Presentasjonen er identisk med en artikkel som er trykket i Tidsskriftet Brannmannen

1. Vannføring og trykktap Presentasjonen er identisk med en artikkel som er trykket i Tidsskriftet Brannmannen Artikkelforfatter: Dag Myhr, Oslo brann- og redningsetat Fra Brannmannen nr 6 – 98 til 5 - 99

2. Som slokkemiddel er vannet det mest brukte i alle brannvesen verden over. Vannet er derfor en av våre viktigste ressurser på et brann/skadested. Det viser seg imidlertid at brannvesenet ofte har "store problemer med vannforsyningen under store branner som krever mye vann, eller der avstanden fra vannkilden til brannstedet er uforholdsmessig lang. Årsakene til dette kan være lokale forhold som helt klart gir oss en begrensning, men i de fleste tilfeller går det an å skaffe tilfredsstillende mengder slokkevann dersom man kjenner til motor- pumpenes egenskaper og de faktiske forhold og begrensninger som innvirker på vanntransport i brannslanger.

3. For at vi skal kunne takle dette på en tilfredsstillende måte, bør du følge med i vår spalte som omhandler emnet i flere utgaver av "Brannmannen". Noe som forhåpentlig vis vil gi deg den kunnskap som er nødvendig slik at du vil kunne løse de utfordringene det er å være motorpumpekjører. Vi har alle et ansvar for at kunnskapene holdes vedlike, så ta derfor vare på det materialet som blir tilgjengelig, og ta en repetisjon av stoffet når du føler behovet melder seg i Etter artikkelserien bør du . . .

4. kunne forstå prinsippene for motorpumpens oppbygging, ytelser, klassifiseringsnormer, evakueringssystemer. foreta kontrollprøving av motorpumper, tetthetsprøve, kapasitetsprøve og tørr sugeprøve. kunne redegjøre for de forhold på motorpumpens sugeside som innvirker på kapasiteten. kunne beregne utgangstrykk på motorpumper etter håndregler, og beregne utgangs/inngangstrykk og plassering av motorpumper ved seriekjøring. kunne beregne strømningstap i slangeutlegg, vannføring og trykk i strålerør, beregne trykktap i forgrenede slangeutlegg og ha forståelse for høydeforskjellens innvirkning i slangeutlegget.

6. Sentrifugalpumpen De første brannpumpene var enkelt - og dobbeltvirkende stempelpumper med forholdsvis lav kapasitet. Disse er nå helt utkonkurrert av sentrifugalpumpen, noe som beror på følgende fordeler: Sentrifugalpumpen kan enkelt bygges sammen med motorer med stort turtall, for eksempel forbrenningsmotorer, elektriske motorer eller gass- og dampturbiner. Den tar liten plass og har lav vekt i forhold til kapasiteter. Den arbeider uavhengig av trykk og sugeventiler i motsetning til for eksempel stempelpumpen.

7. Trykkuttaket kan stenges helt uten at det er nødvendig å stoppe pumpen, og uten at det er behov for sikkerhetsventil. Den enkleste form for sentrifugalpumpe er i prinsippet vist nedenfor. Pumpen har et løpehjul med skovler for radial strømning. Virkemåten er slik at vannet kommer strømmende inn ved senteret Her får skovlene i det motordrevne løpehjulet tak i vannstrømmen og slynger den mot hjulets omkrets. Vannet får stor hastighet som etter hvert reduseres og omsettes til trykkenergi når vannet samles opp i det omliggende pumpehuset.

8. Denne effekten blir forsterket ved at pumpehusets tverrsnitt øker mot utløpet. For å bedre strømningsforholdene i pumpen og dermed få høyere sluttrykk, har pumpehuset ofte en krans av faststående ledeskovler rundt løpehjulets omkrets. En slik krans av skovler kalles ledehjul. Tverrsnittet på åpningen mellom ledeskovlene blir større utover mot pumpehuset. Hastighetsenergien går dermed gradvis over til trykkenergi.

9. Flertrinns sentrifugalpumper En brannpumpe er gjerne utført med to eller flere løpehjul. Dette gir pumpen flere trykktrinn, der hvert trinn arbeider som tidligere forklart. Vannet ledes da i pumpen fra det ene trinn til det andre, som vist på prinsippskissen Hastighetsøkningen over de fire løpehjulene er her like stor, og dermed også trykkstigningen etter ledeskovlene. Ved uttak av vann etter løpehjul nr. 1 oppnår vi i dette tilfelle et trykk på 10 mVS.

10. Etter løpehjul nr. 2 er trykket steget til 20 mVS (mVS = meter vannsøyle). Legg merke til at trykkstigningen over de forskjellige trinn direkte kan adderes. Etter løpehjul nr. 4 er trykket kommet opp i 40 mVS. Ved ulik utførelse av løpehjulene oppnår vi størst trykkstigning over det løpehjul som har størst diameter.

12. Eksempel: Vannet kommer inn i senter på pumpens 1. løpehjul. Her har ikke vannet begynt oppbyggingen av trykk. Dette skjer ved sentrifugalkraften vannet blir tilført. Vannet som kommer ut av 1. løpehjul med dets oppbygde trykk ledes via ledehjul (ikke på skissen) inn i senter på 2. løpehjul. Her blir vannet tilført ytterligere trykkoppbygging, og kommer ut av 2. løpehjul med den trykkoppbyggingen vannet ble tilført her i tillegg til den trykkoppbyggingen som fant sted i 1. løpe- hjul. Slik fortsetter trykkoppbyggingen i vannet helt til det kommer ut av 4. løpe- hjul.

13. Hvis vi har en firetrinns sentrifugalpumpe med helt like løpehjul, så kan trykkoppbyggingen eksempelvis fortone seg slik: Løpehjul 1: 0 mVS og utgangstrykk = 10 mVS Inngangstrykk = Løpehjul 2: 10 mVS og utgangstrykk = 20 mVS Inngangstrykk = Løpehjul 3: 20 mVS og utgangstrykk = 30 mVS Inngangstrykk = Løpehjul 4: Inngangstrykk = 30 mVS og utgangstrykk = 40 mVS

14. Pumpetyper og ytelser For å vite hvor stor vannmengde en motorsprøyte kan gi har vi fastsatte normer. Vannmengden blir vanligvis målt i liter per minutt (L/min). Siden ytelsen er avhengig av flere faktorer, er det viktig å fastlegge de forhold denne skal måles ved, slik at det blir mulig å sammenligne forskjellige pumpetyper og fabrikat. Det er derfor vanlig å bruke "Norsk Standard" for klassifisering av pumpens normalytelse. Denne angir den vannmengde som pumpen gir ved et bestemt arbeidsturtall, ved en statisk sugehøyde på 2,5 meter og ved at utgangstrykk på vannet er på 90 mVS.

15. Enkelte andre land benytter "DIN- standarden" ved fastsettelse av en pumpes normalytelse. Her blir vannmengden målt ved 1,5 meters og 7,5 meters sugehøyde, og med en total løftehøyde på 80 MVS. Vanligvis blir motorpumpene testet under forskjellige forhold, slik at vi likevel kan lese av de ønskede størrelser ut fra ytelsesdiagrammet. Da det er flere mindre motorpumper som ikke yter de kapasiteter som " Norsk Standard" tilsier, er det vanlig å oppgi spesifikke ytelsesdiagram for den enkelte motorpumpe.

16. Sugeevnen har også stor innvirkning på ytelsen, særlig ved større vannmengder. Pumpen bør derfor plasseres så nær vannoverflaten som mulig for å redusere tapene som oppstår på sugesiden. Selv om det teoretisk er mulig med sugehøyder på over ti meter, er den praktiske grensen cirka åtte meter. Å plassere pumpen høyere enn dette vil i så fall gi en sterkt redusert vannlevering. Der det offentlige vannledningsnettet er godt utbygget, blir brannpumpene ofte benyttet til trykkforsterking. I disse tilfellene får vi noe gunstigere ytelses- kurver, idet vi helt kan se bort fra tapene på sugesiden.

18. Motorpumpens benevning (størrelse) En motorpumpes størrelse benevnes ved den vanligste vannmengde den yter, for eksempel 800 l/min, 1200 l/min osv. Disse tall er sterkt avhengig av: 1) Pumpens turtall 2) Sugehøyden 3) Den manometriske trykkhøyde

19. En motorpumpe kan i utgangspunktet gjøre to ting. Bygge opp trykk og levere vann. Hvis vi starter opp en pumpe og kjører denne med maksimalt turtall uten at pumpen leverer noe vann (stengte kraner), vil vi oppnå det høyest mulige pumpetrykk. Dersom vi begynner å åpne kranene, slik at pumpen begynner å levere vann, vil vi raskt se at trykket faller. Den energien vi tilfører motorpumpen fra et kraftuttak på en bil eller en separat motor, vil her bli "fordelt" til mellom det å bygge opp trykk og levere vann. Størst vannlevering får vi når kranene er helt åpne uten påmonterte slanger, men da er trykket minimalt. For å kunne klassifisere en pumpe må vi derfor gå ut fra en bestemt sugehøyde og et bestemt pumpetrykk.

20. Norske normer Her i landet benevnes pumpens størrelse etter den vannmengde den gir ved fullt turtall, statisk sugehøyde på 2,5 meter og et pumpetrykk (det vil si manometrisk trykkhøyde) på 90 mVS. Dette er pumpens normalytelse. Videre stilles det krav om at pumpen ved et trykk på 60 mVS skal gi minst 35 prosent større vannmengde enn ved et trykk på 90 mVS. Dette tilsvarer den svenske normen.

21. Øking av utgangstrykket For en sentrifugalpumpe er det tre måter å øke utgangstrykket på og dermed den transporterte vannmengden fram til brannstedet: 1) Ved å øke turtallet på løpehjulet får vannet større hastighet og bygger opp et høyere trykk i pumpehuset. l praksis er dette en vanlig måte å regulere vanntilførsel på innen visse grenser. Vi gir bare mer eller mindre gasspådrag på forbrenningsmotoren ettersom vi ønsker høyere eller lavere trykk.

22. 2) Ved å øke diameteren på løpehjulet vil vannets hastighet bli større. Dette er et rent konstruksjonsforhold som blir begrenset av at pumpene helst bør ta liten plass. 3) Ved å benytte flere trinn med løpehjul og ledeskovler er det som nevnt foran mulig å bygge opp trykket over pumpen betydelig, avhengig av antall trinn. Dette er også begrenset av hvor stor pumpen kan være. De fleste motorpumper over en viss størrelse er flertrinnspumper med to eller flere trinn. Pumper som vi omtaler som "høytrykkspumper" (over cirka 40 bar), har gjerne fire trinn eller flere.

24. Del 2 I forrige nummer av "Brannmannen" gikk vi gjennom prinsippene for sentrifugalpumpenes oppbygging og virkemåte. Vi skal i dette nummeret ta for de mest brukte "evakueringsanordninger" som er påmontert sentrifugalpumpene. Dag Myhr, Oslo brann- og redningsetat

25. Sentrifugalpumper er i motsetning til stempelpumpene ikke selvsugende. De kan ikke uten hjelpeutstyr (evakuerings- anordning) suge opp vann fra en vannkilde som ligger lavere enn plasseringen av sentrifugalpumpen. Evakuering betyr i dette tilfelle at vi fjerner luften fra pumpehus og sugeslange. Dermed vil vi få et lavere lufttrykk inne i pumpehus og sugeslange enn det ytre atmosfæriske lufttrykket. Dette vil i praksis si at det ytre lufttrykket presser vannet rundt sugesilen opp gjennom bunnventil og sugeslange og inn i sentrifugalpumpen.

26. Så snart vannet har fylt pumpehuset og all luft er fjernet, sørger pumpen selv for å skaffe vann og evakueringen kan avsluttes. Hvis evakueringssystemet svikter, kan vi fylle sugeslangen og pumpehuset med vann før pumpen startes. Dette er en nødløsning som er lite praktisk og som tar tid. Har man derimot en bil med vanntank, så er ikke dette noe problem.

27. Det blir benyttet en rekke forskjellige typer evakueringsanordninger for sentrifugalpumper, både automatiske og manuelle. Utviklingen synes å gå i retning av en stadig sterkere grad av automatisering og enklere betjening av disse. Av de mest vanlige typene kan nevnes: Hånddrevne enkeltvirkende stempelpumper som ofte blir brukt på mindre bærbare motorpumper, dobbeltvirkende stempelpumper som er montert på bilmonterte motorpumper, eksosejektoren som er i bruk på alle størrelser motorpumper og "trokomaten" som er en helautomatisk stempelpumpe. Denne blir også brukt på alle størrelser av motorpumper. Vi skal kort ta for oss virkemåten til disse.

28. STEMPELPUMPER Evakuering med hånddrevne stempelpumper er mye brukt, særlig på mindre bærbare motorpumper. Stempelpumpen består av en sylinder med et stempel som beveges opp og ned. Den har to ventiler, suge- og trykkventil. Under sugeslaget åpner sugeventilen, mens trykkventilen er lukket. Under trykkslaget er det omvendt.

29. Ved store sugehøyder eller sugeslanger med stor diameter tar det imidlertid for lang tid å få vannet opp i pumpehuset med håndkraft. På bilmonterte pumper er dobbeltvirkende stempelpumper vanlig. Halv- eller helautomatiske evakueringsmetoder benyttes stadig i større grad, og styres vanligvis av elektriske trykkbrytere.

31. EKSOSEJEKTOR Eksosejektoren skaper undertrykk ved å lede motorens eksosgass gjennom et ejektormunnstykke. Ved evakuering stenges det normale eksosavløp ved hjelp av et spjeld, slik at eksosen strømmer gjennom ejektordysen. Samtidig åpnes en kikkran, slik at det blir forbindelse mellom pumpehuset og ejektoren. Her får eksosen en stor hastighetsøkning, og det dannes et undertrykk rundt ejektordysen. Eksosen som strømmer ut av dysen vil "dra med seg" luften fra pumpehus og sugeslange, slik at vannet etter hvert vil komme opp i pumpehuset.

32. Ved fullført evakuering strømmer vannet ut av ejektoren og kikkranen kan stenges. Selve ejektoren blir normalt koblet inn og ut manuelt. Den har få bevegelige deler og er driftssikker. Til gjengjeld må motoren gå på full gass for at evakueringen skal bli effektiv. For større pumper er det nå konstruert evakueringssystemer etter samme prinsipp, men som fungerer helautomatisk.

34. TROKOMATEN En spesiell type av automatisk virkende stempelpumpe er Trokomaten. Dette er en konstruksjon hvor et fjærbelastet stempel drives av en eksenterskive på sentrifugalpumpens aksling. Stemplet begynner å arbeide i samme øyeblikk som motorpumpen kobles inn. Når luften i sugeslangen og pumpehus er fjernet og vannet kommer opp i pumpehuset, vil motorpumpens produserte vanntrykk presse stemplet utover og vekk fra eksenterskiven.

35. Evakueringspumpen blir dermed automatisk frakoblet så snart sentrifugalpumpen selv skaffer vann. Forutsetningen for dette er at hastigheten på motorpumpen under evakuering er slik at trykket som bygges opp er over ca. 3 bar. Om motorpumpen av en eller annen grunn skulle miste vannet slik at trykket forsvinner, går stemplet tilbake mot eksenterskiven og Trokomaten starter evakueringen automatisk. For at Trokomaten ikke skal arbeide unødig med fare for slitasje, må motorpumpens utgangstrykk aldri være lavere enn ca. 3 bar. Trokomaten blir i dag brukt med ett stempel på mindre bærbare motorpumper, og med to stempler på større bilmonterte motorpumper.

36. 1.Stempelet som ligger an mot eksenterskiven er på vei mot topp, trykker i sammen returfjæren og skaper et undertrykk i motorpumpehuset. Den innerste membranpakningen gir etter og slipper luften forbi. 2. Når eksenterskiven har passert to) )en og stempelet er på vei tilbake, vil den innerste membranpakningen lukke. Den ytterste membranpakningen gir etter og slipper luften ut i det fri 3. Pumpen har fått opp vann og det har bygd seg opp et vanntrykk i motorpumpehuset. Dette trykket er større enn returfjærtrykket, og presser nå stempelet ut i endeposisjon. Den innerste membranpakningen gir etter for vanntrykket mens den ytterste tetter. 4. Vi ser nå at Trokomatens stempelstang ikke lenger berører eksenterskiven.

37. VANLIGE ÅRSAKER Til DÅRLIG EVAKUERING Dersom motorpumpen får evakuert opp vannet i løpet av ca. 30 sekunder, så regnes dette som normalt tidsforbruk. Skulle en derimot ikke få vann i pumpen i løpet av et lengre tidsrom, er dette et signal på at det er noe galt. Det kan være flere grunner til dette, enten feil i sugeslange/sil eller i pumpe -evakueringsanordning.

38. De vanligste feil som oppstår er: Sugeslangelsil: - Kuplingene i slangene er ikke tette på grunn av dårlige eller feilmonterte pakninger, eller at kuplingene ikke er skrudd godt nok sammen. - Hull i sugeslangen. - Sugesilen er tett, enten av rusk eller at tilbakeslagsventilen har satt seg fast i lukket stilling. Pumpe/evakueringsanordning - Lekkasje i trykkventiler, tappekraner eller pakkboksen rundt pumpeakslingen. - lekkasjer i pakninger og dyser i evakueringsanordningen slik at det ikke oppnås vakuum

39. På de motorpumper som har pakkbokstetning av et grafittlignede tettemiddel, er det viktig at denne ikke strammes til når pumpen ikke er i drift. Dette kan i så fall medføre at pakkboksen blir strammet for hardt til, med den følge at det oppstår varmegang i pumpeakselen som kan bli skadet. Da det ikke alltid er like lett å finne lekkasjer som hindrer at det blir vakuum i en pumpe, så er man nødt til å sette vanntrykk på pumpen for å se hvor lekkasjen er.

40. Del 3 I forrige nummer av "Brannmannen" gikk vi gjennom evakueringsanordninger for sentrifugalpumper. Vi skal i dette nummeret gå gjennom rutiner og prinsipper for pumpekjøring. Dag Myhr, Oslo brann- og redningsetat

41. ETTERSYNSRUTINER Under motorpumpekjøring er det enkelte ting man bør holde øye med: Kontroller at motorpumpen står på et solid og godt underlag. Kontroller at det ikke er fare for at eksosen antenner underlaget. Kontroller regelmessig at du har tilstrekkelig med bensin og motorolje slik at unødvendig driftsstans oppstår. Smør lagre etter anvisning fra instruksjonsboken.

42. Kontroller regelmessig kjølevannets temperatur. Kontroller regelmessig drivremmer til viften dersom motoren er luftkjølt. Kontroller manometrene og andre varsellamper regelmessig. Kontroller regelmessig sugeslangens sil for rusk og rask.

43. Etter bruk bør man: Rengjøre motorpumpen grundig - vent til den er avkjølt. Smør samtlige smøresteder. Bytt motorolje og eventuelt tennplugger dersom dette er nødvendig. Tapp pumpen helt for vann. Vær obs på frostskader dersom motorpumpen lagres kalt om vinteren. Vannets volumøkning er ca. 8 % når det fryser.

44. Har motorpumpen blitt brukt i saltvann eller annet forurenset vann, bør den gjennomskylles grundig. Da kan det være hensiktsmessig å kjøre vannet inn fra trykkuttakene og ut gjennom sugestussen på motorpumpen. Da har man en mulighet til å få ut småstener og lignende som har satt seg fast i skovlehjulets kanaler. Startbatterier bør lades med jevne mellomrom. Kontroller at alt tilbehør som tilhører motorpumpen er på plass. Gi motorpumpens "siste bevegelser" en omtale i journalen til motorpumpen.

45. TØRR SUGEPRØVE En viktig kontroll av motorpumpen er å kontrollere at evakueringsanordningen, alle sugeslanger, kraner og pakkbokser og er tette og i orden. Dette for at vi ikke skal få uønskede overraskelser den dagen motorpumpen må i innsats. Man kan altså oppleve at det blir vanskelig å få vannet opp i motorpumpen fra en lavere liggende vannkilde dersom motorpumpen og dets øvrige komponenter ikke er tette, slik at uønsket luft trenger inn i sugeslange og pumpehus mens vi benytter evakueringsanordningen med hensikt å fjerne luften fra motorpumpen og sugeslangene.

46. Slike mindre lekkasjer kan også virke negativt på sugesiden under drift. Da er det vanlig at vi med jevne mellomrom kontrollerer at dette er i orden. Man kopler sammen alle de sugeslangene som tilhører motorpumpen, setter blindlokket som til daglig er montert på sugestussen til pumpehuset på enden av sugeslangen, og monterer sugeslangen til motorpumpen. Man må også passe på at alle trykkuttak og tappekraner er stengt. Man starter så opp motorpumpen, kopler inn evakueringsanordningen dersom ikke dette gjøres automatisk, og gir motoren det turtallet som er normalt for den evakueringsanordningen som er påmontert motorpumpen.

47. Etter kort tid skal man se at det på vacummetret bygger seg opp et undertrykk, og dette bør minst gå med mot 8 -9 mVS i løpet av ca. et halvt minutt. Hvis dette oppnås skal en kople ut evakueringsanordningen og se om undertykket ikke faller mer enn ca. 1 mVS det første minuttet. Holder motorpumpen seg innefor disse grenser, kan vi trekke den slutningen at motorpumpens evakueringsanordning, sugeslanger og øvrige kraner funksjonerer slik de skal.

49. KAPASITETSPRØVE Under brannslokking av en hver art bør vi ha god kjennskap til vår motorpumpes egenskaper i form av vannlevering og muligheten til å bygge opp trykk. Dette er særs viktig i forbindelse med brannslokking der man er nødt til å sette flere pumper inn i samme utlegg for å tilføre trykkforsterkning ettersom trykket faller pga. vanntransport over lange avstander. Da må vi ha en formening om hvor mye vann (l/min.) den aktuelle motorpumpen leverer ved forskjellig trykk. I denne sammenheng har motorpumpeleverandøren utstyrt denne med et ytelsesdiagram som forteller oss dette. (Se artikkelens del I).

50. Etter mange års drift eller med kjøring med forurenset vann, vil dette på sikt medføre skade/slitasje på motorpumpen i form av at flere av "kanalene" i skovlehjulet kan være tette, eller at klaringene mellom skovle og pumpehus har blitt større. Dette vil redusere motorpumpens evne til å levere både den opprinnelige vannlevering og trykk. Derfor er det viktig at vi med jevne mellomrom tar for oss motorpumpens ytelsesdiagram og kontrollere at denne stemmer med motorpumpens opprinnelige trykk- og vannlevering. Dette foregår ved at alle sugeslangene påmonteres, og man tilstreber seg til å få plassert motorpumpen i de forskjellige høydene over vannflaten som ytelsesdiagramet er utarbeidet etter.