ПОЖАРНЫЙ АВТОНАСОС

ПОЖАРНЫЙ АВТОНАСОС — насосная установка современного пожарного автомобиля, представляет собой относительно сложный комплекс узлов и агрегатов — включает в себя приводной двигатель, дополнительную трансмиссию, пожарный насос, оборудованный системой дозирования пенообразователя и системой водозаполнения всасывающей линии при работе из открытого водоисточника.

ПОЖАРНЫЙ АВТОНАСОС — пожарный автомобиль, оборудованный пожарным насосом и предназначенный для доставки к месту пожара личного состава и пожарно-технического вооружения.[3]

ВЫСОТА ВСАСЫВАНИЯ ПОЖАРНОГО НАСОСА — расстояние между осью вращения рабочего колеса первой ступени пожарного насоса и уровнем воды со стороны линии всасывания.

Высота всасывания насоса зависит от атмосферного давления, температуры и удельного веса перекачиваемой жидкости, потерь напора во всасывающей линии и конструктивных особенностей насоса. Для современного пожарного центробежного насоса максимальная геометрическая высота всасывания составляет 5,0–7,5 м [2].

История создания насосов уходит корнями за пределы нашей эры. Первое упоминание о существовании приспособлений для перемещения жидкостей относятся к III–II векам до нашей эры.

Первый пожарный насос для пожарных целей был изобретен примерно за 120 лет до нашей эры древнегреческим механиком из Александрии Ктесибием (учеником Герона). Насос имел два деревянных цилиндра, нагнетательный и всасывающие клапаны, уравнительный воздушный колпак, то есть практически все конструктивные элементы, которые сохранились в современных поршневых насосах.

В настоящее время на пожарных машинах применяются насосы различных типов. Они обеспечивают подачу огнетушащих веществ (см. ОГНЕТУШАЩИЕ ВЕЩЕСТВА), функционирование вакуумных систем, работу гидравлических систем управления [2].

Насосы в зависимости от их конструктивных особенностей и основных параметров классифицируются на насосы нормального давления, высокого давления, комбинированные.

Насосы нормального давления: одно- или многоступенчатые пожарные насосы, обеспечивающие подачу воды и огнетушащих растворов при давлении на выходе до 1,6 МПа.

Насосы высокого давления: многоступенчатые пожарные насосы, обеспечивающие подачу воды и огнетушащих растворов при давлении на выходе от 1,6 до 5,0 МПа.

Насосы комбинированные: насосы, состоящие из последовательно соединенных насосов нормального и высокого давления, имеющих общий привод.

Конструкцией насосов нормального давления должна быть обеспечена непрерывная работа на номинальном режиме в течение не менее 6 ч, высокого давления - не менее 2 ч. [1]

Насосы классифицируются по нескольким признакам:

· принципу действия;

· конструктивному исполнению;

· назначению;

· отраслевому применению;

· величине подачи и напора.

Пожарные насосы по принципу действия бывают:

- динамические — насосы, в которых жидкость под воздействием гидродинамических сил перемещается в камере (незамкнутом объеме), постоянно сообщающиеся с входом и выходом насоса;

- объемные — насосы, в которых жидкость перемещается путем периодического изменения объема камеры, попеременно сообщающееся с входом и выходом насоса.

Конструкции насосов весьма разнообразны. В пожарной технике находят применение лишь ограниченное число представителей различных групп насосов. Поэтому приводить полную классификацию насосов по другим признакам не представляется необходимым.

Наибольшее применение в пожарной технике нашли следующие насосы: центробежные, струйные, шестеренные, шиберные, шиберно-роликовые, водокольцевые, поршневые, плунжерные и диафрагменные.

Центробежный насос

Центробежный пожарный насос имеет улиткообразный корпус, внутри которого располагается рабочее колесо с лопастями. При вращении колеса поступающая в осевом направлении в корпус жидкость закручивается лопастями и под действием возникающей центробежной силы выходит в напорный патрубок насоса.

Эти насосы просты по конструкции, обладают незначительным износом, так как количество сопряженных трущихся деталей мало. Насосы могут работать на относительно загрязненных жидкостях. Они не требуют сложного обслуживания. Могут работать при закрытом напорном патрубке, то есть «сами на себя».

В пожарной технике центробежные насосы нашли наибольшее применение. Это основные насосы пожарных машин.

Струйный насос

Насос имеет насадок с соплом, диффузор и камеру. Рабочая жидкость подводится к насадку. На выходе из сопла жидкость, обладая запасом кинетической энергии, имеет максимальную скорость. Увеличение скорости потока рабочей жидкости приводит к уменьшению давления в струе и камере ниже атмосферного.

Эжектируемая жидкость под действием атмосферного давления поступает в камеру и уносится струей рабочей жидкости в диффузор, где скорость потока уменьшается, а напор увеличивается. Это позволяет осуществлять подачу жидкости на определенное расстояние.

В пожарной технике струйные насосы нашли достаточно широкое применение в качестве вакуум-аппаратов к центробежным насосам на автонасосах, автоцистернах, прицепных мотопомпах МП-600А и переносных мотопомпах.

Шестеренный насос

В открытом с двух сторон корпусе располагается с минимальным торцевым зазором пара сцепленных между собой шестерен. Зубья шестерен при вращении захватывают жидкость и переносят ее со стороны всасывания в сторону нагнетания.

Эти насосы достаточно просты по конструкции, не требуют предварительного заполнения перекачиваемой жидкостью. Наряду с этим они имеют большие внутренние потери из-за наличия трущихся деталей, обладают повышенным износом, требуют обязательной смазки шестерен после работы, не могут работать на загрязненных жидкостях, имеют достаточно большую металлоемкость.

Шестеренные насосы находят применение в качестве самостоятельных пожарных насосов для подачи воды, особенно в сельской местности — как навесные на тракторах, автомобилях и другой технике, приспособленной для целей пожаротушения.

Шиберные и шиберно-роликовые насосы

В цилиндрическом корпусе эксцентрично расположен ротор со свободно вставленными в его пазы пластинами или роликами. Под действием центробежных сил, возникающих при вращении ротора, пластины (ролики) прижимаются к внутренней поверхности корпуса и захватывают жидкость во всасывающей полости, вытесняют ее в нагнетательную полость. Обратное протекание жидкости предотвращается благодаря минимальному зазору между корпусом и расположенным в нем ротором.

В связи с наличием столь больших недостатков шиберные и роликовые насосы в качестве самостоятельных пожарных насосов не применяются. Они нашли применение в качестве вакуум-аппаратов к центробежным насосам.

Водокольцевой насос

В водокольцевом насосе ротор размещен эксцентрично в корпусе и имеет радиальные лопатки, жестко связанные с ротором. В одной из торцевых крышек корпуса имеются всасывающая и нагнетательные полости. Корпус насоса предварительно заполняется водой.

При вращении ротора вода отбрасывается к периферии корпуса, образуя водяное кольцо равномерной толщины. Между ротором и водяным кольцом создается замкнутое пространство. В связи с этим при вращении ротора с одной стороны рабочий объем между лопатками ротора увеличивается, с другой — уменьшается, тем самым происходит всасывание и нагнетание.

В связи с этим в пожарной технике в качестве самостоятельных пожарных насосов водокольцевые насосы применения не нашли.

Поршневой насос

Поршневой насос состоит из рабочей камеры со всасывающим и напорными клапанами и цилиндра с поршнем, совершающим возвратно-поступательные движения. При движении поршня в одну сторону жидкость через открывшийся клапан всасывается, а при движении в другую — нагнетается.

В настоящее время поршневые насосы как самостоятельные пожарные насосы для подачи огнетушащих веществ не применяются.

Диафрагменный насос

Диафрагменный насос по принципу действия близок к поршневому насосу. Роль поршня в нем выполняет гибкая мембрана. Такие насосы развивают небольшой напор и могут осуществлять дозированную подачу.

Как самостоятельные пожарные насосы для подачи огнетушащих веществ диафрагменные насосы не применяются. Они находят применение в системах питания карбюраторных двигателей, в насосах для водоотлива при производстве строительных работ и т. п. 

Основные рабочие параметры насосов

Работа насосов состоит из двух процессов: всасывания и нагнетания. Насос любого вида характеризуется следующими параметрами: высотой всасывания, высотой нагнетания, полным напором, подачей, мощностью и полным коэффициентом полезного действия (КПД).

Высота всасывания

Различают теоретическую, вакуумметрическую и геометрическую (практическую) высоту всасывания.

Подъем воды во всасывающем патрубке насоса происходит под действием разности атмосферного давления и давления (разряжения) в самом насосе, поэтому теоретическая высота всасывания насоса (НТ) — равная 1 атмосфере и составляющая 10,33 метра водного столба, или 760 мм ртутного столба, или 1 кгс/см², или 105 Па — практически недостижима. Улучшая конструкцию и материалы насоса, высоту его всасывания можно приближать к значению НТ.

Вакуумметрическая высота всасывания (НВ) — это величина вакуума, создаваемая насосом, а в энергетическом смысле — это энергия, выраженная в метрах, которая необходима жидкости для подъема на высоту всасывания. НВ зависит, как правило, от мощности насоса, создающего вакуум, и измеряется в метрах водного столба. Показания вакуумметра, установленного на насосе, соответствуют вакуумметрической высоте всасывания. Для пожарного насоса серии ПН-40 и его аналогов НВ = 8 м. вод. ст.

Геометрической (практической) высотой всасывания НГ называется разность отметок между поверхностью воды и осью насоса. Геометрическая высота всасывания зависит от значений и величин нескольких параметров.

Прямое влияние на величину НГ оказывает атмосферное давление, которое заметно меняется в зависимости от высоты над уровнем моря. Например, при высоте над уровнем моря 0 метров атмосферное давление равно 10,33 м. вод. ст., а на высоте над уровнем моря 2000 метров — 7,95 м. вод. ст.

НГ сильно зависит от давления насыщенных паров всасываемой жидкости. Давление насыщенных паров — это давление, при котором жидкость при данной температуре закипает (речь идет о давлении жидкости ниже атмосферного).

Литература:

1. ГОСТ Р 52283-2004 «Насосы центробежные пожарные. Общие технические требования. Методы испытаний».

2. Пожарная безопасность. Энциклопедия. — ФГУ ВНИИПО МЧС РОССИИ, 2019 г.

3. ГОСТ Р 12.2.047-86 «Система стандартов безопасности труда. Пожарная техника. Термины и определения»