Vòi chữa cháy hoạt động như thế nào

Vai trò cơ bản của vòi chữa cháy trong chữa cháy hiện đại

Xác định vòi chữa cháy

Trong những giây phút quan trọng sau khi đội phản ứng đầu tiên có mặt tại đám cháy công trình, công cụ mang tính quyết định nhất trong kho vũ khí chiến thuật là vòi phun chữa cháy . Trong khi xe cứu hỏa cung cấp năng lượng và ống mềm cung cấp ống dẫn, thì nó là vòi phun chữa cháy đóng vai trò là trọng tài cuối cùng của việc sử dụng nước. Đó là giao diện nơi động lực học chất lỏng áp suất cao đáp ứng khả năng dập lửa chiến thuật. A vòi phun chữa cháy không chỉ đơn thuần là một vòi phun nước hay một phần cuối thụ động; nó là một thiết bị kiểm soát dòng chảy được thiết kế chính xác. Mục đích chính của nó là định hình dòng nước, kiểm soát lượng xả và cung cấp tầm với cần thiết để tiếp cận đám cháy từ khoảng cách an toàn. Nếu không hoạt động đúng cách vòi phun chữa cháy , nước di chuyển qua đường 1,75 inch hoặc 2,5 inch sẽ nổi lên như một khối hỗn loạn, không hiệu quả, không có vận tốc và khả năng làm mát hạn chế.

Tầm quan trọng trong chữa cháy

Tầm quan trọng của vòi phun chữa cháys trong việc chữa cháy không thể nói quá được. Họ chịu trách nhiệm về một số chức năng quan trọng trên bãi cứu hỏa. Đầu tiên là Điều chỉnh dòng chảy, bao gồm việc kiểm soát gallon mỗi phút (GPM) để phù hợp với tốc độ giải phóng nhiệt của đám cháy. Nếu lượng nước không đủ, ngọn lửa sẽ tiếp tục bùng phát bất kể có tưới nước hay không. Thứ hai là Định hình luồng, trong đó vòi phun chữa cháy chuyển đổi áp suất thành dạng có thể sử dụng được, cho dù đó là dòng chất rắn xuyên qua hay tấm chắn sương mù hấp thụ nhiệt. Thứ ba là Bảo vệ người vận hành, sử dụng các kiểu phun góc rộng để tạo ra màn nước che chắn lính cứu hỏa khỏi nhiệt bức xạ và các điều kiện phóng điện. các vòi phun chữa cháy là vũ khí phòng thủ và tấn công chính của lính cứu hỏa, khiến độ tin cậy cơ học của nó trở thành vấn đề sống còn.

Nguyên lý cơ bản của vòi chữa cháy

1. Áp lực nước và tốc độ dòng chảy

Hiểu áp suất (PSI) và lưu lượng (GPM)

Hiệu suất của tất cả vòi phun chữa cháys được đo bằng hai biến số chính: Áp suất, được đo bằng Pound trên inch vuông (PSI) và Tốc độ dòng chảy, được đo bằng gallon mỗi phút (GPM). Áp suất (PSI) đại diện cho năng lượng tiềm tàng được cung cấp bởi máy bơm chữa cháy. Trong bối cảnh của vòi phun chữa cháys , áp suất vòi phun đề cập cụ thể đến áp suất ở đầu hoặc lỗ. Áp suất này quyết định vận tốc của nước và do đó, khả năng tiếp cận và xâm nhập của dòng nước. Tốc độ dòng chảy (GPM) thể hiện lượng nước thực tế được cung cấp. Trong vật lý chữa cháy, GPM là thứ thực sự dập tắt đám cháy bằng cách hấp thụ Đơn vị Nhiệt Anh (BTU). Mối quan hệ giữa hai yếu tố này bị chi phối bởi kích thước của lỗ xả bên trong vòi phun chữa cháy . Nếu kích thước lỗ không đổi, việc tăng PSI sẽ tăng GPM, nhưng chỉ đến một điểm nhất định trước khi nhiễu loạn làm giảm chất lượng luồng.

Cách vòi phun kiểm soát áp suất và lưu lượng

Đầu vòi chữa cháy đóng vai trò là điểm hạn chế trong mạch thủy lực. Bằng cách thu hẹp đường đi của nước, vòi phun chữa cháy chuyển đổi năng lượng áp suất do máy bơm tạo ra thành năng lượng vận tốc. Theo Nguyên lý Bernoulli, khi tốc độ của chất lỏng chuyển động tăng, áp suất bên trong chất lỏng giảm, nhưng động năng của dòng tăng. Điều này cho phép vòi phun chữa cháys để chiếu nước trên một khoảng cách dài. Thiết kế khác nhau của vòi phun chữa cháys xử lý vấn đề này theo cách khác: vòi phun có lỗ cố định cung cấp GPM cụ thể ở PSI cụ thể, trong khi dòng chảy thay đổi vòi phun chữa cháys cho phép người vận hành điều chỉnh kích thước lỗ để thay đổi GPM một cách nhanh chóng.

2. Phản ứng vòi phun

Định luật thứ ba của Newton trong hành động

Vận hành vòi phun chữa cháys liên quan đến việc quản lý một lực vật lý đáng kể được gọi là phản ứng vòi phun. Theo Định luật chuyển động thứ ba của Newton, đối với mọi hành động đều có một phản ứng ngang bằng và ngược chiều. Như vòi phun chữa cháy đẩy nước ra khỏi đầu vòi, nước tác dụng một lực bằng nhau về phía sau lên vòi phun và người vận hành. Độ lớn của phản ứng này là hàm số của cả lưu lượng (GPM) và áp suất (PSI). Dòng chảy cao vòi phun chữa cháys vận hành ở áp suất cao có thể tạo ra lực phản ứng đủ để yêu cầu nhiều lính cứu hỏa ổn định đường dây.

Quản lý lực phản ứng vòi phun

Đối với phân tích kỹ thuật, phản lực tính bằng pound có thể được ước tính bằng các công thức cụ thể. Đối với Đầu phun có lỗ khoan trơn, phản ứng được tính toán dựa trên bình phương đường kính và áp suất đầu phun. Đối với Vòi phun sương mù, phản ứng là tích số của GPM và căn bậc hai của áp suất vòi phun. Hiểu được những động lực này cho phép đội cứu hỏa lựa chọn phương pháp thích hợp vòi phun chữa cháys về mức độ nhân sự cụ thể của họ.

3. Các loại vòi chữa cháy

Vòi phun mịn

Cách chúng hoạt động: Đầu phun trơn tru bao gồm một đường thủy nội bộ đơn giản, thuôn nhọn và kết thúc bằng một lỗ hình trụ nhẵn, không bị cản trở. Thiết kế này tập trung vào việc tạo ra dòng nước rắn chắc, gắn kết. Ưu điểm: Khả năng tiếp cận và thâm nhập vượt trội; dòng rắn làm giảm sản xuất hơi nước trong phòng cháy; có khả năng chịu đựng cao các mảnh vụn trong nguồn nước. Nhược điểm: GPM cố định trên mỗi kích thước đầu tip; không có tấm chắn sương mù bảo vệ cho lính cứu hỏa. Ứng dụng lý tưởng: Các tòa nhà thương mại có khả năng chịu lửa cao, các cuộc tấn công phòng thủ bên ngoài và yêu cầu tầm xa.

Vòi phun sương mù (Vòi phun có thể điều chỉnh)

Cách chúng hoạt động: Inside these vòi phun chữa cháys , nước được dẫn xung quanh thân trung tâm. Bằng cách xoay vòng điều chỉnh, lính cứu hỏa thay đổi vị trí của cản so với thân xe, làm chệch hướng nước thành nhiều kiểu khác nhau. Ưu điểm: Hấp thụ nhiệt tối đa nhờ nguyên tử hóa nước; cung cấp lá chắn bảo vệ nhân sự; rất linh hoạt cho các loại lửa khác nhau. Nhược điểm: Nhiều bộ phận chuyển động cần bảo trì hơn; có thể tạo ra hơi nước quá mức nếu sử dụng không đúng cách. Ứng dụng lý tưởng: Chữa cháy nói chung trong thành phố, tấn công kết cấu bên trong và thông gió thủy lực.

Vòi phun tự động

Cách chúng hoạt động: The core of an automatic vòi phun chữa cháy là một vách ngăn lò xo đã được hiệu chỉnh. Nó di chuyển dựa trên áp suất bên trong để duy trì PSI không đổi ngay cả khi GPM của máy bơm dao động. Ưu điểm: Duy trì dòng chảy chức năng ngay cả khi nguồn cấp nước dao động; dễ sử dụng cho người vận hành máy bơm. Nhược điểm: Cơ học bên trong phức tạp; có thể che giấu sự thật rằng lượng nước thực tế (GPM) đã giảm xuống mức thấp nguy hiểm. Ứng dụng lý tưởng: Các tình huống có áp lực nước thay đổi hoặc kinh nghiệm vận hành máy bơm còn hạn chế.

Vòi phun đặc biệt

Vòi phun xuyên: Được thiết kế để dẫn động xuyên qua tường hoặc vỏ máy bay để bơm nước vào các khoảng trống. Vòi phun hầm: Có đầu xoay để cung cấp phạm vi bao phủ 360 độ ở tầng hầm hoặc gác mái. Đầu phun ống khói: Tạo ra sương mù mịn để dập tắt đám cháy ống khói mà không gây sốc nhiệt cho ống khói.

Các thành phần của vòi chữa cháy

Thân vòi và van ngắt

Thân vòi phun là khung của thiết bị, thường được làm bằng nhôm hoặc đồng thau anodized phủ cứng để chịu được áp suất vượt quá 600 PSI. Van ngắt (Van bi) là một bộ phận quan trọng bao gồm một quả bóng bằng thép không gỉ hoặc polymer có lỗ ở giữa. Khi Bóng và Tay cầm được đẩy về phía trước, quả bóng sẽ quay để chặn hoặc cho phép dòng chảy. Điều này cung cấp cho người vận hành khả năng kiểm soát ngay lập tức dòng nước.

Cơ chế đầu phun, lỗ và hoa văn

Đầu phun/Lỗ phun là điểm thoát được gia công chính xác để xác định chất lượng luồng. Đối với loại sương mù vòi phun chữa cháys , Cơ chế điều chỉnh kiểu phun bao gồm một ống bọc bên ngoài xoay và Răng tuabin (quay hoặc cố định) làm vỡ nước thành các giọt. Đầu vào xoay cho phép vòi phun chữa cháy để xoay độc lập với ống, tránh bị xoắn.

Vòi chữa cháy tạo ra các kiểu phun khác nhau như thế nào

Dòng mịn, thẳng và sương mù

Dòng chảy mượt mà: Được sản xuất bởi lỗ khoan trơn tru vòi phun chữa cháys , cung cấp 100% phạm vi tiếp cận và mức độ thâm nhập tối đa. Luồng thẳng: Khung cảnh hẹp nhất trên sương mù vòi phun chữa cháy ; nó là một ống nước rỗng với 85-90% tầm với của lỗ khoan trơn. Sương mù hẹp (30-60 độ): Dùng để tấn công vào bên trong nhằm cân bằng khả năng làm mát và tầm với. Sương mù rộng (90 độ trở lên): Tạo màn nước để chắn nhiệt và thông gió thủy lực.

Các tính năng và công nghệ nâng cao

Đầu phun biến đổi, không đổi và tự điều chỉnh

Vòi phun có dòng chảy thay đổi cho phép người vận hành chọn GPM (ví dụ: 30, 60, 95, 150) theo cách thủ công thông qua vòng chọn. Vòi phun dòng chảy không đổi đảm bảo GPM vẫn giống hệt nhau bất kể mô hình là luồng thẳng hay sương mù rộng. Vòi phun tự điều chỉnh có lỗ thông hơi bên trong để hút bọt cô đặc trực tiếp vào dòng đối với đám cháy Loại B. Vòi phun điện tử hiện đang được sử dụng trên các thiết bị robot và màn hình điều khiển từ xa.

Bảo trì và chăm sóc vòi chữa cháy

Kiểm tra và làm sạch

Kiểm tra thường xuyên: Kiểm tra vòi phun chữa cháys đối với các vết lõm trên lỗ, đảm bảo khớp xoay quay tự do và kiện vận hành trơn tru. Quy trình làm sạch: Xả bằng nước sạch sau mỗi lần sử dụng để loại bỏ cặn. Sử dụng xà phòng nhẹ cho bên ngoài; tránh dùng chất bôi trơn gốc dầu mỏ trên các vòng đệm bên trong.

Khắc phục sự cố thường gặp

Cân nhắc về an toàn

Xử lý và Truyền thông

Tránh búa nước: Không bao giờ đập búa vòi phun chữa cháy đóng cửa; đóng kiện từ từ để tránh áp suất tăng cao làm vỡ ống. Tư thế đúng: Duy trì trọng tâm thấp để quản lý lực phản ứng. Giao tiếp: Người vận hành vòi phun phải phối hợp với kỹ sư máy bơm để đảm bảo vòi phun chữa cháy nhận được áp suất chính xác cho GPM mong muốn.

Câu hỏi thường gặp

PSI lý tưởng cho vòi phun vòi chữa cháy có lỗ khoan trơn là gì? Thông thường, 50 PSI là áp suất vận hành tiêu chuẩn ở đầu cho lỗ khoan trơn cầm tay. vòi phun chữa cháys , mang lại sự cân bằng tốt nhất về tầm với và phản ứng có thể quản lý được.

Có thể sử dụng vòi phun sương để phun bọt không? Có, nhiều loại sương mù vòi phun chữa cháys được thiết kế để hoạt động với bọt, đặc biệt nếu chúng có răng sục khí hoặc được sử dụng kèm theo ống xốp.

Tại sao vòi chữa cháy của tôi bị rò rỉ ở khớp xoay? Rò rỉ thường do miếng đệm xoay bị hỏng hoặc khô. Việc kiểm tra và thay thế thường xuyên các gioăng cao su này là rất cần thiết cho vòi phun chữa cháy bảo trì.

GPM của vòi chữa cháy ảnh hưởng như thế nào đến thời gian dập lửa? GPM xác định tổng khả năng hấp thụ nhiệt. Nếu GPM vượt quá Đơn vị Nhiệt Anh (BTU) do đám cháy tạo ra thì sự cố hỏng hóc sẽ xảy ra nhanh chóng. Nếu GPM quá thấp, vòi phun chữa cháy sẽ không thể giảm nhiệt độ.

Sự khác biệt giữa vòi phun cố định và vòi chữa cháy tự động là gì? Một gallon cố định vòi phun chữa cháy cung cấp một lượng nước nhất định ở một áp suất cụ thể. Một vòi phun tự động điều chỉnh lỗ mở bên trong của nó để duy trì áp suất không đổi ngay cả khi nguồn cấp nước dao động.