Определение необходимого давления пожарного насоса включает в себя оценку потребности в расходе, высоте, потерях на трение, требованиях к давлению в системе и критериях проектирования противопожарной защиты. В этом руководстве объясняется, как рассчитать давление пожарного насоса и выбрать подходящий пожарный насос для надежных систем противопожарной защиты.
Выбор правильного пожарного насоса является одним из наиболее важных решений при проектировании системы противопожарной защиты. Пожарный насос должен подавать достаточно воды под необходимым давлением, чтобы обеспечить эффективную работу спринклеров, гидрантов, стояков, шланговых станций и другого противопожарного оборудования во время чрезвычайной ситуации.
Один из наиболее частых вопросов, задаваемых владельцами зданий, подрядчиками по противопожарной защите, инженерами и проектировщиками систем: как определить необходимое давление пожарного насоса?
Ответ заключается не в простом выборе насоса с самым высоким давлением. Негабаритный или неправильно выбранный насос может привести к ненужным затратам, избыточному давлению в системе и потенциальным проблемам с оборудованием. С другой стороны, насос, который не может обеспечить достаточное давление, может не удовлетворить гидравлические потребности системы противопожарной защиты.
Правильный подход — определить требуемый расход и давление системы на основе гидравлической конструкции, а затем выбрать пожарный насос, который может соответствовать этим требованиям в соответствии с применимыми стандартами противопожарной защиты.
В этой статье объясняются ключевые факторы, влияющие на определение требуемого давления пожарного насоса, и предлагаются практические основы для выбора пожарного насоса.
Давление пожарного насоса — это давление, которое создает пожарный насос для перемещения воды через систему противопожарной защиты. Обычно это обсуждается с точки зрения давления на выходе насоса, часто измеряемого в фунтах на квадратный дюйм, бар, кПа или метрах водяного столба.
Однако давление, необходимое для пожарного насоса, не обязательно такое же, как давление, необходимое для выхода самого удаленного спринклера или шланга.
Когда вода проходит через систему, давление теряется из-за:
Пожарный насос должен обеспечивать достаточное давление для преодоления этих потерь, сохраняя при этом минимальное давление, необходимое в наиболее гидравлически требовательной точке системы.
Вот почему давление пожарного насоса всегда следует определять как часть общего гидравлического расчета, а не выбирать отдельно.
Основная концепция определения требуемого давления пожарного насоса заключается в следующем:
Требуемое давление пожарного насоса = необходимое давление в системе + потери давления + потери на высоте − доступное давление всасывания
Этот расчет обеспечивает практическую отправную точку для определения давления, которое должен подавать пожарный насос.
Четыре основных фактора:
Каждый фактор может оказать существенное влияние на окончательный выбор пожарного насоса.
Прежде чем определить давление насоса, необходимо установить требуемый пожарный расход.
Системы противопожарной защиты рассчитаны как на поток, так и на давление. Насос должен быть способен подавать необходимый расход воды при требуемом давлении.
Требуемый расход может зависеть от типа системы противопожарной защиты и применения. Например, система может включать в себя:
Потребность в гидравлике обычно определяется наиболее требовательной областью или сценарием противопожарной защиты, указанными в проекте системы.
Например, предположим, что для системы противопожарной защиты требуется поток 1000 галлонов в минуту. Пожарный насос необходимо выбирать исходя из его способности подавать этот поток, сохраняя при этом давление, необходимое для системы.
Насос, обеспечивающий высокое давление, но недостаточный расход, не подходит. Аналогичным образом, насос с достаточным расходом, но недостаточным давлением не может удовлетворить потребности системы.
Следовательно,При выборе пожарного насоса расход и давление всегда следует учитывать вместе..
Следующим шагом является определение минимального давления, необходимого в наиболее гидравлически требовательной точке системы.
Эта точка часто расположена на самом удаленном месте спринклера, выпускного отверстия стояка или шлангового соединения. Он также может быть расположен на возвышении или в зоне со значительным гидравлическим сопротивлением.
Требуемое давление зависит от типа поставляемого противопожарного оборудования и критериев проектирования системы.
Для спринклерных систем требуемое давление зависит от минимального рабочего давления спринклера и требуемой плотности нагнетания или расхода.
Для систем стояков необходимо учитывать необходимое давление на шланговых соединениях.
Ключевой принцип заключается в том, что пожарный насос должен обеспечивать достаточное давление, чтобы требуемое давление оставалось доступным в самой требовательной точке после учета всех гидравлических потерь.
Вода теряет давление, проходя по трубам. Это известно как потери на трение.
Величина потерь на трение зависит от нескольких факторов, в том числе:
Трубы меньшего размера обычно создают большие потери на трение, чем трубы большего размера, при прохождении того же потока.
По мере увеличения расхода потери на трение также увеличиваются. Это означает, что пожарному насосу, предназначенному для работы с высоким расходом, может потребоваться значительно большее давление, чем насосу, обслуживающему меньшую систему.
Гидравлические расчеты обычно учитывают потери на трение в основных трубопроводах, ответвлениях, фитингах, клапанах и других компонентах.
Для точного определения размера пожарного насоса следует оценить весь путь потока от нагнетания насоса до наиболее требовательного выпускного отверстия.
Высота над уровнем моря является еще одним важным фактором, определяющим необходимое давление пожарного насоса.
Когда воду необходимо перекачивать на большую высоту, требуется дополнительное давление. Это особенно важно в:
В общем инженерном приближении каждые 10 метров перепада высот требуют примерно 0,98 бар дополнительного давления. В обычных единицах измерения США на каждый фут набора высоты требуется примерно 0,433 фунта на квадратный дюйм.
Например, если пожарный насос должен подавать воду к оборудованию, расположенному на высоте 30 метров над насосом, системе потребуется примерно 2,94 бар дополнительного давления просто для преодоления перепада высот.
Это давление необходимо добавить к давлению, необходимому в удаленной точке, и потерям на трение во всей системе трубопроводов.
Игнорирование высоты может привести к тому, что пожарный насос будет работать на уровне земли, но не сможет обеспечить достаточное давление в самой высокой или самой удаленной точке системы.
Доступное водоснабжение является еще одним важным фактором.
Пожарный насос не всегда работает от источника воды с нулевым давлением. Во многих установках насос получает воду из:
Если система водоснабжения уже обеспечивает определенное давление, это доступное давление может способствовать увеличению общего давления, необходимого системе.
Например, если гидравлический расчет показывает, что системе требуется 10 бар на нагнетании насоса, но система водоснабжения может надежно обеспечивать давление 3 бара на всасывании насоса, насосу может потребоваться добавить давление примерно 7 бар, в зависимости от полной гидравлической конструкции.
Однако доступное водоснабжение необходимо тщательно оценить. Статическое давление и остаточное давление – это не одно и то же.
Статическое давление измеряется при незначительном потоке или его отсутствии. Остаточное давление – это давление, доступное во время течения воды.
Системы противопожарной защиты следует оценивать с учетом ожидаемых условий потока, поскольку давление подачи воды может значительно снизиться при увеличении спроса.
Номинальное давление пожарного насоса — это давление, на которое насос рассчитан при номинальном расходе.
Например, пожарный насос может иметь мощность:
Насос необходимо оценивать на основе его полной кривой производительности, а не только его номинальной точки.
Пожарные насосы, как правило, способны работать в различных условиях потока. Поэтому кривую производительности насоса следует сверить с требованиями системы, чтобы убедиться, что выбранный насос работает в требуемом диапазоне производительности.
При выборе насоса инженеры должны учитывать взаимосвязь между:
Кривая насоса предоставляет ценную информацию о том, как насос будет работать в различных условиях эксплуатации.
Давление слива, также известное как давление отключения, представляет собой давление, создаваемое насосом при отсутствии потока воды через выпускное отверстие.
Это важный момент, поскольку давление в системе может значительно возрасти, когда пожарный насос запускается, но поток мал или отсутствует.
Насос может иметь номинальное давление 100 фунтов на квадратный дюйм при номинальном расходе, но его давление вспенивания может быть выше.
Компоненты системы, включая трубы, клапаны, фитинги и другое оборудование, должны быть способны выдерживать давление, которое может возникнуть во время работы.
Это одна из причин, почему выбор пожарного насоса не должен основываться исключительно на номинальном давлении нагнетания.
Кривая производительности пожарного насоса является одним из наиболее важных документов для выбора и оценки пожарного насоса.
Типичная кривая пожарного насоса показывает взаимосвязь между расходом и давлением.
Кривая может помочь инженерам определить:
Точку потребления системы следует сравнить с кривой насоса, чтобы убедиться, что насос может обеспечить требуемый расход и давление.
Например, если гидравлический расчет показывает, что системе требуется 1000 галлонов в минуту при давлении 120 фунтов на квадратный дюйм, выбранный насос должен быть способен обеспечить как минимум эту производительность в требуемых рабочих условиях.
Кривую насоса также следует оценить на соответствие применимым стандартам противопожарной защиты и требованиям проекта.
Давление пожарного насоса следует определять в соответствии с применимыми нормами, стандартами и местными правилами.
Для многих коммерческих и промышленных систем противопожарной защиты NFPA 20 является важным ориентиром при выборе и установке стационарных пожарных насосов.
Однако применимые требования могут различаться в зависимости от:
Помимо NFPA 20, к спринклерам, стоякам, пожарным гидрантам, водоснабжению и испытаниям могут применяться другие стандарты.
Важно различатьТребования к производительности пожарного насосаиТребования к гидравлическому проектированию системы. NFPA 20 содержит требования к установке и работе пожарного насоса, в то время как другие стандарты и гидравлические расчеты определяют фактическую потребность в воде системы противопожарной защиты.
Профессиональные инженеры по пожарной безопасности должны изучить всю конструкцию системы и применимые требования, прежде чем выбирать финальный насос.
Рассмотрим упрощенный пример.
К системе пожарной безопасности предъявляются следующие требования:
Используя базовый расчет:
Требуемое давление пожарного насоса = 7 + 1,5 + 2 − 2
Требуемое дополнительное давление насоса составляет примерно 8,5 бар.
Затем насос необходимо будет выбрать на основе требуемого расхода при дополнительном давлении примерно 8,5 бар, а также с учетом полной характеристики насоса, давления оттока, доступного водоснабжения и применимых стандартов.
Это упрощенный пример. Фактические гидравлические расчеты пожарного насоса более детальны и должны учитывать всю сеть трубопроводов и все соответствующие компоненты.
Одной из распространенных ошибок является выбор насоса только по давлению.
Пожарный насос представляет собой проточно-напорное устройство. Оба параметра необходимо учитывать одновременно.
Еще одна ошибка – игнорирование высоты. Система, которая хорошо работает на уровне земли, может не обеспечить достаточного давления на верхних этажах.
Еще одной распространенной проблемой является неучет потерь на трение. Длинные трубопроводы и сложные сети трубопроводов могут создавать значительные потери давления.
Также важно не полагаться исключительно на статическое давление водопровода. Доступное остаточное давление в условиях потока обычно больше влияет на производительность гидравлической системы.
Наконец, подбор насоса с избыточным давлением также может оказаться проблематичным. Для создания избыточного давления в системе может потребоваться дополнительное оборудование для снижения давления, что может увеличить стоимость системы.
Правильный пожарный насос следует выбирать после выполнения гидравлического анализа системы противопожарной защиты.
Основной процесс отбора включает в себя:
Окончательный выбор насоса должен обеспечивать достаточный расход и давление без создания ненужного избыточного давления.
Гидравлический расчет – это лишь часть успешного проекта противопожарной защиты. Не менее важны качество и надежность самого пожарного насоса.
Квалифицированный производитель пожарных насосов должен быть в состоянии предоставить точные данные о производительности насоса, техническую документацию, информацию об испытаниях и соответствующую сертификацию для предполагаемого применения.
В зависимости от требований проекта клиентам могут потребоваться электрические пожарные насосы, пожарные насосы с дизельными двигателями, подпорные насосы, вертикальные турбинные насосы, насосы с концевым всасыванием или пожарные насосы с разъемным корпусом.
Для проектов, требующих сертифицированного оборудования, клиенты также должны убедиться, что выбранный насос и связанные с ним компоненты соответствуют необходимым требованиям сертификации и одобрения.
Надежный производитель также должен быть в состоянии оказать поддержку клиентам в выборе насоса, кривых производительности, технических характеристиках и документации, необходимой для утверждения проекта.
Определение необходимого давления пожарного насоса является важным шагом в проектировании надежной системы противопожарной защиты. Правильное давление невозможно определить, глядя только на насос. Его необходимо рассчитывать на основе полных гидравлических требований системы.
К наиболее важным факторам относятся требуемый расход, минимальное давление в наиболее требовательной точке, потери на трение, высота над уровнем моря, доступное давление подачи воды и рабочие характеристики пожарного насоса.
Правильно выбранный пожарный насос должен обеспечивать требуемый расход при требуемом давлении, работая в пределах применимых требований к производительности и системе.
Для инженеров по пожарной безопасности, подрядчиков, консультантов и системных интеграторов понимание этих принципов облегчает выбор правильного пожарного насоса и позволяет избежать типичных ошибок при выборе размеров. Независимо от того, требуется ли для проекта электрический пожарный насос, пожарный насос с дизельным двигателем, жокей-насос или полный комплект пожарных насосов, точные гидравлические расчеты и тщательная оценка производительности насоса необходимы для надежной противопожарной защиты.
.jpg)