Оценка точности определения расходов воды на пожаротушение по показанию манометра на автонасосе

УДК 614.842.62

ОЦЕНКА ТОЧНОСТИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАСХОДОВ ВОДЫ НА ПОЖАРОТУШЕНИЕ ПО ПОКАЗАНИЮ МАНОМЕТРА НА АВТОНАСОСЕ

Ю. Г. Абросимов, А. В. Подгрушный, Д. И. Ермошин

Академия Государственной противопожарной службы МЧС России

Для обоснования достоверности расчетного метода определения расходов воды по показаниям манометра на пожарном насосе выполнено экспериментальное определение расходов воды в насосно-рукавной системе с использованием счетчика воды. Расхождение в определении расхода воды не превышало 3% при расчетной максимальной погрешности используемых методов измерения и приборов 4%. В большей части опытов ошибка не превышала 5% при максимальном значении 10,7%. Такая ошибка представляется вполне допустимой, учитывая, что точность измерения давления техническими манометрами составляет до 8 - 10%. Проведенные эксперименты подтвердили достаточную точность расчетного определения расходов воды на пожаротушение по показанию манометра на насосе при использовании справочных данных по сопротивлениям рукавов без учета волнистости и поворотов рукавных линий при их прокладке, сопротивления разветвлений и переходов.

При расчетном определении расходов воды на пожаротушение по показаниям манометра на напорном патрубке насоса пожарного автомобиля могут возникнуть неточности в связи с тем, что обычно не учитываются сопротивления разветвлений, соединений, а также местные потери в поворотах рукавных линий. Значения гидравлического сопротивления рукавов, используемые в расчетах [1 - 3], были получены более 40 лет тому назад. В последнее десятилетие на вооружение пожарной охраны поступили рукава с другими покрытиями (например, латексированные), как российского производства, так и импортные. Для обоснования достоверности расчетного метода определения расходов воды по показаниям манометра на пожарном насосе было выполнено экспериментальное определение расходов воды в насосно-рукавной системе с использованием счетчика воды.

Опыты проводились на базе 65-й пожарной части УГПС МЧС СЗАО в микрорайоне "Митино". В работе использовался счетчик ВМХ-65 с порогом чувствительности 0,05 л/с с пределами измерения от 0,12 до 50 л/с и погрешностью измерения ± 2% при расходе воды более 0,3 л/с.

Для подсоединения счетчика к рукавной линии диаметром 77 мм и определения потерь давления были изготовлены специальные вставки с манометрами и полугайками, устанавливаемые до и после счетчика. Кроме того, счетчик тестировался при помощи ствола-водомера. Расхождение в определении расхода воды не превышало 3% при расчетной максимальной погрешности используемых методов измерения и приборов 4%.

Схемы подачи воды на пожаротушение, которые обрабатывались в основной серии опытов, приведены в графе 2 табл. 1.

Магистральные линии всех схем подачи состояли из двух прорезиненных рукавов диаметром 77 мм. Между рукавами включался счетчик воды через вставки с манометрами, вода подавалась на четырехходовое разветвление и от него по переходнику длиной 1 м на трехходовое разветвление. Схема с двумя разветвлениями использовалась для того, чтобы установить, не вносит ли существенной ошибки в расчетное определение расходов воды на пожаротушение принятое допущение о незначительной величине сопротивлений разветвлений и переходов. Задача состояла в установлении достоверности и точности определения расходов воды на пожаротушение расчетным методом с использованием приведенных в работах [1 - 3,] справочных данных. Схемы подачи (графа 2 табл. 1) выбирались из описаний реальных пожаров в г. Москве. На пятой схеме рукав 066 мм (без ствола) имитировал подачу воды в цистерну другого автомобиля.

Анализируя результаты измерений давления (графы 3 - 6 табл. 1) можно отметить, что потери напора в счетчике и первом рукаве при расходах воды до 9 л/с пренебрежимо малы. При больших расходах воды потери напора становятся заметными и в качестве расчетного значения давления брались показания манометра после счетчика. В графе 7 приведены показания счетчика, а в графе 8 — время, за которое прошел соответствующий графе 7 объем воды. Время фиксировалось по показаниям

ТУШЕНИЕ ПОЖАРОВ

ТАБЛИЦА 1

№ п/п

Результаты измерений

Схема подачи

Давление на насосе Д™ие п°сле Показание Время

счетчика счетчика замера

Рм , атм Н , м Рм , атм Не, м Ж, л т, с

3,05 30,5 3,0 30 200 62

4,0 40 3,9 39,0 200 51

5,05 50,5 5,0 50 300 73

6,0 60 5,95 59,5 400 84

3,0 30 2,95 29,5 300 49

4,0 40 3,92 39,5 400 57

5,1 51 4,92 49,2 400 50

6,0 60 5,9 59 500 57

3,05 30,5 2,8 20,8 600 55

4,05 40,5 3,25 20,8 600 48

5,0 50 4,2 30,25 800 58

6,1 60,1 5,1 40,2 900 59

3,0 30 2,1 20,1 800 53

4,0 40 3,3 30,3 900 52

5,0 50 3,9 30,9 1000 52

6,0 60 4,1 40,1 1200 54

3,0 30 1 10 1000 53

4,0 40 1,3 10 1100 53

5,0 50 1,9 10,9 1200 49

6,0 60 2 20 1300 46

я=1; 0=7^я=1 0=77

ь

я=1; 0=51 13

я=1; 0=77 Ьу^) я=1; 0=77

т \ "^^г! и=1; 0=51.13,,

±_/ ' 1-\я=1; 0=51 '13 '

я=1; 0=77 я=1; 0=77 =1

ЕЗ

я=1; 0=66 19 | =51 13..

г^я=1\ ^Ч я=1;

я=1; 0=51 13..

я=1; 0=77 я=1; 0=77

ь

я=1

я=1 я=1 я=1

=66 19

=66 19

=51 13

=51 13

=1

я=1; 0=77 я=1; 0=77

=66 19

=66 19

=66 19

=51 13

=51 13

1

2

3

4

5

спортивного секундомера. Расходы воды, определенные по показаниям счетчика и секундомера (в = Ж/т, л/с, где в — расход подаваемой воды, л/с; Ж — объем поданной воды, определенный по счетчику, л; т — время подачи воды, с), приведены в графе 1 табл. 2.

Расчетные формулы и значения коэффициентов сопротивления каждой схемы подачи приведены в графе 2 табл. 2.

Как видно из табл. 1, всего было проведено 20 опытов: 5 схем подачи при изменении давления от 0,3 до 0,6 МПа по каждой схеме. В графе 3 приведены расходы воды, определенные расчетом по показанию манометра после счетчика. В графе 4 определены отклонения, %, расчетных значений расхода воды от измеренных по счетчику.

В большей части опытов ошибка не превышает 5%, а максимальное значение — 10,7%. Такая ошибка представляется вполне допустимой, учитывая, что точность измерения давления техническими манометрами составляет до 8 - 10%.

При расчете расходов в в соответствии с формулами графы 2 табл. 2 относительная ошибка определится из выражения:

Дв 1 Д5СИС +1 АРМ

в 2 ^

2 РМ

где Дв — абсолютная ошибка в определении в, л; 3Сис — сопротивление системы рукавных линий и стволов, (с2  м)/л2;

ДБсис — абсолютная ошибка в определении Бсис, (с2  м)/л2;

РМ — показания манометра, атм; ДРМ — абсолютная ошибка в показании манометра, атм;

с учетом погрешности измерения расхода воды по счетчику:

Дв ДЖ + Дт н + Дт к

в Ж тк-тн

ДЖ — абсолютная ошибка в определении объема поданной воды, л;

ТАБЛИЦА 2

Обработка данных

Расход воды по счетчику

е. л/с

Расчетные формулы Нсч = Зсисе2; е = л/Н^Д

ерасч, л/с есчет ерасч -тло/

по схеме и показа-

нию манометра е ^-•счет

3,1 3,7

3,58 8,7

4,06 1,22

4,41 7,35

6,13 0,2

7,11 1,43

7,97 0,4

8,75 0,2

12,1 9,92

12,98 3,7

14,87 7,2

16,38 6,6

15,27 1,1

19,15 10,7

20,82 2,48

21,10 5,4

19,2 0,16

21,9 5,3

26,5 8,2

3,22 3,92 4,11 4,76

5сис $77 + $51 + 513;

5сис = 0,015 + 0,13 + 2,89 = 3,035 (с2/л2) • м

6,12 7,01 8,0

8,77

$сис = $77 + 551 ! 513 ; = 0,015 +

0,13 + 2,89 4

= 0,77

10,9

12,5

13,8

15,3

5 сис = 577 + "

л/55

ЧЛ/ 5 51 + 513

V566 + 519

5 сис = 0,015 +

л/0,13 + 2,8 л/0,034 + 0,64

= 0,19

15.1

17,3 21,35

22.2

5 сис = 577 + "

с

5 сис = 0,015 +

5 51 + 513 л/566 + 519 1

2

2

л/0,13 + 2,8 л/0,034 + 0,64

= 0,09

19,23

20,8

24,5

5 сис = 577 + "

51 °13

л/566 + 519 л/5 66

28,26 5сис = 0,015 +

л/0,13 + 2,8 л/0,034 + 0,64 л/0,034

= 0,027

27,2

3,75

Примечание. Нсч — напор после счетчика воды, м; 577 66 я 13 19 —сопротивление прорезиненных рукавов диаметром 77, 66, 51 мм и стволов с насадком диаметром 13 и 19 мм, (с • м)/л .

1

1

2

2

1

1

2

1

1

2

2

2

1

тн, тк — начало и конец отсчета времени подачи воды, с;

Дтн, Дтк — абсолютная ошибка в определении начала и конца отсчета времени подачи воды соответственно, с.

Максимальная ошибка при различных способах определения е может доходить до 10%, даже при условии полной достоверности 5сис.

Таким образом, проведенные эксперименты подтвердили достаточную точность расчетного определения расходов воды на пожаротушение по показанию манометра на насосе при использовании справочных данных [1 - 3] по сопротивлениям рукавов без учета волнистости и поворотов рукавных линий при их прокладке, сопротивления разветвлений и переходов.

ЛИТЕРАТУРА

1. Иванников В. П., Клюс П. П. Справочник руководителя тушения пожара. — М.: Стройиздат, 1987. — 288 с.

2. Повзик Я. С. Справочник руководителя тушения пожара. — Спецтехника, 1998. — 414 с.

3. Абросимов Ю. Г. и др. Гидравлика и противопожарное водоснабжение. — М.: Академия государственной противопожарной службы МЧС России, 2003. — 390 с.

Поступила в редакцию 04.07.04.