Пожарные насосные станции 1 страница

Потери напора во всасывающей линии и рукавной линии могут быть выражены

h_вс = s_вс Q² ; h_н = sQ² , м , (7.2)

где s – сопротивление рукавной линии, м; Q – расход воды через ствол, л/с.

При работе насоса на заданную рукавную линию фиксированы как ее длина, так и диаметры рукавов. Фиксированы также высота подъема Н_г и свободный напор Н_св и, следовательно, Н_г + Н_св = А, т.е. величина для рассматриваемой конкретной рукавной линии постоянная. Следовательно, насос должен развивать напор, представленный функцией расхода

Н = А + SQ² , м . (7.3)

Это выражение называется характеристикой насосной установки или характеристикой рукавной линии.

При тушении пожаров приходится изменять Q или Н, т.е. регулировать работу насосной установки. Для уяснения способов регулирования построим главную характеристику насоса Q-Н (кривая 1 на рис73.17) и характеристику рукавной линии (кривая 2). В точке А пересечения характеристик насоса и рукавной линии расходы Q и напора Н насоса и рукавной линии одинаковы. Следовательно, этой точкой выражается условие материального и энергетического баланса. Поэтому ее называют рабочей точкой.

Рис.7.17. Порядок регулирования подачи насосом

1 – H = f(Q) при n₁; 2 – h₁ = A + S₁Q²; 3 – h₂ =A + S₂Q²; 4 – H₁ = f(Q) при n₂ < n₁;

5 – H₂ = f(Q) n₃ < n₂ ; 6 – h₃ = A + S₂Q²

Из рис.7.17 следует, что для изменения подачи и напора насоса возможно изменять или характеристику рукавной линии (кривая 2) или характеристику насоса (кривая 1).

Регулирование задвижкой. Предположим, что насос должен иметь подачу не Q_А, а Q_В, т.е. Q_В < Q_А. Этой подаче должна соответствовать точка В характеристики насоса.

Если на напорном трубопроводе насоса прикрывать задвижку, то появится дополнительное местное сопротивление и увеличится местное сопротивление S рукавной линии и характеристика ее пойдет круче (линия 3).

Следовательно, при ранее проложенной рукавной линии изменялась ее характеристика.

Регулирование изменением частоты оборотов рабочего колеса насоса. Рабочая характеристика насоса (кривая 1 на рис.3.16) получена при частоте вращения n₁ об/мин рабочего колеса насоса. Уменьшим частоту его вращения до n₂ < n₁ (кривая 4). Тогда на основании законов подобия можно записать:

(7.4)

. (7.5)

Этим значениям Q₂ и Н₂ будет соответствовать подача Q_с и Н_с в точке С.

Комбинированный способ регулирования. Он осуществляется изменением частоты вращения колеса насоса и регулированием задвижкой.

Предположим, необходимо установить рабочую точку D. Для этого следует уменьшить частоту вращения колеса насоса до n₃ (кривая 5), а затем из точки С', прикрывая задвижку, перейти в точку D с подачей Q_D и соответствующем этой подаче значению напора H_D (кривая 6).

Указанным способом можно регулировать Q и Н в поле характеристики насосной установки ограниченном кривыми 1 и 2. а также осью ординат Н. Вне этого поля потребуется замена рукавной линии с рукавами большего диаметра.

Пожарные насосные станции

Пожарные насосные станции (ПНС) не имеют возимого запаса воды. Они предназначены для перекачки воды по магистральным рукавным линиям из естественных или искусственных водоисточников:

к передвижным лафетным стволам;

к пожарным автомобилям;

к месту крупного пожара для создания резервного запаса воды.

В основном они предназначены для тушения крупных пожаров. При этом они применяются совместно с рукавными автомобилями АР-2, автомобилями водопенного тушения АВ-20 или АВ-40, пожарными автоцистернами. Они эффективно используются при тушении крупных пожаров лесных массивов, торфяников, больших складов. При тушении газовых и нефтяных фонтанов они обеспечивают работу автомобилей газоводяного тушения (АГВТ). Они используются при чрезвычайных ситуациях, тушении объектов энергетики, на объектах химической и нефтехимической промышленности.

Все ПНС создаются на полноприводных шасси (6×6) с удельной мощностью не менее 11 кВт/т. На них устанавливают пожарные насосы, обеспечивающие подачу воды 100-110 л/с при напорах 100 м. пожарные насосы на них имеют свой автономный приводы. Это обычно мощные дизели, валы которых сопряжены (посредством муфт) с валами насосов. Следовательно, на ПНС эксплуатируются два двигателя: двигатель шасси и двигатель пожарного насоса.

В отличие от автоцистерн, на которых двигатели работают в двух режимах – транспортном и стационарном, на ПНС двигатель шасси эксплуатируется только в транспортном режиме и ненагруженном стационарном (при ЕТО), а двигатель насоса – только в стационарном режиме.

Наличие на ПНС двух двигателей предопределило особенности их компоновки на примере ПНС-110(рис. 9.1). Двигатель автомобиля ЗИЛ-131 размещен перед кабиной, а в кузове ПНС установлен автономный дизель 1, который с муфтой сцепления и карданным валом соединен с насосом 6.

В качестве источника энергии для привода пожарного насоса используются четырехтактные двенадцатицилиндровые дизели 2Д12Б модернизированный дизель 2Д12Бс. Эти дизели развивают мощность 220 кВт при частоте вращения 2100 об/мин. На ПНС они эксплуатируются в стационарном режиме, поэтому дизель, кроме собственной системы охлаждения, оборудован дополнительным теплообменником, включенным в пожарный насос. Вода, поступающая в теплообменник из пожарного насоса, дополнительно охлаждает воду системы охлаждения двигателя. Дополнительно охлаждается масло в маслобаке.

Дизели характеризуются большими значениями степеней сжатия. Поэтому для их пуска применяются мощные стартеры, получающие питание от аккумуляторных батарей 6-СТЭ-128 емкостью 256 ампер-часов. Кроме того, они оборудованы аварийной системой воздухопуска сжатым воздухом, содержащимся в двух баллонах при давлении 15 МПа.

Для обеспечения надежного пуска двигателя при низких температурах он оборудован специальным пусковым подогревателем, обеспечивающим разогрев воды в системе охлаждения и масла в маслобаке.

На ПНС установлены пожарные насосы ПН-110Б. Они геометрически подобны универсальным насосам ПН-40УВ и отличаются от них только размерами и массой. На насосе имеется всасывающий патрубок диаметром 200 мм и два напорных патрубка диаметром по 100 мм.

Насос ПН-110 обеспечивает подачу воды в количестве 110 л/с, развивая напор 100 м. Эти значения величин подачи и напора получают при глубине всасывания 3,5 м и частоте вращения вала насоса 1350 об/мин (рис. 9.2).

Рис. 9.1. Компоновка и структурная схема ПНС-110:

а – компоновка ПНС-110:

1 – двигатель 2Д-12Б; 2, 9 – топливный бак; 3 – баллоны со сжатым воздухом; 4 – боковые отсеки; 5 –муфта сцепления; 6 – центробежный насос ПН-110; 7 – органы управления и контроля на пульте; 8 – карданный вал; 10 - масляный бак; б – структурная схема агрегатов и систем ПНС-110

Рис. 9.2. Гидравлическая характеристика ПН-110 и ПЦНН-100/100

1 – n = 1300 об/мин; 2 – n = 1400 об/мин

Максимальная высота всасывания насоса 7 м. Насосная установка состоит из насоса, системы всасывающих и напорных трубопроводов, заборной арматуры и измерительных приборов: вакуумметра, манометра, тахометра.

Насос имеет пеносмеситель с дозатором, обеспечивающим одновременную работу шести пеногенераторов ГПС-600 или четырех ГПС-2000.

Для забора воды из открытых водоисточников на насосе ПНС имеется система всасывания. Газоструйный вакуумный аппарат смонтирован на выхлопной трубе двигателя шасси. Им управляют с помощью электропневмопривода. Станция имеет и другие органы управления: регулятор оборотов двигателя, рукоятку выключения сцепления двигателя привода насоса. Наличие системы вакууммирования, установленной на двигателе привода насоса, позволяет производить подачу воды без участия двигателя шасси. Кроме того, сокращается в два раза количество рычагов управления по сравнению с ранее выпускаемой машиной. На ранее выпускаемых машинах газоструйный вакуумный аппарат устанавливался на карбюраторном двигателе шасси.

Для обеспечения работы ПНС комплектуются небольшим количеством пожарного оборудования (ПО) (табл. 9.1).

Таблица 9.1

Оборудование размещено в кузове с боковыми дверями шторного типа и задней дверью, открывающейся вверх.

Кузов оборудован плафонами освещения и выключателями контроля закрытия дверей.

Над задней дверью установлены проблесковый маячок синего цвета и фара-прожектор освещения рабочей зоны.

По желанию заказчика ПНС этого типа в настоящее время могут сооружаться на шасси КамАЗ (43114) или Урал (5557).

Для ПНС разработан новый центробежный насос, обеспечивающий подачу 100 л/с воды или раствора пенообразователя при напоре 100 м, потребляющая мощность которого 185 кВт – НЦПН – 100/100. Принципиальная схема расположения рабочих колес на валах и привода к ним показана на рис. 9.3.

Из анализа этой схемы следует, что насос представляет собой агрегат, состоящий из двух двухступенчатых центробежных насосов, объединенных общим редуктором 6. Полумуфта 7 служит для соединения вала насоса 1 с автономным двигателем внутреннего сгорания. Каждый из них является насосом консольного типа с осевым подводом воды в первую ступень. После первой ступени вода по отводящим устройствам 4 поступает во вторую ступень, как показано стрелками. После второй ступени вода поступает в направляющий аппарат 5 с кольцевой камерой. Из этой камеры вода направляется в общий коллектор (на рисунке не показан), оборудованный двумя вентилями, заканчивающимися напорными патрубками с муфтовыми рукавными головками.

Уплотнения колес и межступенчатые уплотнения – щелевого типа. Концевые уплотнения валов – торцевого типа, выполненные из силицированного графита.

Рис. 9.3. Насос пожарный НЦПН-100/100:

1 – вал; 2 – вакуумный насос; 3 – рабочее колесо; 4 – отводящее устройство;
5 – направляющий аппарат; 6 – редуктор; 7 – полумуфта; 8 – канал в коллектор;
9 – дозатор

Насос имеет два всасывающих патрубка диаметром 125 мм и два напорных патрубка диаметром 100 мм. Он оборудован автоматической вакуумной системой водозаполнения. Система состоит из двух вакуумных шиберных насосов 2, которые работают от электродвигателей, получающих питание от аккумуляторных батарей базового шасси.

Вакуумные насосы обеспечивают разрежение в системе всасывания со всасывающими рукавами, достигающее 0,08 МПа. Заполнение всей всасывающей системы с высоты всасывания 7,5 м осуществляется за 60 с – не более. Вакуумная система имеет один вакуумный клапан, управляемый вакуумным реле одного из электродвигателей.

Электрический ток, потребляемый системой водозаполнения, не превышает 200 А.

На каждом корпусе центробежных насосов установлены измерительные патрубки7 (рис.9.4). Вода, протекающая по патрубку 7 поворачивает заслонку 3, закрепленную на оси 2. На кронштейне 6 закреплен резистор 1. При повороте оси 2 импульс от резистора поступает на электронный блок. При прекращении подачи воды заслонка 3 возвращается в исходное положение пружиной 4. Горизонтальное положение заслонки 3 на рис.9.4 указывает на прекращение подачи воды.

Рис.9.4. Патрубок измерительный:

1 – резисторо; 2 – ось заслонки; 3 – заслонка; 4 – пружина; 5 – оправка; 6 – кронштейн; 7 – патрубок

На насосном агрегате установлена автоматическая система дозирования, обеспечивающая подсос пенообразователя и дозированную его подачу во всасывающие полости обоих насосов. В зависимости от подачи насоса заданная концентрация пенообразователя поддерживается дозатором (рис.9.5). В корпусе дозатора 9 на оси 4 установлена заслонка 5. Зубчатое колесо 3 (поз.16 на рис.9.6) находится в зацеплении с косозубой трибкой 2 (трибка – мелкомодульное зубчатое колесо с малым числом зубьев, составляющее одно целое со своей осью). В положении, изображенном на рисунке, заслонка перекрывает трубопровод 9, по которому из пенобака поступает пенообразователь. Заслонка 5 поворачиваясь до 90⁰ перекрывает сечение трубопровода. Следовательно, ее положение обеспечивает требуемое количество пенообразователя. Ось заслонки 4 соединена с резистором 6, установленном на кронштейне 7.

Рис.9.5. Дозатор: 1 – ось редуктора (поз.15 на рис.9.6); 2 – косозубая трибка (поз.6 на рис.9.6); 3 – зубчатое колесо (поз.16 на рис.9.6); 4 – ось заслонки; 5 – заслонка; 6 – колпачок; 7 – кронштейн; 8 – резистор; 9 – корпус дозатора.

Регулирование положением заслонка 5 может осуществляться вручную или автоматически с помощью резистора дозатора (рис.9.6).

Рис.9.6. Редуктор дозатора:

1 – корпус; 2 – электродвигатель; 3 – трибка; 4 – прямозубое колесо; 5 – червяк; 6 – червячное колесо (косозубое); 7 – нажимной диск; 8 – регулировочный болт пружины; 9 – ручка; 10 – шкала; 11 – втулка; 12 – упор; 13 – ось дозатора; 14 – колесо косозубое; 15 – ось редуктора;16 – трибка косозубая.

а оси редуктора 15 закреплена трибка косозубая 16 и втулка 16. На ней размещено червячное (косозубое) колесо 5. Его положение фиксируется нажимным диском 7 пружинами 8. На одной оси с червячным колесом установлено прямозубое колесо 4, находящееся в зацеплении с трибкой 3, соединенной с электродвигателем 2..

Сила прижатия червячного колеса 6 диском 7 ограничена так, что при повороте рукоятки 9 втулка 11 скользит по торцам червячного колеса 6. В этом косозубая трибка 16 повернет колесо 14 и его ось 13 на дозаторе (поз.1 на рис.9.5). Поворот оси 4 дозатора (рис.9.5) зафиксирует резистор 8 (поз.8 на рис.9.5).

При изменении подачи воды рассогласовываются показания резистора дозатора (поз.8, рис.9.5) и резистора на оси заслонки измерительного патрубка. С электронного блока подается команда на устранение рассогласования. При этом электродвигатель дозатора через редуктор автоматически обеспечит поворот его заслонки. Контроль уровня дозирования осуществляется по шкале дозатора.

Блок автоматической системы дозирования (АСД) обеспечивает требуемый уровень концентрации пенообразователя в автоматическом режиме. Он имеет регулятор концентрации пенообразователя и индикатор нулевой подачи насоса «Нет подачи».

В кабине водителя установлен щит, с которого осуществляется контроль открытия дверей кузова, включение маяка, прожекторов и лампы подсветки места командира.

На крыше кабины находится светоакустическая балка и фара-прожектор. Управление ими осуществляется из кабины водителя.

Основные параметры технических характеристик некоторых ПНС представлены в табл.9.2.

Таблица 9.2

* Возможно применять шасси КамАЗ-43114 или Урал-5557.

** Возможна установка пожарного насоса ПН-110.

Производится также ПНС на шасси ЗИЛ-4334 с установкой насоса ПН-110 и приводом к нему дизелем ЯМЗ-238Б14. Максимальные скорости движения ПНС достигают 80 км/ч, а полная масса 12000 кг.

По выбору заказчика возможно заказать любую модель ПНС, наиболее подходящую для пожарных частей регионов.

Пожарные автомобили рукавные

Пожарные автомобили рукавные (АР) предназначены для оснащения подразделений ГПС пожарными напорными рукавами большого диаметра для обеспечения подачи воды при тушении крупных пожаров. АР используется только в комплекте с ПНС и служит для прокладки магистральных рукавных линий от ПНС, которая устанавливается на водоемы, к месту пожара.

Специфика применения АР определяет ряд особых требований к ним. Прежде всего, они должны сооружаться на полноприводных шасси, которые позволяют прокладывать рукавные линии при движении. АР должен оборудоваться устройствами для скатки рукавов и их погрузки в кузов автомобиля. Скатанные рукава могут транспортироваться в кузове или на крыше АР.

Общий вид одного из распространенных рукавных автомобилей АР-2(131) мод.133 представлен на рис. 9.7. На бампере автомобиля установлена лебедка, предназначенная для оказания помощи машинам, застрявшим в пути, и самовыталкивания. Лебедка потребляет мощность около 22 кВт. Ее привод осуществляется от коробки отбора мощности с помощью двух карданных валов и промежуточной опоры. От вала барабана лебедки осуществляется привод к специальному механизму для скатывания рукавов в скатки. Одновременно с помощью двух съемных приспособлений 8 (по обе стороны автомобиля) скатываются два рукава.

Рис. 9.7. Автомобиль пожарный рукавный АР-2(131) мод. 133:

1 – кабина; 2 – лафетный ствол; 3 – корзина; 4 – кузов; 5 – механизм погрузки скаток рукавов; 6 – отсеки с ПТВ; 7 – газовая сирена; 8 – механизм скатки рукавов

За трехместной кабиной 1 водителя установлен лафетный ствол 2. Подводящий трубопровод к нему выведен на правую сторону и закрыт заглушкой. На некоторых АР лафетные стволы переносные.

На крыше кузова 4 откидные поручни образуют корзину 3, в которой после пожара может перевозиться часть пожарных рукавов.

Для хранения пожарного оборудования в кузове предусмотрены ящики в отсеке 6. Два ящика находятся еще в задней части кузова. Сзади кузов закрыт двухстворчатыми дверями. Двери задних ящиков в открытом положении образуют площадку для укладки рукавов и подъема внутрь кузова.

Кузов оборудован быстросъемными стойками, которые образуют вертикальные симметричные секции для укладки рукавов.

Рукава соединяют и укладывают в секции гармошкой. При движении АР и открытых дверях прокладка рукавных линий легко осуществляется путем механического самопроизвольного вытягивания их по ходу автомобиля. Следовательно, скорость прокладки магистральных линий определяется скоростью движения пожарного автомобиля.

Вентиляция уложенных в кузов рукавов осуществляется через четыре специальных отверстия в полу, закрываемых крышками, а также через дверной проем или люк крыши.

АР оборудован устройством 5 для загрузки скаток рукавов в кузов и газовой сиреной 7.

Принципиальная схема механизма намотки рукавов в скатки на АР-2(131) представлена на рис. 9.8. Привод лебедки 3, имеющийся на АР, осуществляется от коробки отбора мощности 2, установленной на коробке передач 1. На валу с муфтой 4 закреплена ведущая звездочка 5 цепной передачи. С помощью цепи 6 приводится во вращение ведомая звездочка 7, закрепленная на валу 8. На концах вала 8 закреплены вилки 9 для намотки рукавов в скатки, их погрузка в кузов автомобиля производится с
помощью специального механизма, устроенного в корме автомобиля. Он состоит из основания 4 и скалки 2 люльки (рис. 9.9), шарнирно соединен-
ной со стрелой 3. Последняя совместно с сектором 6 поворачивается на оси
кронштейна 7. В положении, показан-ном на рисунке, скатка а легко сме-щается в кузов автомобиля. Специальным толкателем (на рисунке не показан) сектор 6 поворачивается на небольшой угол, а затем под тяжестью своей массы люлька перемещается в нижнее положение для погрузки на него скатки рукава. При включении пневмоцилиндра 1 сектор 6 будет поворачиваться тягой 8 с тросом и поднимать люльку в верхнее положение. На люльку могут укладываться две скатки рукавов диаметром 150 мм.

подводится от воздушного ресивера

тормозной системы автомобиля.

В настоящее время освоены промышленностью и поступают на рынок несколько моделей рукавных автомобилей РА.

По устройству и оборудованию они принципиально не отличаются от рассмотренного ранее АР-2(131). Основное отличие заключается в том, что все они созданы на шасси грузовых полноприводных автомобилей с колесной формулой 6×6 и новыми элементами конструкции кузовов (рис.9.10) на шасси КамАЗ или Урал.

Рис.9.10. Автомобиль рукавный АР-2 на шасси КамАЗ-43114:

1 – кузов; 2 – лафетный ствол; 3 – ограждение; 4 – площадка.

После пожара ПНР обслуживают и укладывают гармошкой в отсеках 1 и 2, как показано на рис.9.11. Каждый из них ограничивается съемными стойками 3. Это позволяет изменять отсеки для рукавов при замене их рукавами других диаметров. В кормовой части у площадки имеется наматыватель рукавов 5. Боевой расчет на всех АР – три человека.

Рис.9.11 Схема размещения ПТВ на АР-2:

1 – отсеки; 3 – съемные стойки; 4 – площадка (см. рис.4.7); 5 – наматыватель; 6 – кнопка сигнализации.

Параметры основных показателей технических характеристик АР представлены в табл. 9.3.

Таблица 9.3

Все АР комплектуются различным пожарно-техническим оборудованием, включающим 17 наименований. Примерный его перечень представлен ниже: