Wymagania u

ż

ytkowe dla pomp

po

ż

arowych w

ś

wietle krajowych,

europejskich i mi

ę

dzynarodowych

dokumentów normatywnych

mł. kpt. inż. Tomasz Kiełbasa

Jednostka Certyfikująca CNBOP

Ogólnopolskie Seminaria CNBOP

Józefów, listopad 2009

Wprowadzenie

2

Definicje podstawowe*

Pompa

Zespół pompowy

Instalacja pompowa

Układ pompowy

Warunki

*wg [11]

3

Kryteria klasyfikacji oraz podział

•

Według sposobu
podnoszenia cieczy
z przestrzeni
ssawnej do tłocznej

•

Według
ukształtowania
wirnika i przestrzeni
tłocznej nadających
cieczy
charakterystyczny
kierunek ruchu

4

Ryc. 1 Schemat podziału pomp [7]

Pompy wirowe

5

Ryc. 2 Pompa odśrodkowa [1]

Ryc. 3 Profile wirników w
pompach wirowych [1]

Kryteria klasyfikacji oraz podział

Według rodzaju źródła energii napędzającej ruchomy organ roboczy:

pompy z napędem ręcznym
pompy z napędem mechanicznym:

 silniki elektryczne
 silniki spalinowe
 silniki parowe
 silniki wodne
 silniki powietrzne

Według połączenia napędu z pompą:

 bezpośrednio sprzężone
 pędniowe (transmisyjne)

6

Ryc. 4 Zespół pompowy [14]

Kryteria klasyfikacji oraz podział

Według położenia wału pompy:

•

z wałem poziomym (poziome, leżące)

•

z wałem pionowym (pionowe, stojące)

Według sposobu doprowadzenia cieczy do wirnika

•

pompy z wirnikiem o jednostronnym wlocie
(pompy jednostronne, jednostrumieniowe)

•

pompy z wirnikiem o dwustronnym wlocie
(pompy dwustrumieniowe, bliźniacze)

7

Ryc. 5 Wirnik dwustrumieniowy w
pompie poziomej i pionowej [9]

Kryteria klasyfikacji oraz podział

Według liczby wirników umieszczonych
szeregowo w pompach odśrodkowych:

•

pompy jednostopniowe (jednowirnikowe)

•

pompy wielostopniowe (wielowirnikowe)

Według sposobu podparcia wału:

•

z wirnikiem umieszczonym na końcu wału (wirnik wiszący, wspornikowy)

•

z wirnikiem w środkowej części osi podpartej dwustronnie

Według sposobu podziału kadłuba:

•

z kadłubem dzielonym w płaszczyźnie przechodzącej przez oś wału

(podział osiowy)

•

z kadłubem dzielonym w płaszczyźnie prostopadłej do osi wału

(podział promieniowy).

8

Ryc. 6 Pompa od

ś

rodkowa

wielostopniowa [1]

Kryteria klasyfikacji oraz podział

Według wielkości wytwarzanego ciśnienia:

•

< 20 m słupa wody - pompy niskiego ciśnienia

•

20 ÷ 60 m słupa wody - pompy średniego ciśnienia

•

> 60 m słupa wody - pompy wysokiego ciśnienia

Według rodzaju pompowanej cieczy (medium):

•

pompy do cieczy zimnych

•

pompy do cieczy gorących

•

pompy do cieczy zanieczyszczonych

•

pompy do cieczy agresywnych chemicznie

•

pompy do innych cieczy (mediów) np. lekkich, paliw, pulpy etc.

9

Kryteria klasyfikacji oraz podział

Według warunków pracy układów pompowych:

•

układ ssąco – tłoczący (rys. a)

p

s

< p

a

, H

ga

> 0, H

gt

> 0, H

gu

= H

gs

+ H

gt

•

układ tłoczący (przetłaczający) (rys. b)

p

s

> p

a

, H

ga

< 0, H

gt

> 0, H

gu

= H

gt

– H

gs

•

układ ssący (lewarowy) (rys. c)

p

s

< p

a

, H

ga

> 0, H

gt

< 0, H

gu

= H

gs

- H

gt

10

Ryc. 7 Warunki pacy pomp wirowych [15]

Pompy pożarowe dostępne w Polsce

Wirowe, odśrodkowe (centrifugal):

poziome (horizontal):

 osiowo ssące (end-suction type)

 z korpusem dzielonym (split-case)

11

Pompy pożarowe dostępne w Polsce

Wirowe, odśrodkowe:

pionowe (vertical):

 „in line”

 turbinowe (turbine type):

 zanurzeniowe
 zatapialne

12

Ryc. 8 Przekrój pompy in-line [9]

Charakterystyka pomp

Pompy charakteryzuje się za pomocą
następujących zależności między
parametrami ich pracy:

•

zależność wysokości podnoszenia pompy

od ilości przetłaczanej wody -
charakterystyka H=f(Q)

•

zależność mocy na wale pompy od jej

wydajności - charakterystyka P=f(Q)

•

zależność sprawności pompy od jej

wydajności - charakterystyka sprawności
pompy η=f(Q)

13

Ryc. 9 Podstawowe charakterystyki pomp [7]

Kawitacja

14

Ryc. 10 Przebieg zjawiska kawitacji [6]

Ryc. 11 Zmiana charakterystyki pompy na wskutek zjawiska kawitacji

Nadwyżka antykawitacyjne

15

Nadwyżka antykawitacyjna, zwana NPSH (ang. net positive suction
head), stanowi nadwyżkę wysokości energii całkowitej cieczy ponad
wysokość ciśnienia parowania w danej temperaturze.

Wyróżnia się:

-NPSHR (NPSH wymagana)

-NPSHA (NPSH rozporządzalna)

Ryc. 12 Przykład rozkładów nadwyżki
antykawitacyjnej dla pompy i układu pompowego

Wymagania standardów projektowych

Rozdział 4 Projektowanie na etapie zawierania umowy
4.4 Stadium projektowania
4.4.4 Zasilanie wodą
4.4.4.4 Automatyczne urządzenie pompowe

W odniesieniu do każdego urządzenia pompowego podane

powinny być następujące dane szczegółowe:

(……..)
b) arkusz danych producenta pomp(y), z następującymi danymi:

1) krzywa wysokości podnoszenia
2) krzywa poboru mocy
3) diagram antykawitacyjnej nadwyżki ciśnienia (NPSH)
4) moc oddawana przez każde urządzenie napędowe

(………)

f) rozporządzalna i wymagana wartość NPSH przy maksymalnym natężeniu przepływu

g) minimalna wysokość przykrycia wodą w przypadku pomp z silnikami zatapialnymi

16

Wymagania standardów projektowych

PN-EN 12845+A2:2009

Rozdział 10 Pompy
10.1 Postanowienia ogólne

Pompa powinna mieć stabilną charakterystykę H(Q), to znaczy charakterystykę, w przypadku

której maksymalna wysokość podnoszenia odpowiada wysokości podnoszenia przy

zamkniętym zaworze na króćcu tłocznym pompy i całkowita wysokość podnoszenia maleje ze

wzrostem wydajności w sposób ciągły (patrz [11]).

Pompy powinny być napędzane silnikami elektrycznymi lub silnikami wysokoprężnymi,

będącymi w stanie dostarczyć co najmniej moc umożliwiającą spełnienie następujących

wymagań:



w przypadku pomp z charakterystykami poboru mocy bez przeciążenia - maksymalną moc

wymaganą, odpowiadającą wierzchołkowi krzywej poboru mocy;



w przypadku pomp ze wznoszącymi się charakterystykami poboru mocy - maksymalną moc

dla jakiegokolwiek stanu obciążenia pompy od wydajności zerowej do wydajności

odpowiadającej NPSH 16 m lub maksymalną moc przy maksymalnym ciśnieniu ssania + 11 m,

w zależności, która z nich jest większa.

17

Wymagania dla pomp pożarowych

Polska:

brak Polskich Norm zawierających wymagania dla pomp pożarowych, wytyczne własne CNBOP

Europa:

Niemcy – wytyczne VdS Schadenverhütung GmbH

 VdS 2245 Rules for water extinguishing systems. Specifications and testing methods for

sprinkler pumps

(

rozdział dotyczący pomp pożarowych

)

[16]

Wielka Brytania – wymagania Loss Prevention Certification Board

 Loss Prevention Standard LPS 1131 Requirements and testing methods for pumps for

automatic sprinkler installation pump sets [8]

Świat:

USA - wytyczne Factory Mutual

 Factory Mutual Approval Standard for Centrifugal Fire Pumps (Horizontal Split-Case Type),

Class Number 1311 [2]

 Factory Mutual Approval Standard for Centrifugal Fire Pumps (Vertical Shaft, Turbine Type),

Class Number 1312 [3]

 Factory Mutual Approval Standard for Centrifugal Fire Pumps (Horizontal, End Suction Type),

Class Number 1319 [4]

 Factory Mutual Approval Standard for Centrifugal Fire Pumps (In-Line Type), Class Number

1371 [5]

18

Wymagania VdS

(VdS 2245)

-

max wysokość podnoszenia

-

max wydajność dopuszczalna Q

dop

-

min. ciśnienie pracy

-

max. prędkość obrotowa

-

wymagania odporności na korozję podzespołów pompy

-

łatwy demontaż i konserwacja

-

niestabilność charakterystyki H(Q)

-

NPSHR

-

NPSHR (dla Q

dop

x 1.2)

-

gwarantowana praca pompy w zakresie 0,5 do 1,0 Q

dop

-

gwarantowany minimalny przepływ bez uszkodzenia

-

moc jednostki napędowej w dopuszczalnym zakresie pracy

-

moc jednostki napędowej

-

próba hydrostatyczna

19

Ryc. 13 Przykład charakterystyk
H(Q), P(Q), NPSHR(Q) pompy
pożarowej wg wymagań VdS [16]

20

Wymagania LPCB

(LPS 1131)

-

krzywa charakterystyczna wydajności H=f(Q),

-

wysokość podnoszenia przy zerowej wydajności (dopuszczalne odstępstwa)

-

dopuszczalna praca pompy w zakresie wydajności dla których NPSHR <

….

m

-

minimalny gwarantowany przepływ – badanie dla max prędkości obrotowej i max.
średnicy wirnika

-

prędkość obrotowa gwarantująca spełnienie wymagań wytycznych

-

szczegółowe wymagania dla podzespołów, w tym dla kryz dławiących

-

obliczenia wytrzymałościowe wału pompy

-

próba hydrostatyczna

-

moc jednostki napędowej

21

Wymagania FM

(Approval Standards Class Numbers: 1311, 1312, 1319, 1371)

-

wydajności nominalne (21)

-

min. ciśnienie pracy

-

max. ciśnienie pracy

-

ciśnienie w punkcie zerowej wydajności

-

ciśnienie pracy przy 150% wydajności znamionowej i wysokości ciśnienia zasysania
co najmniej 4,6 m

-

materiały odporne na korozję

-

szczelność

-

wytrzymałość

-

odporność elementów wewnętrznych na zużycie (tylko dla pomp stojących)

-

badania na stanowiskach producenta

22

Wymagania FM

(Approval Standards Class Numbers: 1311, 1312, 1319, 1371)

23

Ryc. 14 Przykład charakterystyk H(Q) pompy pożarowej wg wymagań FM [14]

Projektowane wymagania

europejskie

prEN 12259-12 (March 2005) Fixed firefighting systems – Components for
sprinkler and water spray systems – Part 12: Pumps

-max. dopuszczalne ciśnienie robocze dla kadłuba

-określono wymagania dla wykonania i sposobu montażu podzespołów

-znamionowa prędkość obrotowa

-największa dopuszczalna trwała prędkość obrotowa

-NPSHR

-kryterium NPSHR

-test szczelności

-test wytrzymałości

24

Projektowane wymagania

europejskie

prEN 12259-12

-charakterystyka H(Q)

-badanie wg ISO 9906

-NPSHR dla najmniejszej i największej średnicy wirnika oraz prędkości
obrotowych dla 5 punktów od 0,3 Q do największej wydajności

-maksymalna wydajność (podczas badań)

-minimalny przepływ

-wymagania dla pomp w HHP i HHS

25

Podsumowanie

26

Dziękuję za uwagę!!!

27

Literatura:
[1] Biały W.: Maszynoznawstwo, WNT, Warszawa 2003
[2] Factory Mutual Approval Standard for Centrifugal Fire Pumps (Horizontal Split-Case Type), Class

Number 1311, April 1999

[3] Factory Mutual Approval Standard for Centrifugal Fire Pumps (Vertical Shaft, Turbine Type), Class

Number 1312, December 1999

[4] Factory Mutual Approval Standard for Centrifugal Fire Pumps (Horizontal, End Suction Type), Class

Number 1319, June 2000

[5] Factory Mutual Approval Standard for Centrifugal Fire Pumps (In-Line Type), Class Number 1371,

August 2001

[6] Karaśkiewicz K.: Pompy i układy pompowe. Laboratorium, Oficyna Wydawnicza PW, Warszawa

2008

[7] Klugiewicz J.: Hydromechanika i hydrologia inżynierska, Oficyna Wydawnicza Projprzem _EKO,

Bydgoszcz 1999

[8] Loss Prevention Standard LPS 1131:Issue 1.1 Requirements and testing methods for pumps for

automatic sprinkler installation pump sets, BRE Certification 2005

[9] NFPA 20 Standard for the Installation of Stationary Pumps for Fire Protection, 2010 edition
[10] PN-EN ISO 9906:2002 Pompy wirowe. Badania odbiorcze parametrów hydraulicznych. Klasa

dokładności 1 i 2

[11] PN-EN 12723:2004 Pompy do cieczy - Nazwy ogólne dotyczące pomp i instalacji - Definicje,

wielkości, symbole literowe i jednostki

[12] prEN 12259-12 (March 2005) Fixed firefighting systems – Components for sprinkler and water spray

systems – Part 12: Pumps

[13] PN-EN 12845+A2:2009 Stałe urządzenia gaśnicze - Automatyczne urządzenia tryskaczowe –

Projektowanie, instalowanie i konserwacja

[14] Puchovsky M.T., Isman, K.E.: Fire Pump Handbook, NFPA, Quincy MA 1998
[15] Stępniewski M.: Pompy, WNT, Warszawa 1995
[16] VdS 2245 5/89 Rules for water extinguishing systems. Specifications and testing methods for

sprinkler pumps (edition 2/84)

28