Wyjaśnienie ciśnienia w wężu strażackim: ciśnienie robocze, ciśnienie próbne i utrata tarcia

Załoga szarżuje na linię ataku o długości 1-3/4 cala. Panel pompy wskazuje 150 psi, manometr wbudowany w pobliżu dyszy pokazuje 95 psi, a strażak trzymający linię nadal stwierdza, że ​​strumień jest miękki. Nic nie jest zepsute. Ciśnienie 55 psi pomiędzy tymi dwoma manometrami oznacza utratę tarcia i wyjaśnia większość przypadków, w których układ węży działa słabiej, mimo że każda część przeszła kontrolę.

Najpierw krótka odpowiedź: ciśnienie w wężu strażackim to numer systemu, a nie numer węża. Linia dostarcza użyteczny strumień tylko wtedy, gdy ciśnienie robocze, straty tarcia, ciśnienie w dyszy oraz ciśnienie znamionowe złączy i adapterów są zgodne. Pomiń jeden z nich, a najsłabszy element wyznacza sufit dla całego zestawu.

Liczby ciśnienia, które się mieszają

Prawie w każdej rozmowie na temat wydajności węża pojawia się pięć terminów dotyczących ciśnienia i są one rutynowo używane tak, jakby oznaczały to samo.

Ciśnienie robocze a ciśnienie próbne

Ciśnienie robocze to ocena pracy ciągłej. Ciśnienie próbne to wartość znamionowa obciążenia okazjonalnego, stosowana przez krótki okres w kontrolowanych warunkach. Nie są one wymienne i traktowanie ich jako pojedynczej liczby powoduje wiele zamieszania.

Współczesny wąż ma często ciśnienie znamionowe na płaszczu od 300 do 400 psi, podczas gdy normalne ciśnienie robocze na linii ataku wynosi około 100 do 150 psi na dyszy. Ta luka jest zamierzona. Zapewnia kurtce i sprzętowi miejsce na bezawaryjną absorpcję przepięć, uderzeń wodnych i sporadycznych załamań.

Testowanie usług przekracza długość znacznie przekraczającą normalne pasmo. W przypadku węża 1-1/2 cala i 1-3/4 cala ciśnienie próbne jest często ograniczone do wartości około 300 psi, głównie dlatego, że załamania, które pozostają niezauważone przy niższym ciśnieniu, stają się naprawdę niebezpieczne powyżej tego punktu. Konsekwencję można łatwo przeoczyć: długość znamionowa przy ciśnieniu roboczym 150 psi zostaje poddana działaniu ciśnienia mniej więcej dwukrotnie większego niż w komorze testowej, a wszystko, co jest na niej zatrzaskowane, gwintowane lub mocowane, musi wytrzymać to samo ciśnienie. Złącze o wartości znamionowej niższej niż płaszcz zmienia zespół o ciśnieniu 300 psi w zespół o ciśnieniu 150 psi, niezależnie od tego, co mówi etykieta węża.

Strata tarcia: dlaczego wskaźnik pompy i wskaźnik dyszy nie zgadzają się

Strata tarcia to ciśnienie zużywane po prostu przez przepychanie wody przez wąż. Jest to najczęstszy powód, dla którego odczyt z panelu pompy nie odpowiada temu, co faktycznie otrzymuje dysza.

Wzór pola to FL = C x Q do kwadratu x L, gdzie Q to przepływ w setkach galonów na minutę, a L to długość w setkach stóp. Wartość C odzwierciedla średnicę i okładzinę: około 150 dla węża o średnicy 1 cala, około 15,5 dla węża o średnicy 1-3/4 cala i prawie 2 dla węża o średnicy 2-1/2 cala.

Przepracowany przykład sprawia, że ​​arytmetyka jest konkretna. Weź 200 stóp węża 1-3/4 cala o przepływie 150 gal/min do dyszy kombinowanej, która potrzebuje na wlocie ciśnienia 100 psi. Strata tarcia wynosi 15,5 x 1,5 x 1,5 x 2 lub około 70 psi. Dodaj wymagania dotyczące dyszy i niewielki dodatek na straty w urządzeniu, a pompa musi wytworzyć około 175 do 180 psi, aby utrzymać 100 psi na końcówce. Przepuść te same 150 gal/min przez wąż 2-1/2 cala, a straty tarcia spadną do około 9 psi, właśnie dlatego przewody zasilające mają duże rozmiary, a linie ataku są krótkie.

Obliczenia mają charakter szacunkowy, a nie pomiarowy. Testowanie przepływu potwierdza, jak wąż, pompa, urządzenia i dysza współpracują ze sobą jako jeden system, a skalibrowany miernik Pitota lub przepływomierz to jedyny sposób, aby dowiedzieć się, czy liczby trzymają się Twojego aparatu.

W przypadku utraty ciśnienia i jego zamknięcia wewnątrz złączek i adapterów

Złącza przyczyniają się do utraty tarcia, a także ustalają górną granicę ciśnienia w zespole, jednak arkusze doboru często skupiają się na samym wężu. Pięć szczegółów decyduje o tym, jak sprzęgło zachowuje się pod ciśnieniem.

• Średnica drogi wodnej. Nominalne sprzęgło 2-1/2 cala z ograniczonym otworem zwiększa straty tarcia na całej linii.
• Wykończenie wewnętrzne. Szorstkie odlewy i źle ustawione uszczelki powodują powstawanie turbulencji, które objawiają się utratą ciśnienia przy dużym przepływie.
• Ocena ciśnienia. Wartość znamionowa złącza musi odpowiadać lub przekraczać ciśnienie robocze węża, a nie odwrotnie.
• Uszczelnianie twarzy. Materiał uszczelki i kompresja określają ciśnienie, przy którym złącze zaczyna przeciekać.
• Metoda blokowania. Połączenia zatrzaskowe i gwintowane zachowują się inaczej po wzroście ciśnienia i przeciągnięciu przewodu.

Sprzęgła to także miejsca, w których błędy terenowe ujawniają się najszybciej. Krzywo osadzona uszczelka, zatrzask, który nie zatrzaskuje się całkowicie lub złącze gwintowane dokręcone po lewej stronie będą trzymać przy niskim ciśnieniu i przeciekać powyżej 100 psi. Warto sprawdzić, jak prawidłowo podłączyć złącze węża strażackiego, dziesięć minut przed każdym sezonem, a nie tylko po awarii. Tam, gdzie sprzęt z różnych standardów musi spełniać wymagania, adaptery o różnych standardach radzą sobie z przejściem, ale każdy adapter wiąże się z inną zmianą średnicy i inną wartością ciśnienia do sprawdzenia.

Duże złącze węża strażackiego Storz Duże złącze typu Storz z ząbkowanymi lub żebrowanymi końcami i średnicami DIN od 25 do 300 mm, przydatne do sprawdzania połączeń węży przed próbą ciśnieniową. Zobacz produkt →

Gama złączek wielozębnych Storz Złącza adapterowe łączą różne standardy i typy złączek, z konfigurowalnymi konfiguracjami i kombinacjami DIN od 150/200 do 300/400 dla połączeń krzyżowych. Zobacz produkt →

Dysze i reakcja dysz

Ciśnienie w dyszy jest celem, wokół którego dostraja się cały system. Dysze kombinowane zazwyczaj wymagają około 100 psi na wlocie, aby wytworzyć wykonalny wzór mgły i zasięg. Dysze o gładkim otworze pracują niżej, zwykle około 50 psi, i są znacznie mniej wrażliwe na drobne błędy w ustawieniach pompy.

Zwiększanie ciśnienia w dyszy zwiększa również reakcję dyszy, a liczba ta nie jest teoretyczna. Siła reakcji w funtach wynosi w przybliżeniu 0,0505 x przepływ w gal/min x pierwiastek kwadratowy ciśnienia w dyszy. Przy 150 gal/min i 100 psi daje to około 76 funtów nacisku na załogę. Przy 200 gpm to samo obliczenie daje ponad 100 funtów, czyli znacznie więcej niż tyle, ile jedna osoba może utrzymać na drabinie lub klatce schodowej.

Regulowana dysza przeciwpożarowa Storz z wieloma wzorami natryskiwania Regulowana dysza płomieniowa z trybem prostego strumienia, mgły, strumienia wachlarzowego i kurtyny wodnej, a także szybkie sterowanie zaworem włączania/wyłączania i lekka obsługa bez odrzutu. Zobacz produkt →

Regulowana dysza pozwala operatorowi zmieniać kształt strumienia w stosunku do zasięgu bez zmiany ustawień pompy, ale docelowe ciśnienie na wlocie pozostaje takie samo. Jeśli wskaźnik na dyszy wskazuje niski poziom, najpierw napraw stronę dopływową, a nie otwieraj dalej wzór.

Dystrybutorzy dodają punkty sprzedaży i zwiększają straty

Dystrybutor dzieli jedną linię wejściową na dwie, trzy lub cztery linie wychodzące, a każdy wylot ma własne straty tarcia i własne wymagania dotyczące dyszy. Jednostka dwukierunkowa zasilająca dwie linie 1-3/4 cala z szybkością 150 gal/min każda wymaga mniej więcej dwa razy więcej wody niż pojedyncza linia, a linia zasilająca za nią musi być dobrana pod kątem tej sumy, a nie jednej gałęzi.

Wersje blokujące mają znaczenie przy wyższych ciśnieniach, ponieważ bezpieczeństwo zatrzasku, a nie przepustowość, jest zwykle tym, co zawodzi jako pierwsze, gdy naładowana linka jest przeciągana po żwirze lub ciągnięta za róg.

Błędy w specyfikacji i zakupie, które powodują problemy z ciśnieniem

• Wybieranie węża na podstawie ciśnienia roboczego, ignorując ciśnienie znamionowe złączy, adapterów i dysz w tym samym zespole.
• Traktowanie rozmiaru nominalnego jako rzeczywistej drogi wodnej. Dwa złącza oznaczone tym samym rozmiarem mogą różnić się wymiernie średnicą i wydajnością przepływu.
• Mieszanie wzorców na jednej linii bez sprawdzania redukcji średnicy wprowadzanej przez każdy adapter.
• Pomijanie wymagań dotyczących materiału uszczelki. Nitryl, EPDM i inne związki zachowują się inaczej w zależności od zakresu temperatur i ekspozycji chemicznej.
• Kupowanie złączy zamiennych bez sprawdzenia ciśnienia próbnego, jakie wąż zobaczy w trakcie eksploatacji.
• Zamawianie wyłącznie według nazwy części, bez określania typu gwintu, kąta osadzenia lub stylu mocowania.

Szybkie kontrole w terenie, które pozwalają wcześnie wykryć problemy z ciśnieniem

1. Naładuj linę i idź nią. Uważaj na wycieki na złączach, co zwykle oznacza problem z uszczelką lub gniazdem, a nie problemem z wężem.
2. Przed każdym użyciem należy sprawdzić uszczelki i powierzchnie uszczelniające pod kątem przecięć, stwardnienia lub spęcznienia.
3. Sprawdź działanie zatrzasku w złączach ćwierćobrotowych ręcznie pod ciśnieniem, przy zabezpieczonej linii.
4. Odczytaj ciśnienie resztkowe podczas przepływu. Jeśli gwałtownie spada wraz ze wzrostem przepływu, czynnikiem ograniczającym jest podaż.
5. Porównaj wskaźnik wlotu dyszy z odczytem panelu pompy i zapisz różnicę. Nagła zmiana tej liczby wskazuje na nowe ograniczenie lub awarię urządzenia.
6. Prowadź rejestr dat testów serwisowych i ciśnień dla każdej długości i każdego zespołu złącza.

Wąż strażacki to łańcuch, a łańcuch jest tak mocny, jak jego najniższa ocena. Uzyskaj spójne ciśnienie robocze, straty tarcia, docelową dyszę i parametry sprzętu, zweryfikuj liczby za pomocą testu przepływu, a nie obliczeń, a większość skarg dotyczących miękkiego strumienia zniknie, zanim ktokolwiek dotrze do dyszy.