Giải thích về áp suất vòi chữa cháy: Áp suất làm việc, áp suất thử nghiệm và tổn thất do ma sát

Một tổ lái tấn công theo đường tấn công 1-3/4 inch. Bảng điều khiển máy bơm hiển thị 150 psi, đồng hồ đo nội tuyến gần vòi phun hiển thị 95 psi và lính cứu hỏa giữ đường dây vẫn gọi dòng nước mềm. Không có gì bị hỏng. 55 psi nằm giữa hai đồng hồ đo đó là tổn thất ma sát và nó giải thích hầu hết các trường hợp hệ thống ống mềm hoạt động kém mặc dù mọi bộ phận đều đã qua kiểm tra.

Câu trả lời ngắn gọn đầu tiên: áp suất vòi chữa cháy là số hệ thống, không phải số vòi. Một đường dây chỉ cung cấp dòng có thể sử dụng được khi áp suất làm việc, tổn thất ma sát, áp suất vòi phun và mức áp suất của các khớp nối và bộ điều hợp đều thẳng hàng. Bỏ lỡ một trong số chúng và thành phần yếu nhất sẽ đặt trần cho toàn bộ tổ hợp.

Những con số áp lực bị lẫn lộn

Năm thuật ngữ áp lực xuất hiện trong hầu hết mọi cuộc trò chuyện về hiệu suất của ống mềm và chúng được sử dụng thường xuyên như thể chúng có cùng một ý nghĩa.

Áp suất làm việc so với áp suất thử nghiệm

Áp suất làm việc là mức đánh giá nhiệm vụ liên tục. Áp suất thử nghiệm là mức công suất không thường xuyên được áp dụng trong thời gian ngắn trong các điều kiện được kiểm soát. Chúng không thể thay thế cho nhau và việc coi chúng như một con số duy nhất là nguyên nhân dẫn đến nhiều nhầm lẫn.

Ống hiện đại thường được đánh giá từ 300 đến 400 psi ở vỏ bọc, trong khi áp suất vận hành bình thường trên đường tấn công nằm ở khoảng 100 đến 150 psi ở vòi. Khoảng cách đó là có chủ ý. Nó giúp áo khoác và không gian phần cứng có khả năng hấp thụ dòng điện, búa nước và thỉnh thoảng bị xoắn mà không bị hỏng.

Kiểm tra dịch vụ đẩy độ dài vượt xa dải thông thường đó. Đối với ống 1-1/2 inch và 1-3/4 inch, áp suất thử nghiệm thường bị giới hạn ở mức gần 300 psi, phần lớn là do các điểm gấp khúc không được chú ý ở áp suất thấp hơn sẽ thực sự nguy hiểm ở trên điểm đó. Hậu quả rất dễ bị bỏ qua: chiều dài được định mức ở áp suất làm việc 150 psi sẽ bị điều áp lên gần gấp đôi so với chiều dài trong khoang thử nghiệm và mọi thứ được chốt, luồn hoặc kẹp vào nó đều phải chịu được áp suất tương tự. Một khớp nối có định mức thấp hơn vỏ bọc sẽ biến cụm 300 psi thành cụm 150 psi, bất kể nhãn ống có ghi gì.

Mất ma sát: tại sao đồng hồ đo bơm và đồng hồ đo vòi phun không đồng nhất

Tổn thất do ma sát là áp suất tiêu tốn khi đẩy nước qua ống. Đó là lý do lớn nhất khiến số liệu trên bảng điều khiển máy bơm không khớp với những gì vòi phun thực sự nhận được.

Công thức trường là FL = C x Q bình x L, trong đó Q là dòng chảy tính bằng hàng trăm gallon mỗi phút và L là chiều dài tính bằng hàng trăm feet. Giá trị C phản ánh đường kính và lớp lót: khoảng 150 cho ống 1 inch, khoảng 15,5 cho ống 1-3/4 inch và gần 2 cho ống 2-1/2 inch.

Một ví dụ hoạt động làm cho số học trở nên cụ thể. Lấy 200 feet ống 1-3/4 inch chảy 150 gpm vào một vòi kết hợp cần 100 psi ở đầu vào. Tổn thất do ma sát là 15,5 x 1,5 x 1,5 x 2, tương đương khoảng 70 psi. Thêm yêu cầu về vòi phun cộng với một khoản dự phòng nhỏ cho tổn thất của thiết bị và máy bơm cần tạo ra khoảng 175 đến 180 psi để duy trì 100 psi ở đầu. Chạy cùng tốc độ 150 gpm qua ống 2-1/2 inch và tổn thất ma sát giảm xuống khoảng 9 psi, đó chính xác là lý do tại sao các đường cung cấp có kích thước rộng rãi và các đường tấn công được giữ ngắn.

Tính toán là ước tính, không phải đo lường. Kiểm tra dòng chảy là yếu tố xác nhận cách ống, máy bơm, thiết bị và vòi phun hoạt động cùng nhau như một hệ thống và đồng hồ đo lưu lượng hoặc máy đo lưu lượng đã hiệu chuẩn là cách duy nhất để biết liệu các con số có phù hợp với thiết bị của bạn hay không.

Nơi áp suất bị mất và bị giới hạn bên trong khớp nối và bộ điều hợp

Các khớp nối góp phần làm giảm ma sát và cũng thiết lập mức trần áp suất của cụm lắp ráp, tuy nhiên các bảng lựa chọn thường chỉ tập trung vào ống mềm. Năm chi tiết quyết định cách khớp nối hoạt động dưới áp lực.

• Đường kính đường thủy. Khớp nối danh nghĩa 2-1/2 inch với lỗ khoan hạn chế sẽ làm tăng tổn thất ma sát trên toàn bộ đường dây.
• Hoàn thiện nội bộ. Các vật đúc thô và các miếng đệm không thẳng hàng tạo thêm sự nhiễu loạn biểu hiện dưới dạng tổn thất áp suất ở lưu lượng cao.
• Đánh giá áp suất. Định mức khớp nối phải đáp ứng hoặc vượt quá áp suất làm việc của ống, không phải ngược lại.
• Mặt bịt kín. Vật liệu đệm và độ nén xác định áp suất mà khớp bắt đầu chảy ra.
• Phương pháp khóa. Các mối nối chốt và ren hoạt động khác nhau khi áp suất tăng lên và đường dây bị kéo.

Các khớp nối cũng là nơi xảy ra lỗi trường nhanh nhất. Một miếng đệm bị cong, chốt không khớp hoàn toàn hoặc khớp ren bên trái chặt sẽ giữ ở áp suất thấp và rò rỉ trên 100 psi. Việc xem xét cách nối đúng khớp nối vòi cứu hỏa có giá trị mười phút trước mỗi mùa giải, không chỉ sau khi xảy ra sự cố. Khi thiết bị từ các tiêu chuẩn khác nhau phải đáp ứng, các bộ chuyển đổi tiêu chuẩn chéo sẽ xử lý quá trình chuyển đổi, nhưng mỗi bộ chuyển đổi sẽ đưa ra một thay đổi lỗ khoan khác và mức áp suất khác để kiểm tra.

Khớp nối vòi cứu hỏa Storz lớn Khớp nối kiểu Storz lớn có đầu đuôi có răng cưa hoặc có gân và kích thước DIN từ 25 đến 300 mm, hữu ích để kiểm tra các khớp nối ống trước khi kiểm tra áp suất. Xem sản phẩm →

Phạm vi khớp nối bộ chuyển đổi Storz nhiều răng Khớp nối bộ chuyển đổi kết nối các tiêu chuẩn và loại phụ kiện khác nhau, với cấu hình có thể tùy chỉnh và kết hợp DIN từ 150/200 đến 300/400 cho các kết nối xuyên tiêu chuẩn. Xem sản phẩm →

Vòi phun và phản ứng vòi phun

Áp suất vòi phun là mục tiêu mà toàn bộ hệ thống được điều chỉnh. Các vòi phun kết hợp thường cần khoảng 100 psi ở đầu vào để tạo ra kiểu sương mù và tầm với có thể hoạt động được. Vòi phun có lỗ khoan trơn chạy thấp hơn, thường khoảng 50 psi và ít nhạy cảm hơn với các lỗi nhỏ trong cài đặt máy bơm.

Việc tăng áp suất vòi phun cũng làm tăng phản ứng vòi phun và con số đó không phải là lý thuyết. Lực phản ứng tính bằng pound là khoảng 0,0505 x lưu lượng tính bằng gpm x căn bậc hai của áp suất vòi phun. Ở tốc độ 150 gpm và 100 psi, lực đẩy đó lên tới khoảng 76 pound đối với phi hành đoàn. Ở tốc độ 200 gpm, phép tính tương tự cho ra hơn 100 pound, vượt xa sức nặng mà một người có thể giữ trên thang hoặc trong cầu thang.

Vòi chữa cháy Storz có thể điều chỉnh với nhiều kiểu phun Vòi chữa cháy có thể điều chỉnh với các chế độ phun thẳng, phun sương mù, phun quạt và rèm nước, cùng với khả năng điều khiển van bật/tắt nhanh chóng và khả năng xử lý nhẹ không bị giật. Xem sản phẩm →

Một vòi phun có thể điều chỉnh cho phép người vận hành thay đổi hình dạng dòng chảy theo tầm với mà không cần thay đổi cài đặt máy bơm, nhưng mục tiêu áp suất ở đầu vào vẫn giữ nguyên. Nếu thước đo ở vòi phun ở mức thấp, trước tiên hãy sửa phía nguồn cung cấp thay vì mở thêm mẫu.

Nhà phân phối thêm cửa hàng và thêm lỗ

Nhà phân phối chia một đường vào thành hai, ba hoặc bốn đường ra và mỗi đường ra đều chịu tổn thất ma sát riêng và yêu cầu về vòi phun riêng. Một thiết bị hai chiều cấp nước cho hai dây chuyền 1-3/4 inch với tốc độ 150 gpm, mỗi dây cần lượng nước gần gấp đôi so với một dây chuyền đơn lẻ và đường dây cung cấp phía sau nó phải có kích thước cho tổng lượng nước đó chứ không phải cho một nhánh.

Phiên bản khóa quan trọng ở áp suất cao hơn vì độ an toàn của chốt chứ không phải khả năng truyền tải thường là lỗi đầu tiên khi đường dây tích điện bị kéo qua sỏi hoặc kéo quanh một góc.

Những sai sót về đặc điểm kỹ thuật và mua hàng tạo ra các vấn đề áp lực

• Chọn ống theo áp suất làm việc trong khi bỏ qua định mức áp suất của các khớp nối, bộ chuyển đổi và vòi phun trong cùng một cụm.
• Coi kích thước danh nghĩa như đường thủy thực tế. Hai khớp nối được dán nhãn cùng kích thước có thể khác nhau đáng kể về hiệu suất lỗ khoan và dòng chảy.
• Trộn các chất chuẩn trên một dây chuyền mà không kiểm tra độ giảm lỗ khoan mà mỗi bộ chuyển đổi giới thiệu.
• Bỏ qua yêu cầu về vật liệu đệm. Nitrile, EPDM và các hợp chất khác hoạt động khác nhau tùy theo phạm vi nhiệt độ và mức độ tiếp xúc với hóa chất.
• Mua các khớp nối thay thế mà không xác nhận áp suất thử nghiệm mà ống sẽ thấy khi vận hành.
• Chỉ đặt hàng theo tên bộ phận mà không chỉ định loại ren, góc ngồi hoặc kiểu khóa.

Kiểm tra hiện trường nhanh chóng để phát hiện sớm các vấn đề về áp suất

1. Sạc dòng và đi bộ nó. Chú ý xem có tiếng kêu ở các khớp nối hay không, điều này thường có nghĩa là có vấn đề về miếng đệm hoặc đế chứ không phải vấn đề về ống mềm.
2. Kiểm tra các miếng đệm và mặt bịt kín xem có vết cắt, cứng hoặc phồng rộp trước mỗi lần sử dụng không.
3. Kiểm tra sự ăn khớp của chốt trên các khớp nối một phần tư vòng bằng tay dưới áp lực với dây được cố định.
4. Đọc áp suất dư trong khi chảy. Nếu nó giảm mạnh khi lưu lượng tăng thì nguồn cung là yếu tố hạn chế.
5. So sánh đồng hồ đo đầu vào của vòi phun với số đọc trên bảng máy bơm và ghi lại sự khác biệt. Sự thay đổi đột ngột về con số đó cho thấy có hạn chế mới hoặc thiết bị bị lỗi.
6. Lưu giữ hồ sơ về ngày kiểm tra dịch vụ và áp suất cho từng chiều dài và từng cụm khớp nối.

Áp suất vòi chữa cháy là một dây xích và dây xích chỉ mạnh bằng mức đánh giá thấp nhất trong đó. Nhận áp suất làm việc, tổn thất ma sát, mục tiêu vòi phun và xếp hạng phần cứng nhất quán với nhau, xác minh các con số bằng kiểm tra dòng chảy thay vì tính toán và hầu hết các khiếu nại về luồng mềm sẽ biến mất trước khi bất kỳ ai chạm tới vòi phun.