消防车泵供水能力实战应用研究

朱伟峰，苏 琳

1.上海市消防救援总队，上海 200051； 2.应急管理部上海消防研究所，上海 200438

火场供水是灭火救援行动的重要组成部分，也是灭火救援行动成败的关键所在。消防救援队伍历来十分重视火场供水研究，在火场取水方法、火场供水方法、供水流量计算等方面都有突出的研究成果，但对消防车泵供水能力的研究还停留在其最大流量和最远供液距离上。然而，消防车泵的最大流量和最远供液距离往往无法在实际火场中实现，如何发挥消防车泵的最佳供水效能是困扰灭火救援作战行动的一大难题。笔者在不同车泵转速、水带干线、射水器具、供液距离等供液条件下，针对搭载CB10/60型消防泵的消防泡沫水罐车，开展供液流量、车泵压力等消防车泵供水能力测试研究，得出消防车泵实战应用的最佳供水技术方案，以供参考。

1 消防车泵转速、取水量与压力

在不同车泵转速和不同取水流量情况下，消防车泵加压能力不尽相同，为验证消防车泵的加压能力、转速和其所能吸取水流量的关联性，选用CB10/60型消防车泵进行实际供水测试并得出相关数据。

1.1 消防车泵转速与压力

CB10/60型消防车泵[1-2]的额定转速为3 286 r·min-1，额定压力为1.0 MPa，流量为60 L·s-1。该数据为水泵标准测试台所得[3-4]，没有考虑装车后的实际性能。为验证车辆的实际供水能力，在车泵转速为2 000，2 500，3 000 r·min-1工况下进行实测[5]，得到流量压力曲线如图1所示。

图1 CB10/60型消防车泵实测流量压力曲线

图1中数据显示：在2 000 r·min-1工况下，该消防车泵最大压力≤0.5 MPa，流量≤20 L·s-1；在2 500 r·min-1工况下，该消防车泵的最大压力≤0.7 MPa，流量≤30 L·s-1；在3 000 r·min-1工况下，该消防车泵的最大压力≤1.0 MPa，流量≤50 L·s-1；其额定工况60 L·s-1@1.0 MPa需采用双干线供水。

1.2 取水流量与压力

测试显示：当采用消防炮射水，消防车泵进水口取水流量不能满足其额定工况时，消防车泵会出现明显失压状况；当进水口取水流量为26 L·s-1时，消防车泵最大供水压力为0.6 MPa，转速未能超过2 700 r·min-1；当进水口取水流量为31 L·s-1时，消防车泵最大供水压力为0.85 MPa，转速未能超过3 300 r·min-1。

1.3 测试结果分析

通过上述测试，可以得出：(1)消防车泵的最大流量和压力与转速有关，高转速工况下的流量压力明显大于低转速工况。(2)进水口取水流量与射水器具的工况不匹配时，加压是徒劳的，进水口取水流量越低失压情况越严重。只有在提高进水口流量的前提下，才能提高出水口压力。(3)当流量压力都能满足火场需求时，可以采用中低转速加压供水；否则，应采用高转速加压供水。

2 消防车泵供液流量与距离

消防车泵的供液流量与距离主要和水带口径、射水器具、供液方式等有关。

2.1 水带口径与供液流量

供液流量是枪炮类型选择和出枪数量选择的依据。目前，消防车配备的Φ90 mm或Φ80 mm干线水带和Φ65 mm支线水带一般均不少于200 m。按200 m供液距离计，Φ90 mm和Φ65 mm水带水平供液最大流量实测数据见表1。

表1 Φ90 mm和Φ65 mm水带200 m水平供液流量实测数据

从表1中数据可以看出：(1)车泵的加压值与转速有关，与水带口径无关；(2)200 m供液距离情况下Φ90 mm水带的最大供液流量为34 L·s-1；(3)200 m供液距离情况下Φ65 mm水带的最大供液流量为16 L·s-1；(4)Φ90 mm水带的最大供液流量约为Φ65 mm水带的2倍；(5)采用双干线供液时，Φ65 mm双干线供液最大总流量为单干线供液的2倍，Φ65 mm双干线供液最大总流量提升明显。

2.2 水带口径与供液距离

通过流体力学伯努利方程可知，消防车泵的供水压力与水带线路阻力损失、供水附件阻力损失、射水器具喷口压力及供液高度之和守恒[6]。利用火场供水辅助决策软件[7]对消防车供水压力、供液距离、水带口径等之间的关系进行研究，并用公式(1)来表示：

P泵-P喷-Z=[(8λL)/(π2D5)+ 8ξ/(π2d5)]Q2

(1)

式中，P泵为消防车泵出水口压力；P喷为射水器具喷口压力；λ为水带的阻抗系数；L为供液距离；D为水带口径；d为供水附件口径；ξ为供水附件阻抗系数；Z为供液高度；Q为供液流量。

利用火场供水辅助决策软件计算出不同口径水带的水平单干线理论供液距离，结果见表2。

表2 不同口径水带的水平单干线理论供液距离

Φ90 mm水带水平单干线供液，不同距离下的实测流量见表3。

表3 Φ90 mm水带不同距离下实测流量

由表2、表3可知，Φ90 mm水带实测值与理论值基本一致。同时也可看出，在相同的流量需求和相同的供液压力条件下，采用Φ90 mm水带供液的最大距离约为Φ80 mm水带的2倍、Φ65 mm水带的4倍。

2.3 射水器具与供液流量

消防救援队伍常用的射水器具主要有多功能水枪、快攻炮和移动炮。多功能水枪的额定流量为7.5 L·s-1，快攻炮的额定流量为33 L·s-1，移动炮的额定流量为40 L·s-1。

2.3.1 多功能水枪。采用Φ90 mm水带供液时，不同供液距离下同时出多支多功能水枪的实测流量如表4所示。

表4 Φ90 mm水带供液时单支多功能水枪实测流量

采用Φ65 mm水带供液时，200 m供液距离下同时出多支多功能水枪的实测流量如表5所示。

表5 Φ65 mm水带供液时单支多功能水枪实测流量

从表4、表5可以得出：(1)该型号消防车泵供液距离不到200 m时，采用Φ90 mm水带供液，单干线供液可以出枪数量为4支，双干线供液出枪数量为8支；采用Φ65 mm水带供液，单干线供液可以出枪数量为2支，双干线供液出枪数量为4支。(2)采用Φ90 mm水带单干线供液800 m范围内至少可以出2支水枪。(3)车泵压力在0.8 MPa以下时，实测水枪的单支流量均未能到达或接近额定工况。

2.3.2 TFT快攻炮。采用Φ90 mm和Φ65 mm水带供液时TFT快攻炮的实测流量如表6所示。

表6 Φ90 mm和Φ65 mm水带供液TFT快攻炮的实测流量

从表6中可以看出，TFT快攻炮采用Φ90 mm水带供液，供液距离在200 m以下的情况下，基本能够满足其工况需求；而采用Φ65 mm水带供液时，流量远远不能满足其工况需求。同时，使用TFT快攻炮的车泵工作压力应为1.3 MPa左右。

2.3.3 40炮。不同供液距离下40炮的实测流量如表7所示。

表7 不同供液距离下40炮的实测流量

从表7中可以看出，200 m以上的供液距离采用单干线供液不能满足40炮的额定工况，必须采用Φ90 mm水带双干线供液的方式才能保证火场正常使用。

3 实战应用建议

3.1 车泵加压

消防车泵加压的目的是提升供液距离和供液流量。目前，大部分驾驶员习惯把车泵加压值控制在0.5～0.8 MPa。通过测试发现，车泵压力值在0.5～0.8 MPa的情况下，前场的流量值往往无法满足射水器具的流量需求，进而导致灭火效能下降。从实测结果看，为确保消防车泵效能有效发挥，其加压值应控制在1.0～1.3 MPa。不同消防车泵的性能不同，应通过实测掌握具体消防车泵的加压技术。当然，使用小流量灭火时，消防车泵的压力值可控制在0.8 MPa以下。

3.2 水源保障

由于消防车泵进水口的流量不足会导致车泵加压时产生失压状况，因此，保障水源供应是发挥消防车泵效能的前提。无论是采用水带代替吸水管供水还是用Φ90 mm水带串联供水，其流量都在30 L·s-1左右，甚至更少。因此，建议采用吸水管直接取水的方式供水，当采用Φ90 mm水带串联前后车供水时，建议采用双干线串联供水，以保证火场出水车辆的水源供应。

3.3 枪炮数量

目前，大部分消防车采用的是10/50或10/60泵[1-2]。从实测数据看，在水源得到保障的前提下，该型号消防车泵基本能满足单车出8支多功能水枪或2门快攻炮(1门移动炮)的供液需求，应加强对一车多枪战术的研究和应用。

3.4 水带配置

水带配置决定了消防车的作战半径。《城市消防站建设标准》[8]规定的水带配置长度最少应达到400 m。目前消防车配备的水带数量一般为Φ90 mm和Φ65 mm水带各11根，Φ90 mm水带也有消防救援站配备16根的情况，但这只是个例。按16根Φ90 mm水带计，其出炮的最大作战半径也只有160 m，未能达到该型号车泵260 m最大作战半径。建议将Φ90 mm水带的配置数量增加到20根，以契合其作战半径性能。同时，对于大功率水罐消防车，建议配置Φ100 mm以上的水带，以增加其供液距离。

3.5 快攻战术

从表2中可以看出，在180～240 m距离内，铺设Φ65 mm水带干线供液流量可以满足2支水枪的流量需求。为减少水带线路造成的水量损耗和对消防员的体能损耗，减少水带铺设和供水用时，建议对于1～2支水枪出水就能扑灭的小型火灾，应考虑消防车就近停靠着火场所，铺设Φ65 mm水带线路供水灭火。

4 结语

本文通过对消防车泵供液流量和距离测试，分析车泵转速与压力、取水流量与压力、水带口径与供液流量、水带口径与供液距离、射水器具与供液流量之间的关联性。根据测试结果对车泵加压、水源保障、枪炮数量、水带配置、快攻战术等提出了建议。