный выбор пожарного насоса требует большего, чем просто формула. необходимо учитывать полный гидравлический расчет, кривую насоса, пределы давления в системе, применимые стандарты противопожарной защиты, водоснабжение, условия установки и требования водителя.
Для производителей пожарных насосов, инженеров, подрядчиков и проектировщиков систем точная гидравлическая информация является основой надежного выбора оборудования.
Правильно рассчитав требуемый расход и напор перед выбором насоса, проектные группы могут указать оборудование, которое обеспечивает требуемые гидравлические характеристики и эффективно интегрируется с общей системой противопожарной защиты.
BETTER Technology Group предоставляет решения для пожарных насосов для широкого спектра применений противопожарной защиты, включая электрические пожарные насосы, дизельные пожарные насосы, жокей-насосы, насосы с разделенным корпусом, концевые всасывающие насосы и пожарные насосы с вертикальными турбинами. Правильный гидравлический анализ и испытания производительности завода помогают гарантировать, что выбранный пожарный насос соответствует фактическим требованиям проекта.
