Основные параметры пожарных насосов

Знание основных параметров пожарных насосов (подача, напор, потребляемая мощность, коэффициент полезного действия) необходимо:

- Для правильного подбора оборудования (Подача и напор определяются исходя из характеристик объекта защиты: объёма здания, этажности, типа систем пожаротушения. Если параметры насоса не соответствуют расчетным значениям, система либо не сработает, либо будет работать неэффективно).

- Для предотвращения аварий и сбоев (Неправильный выбор может привести к серьёзным последствиям. Например, если насос с недостаточным напором не сможет обеспечить необходимую высоту компактной струи у самого удалённого пожарного крана, тушение будет невозможным. С другой стороны, избыточные параметры ведут к неоправданному удорожанию системы и повышенному износу оборудования).

- Для обеспечения надёжности системы (Знание параметров позволяет грамотно проектировать схемы резервирования. Это гарантирует, что при отказе одного агрегата система продолжит работать. Также параметры помогают в настройке автоматики, которая запускает насос при падении давления в системе). 

- Для эффективного технического обслуживания и диагностики (Регулярный контроль фактических параметров во время испытаний и технического обслуживания позволяет своевременно выявить отклонения: утечки, засорение, износ деталей, подсос воздуха).

Знание параметров насосов необходимо также для прохождения экспертиз, проверок. Параметры насосов регламентируются стандартами (например, ГОСТ Р 52283-2019 «Техника пожарная. Насосы центробежные пожарные. Общие технические требования. Методы испытаний»).

Подачей насоса называется объем жидкости, перемещаемой насосом за единицу времени. Способы определения - объемный (с использованием тарированной емкости), с помощью расходомеров различных типов, дроссельных устройств и т. д.

Напором насоса называется полная удельная энергия, сообщаемая им единице веса перемещаемой жидкости, т. е. напор насоса – это разность полных удельных энергий потока жидкости на выходе и на входе в насос. Удельная энергия – это энергия, отнесенная к единице веса перекачиваемой жидкости.

Полезная (эффективная) мощность насоса – это энергия, передаваемая насосом жидкости за единицу времени. Следует отметить, что не вся энергия в насосе передаётся перекачиваемой жидкости, часть её неизбежно теряется.

Потребляемая насосом мощность  (мощность на валу насоса) больше полезной мощности на величину потерь в насосе.

Потери мощности оцениваются полным коэффициентом полезного действия насоса, который равен отношению полезной мощности насоса к потребляемой им мощности.

Потери мощности в насосе делятся на механические, гидравлические и объемные.

Механические потери - это потери на трение в подшипниках, сальниках, потери на трение наружной поверхности рабочих колес лопастных насосов о жидкость и т. д. Величина механических потерь оценивается механическим КПД.

Механический КПД характеризует качество изготовления и рациональность конструкции подшипников, сальников и других узлов, где происходит трение деталей.

Гидравлические потери связаны с преодолением сопротивлений при движении жидкости внутри проточной части насоса. Это трение между частицами жидкости и стенками каналов, потери из-за изменения скорости потока (его направления), а также вихреобразования (например, при резком повороте, расширении сечения или отрыве потока от поверхности колеса). На гидравлические потери сильно влияют конструкция проточной части, шероховатость поверхностей и режим работы.

Гидравлический КПД характеризует правильность проектирования и качество изготовления насоса, в частности, правильность выбора формы и количества лопастей рабочего колеса центробежного насоса, правильность выбора формы и размеров подводящей и отводящей камер и патрубков, качество изготовления лопастей и патрубков и т. д.

Объёмные потери появляются из-за утечек: часть жидкости, вышедшей из рабочего колеса, возвращается обратно во всасывающий патрубок через зазоры (например, между колесом и корпусом, в уплотнениях вала). Энергия этой «потерянной» жидкости не передаётся потребителю, хотя на её перемещение уже были затрачены ресурсы. Величина таких утечек зависит от размера зазора: чем он меньше, тем меньше потерь. 

Объемный КПД насоса представляет отношение количества жидкости, подаваемой в напорный трубопровод, к количеству жидкости, протекающей через рабочее колесо, т. е. объемный КПД характеризует качество уплотнений и условия работы насоса.

Таким образом, полный КПД насоса равен произведению механического, гидравлического и объемного КПД и характеризует совершенство конструкции и качество изготовления насоса.

Понимание причин потерь мощности в насосе позволяет разрабатывать мероприятия по их снижению: совершенствование конструкции проточной части, контроль и поддержка оптимальных зазоров в уплотнениях, регулярное обслуживание (чистка, замена изношенных деталей) и т.д.