Насосы пожарные

Насосы пожарные: классификация, устройство, эксплуатация и выбор

Пожарные насосы являются основным элементом систем противопожарного водоснабжения и пожарной техники, предназначенным для преобразования механической энергии двигателя в энергию потока жидкости, обеспечивая подачу огнетушащих веществ (воды, водных растворов, пены) к месту пожара с требуемыми параметрами напора и расхода. Их надежность и соответствие техническим требованиям напрямую определяют эффективность действий по тушению пожара.

Классификация пожарных насосов

Пожарные насосы классифицируются по нескольким ключевым признакам, определяющим их конструкцию, назначение и область применения.

1. По принципу действия и конструкции рабочего органа:

• Лопастные (центробежные) – наиболее распространенный тип. Передача энергии жидкости происходит за счет динамического взаимодействия лопастей вращающегося рабочего колеса с потоком. Подразделяются на:
  • Центробежные одноступенчатые (с одним рабочим колесом).
  • Центробежные многоступенчатые (с несколькими рабочими колесами, последовательно увеличивающими давление).
  • Сдвоенные (спаренные) – два насоса с общим приводом, могут работать как совместно, так и раздельно.
• Объемные – вытеснение жидкости происходит за счет периодического изменения объема рабочей камеры. К ним относятся:
  • Поршневые и плунжерные (используются в мотопомпах высокого давления, пеносмесителях).
  • Шестеренные (как правило, вспомогательные – масляный насос системы смазки, вакуумный насос системы заполнения).
  • Водокольцевые вакуумные насосы – для создания разрежения (вакуума) в полости всасывающей линии и корпуса центробежного насоса с целью его заполнения (заливки).

2. По типу привода:

• Приводные от двигателя пожарного автомобиля (ПА) – через коробку отбора мощности (КОМ), карданные валы и редуктор.
• С автономным двигателем (бензиновым, дизельным) – пожарные мотопомпы.
• Электрические – стационарные насосы в насосных станциях, питаемые от сети или аварийных генераторов.

3. По номинальной подаче (производительности):

• Насосы нормального давления (до 2.0 МПа, или 200 м вод. ст.).
• Насосы высокого давления (свыше 2.0 до 5.0 МПа).
• Комбинированные (сочетающие два насоса разного давления в одном агрегате).

4. По назначению и месту установки:

• Пожарные насосы для первичной установки на ПА (ПН-40, ПН-60, ПН-110 и их модификации).
• Пожарные мотопомпы (МП-800, МП-1600, МП-2400 и др.).
• Стационарные пожарные насосы (в системах противопожарного водопровода, насосных станциях).
• Вспомогательные насосы: вакуумные, подкачивающие, пеносмесители, гидроэлеваторы.

Устройство и работа центробежного пожарного насоса

Центробежный насос, устанавливаемый на большинстве пожарных автомобилей, состоит из следующих основных узлов:

• Корпус (улитка) – спиральная чугунная или алюминиевая отливка, преобразующая кинетическую энергию потока в потенциальную (давление).
• Рабочее колесо (крыльчатка) – ключевой элемент, состоящий из двух дисков (переднего и заднего) и лопастей. Изготавливается из коррозионно-стойких материалов (латунь, нержавеющая сталь).
• Вал – стальной, передает крутящий момент от редуктора на рабочее колесо.
• Уплотнения – сальниковые устройства или торцевые уплотнения, предотвращающие утечку жидкости по валу.
• Система подшипников – обеспечивает вращение вала.
• Система обвязки – включает задвижки, затворы, клапаны (обратные, заливные, предохранительные), манометры, вакуумметры, соединительные головки.
• Вакуумная система – водокольцевой вакуумный насос с газоструйным аппаратом или без него, клапаны, трубопроводы, предназначенная для заполнения насоса и всасывающей линии водой перед пуском.

Принцип работы: при вращении рабочего колеса жидкость, находящаяся между лопастями, под действием центробежной силы отбрасывается от центра к периферии, попадает в спиральную камеру корпуса и далее в нагнетательный патрубок. В центральной части колеса создается разрежение, обеспечивающее непрерывный подвод новой порции жидкости через всасывающий патрубок.

Основные технические характеристики и параметры

Работа насоса оценивается по его характеристикам – зависимостям напора (H), мощности (N), КПД (η) и допустимой высоты всасывания (hвс) от подачи (Q) при постоянной частоте вращения вала (n).

Сравнительные параметры типовых пожарных насосов

Модель насоса / агрегата	Тип	Номинальная подача, л/с	Номинальный напор, м вод. ст.	Частота вращения, об/мин	Мощность потребляемая, кВт	Высота всасывания, м
ПН-40УВ	Центробежный, нормального давления	40	100	2700	около 60	7,5
ПН-60	Центробежный, нормального давления	60	100	2700	около 90	7,5
ПН-110	Центробежный, нормального давления	110	100	2700	около 160	7,5
МП-1600 (мотопомпа)	Центробежный с автономным дизелем	40 (1600 л/мин)	100	~3000	Двигатель 40-45 кВт	7,5
Насос высокого давления (на комбинированном агрегате)	Центробежный, многоступенчатый	4	400	~4000	около 25	7,5

Эксплуатационные требования и испытания

Эксплуатация пожарных насосов регламентируется строгими нормативными документами (ГОСТ Р 53332-2009, ГОСТ Р 52284-2004, ведомственными нормами МЧС). Основные требования:

• Заполнение (заливка): время заполнения насоса и всасывающей линии водой с высоты всасывания 7 метров вакуумным способом не должно превышать 40-60 секунд в зависимости от модели.
• Напорно-расходные характеристики: фактические параметры должны соответствовать паспортным данным с допустимыми отклонениями (обычно не более ±5%).
• Герметичность: насос должен сохранять герметичность под давлением, превышающим номинальное на 25-50%.
• Работа на различных водоисточниках: с открытых водоемов, гидрантов, из цистерны, с подачей по схеме «насос-насос».
• Надежность: способность к длительной непрерывной работе (до 24 часов и более) в номинальном и каскадном режимах.

Испытания проводятся периодически (ежеквартально, ежегодно) и включают проверку всех указанных параметров с фиксацией результатов в паспорте агрегата.

Смежные системы и оборудование

1. Система вакуумирования (заполнения)

Обеспечивает быстрый пуск насоса. Современные насосы оснащаются комбинированными системами: водокольцевой вакуумный насос и газоструйный аппарат, работающий от выхлопных газов двигателя. Это обеспечивает надежное заполнение даже при незначительных утечках во всасывающей линии.

2. Пеносмесители и дозаторы

Устройства для автоматического или ручного добавления пенообразователя в поток воды из бака ПА. Бывают:

• Встроенные эжекторные (с дозирующими вставками на 3, 6, 9% концентрации).
• Автоматические пропорционирующие системы с регулируемой концентрацией и обратной связью по расходу.

3. Системы управления и контроля

Включают датчики давления, расхода, температуры, электронные блоки управления, позволяющие автоматически поддерживать заданные параметры, защищать от кавитации и сухого хода.

Критерии выбора и тенденции развития

При выборе пожарного насоса для комплектации техники или объекта учитывают:

• Требуемые расчетные расход и напор для защиты объекта.
• Характеристики водоисточников.
• Тип и мощность базового шасси (для ПА) или приводного двигателя.
• Необходимость в функциях высокого давления, комбинированной подачи.
• Климатические условия эксплуатации.
• Надежность и ремонтопригодность конструкции.

Тенденции развития: повышение универсальности (комбинированные насосные агрегаты), широкое внедрение систем электронного управления и диагностики, использование новых материалов (композиты, керамика в уплотнениях), повышение КПД и снижение кавитационной опасности за счет совершенствования гидравлических профилей.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

1. Почему пожарный насос не создает давление или подачу?

• Неполное заполнение корпуса насоса и всасывающей линии (воздушная пробка).
• Засорение всасывающей сетки или трубопроводов.
• Превышение расчетной высоты всасывания (геодезической или потерь).
• Износ или повреждение рабочего колеса, увеличенные зазоры.
• Недостаточная частота вращения вала насоса (проблемы с приводом, КОМ, двигателем).
• Неплотно закрытые задвижки, клапаны на обвязке.

2. Что такое кавитация в пожарном насосе и чем она опасна?

Кавитация – это образование и схлопывание пузырьков пара в потоке жидкости в зонах локального падения давления ниже давления насыщенных паров. Проявляется характерным шумом, треском, вибрацией, падением подачи и напора. Последствия: эрозионное разрушение лопастей рабочего колеса и корпуса, ускоренный износ, потеря эффективности насоса.

3. Как правильно перевести насос с водопровода (гидранта) на работу от цистерны и обратно?

При переходе с гидранта на цистерну: снизить обороты двигателя, закрыть задвижку на напорном патрубке от гидранта, открыть задвижку всасывающего патрубка от цистерны, открыть напорную задвижку, отрегулировать обороты. При переходе с цистерны на гидрант: предварительно обеспечить давление в насосе от гидранта, после чего плавно открыть задвижку гидранта и закрыть задвижку от цистерны. Важно избегать резких перепадов давления и работы «вразрыв струи».

4. Каковы нормы времени на запуск пожарного насоса?

С момента прибытия к водоисточнику до подачи первых струй по напорным рукавам:

• При заборе воды из открытого водоема с высотой всасывания до 7 м – не более 40-60 секунд (включая время вакуумирования).
• При работе от гидранта – не более 30-45 секунд.
• При работе от цистерны (автономно) – практически мгновенно, после открытия соответствующих задвижек.

5. В чем разница между насосом ПН-40 и ПН-60, кроме производительности?

Основное отличие – геометрические размеры и форма рабочего колеса и корпуса, рассчитанные на разные расходы. Это влечет за собой различия в:

• Диаметрах присоединительных патрубков (всасывающих и напорных).
• Мощности, требуемой для привода (у ПН-60 она примерно в 1.5 раза выше).
• Конструкции редуктора и муфт привода.
• Массо-габаритных показателях.

При этом номинальный напор (100 м) и высота всасывания (7.5 м) у них идентичны.

Заключение

Пожарный насос – сложный инженерный агрегат, эффективность которого определяется точным соответствием характеристик условиям эксплуатации, качеством изготовления и соблюдением регламентов технического обслуживания. Понимание принципов его работы, классификации, ключевых параметров и типовых неисправностей является обязательным для персонала, ответственного за эксплуатацию пожарной техники и систем противопожарного водоснабжения. Современное развитие направлено на интеграцию насосов в интеллектуальные системы управления тушением, что повышает требования к квалификации специалистов в области энергетики и пожарной безопасности.