Содержание
Схема и нормы работы насосной станции пожаротушения
Производственные, коммерческие и жилые объекты по правилам обеспечения пожарной безопасности должны быть оснащены комплексами водяного пожаротушения. Проектирование, монтаж и эксплуатация оборудования регулируется нормативными актами, в соответствии с которомы специалисты разрабатывают схему и нормы работы насосной станции пожаротушения для конкретного объекта.
Насосные станции устанавливаются в зданиях и архитектурно-строительных сооружениях, где используются водяные и пенные системы пожаротушения со спринклерными и дренчерными оросителями. Исключение составляют только модули тушения распылённой водой, использующие баллоны со сжатым газом. На стадии строительства любого объекта специалисты в индивидуальном порядке проектируют системы безопасности и подбирают оборудование для дальнейшей эксплуатации.
Предназначение насосных станций
Насосы нагнетают давление для подачи воды во время устранения очагов возгорания.
Такие системы используются уже десятки лет, но раньше применялись ручные и механические установки. Сегодня требования стали более строгими, поэтому стоит устанавливать только автоматические насосные станции.
Они обладают следующими достоинствами:
- Высокая мощность.
- Надёжность в работе.
- Простота управления.
- Высокая скорость подачи воды.
Во время пожара дорога каждая минута, поэтому автоматические системы становятся залогом безопасности. Осторожность объясняется желанием сохранить человеческие жизни и снизить ущерб. Мощные насосы обеспечивают подачу больших объёмов воды за короткий срок. Это необходимо для локализации небольших и крупных очагов возгорания.
Принцип и особенности работы
Главная задача любой насосной станции пожаротушения – подача достаточного количества воды или пенного раствора для тушения пламени. Они должны поддерживать высокое давление и скорость подачи на большие расстояния. В настоящее время используется широкий ассортимент НСП с разными техническими характеристиками.
Выбор зависит от особенностей самого объекта.
Однако конструкция и принципы работы оборудования практически не отличаются. Станции для пожаротушения состоят из следующих элементов:
- Основной и резервный насосы.
- Запорная арматура для регулирования давления и направления.
- Электрический или механический пульт управления.
- Контрольно-измерительная техника и система датчиков.
Высокие требования к надёжности вынуждают производителей использовать не только основной, но и резервный насос. Управление осуществляется с отдельного пульта, а оператор регулирует давление и направление подачи воды. Датчики и контрольно-измерительная техника позволяет в режиме реального времени следить за работой оборудования. Запорная арматура направляет поток воды на вход основного или резервного насоса.
Если основной насос выходит из строя, перегревается во время длительной работы или по иным причинам не может обеспечить требуемое давление, то сразу подключается резервная установка.
Оператор переводит магистраль на другой выход, чтобы не прерывать процесс тушения пожара. Некоторые виды насосных станций способны подключать основной и резервный насос одновременно, чтобы увеличить скорость и объёмы подачи воды.
Отключение НСП осуществляется двумя способами:
- Автоматический (подача воды прекращается при достижении допустимого предела давления).
- Ручной (оператор прекращает подачу самостоятельно при необходимости).
При проектировании инженеры стремятся сделать системы пожаротушения максимально простыми, надёжными и удобными в управлении, чтобы в экстренных ситуациях не возникало задержек с нейтрализацией очагов возгорания.
(Схема двунасосной станции комбинированного типа)
Конструктивные особенности насосных станций
Проектирование НСП происходит с учётом требований, описанных в нормативных документах. Принципиальное отличие наблюдается только между двумя типами систем:
- Стационарные – их устанавливают на различные объекты в соответствии с проектом.
- Мобильные – передвижные станции, доставляемые на место тушения пожара.
Они отличаются сферой применения и особенностями эксплуатации. Передвижные насосные станции (ПСН) устанавливаются на базе грузового транспорта — КамАЗ, Урал, ЗИЛ. Оборудование такого типа питается от двигателя самого транспорта. Большинство моделей имеет возможность забора воды из открытых водоёмов для пополнения внутренних резервуаров.
Наиболее востребованы стационарные станции, использующиеся на крупных предприятиях. Небольшие изменения, вносимые в конструкцию, позволяют адаптировать НСП под нужды конкретного объекта. В частности, учитывается источник забора воды для дальнейшей подачи в систему:
- Открытые водоёмы, расположенные поблизости от объекта.
- Подземные искусственные резервуары.
- Скважины на воду.
- Городские магистральные водопроводы или специальные сети для подачи воды.
Первые два варианта гарантирует неограниченный объём воды, но требуют дополнительных изменений в проекте НСП.
Специалисты устанавливают дополнительное насосное оборудование для забора воды из открытого водоёма или из подземной скважины (отдельные погружные насосы).
Дополнительные насосы запускаются одновременно с основными нагнетающими, обеспечивающими подачу воды для пожаротушения. В настоящее время предпочтительнее использовать универсальные самовсасывающие насосы. Такое решение обусловлено следующими факторами:
- Упрощение всей схемы насосной станции.
- Увеличение срока эксплуатации оборудования.
- Поддержание высокой эффективности работы на протяжении всего срока эксплуатации.
Установка дополнительных насосов повышает сложность всей системы, а это приводит к трудностям в процессе обслуживания. Одновременная работа нескольких агрегатов также приводит к снижению эффективности и потерю мощности. Самовсасывающая установка центробежного типа отличается универсальностью, поэтому выполняет сразу несколько функций — забор воды и подачу её в систему.
Стационарные насосы подключаются к спринклерным или дренчерным системам тушения пожара. Первый тип представляет собой оросители, установленные в местах возможного возникновения пожара. Они распыляют воду и сбивают открытое пламя. Дренчерная система создаёт «водяные стены», разделяющие помещения на несколько участков и препятствующие распространению огня.
Современные спринклерные и дренчерные системы оснащены системами автоматического запуска насосов. Они способны за несколько секунд подать воду и создать необходимое давление для борьбы с огнём.
Требования к насосному оборудованию
Насосы подбираются с учётом особенностей объекта и требований по обеспечению пожарной безопасности. Здания высотой от 5-6 этажей требуют мощного оборудования, способного подавать воду под необходимым давлением даже на верхние этажи. На стадии проектирования проводятся все расчёты, при необходимости монтируются сборки для повышения давления на отдельных отрезках.
В зависимости от особенностей эксплуатации подбираются насосные сборки, способные справиться с поставленными задачами:
- Электрические (работают в автоматическом режиме).
- Механические (управляются вручную).
- Комбинированные (включающие дополнительные насосы на участках для повышения давления).
Крупные предприятия требуют сложных систем, способных подавать воду на высоту или на дальние расстояния. Для этого специалисты предварительно рассчитывают степень возможной угрозы
Повышенное внимание уделяется требованиям к надёжности оборудования. По этому критерию НСП делятся на несколько категорий:
- 1-я категория – в работе НСП отсутствуют перерыв в подаче воды или пенного раствора во время тушения.
- 2-я категория – возможны небольшие задержки или короткие спады давления во время запуска или переключения на резервные насосы.
- 3-я категория – оборудование рассчитано на тушение небольших пожаров и требует длительных перерывов после работы.
На объектах с повышенной угрозой возникновения пожара требуется надёжное оборудование 1-й категории, с системой запуска, способной моментально обеспечить подачу воды.
Такая надёжность требуется даже несмотря на длительные простои. На предприятиях регулярно проводятся проверки, а специалисты, ответственные за пожарную безопасность, организуют учения и имитируют тушение пожара.
При использовании искусственных резервуаров насосы монтируются ниже их уровня. В таком случае упрощается подача воды за счёт дополнительного давления. Такой вариант исполнения избавляет от необходимости монтировать дополнительные элементы.
При эксплуатации НСП 1-й и 2-й категории надёжности по проекту предусматривается бесперебойная подача электроэнергии. В этой случае должно быть не менее двух автоматических фидеров. В качестве резервного источника используется независимый генератор.
Автоматизированные системы пожаротушения повышенной надёжности, имеющие резервные насосы и источники электроэнергии, признаны единственным способом быстрого и эффективного устранения пожара. Правильная схема и проектирование насосных станций позволяет локализовать очаги возгорания, спасти человеческие жизни и материальное имущество.
Моделирование насосных станций внутри 2D областей потока
Страница загрузки Моделирование насосных станций внутри двухмерных областей потока.
Насосная станция может использоваться для перекачивания воды между двумя водохранилищами, водохранилищем и участком реки, между двумя участками реки, участком реки и 2D-проходной зоной, между хранилищем и 2D-проходной зоной, между двумя 2D-расходами Области или от одной ячейки к другой в пределах одной и той же 2D-области потока. На каждой насосной станции может быть до десяти разных групп насосов, а в каждой группе насосов может быть до двадцати одинаковых насосов.
Чтобы добавить насосную станцию в систему, выберите инструмент рисования Pump Station в верхней части редактора геометрических данных. Когда эта кнопка нажата, переместите мышь в место, где будет располагаться насосная станция, и щелкните левой кнопкой мыши. Откроется редактор HEC-RAS, предлагающий пользователям ввести имя насосной станции.
Это установит местоположение насосной станции и значок. На рис. 3-64 показан пример соединения двухмерной области потока с одномерным поперечным сечением (TestPump) и двухмерной области потока с областью хранения (SAPump).
После добавления насосной станции в систему пользователь должен отредактировать насосную станцию и ввести необходимые данные. Чтобы открыть редактор насосной станции, нажмите кнопку редактора насосной станции в левой части редактора геометрических данных. Либо наведите указатель мыши на значок насосной станции на схеме, щелкните насосную станцию левой кнопкой мыши и выберите Edit Pump Station из контекстного меню. Откроется Редактор данных насосной станции (Рисунок 3-65).
Как показано на рис. 3-65, редактор насосных станций имеет следующие три вкладки: «Данные подключения насоса», «Данные группы насосов» и «Расширенные правила управления» (для применения расширенных правил управления).
правила управления насосной станцией).
Вкладка Данные о подключении насоса содержит следующие данные:
Кнопка «Переименовать насосную станцию» : Эта опция позволяет пользователю переименовать насосную станцию в другое имя, отличное от значения по умолчанию.
Вход насоса : Это место, откуда насосная станция качает. Это место может быть либо складом, 2D-областью потока, либо речной станцией на участке реки. Кнопка Set RS позволяет пользователю подключить насос с речной станции участка, кнопка Set SA/2D позволяет подключить насос из области хранения или 2D области потока.
Выпускное отверстие насоса : Это место, куда перекачивает насосная станция. Это место может быть либо областью хранения, либо областью потока 2D (используйте Кнопка Set SA/2D ) или речной вокзал с участка реки (используйте кнопку Set RS ).
Дополнительный монитор включения-выключения, номер : По умолчанию программа использует расположение «Вход насоса», чтобы определить, когда насос должен включаться или выключаться.
Однако у пользователя есть возможность установить другое место, которое будет использоваться в качестве контрольной точки для определения того, следует ли включать или выключать помпу. Это дополнительное местоположение монитора может быть областью хранения, 2D-областью потока (при использовании 2D-области потока пользователь должен добавить опорную точку в геометрические данные в пределах этой 2D-области потока) или речной станцией в пределах участка реки.
Самая высокая отметка в насосной линии : Эта опция позволяет пользователю ввести отметку, которая будет использоваться в качестве самой высокой отметки в насосной линии. Одним из примеров того, где это может быть полезно, является использование насосной станции для перекачки воды через дамбу. В этой ситуации требуемый напор для перекачивания воды через дамбу не полностью определяется также и высотой водной поверхности; поэтому необходимо ввести отметку самой высокой точки в линии насоса (вершины дамбы), чтобы точно рассчитать расход, проходящий через насос.
Оптимизация постоянного потока : Этот параметр предназначен только для моделирования постоянного потока. Если вода перекачивается из речного участка или в него, при расчете профилей водной поверхности необходимо учитывать количество стока, входящего или выходящего из участка. Тем не менее, профили поверхности воды будут влиять на расчет расхода через насосы. Следовательно, чтобы точно рассчитать это, профили потока насоса и поверхности воды должны рассчитываться итеративно, пока не будет найден баланс между потоками реки и потоками насосов. Эта функция оптимизации не выполняется автоматически программой устойчивого потока; однако пользователь может настроить HEC-RAS на включение функции оптимизации, выбрав Оптимизация установившегося потока . При выборе этой опции открывается окно, позволяющее пользователю включить функцию оптимизации потока насоса.
В дополнение к данным о подключении насоса пользователь должен заполнить данные о группе насосов.
Выберите вкладку Данные группы насосов , и редактор обновится (Рисунок 3-66).
Как показано на рис. 3-66, вкладка Данные группы насосов состоит из следующих элементов:
Имя группы насосов : вторым будет «Группа насосов № 2» и т. д. У пользователя есть возможность переименовать группы насосов, щелкнув значок Переименовать Группа кнопка.
Добавить группу : Эта кнопка используется для добавления другой группы насосов. Если для модели требуются насосы с разной пропускной способностью и с разными кривыми эффективности насосов, то насосы необходимо вводить как отдельную группу насосов.
Переименовать группу : позволяет пользователю переименовать группу насосов.
Удалить группу : Эта кнопка используется для удаления текущей выбранной группы насосов.
Включить групповые операции смещения (только для стабильного потока) : Этот параметр подходит только для работы с постоянным потоком.
Если выбран этот параметр и конкретный профиль водной поверхности находится между отметками включения и выключения насоса, HEC-RAS будет считать, что насос включен. Если этот параметр не отмечен, программа будет считать, что насос выключен, когда поверхность воды находится между уровнями включения и выключения.
Запуск (мин) : Этот параметр используется только для нестационарного потока. Когда включается насос, по умолчанию насос включается мгновенно и начинает качать на полную мощность уже на следующем временном шаге. Эта опция позволяет пользователю ввести время запуска, в течение которого насосы перейдут от нулевого расхода к полной производительности в течение введенного пользователем временного шага (в минутах). Эта опция очень полезна для предотвращения нестабильности расчетов нестационарного потока, когда при включении насоса происходит слишком большое изменение потока.
Останов (мин) : Этот параметр используется только для нестационарного потока.
Когда помпа срабатывает для выключения, операция по умолчанию заключается в том, что помпа мгновенно выключается и прекращает качать на следующем временном шаге. Эта опция позволяет пользователю ввести время отключения, в течение которого насосы перейдут с полной производительности на нулевой расход в течение введенного пользователем временного шага в минутах. Эта опция очень полезна для предотвращения нестабильности расчетов нестационарного расхода, когда происходит слишком большое изменение расхода из-за резкого отключения насоса.
Ширина насоса : Это поле используется только для отображения ширины линии насоса в окне геометрических данных.
Количество насосов в группе : это поле используется для ввода количества идентичных насосов в текущей группе насосов. Идентичные насосы должны использовать одну и ту же кривую КПД насоса, но могут иметь разную высоту включения и выключения триггера.
Кривая эффективности насоса : Эта таблица используется для ввода кривой эффективности насоса, которая представляет собой таблицу зависимости статического напора от расхода.
Напор представляет собой общий напор в системе, который обычно представляет собой разницу высот поверхности воды между точками «от» и «до».
Не вводите номинальную характеристику насоса от производителя, эта характеристика не учитывает потери в насосной линии. Пример того, как рассчитать кривую КПД насоса, показан на рис. 3-67. Как показано на рис. 3-67, пользователь должен рассчитать все потери энергии в системе между двумя статическими пулами. Потери энергии в линии вычитаются из кривой эффективности насоса производителя, чтобы получить кривую для использования в HEC-RAS. Кривую производительности насоса можно построить для визуального контроля, нажав кнопку 9.0007 Кнопка «Построить кривые насоса» внизу окна.
По умолчанию местом контроля включения или выключения насоса является место впуска, если иное не указано в поле Дополнительное значение включения-выключения. Как правило, насос на возвышении должен быть выше, чем насос на высоте. Кроме того, для всех насосов должны быть указаны отметки срабатывания.
Если пользователь вводит отметку отключения насоса, которая выше, чем отметка включения насоса, то насос включается, когда поверхность воды опускается ниже отметки включения, и насос остается включенным до тех пор, пока поверхность воды не станет выше отметки отключения насоса. Например, эта ситуация может быть использована для перекачивания воды в накопительный бак. С другой стороны, когда высота выключения насоса ниже, чем высота насоса на высоте (типичный способ его использования), то насос включается, когда поверхность воды становится выше, чем насос на высоте, и насос выключается, когда он уходит. ниже отметины. Это типичное использование насосов для внутренних водоемов.
Нижняя половина вкладки Данные группы насосов содержит таблицу со всеми отдельными насосами в группе. Таблица содержит следующее:
Название насоса : Это поле содержит название каждого из отдельных насосов. Насосам автоматически присваиваются имена «Насос № 1», затем «Насос № 2» и т.
д. Пользователь может дважды щелкнуть в поле «Название насоса» и изменить названия насосов, чтобы они были более конкретными (т. е. для определения местоположения).
WS Elev On : это высота, на которой насос будет включен. Это основано на высоте поверхности воды в месте «Вход», подключенном к насосу.
WS Elev Off : Это высота, на которой насос будет отключен. Это основано на высоте поверхности воды в месте «Вход», подключенном к насосу.
ГИС-данные насосов: Другая таблица, расположенная непосредственно справа от таблицы имен отдельных насосов, представляет собой таблицу, содержащую ГИС-координаты отдельных насосов. Если пользователь щелкает строку насоса в таблице «Имена насосов» (например, если был выбран насос № 1), то координаты X, Y в таблице «Координаты насоса» относятся к насосу № 1. Если выбран другой насос, то координаты X, Y будут для этого насоса. Ввод координат X, Y для насоса необходим только при подключении насосов к 2D Flow Areas.
Местоположение необходимо для определения того, к какой ячейке (ячейкам) подключен насос в 2D-области потока. Пользователи должны провести пространственную линию, идущую от входа насоса к выходу насоса. Эта линия будет использоваться для пространственного отображения подключения насоса в редакторе геометрических данных, а также для определения того, какая ячейка подключена к насосу. Координаты X, Y не требуются, если насосы не подключены к 2D области потока. Однако если хотя бы один конец насоса подключен к 2D-области потока, то требуются координаты X, Y.
Последняя вкладка с меткой Расширенные правила управления — это необязательная вкладка, используемая для указания правил, которые переопределяют физические данные помпы. На рис. 3-68 показана схема вкладки Advanced Control Rules в редакторе данных насосной станции .
Как показано на рис. 3-68, вкладка Advanced Control Rules имеет три кнопки в верхней части редактора: Добавить новое правило, Удалить правило и Копировать правило .
Кнопка Удалить правило удалит текущее выбранное правило из списка правил помпы, показанного в текстовом поле Правила помпы . Кнопка Копировать Правило создает копию текущего открытого правила. Кнопка Добавить Новое Правило открывает редактор типов правил HEC-RAS (Рисунок 3-69), который позволяет пользователю выбрать новое правило из списка Типы правил .
Как показано на рис. 3-69, существует шесть типов правил, которые можно применить к насосной станции. Каждый из шести типов правил позволяет пользователю указать минимальный и максимальный расход для всей насосной станции. Этот минимальный и максимальный расход сужает диапазон возможных потоков, рассчитанных для насосной станции на основе физических данных насоса. Типы правил отличаются только тем, как и когда применяется минимальный и максимальный диапазон потока.
Первый тип правила, Всегда применять это правило применяется для всех временных шагов в решении. Второй тип правила, Применить на основе целевого потока , применяется только в случае превышения целевого минимального и/или максимального потока (поток больше заданного максимума или меньше заданного минимума) в указанном пользователем местоположении контроля потока. Местом мониторинга стока может быть поперечный разрез в пределах участка реки или водохранилище. Третий тип правила, Применить на основе целевого WS , применяется только в случае превышения целевого минимума и/или максимальной отметки водной поверхности (уровень больше заданного максимума или меньше заданного минимума) в указанном пользователем месте наблюдения за этапом. Четвертый тип правила, Применить на основе дня/часа , применяется только в течение указанного пользователем временного окна. Пользователь вводит день и время начала и день и время окончания.
Заданные максимальный и минимальный расход затем применяются к насосной станции только в течение заданного пользователем временного окна. Пятый тип правила, Применить на основе дня/часа и потока , представляет собой комбинацию указанного пользователем временного окна и максимального и/или минимального целевого потока в указанном пользователем местоположении мониторинга потока. Последний тип правила, Применить на основе дня/часа и WS , представляет собой комбинацию заданного пользователем временного окна и максимального и/или минимального целевого этапа в указанном пользователем месте мониторинга этапа.
Пользователь также может задать время перехода в минутах для максимального и минимального расхода для каждого из правил. Таким образом, если правило изменит поток с текущего вычисленного значения на максимальное значение, введенное пользователем, время перехода используется для того, чтобы разрешить изменение потока в течение заданного пользователем времени.