Насосы пожарных автомобилей

Основным оборудованием, которое устанавливают на пожарные автомобили, является пожарный насос. Это устройство для перекачки и подачи жидких или газообразных рабочих сред, используемых во время ликвидации возгораний. Функционал насоса включает две операции: засасывание огнетушащего вещества и его нагнетание. Существует несколько видов установок, различающихся между собой конструкцией, принципом действия и создаваемым ими давлением.

Классификация ПН

Пожарные машины комплектуются тремя видами агрегатов.

Струйные

Один из самых популярных видов оборудования, которое устанавливается на технику, задействованную во время тушения пожаров. Струйные ПН бывают двух типов:

1. Водоструйные, которые устанавливают на каждую спецмашину. Второе их название – гидроэлеватор. С его помощью производят забор воды из водоисточников с заболоченными берегами, которые представляют трудность для подъезда машин. Второе назначение ВПН – откачка воды из помещений. Гидроэлеватор относят к устройствам эжекторного типа с трансформацией потенциала в кинетическую энергию.
2. Газоструйные, которые обеспечивают заполнение всасывающих рукавов и центробежных агрегатов водой. Используют отработанные среды двигателя внутреннего сгорания. Газы проходят по корпусу, в результате создается разряженная зона, благодаря которой и возможен напор на насосе пожарного автомобиля.

Визуально работу водоструйного насоса можно представить на схеме:

Объемные

Это устройства, в которых передвижение воды или газа обеспечивается изменением объема рабочей камеры. Они также делятся на несколько типов:

• Водокольцевые. Объем камеры меняется при помощи использования роторной установки. Коэффициент полезного действия в них очень низкий, и перед началом в агрегат необходимо заливать дополнительную жидкость.

• Поршневые. В этих насосах для пожарного автомобиля изменение объема зависит от работы поршневого элемента. Главный плюс такого оборудования – высокий КПД и хорошая всасываемость, минус – невозможность регулировки подачи огнетушащих средств.

• Пластинчатые. В них работают лопатки ротора. За счет прижимания лопастей создается дополнительный объем. За счет их же движения жидкость проталкивается к выходу.

• Шестеренчатые. Их работа обеспечивается двумя колесами.

Центробежные

Это оборудование для автоцистерн и автонасосов. Оно различается по нескольким параметрам:

• Давлению: до 2 МПа, до 5 МПа и установки, создающие оба варианта.
• Количеству колес: стандартные 1-ступенчатые для создания нормального напора, 2-ступенчатые и выше – для поддержания высокого давления.
• Расположению вала: наклонный, вертикальный, горизонтальный.
• Напору: норма до 100 метров, высокий уровень – до 300, комбинированный тип – установки, создающие и нормальный, и высокий уровень напора.
• Расположению в ПА: впереди, посередине, сзади.

Принцип действия центробежного агрегата основан на вращении колеса, которое за счет своего движения передает энергию жидкости. Чем выше скорость вращения, тем больше давление, под которым «зуб» выдает воду в диффузор.

Для предупреждения закручивания воды на входе устанавливают разделитель. Чтобы увеличить скорость делают переход большего сечения в меньшее. Дополнительно устанавливают пенообразователь. Для распределения жидкости в рукава используют коллектор.

Одно из условий безопасности эксплуатации центробежных агрегатов – соблюдение температурного режима. Огнетушащее вещество нельзя охлаждать ниже 30°С. Именно поэтому на ПА насосы устанавливают в отделение, где поддерживается плюсовая температура.

Перед включением систему заполняют водой, чтобы предупредить появление примесей воздуха. Максимальный размер частиц, которые могут присутствовать при этом в воде, – 3 мм, а их концентрация на общий объем – менее 0.5%.

У центробежных агрегатов есть свои плюсы:

• постоянное давление сразу после подключения к водоисточнику;
• длительный срок эксплуатации;
• возможность подключения к различным типам ПА;
• высокий уровень КПД от 58%.

Минусы также присутствуют:

• изменение давление отражается на КПД;
• отсутствует возможность самостоятельного всасывания жидкости;
• не работает, если в воде присутствуют загрязнения крупных фракций (камни, тина).

Принцип работы

Классификацию пожарных насосов по принципу действия можно представить схемой.

В объемных агрегатах движение жидкости происходит из-за изменения объема камеры устройства. Чаще всего из этого класса используют поршневые установки. Аналогичный им принцип действия имеют ручные устройства, которые применяют при ликвидации небольших очагов возгораний в лесу.

Динамические устройства работают на силе инерции. Процесс всасывания в них происходит непрерывно. Плюс таких агрегатов – перекачка даже сильно загрязненной воды.

Характеристики

Самое популярное оборудование современных ПА – центробежные насосы. Их используют для подачи воды, пены, создания вакуума или прокачки водопроводов. При этом независимо от вида ПН выделяют основные характеристики этого оборудования:

1. Объем подаваемого вещества, измеряемый в л/с или м 3 /с.
2. Высота выходящей струи (измеряется в метрах).
3. Расстояние от поверхности воды до горизонтальной оси самого насоса, или высота всасывания (в метрах).
4. Частота вращения вала (об/мин).
5. Коэффициент полезного действия.

Оборудование нормального давления, которым комплектуется большинство ПА, дает напор 100 м и работает на высоте всасывания 7-7.5 м. В среднем такой агрегат выдает 40 л/с. КПД при этом – 60%. Для высокого давления характерен напор 200-400 м при КПД 40% и более.

Техника безопасности

Заземление насоса пожарного автомобиля считается важной мерой по обеспечению техники безопасности во время работы оперативной бригады. Агрегаты имеют электромотор, из-за чего вероятно распространение по деталям ПА тока. При включении наноса проводят заземление с использованием внешних устройств. Это защищает от удара током при возникновении наведенного напряжения на машине и при заливе проводящей части электроустановки.

В практике пожарных используется два вида заземлений:

• Переносное для пожарных стволов. Используется для защиты от попадания на электроустановки воды. По устройству такие заземлители очень просты: проводник с опрессованными концами. С одной стороны крепится к струбцине, с другой – к стволу.

• Переносное заземление для пожарных машин. Для защиты спасателей от возникновения наведенного напряжения. Представляет собой гибкий медный провод в прозрачной оболочке. Наконечники при помощи болтов крепятся к заземляющей струбцине и пожарному стволу.

Испытание насосов пожарных автомобилей

Насосы пожарных автомобилей испытывают после каждых 5000 км пробега, но не реже одного раза в год. Общая инструкция прописана в Наставлении по технической службе ГПС. При проверке обязательно выполняются следующие условия:

• установка насосов и монтажа трубопроводов проведены в соответствии с требованиями техдокументации на ПА;
• вентили, задвижки, сливные краны открываются и закрываются без дополнительных усилий;
• отсутствует течь в местах основных соединений;
• диагностика частоты вращения вала не превышает 5% номинальной;
• подпор во всасывающем патрубке не превышает 0.4 МПа, а для насосов с уплотнителем пластинчатой набивкой – 0.8 МПа;
• напор на выходе – не более 1.1 МПа.

Методика проверки ПН забором и подачей воды из водоемов состоит в следующем:

• установка машины на водоисточник;
• включение устройства и подача воды при полном открытии задвижек;
• определение величины напора на основании показаний манометра и мановаккуумметра;
• сравнение фактических значений с нормативными показателями.

При испытании уменьшение напора не должно превышать 15% от номинальных показателей.

Во время проверки могут быть выявлены неисправности:

1. Отсутствие подачи воды при пуске. Причина – частичное или полное заполнение насоса воздухом. Для устранения проводят повторный забор при помощи вакуумной системы.
2. Уменьшение подачи воды во время работы. Причина – неплотности во всасывающей линии, мусор на всасывающей сетке или недостаточное ее заглубление.
3. Стук и вибрация во время работы. Причина – ослабли болты креплений, износ шарикоподшипников и шеек вала рабочего колеса.
4. Не прокручивается вал. Причина – засорение или промерзание узлов.
5. Протечка дренажного отверстия. Причина – износ манжет. Устраняется их заменой.
6. Попадание воды в масляную ванну. Причины – засорение дренажного отверстия или износ манжет.

Разновидности пожарных насосов и принципы их работы

Насосы для пожаротушения являются наиболее важными и сложными устройствами для ликвидации очага возгорания. Они перекачивают воду из цистерны или водоема прямо к горящему объекту.

Существует много видов противопожарных насосов, что отличаются конструкцией, принципом действия и давлением, что они создают. Большое разнообразие связано с тем, что их производством занимались многие инженеры с разных стран на протяжении многих лет. Данное оборудование постоянно усовершенствуется.

1 Основные характеристики

Пожарные центробежные насосы всасывают воду с помощью инерционной силы. Они незаменимы в тушении огня. Назначение центробежных агрегатов- подача жидкости или пены для тушения, создание вакуума и прокачка воды в трубопроводах.

Не смотря на разное устройство таких насосов, все они имеют общие характеристики, а именно:

1. Объем жидкости, что подается, или других веществ для тушения огня за единицу времени (подача измеряется в литрах за секунду или кубических метрах за секунду).
2. Высота подъема струи или напор, измеряется в метрах. Определяется по показаниям манометра или вакууметра.
3. Высота всасывания- расстояние между поверхностью воды и горизонтальной осью, м.
4. Частота вращения вала, об/мин.
5. Коэффициент полезного действия.

Пожарный насос НЦПН-100/100М

Пожарные насосы высокого давления по нормам должны создавать напор 200 или 400 метров. КПД с нормальным давлением достигает более 60%, при высоком- не меньше 40%.
к меню ↑

1.1 Устройство центробежных агрегатов

Основным рабочим элементом данного оборудования является колесо с лопастями, что загребают воду. Жидкость движется по кругу, ускоряется с помощью центробежной силы, далее прижимается к стенкам и засасывается. Поток движется по спирали к конусному диффузору, что расширяет и замедляет его.

Во избежание закручивания потока воды на выходе, устанавливается разделитель. Чтобы скорость увеличивалась, большее сечение переходит в меньшее. Данное устройство называется конфузер.

Центробежные повысители имеют ряд достоинств: равномерность, подача без пульсаций средств для тушения, простое управление, обслуживание, эксплуатация. К тому же, если пожарный ствол перекрывается, засоряется или заломливается рукав, давление в системе чрезмерно не повышается. Оборудование не нуждается в сложном приводе от двигателя, имеет небольшую массу, компактные габариты, что важно для пожарных автомобилей.

Есть недостатки – всасывающую линию и насос необходимо предварительно заполнять водой. Для компенсации такого недостатка существуют устройства, что заполняют полости агрегата жидкостью из цистерн. На машинах устанавливаются также вспомогательные насосы, что работают кратковременно для заполнения рукава и насоса.

Если забор воды происходит из водоема, сначала включается вакуумный аппарат для откачивания воздуха. После заполнения системы водой и достижения избыточного давления, открываются клапаны, происходит пуск воды в рукав.

Вакуумный пожарный насос

На пожарный насос устанавливаются водопенные коммуникации. Смешивая воду и пенообразователь, они создают пену. На автоцистернах водопенные коммуникации управляются с помощью вентилей. Более распространена воздушно-механическая пена, поскольку водопенные коммуникации более компактны и удобнее хранение илидоставка пенообразователя к смесителям.

Повысительный агрегат, что устанавливается на пожарном автомобиле, состоит из насоса, коллектора, затворной арматуры, приборов для создания вакуума и подачи вещества для образования пены.
к меню ↑

1.2 Проверка герметичности

Все агрегаты, повышающие давление, проходят проверку на сухой вакуум. Для этого краны и задвижки закрываются и включается мотор. С помощью вакуумной системы давление 75-80 кПа создается за 15 секунд. В норме воздух в насосе должен разрядиться до 13 кПа или меньше на протяжении 2,5 секунд. Места протечки воздуха проверяются мыльным раствором при опрессовке водой с давлением до 0,6 Мпа.

Категорически запрещается самопроизвольно отвинчивать или ослаблять соединения в процессе работы.

Существует 6 видов периодических и типовых испытаний пожарных насосов, которые проводятся на предприятиях с наличием нужного оборудования.
к меню ↑

2 Виды и классификация пожарных помп

С целью тушения пожара используются разные виды насосов. В зависимости от принципа действия, пожарный насос ПН может быть:

• поршневой;
• шестеренный;
• пластинчатый;
• водокольцевой.

• Струйный:
• газоструйный;
• водоструйный.
• Тангенциально-дисковый:
• вихревой;
• жидкостного трения;
• инерционный;
• клапанно-вибрационный.
• Лопастный:
• осевой;
• центробежно-осевой;
• центробежный.

Пожарная насосная станция в работе

Насос объемного гидравлического действия перемещает жидкость путем поочередного уменьшения и увеличения объема камеры. Из одного в другой объем жидкость перетекает и выталкивается.

Самым известным подвидом объемного насоса является поршневой. Для ликвидации небольшого очага возгорания применяется ручной пожарный агрегат с поршневым принципом работы.

Динамические устройства всасывают жидкость с помощью сил инерции. Динамический насос может перекачивать грязную воду. Поскольку происходит непрерывное всасывание жидкости, шума создается меньше, чем при использовании объемных механизмов.

По давлению противопожарный насос бывает трех видов:

• нормального давления (давление на выходе равно или меньше 2 Мпа);
• высокого давления (2-5 Мпа);
• комбинированные устройства (два предыдущих типа соединены).

2.1 Пожарный агрегат ПН-40 У и НЦПН-40/100

Самым распространенным типом пожарных насосных установок еще с времен СССР считается пожарный насос ПН-40 У. Такие насосы для систем пожаротушения были практически на всех пожарных машинах. В обозначении указано, что данные агрегаты выдают 40 литров за секунду жидкости, а буква У обозначает «универсальный».

Емкость для масла и корпус выполняются единой деталью. В конструкции есть задвижки, коллектор, два напорных патрубка, водопенные коммуникации со смесителем пены. Рабочее колесо размещено на прочном стальном валу. Детали корпуса и колесо изготавливается из нержавеющего алюминиевого сплава.

Тестирование пожарного насоса

Аэродромный пожарный автотранспорт комплектируется моделями ПН-60. Насосные станции оборудуют моделями ПН-110. Они похожи по устройству и принципу действия, но больше по размеру и массе, поскольку корпус делается из чугуна.

Усовершенствовав проточную часть ПН-40, производители создали более продуктивные насосы пожарные НЦПН-40/100. Такие устройства создают распыляющие тонкие струи. Этим они экономят тушащее средство, при чем имеют повышенный уровень тушащих характеристик.

Современный пожарный насос НЦПН и его модификации устанавливаются на противопожарном транспорте.
к меню ↑

2.2 Судовые пожарные установки

Пожарная насосная система на судне проектируется с учетом всех потенциальных угроз возгорания. Основные системы пожаротушения:

• водопожарные;
• автоматические и ручные спринклерные;
• водораспылительные;
• водяные завесы;
• водяное орошение;
• пенотушение (водопенные коммуникации);
• углекислотные;
• системы инертных газов;
• порошковые.

2.3 Повысители для пожарного водопровода

Насосы повысители применяются в системах пожарного водопровода многоэтажных зданий, а также для обеспечения водоснабжения или повышения давления в централизованной сети. Повысители бывают одноступенчатыми или многоступенчатыми.

Пожарный насос ESTERI 10-6000

Производительность одноступенчатых помп 6-200 кубических метров в час, напор 14-98 метров. Многоступенчатые агрегаты имеют производительность 34 – 290 м3/час, напор до 600 м, это идеально для обеспечения противопожарного водопровода высотного здания.
к меню ↑

2.4 Пожарная станция

Самым эффективным и традиционным методом ликвидации очагов возгорания является тушение водой. Станция пожаротушения — это установка, что состоит из:

• смонтированной на опоре группы центробежных насосов;
• запорной арматуры;
• напорного и всасывающего коллектора;
• контрольно-измерительных приборов (тахометр ТС);
• шкафа управления.

Большим спросом пользуются насосные станции Иртыш, что выпускаются в России. Серия ЦНК Иртыш работает с морской водой. Электрический шкаф управления станцией Иртыш компактный, имеет надежные приборы для контроля, а также автоматику. Любая емкость с водой или водопровод, а также открытые водоемы могут служить источником для станций Иртыш.
к меню ↑