В области противопожарной защиты надежность не подлежит обсуждению. Каждый компонент — от панели управления до последней разбрызгивающей головки — должен функционировать точно так, как задумано, под давлением. Одним из важнейших, но часто неправильно понимаемых аспектов работы пожарных насосов являетсябиение пожарного насоса. Понимание того, что такое биение, как оно происходит и почему это важно, важно для инженеров, подрядчиков и руководителей объектов, которые стремятся обеспечить постоянное давление и расход воды во время пожарных чрезвычайных ситуаций.
Биение пожарного насосаотносится к максимальной скорости потока, которую насос может обеспечить при наименьшем давлении, обычно когда давление нагнетания находится в самой низкой точке на кривой производительности насоса. Он представляет собойконец кривой насоса, где насос работает сверх номинальной мощности.
Проще говоря, биение происходит, когда насос сбрасывает воду со скоростью, намного превышающей расчетную рабочую точку, что приводит к значительному падению давления. Такая ситуация часто нежелательна, так как может привести к нестабильности системы и механическому напряжению.
Каждый пожарный насос, будь то с электрическим или дизельным приводом, имееткривая производительностикоторый показывает взаимосвязь между расходом (галлон в минуту или л/мин) и напором (давлением).номинальный баллОжидается, что насос будет работать наиболее эффективно, аточка биениялежит значительно правее этой кривой.
Выход из строя пожарного насоса обычно происходит при определенных условиях, когда сопротивление системы слишком низкое, например:
Открытые или сломанные системы трубопроводов– Разрыв трубы или открытый клапан на выходе могут резко снизить сопротивление, позволяя насосу сливать больше воды, чем предполагалось.
Неправильная конструкция системы– Неправильный размер нагнетательного трубопровода, завышение размеров насосов или неправильный расчет потерь на трение могут привести к тому, что насосы столкнутся с биением.
Неправильное тестирование или эксплуатация– Во время пусконаладочных или профилактических испытаний, когда нагнетательные клапаны широко открыты или расходомеры используются неправильно, насос может на мгновение достичь точки биения.
Системы с низким статическим напором или гравитационным питанием– Когда насосы закачивают воду из источников с минимальной статической подъемной силой и система создает небольшое противодавление, расход может легко превысить номинальные значения.
Хотя во время испытаний может возникнуть кратковременное биение,непрерывная работа при биенииявляется красным флагом, требующим немедленного исправления.
При биении пожарный насос работает в экстремальных гидравлических условиях. Крыльчатка вращается быстрее, чем оптимально, чтобы поддерживать чрезмерный поток, вызывая вибрацию, нагрузку на подшипники и прогиб вала. Это приводит кпреждевременный износ, нарушение герметичности, и возможноперегрев подшипника.
Когда расход превышает расчетные пределы, давление всасывания может упасть ниже давления пара, вызывая кавитацию. Это не только разрушает поверхности рабочего колеса, но и снижает общую эффективность, что приводит к долгосрочному снижению производительности.
Насос, работающий при биении, обеспечивает высокий расход, но низкое давление — прямо противоположное тому, что нужно системе противопожарной защиты. Это может привести к недостаточному давлению воды в удаленных спринклерах или шланговых клапанах, что снижает эффективность пожаротушения.
NFPA 20, стандарт установки пожарных насосов, определяет, что насосы должны выбираться так, чтобы обеспечивать достаточное давление при требуемом расходе. Насос, работающий в условиях, близких к биению, нарушает этот принцип, что указывает на плохую конструкцию или выбор системы.
Эксплуатация насоса за пределами его эффективного диапазона потребляет больше энергии и увеличивает частоту технического обслуживания. Подшипники, уплотнения и муфты изнашиваются быстрее, что увеличивает долгосрочные эксплуатационные расходы.
Чтобы обнаружить или предсказать выход из строя пожарного насоса, инженеры обращаются ккривая производительности насосапредоставлено производителем.
левая сторона кривойпредставляет собой запорную высоту (нет потока, максимальное давление).
средняя частьпредставляет собой точку наилучшей эффективности (BEP), при которой насос работает плавно и эффективно.
крайний правый разделэтообласть биения, где поток увеличивается, но давление резко падает.
Расход биения обычно140–150 % номинального расходадля большинства центробежных пожарных насосов. NFPA 20 требует, чтобы насосы работали без превышения ограничений производителя до 150 % номинальной производительности. Работа за пределами этой точки может привести к нестабильности, вибрации и повреждению.
Выбор правильного насоса для конкретного применения — наиболее эффективный способ избежать биения. При выборе следует учитывать общий напор, требуемый расход и потери на трение в системе. Тесно сотрудничая сПроизводитель, внесенный в список UL и соответствующий требованиям NFPA 20.гарантирует, что кривая насоса соответствует реальным условиям системы.
Убедитесь, что системы трубопроводов, клапаны и фитинги имеют правильный размер для поддержания достаточного противодавления. Если выпускной трубопровод слишком велик или сопротивление системы слишком низкое, насос будет перекачивать слишком много воды.
В некоторых случаях установка устройств ограничения расхода, таких как диафрагмы или клапаны регулирования расхода, может предотвратить превышение насосом безопасного диапазона расхода. Однако их следует применять осторожно и в соответствии со стандартами пожарной безопасности.
Регулярное тестирование производительности помогает обнаружить потенциальные условия биения до того, как они приведут к повреждению. Во время ежегодных испытаний расхода технические специалисты должны записывать данные о расходе, давлении и мощности, сравнивая их с кривой производительности производителя.
Многие проектировщики систем увеличивают размеры насосов, чтобы «быть безопасными», но это часто приводит к биению или неэффективной работе. Насос правильного размера обеспечивает оптимальное давление при требуемой скорости потока без риска переразгрузки.
Во время плановых испытаний пожарные насосы могут временно достичь скорости потока, близкой к предельной. Это приемлемо согласноконтролируемые условия испытаний, при условии, что насос не будет поддерживаться в этом состоянии.
Лучшие практики во время тестирования включают в себя:
Постепенно открывайте испытательные клапаны, чтобы достичь расхода 150 % от номинального, затем медленно закрывайте их.
Контролируйте показания вибрации, шума и давления.
Запишите давления всасывания и нагнетания в каждой контрольной точке.
Сравните результаты с сертифицированной кривой производительности, чтобы выявить отклонения.
Если насос постоянно производит чрезмерный поток при пониженном давлении, это может указывать на изношенные рабочие колеса, неправильные настройки или проблемы с конструкцией системы.
Игнорирование биения может иметь серьезные последствия для эксплуатации и безопасности:
Сбой системы во время пожараиз-за недостаточного давления.
Частые механические поломки., что приводит к дорогостоящему ремонту.
Уменьшенный срок службы насоса, требующие досрочной замены.
Несоблюдение нормативных требований, что может повлиять на страхование и сертификаты безопасности.
Системы противопожарной защиты зависят от сбалансированных гидравлических характеристик. Насос, который не может поддерживать стабильную работу в реальных условиях, представляет опасность не только для имущества, но и для жизни.
Рассмотрим высотное здание, оборудованное пожарным насосом производительностью 750 галлонов в минуту и давлением 100 фунтов на квадратный дюйм. Во время испытания на расход инженеры наблюдают, как насос подает 1150 галлонов в минуту при давлении всего 60 фунтов на квадратный дюйм. Это указывает на то, что насос работает вблизи или при биении. Вероятные причины могут включать в себя:
Слишком большой выпускной трубопровод снижает сопротивление системы.
Неправильный расчет напора системы при проектировании.
Изношенное рабочее колесо увеличивает пропускную способность.
Решением могло бы стать проверка сопротивления системы, повторная калибровка испытательных приборов и подтверждение размера рабочего колеса у производителя.
Биение пожарного насоса— это больше, чем просто технический термин, это граница производительности, которая отделяет безопасную работу от потенциального отказа. Понимание этой концепции помогает инженерам, владельцам объектов и специалистам по пожарной безопасности проектировать и обслуживать надежные системы, которые обеспечивают правильный расход и давление, когда это больше всего необходимо.
Выбирая насосы правильного размера, поддерживая баланс системы и соблюдая стандарты NFPA 20, вы можете предотвратить биение и обеспечить надежность вашей системы противопожарной защиты в любой чрезвычайной ситуации.
