Чем опасен сухой ход, и надо ли от него защищаться?!

Все мы знаем, что насосные агрегаты — это оборудование для перекачки жидкости, которое не предназначено для перекачки воздуха. Если же рассматривать нормальновсасывающие насосы, которые часто используют в сетях водоснабжения и пожаротушения, то их запуск невозможен без заполнения водой. Более того, для нормальной работы насосного оборудования вода должна создавать во всасывающем патрубке насоса определенное давление, которое называется кавитационный запас или NPSH насоса.

Если давление во всасывающем патрубке насоса ниже значения самого NPSH, то в агрегате происходит кавитация, что ведет к повышенному износу гидравлической части.

Такая работа насоса называется работой по «сухому ходу».

Последствие кавитации (фото из интернета)
Последствие кавитации (фото из интернета)

По умолчанию все насосное оборудование подбирается проектными организациями, которые должны считать давление перед насосным агрегатом и сравнивать эти значения с данными насосного оборудования (тот самый NPSH насоса).

Это все в теории, а если перейти к практике?!

От чего в первую очередь зависит результат расчета? От исходных данных.

Гарантированный напор в точке подключения — один из основных исходных параметров для выполнения гидравлического расчета. О том, почему гарантированный напор, указанный на бумаге, не всегда соответствует фактическим данным, я упоминал в предыдущей статье. Сейчас рассмотрим вариант, когда фактический напор в точке подключения немного меньше указанного в условиях на подключение.

Ранее я писал, что продолжительная работа насосного оборудования «по сухому ходу» неминуемо приведет к поломке агрегата. Существует проверенный способ, как защитить насос от такой работы – его автоматическое отключение при недостатке давления перед ним. Для этого перед насосом устанавливается реле или датчик давления, который фиксирует падение давления и передает сигнал об этом в шкаф управления. Тот, в свою очередь, отключает агрегат, предотвращая работу по «сухому ходу».

Значит, всегда и везде необходимо ставить эту защиту от «сухого хода»? Однако здесь есть свой нюанс.

Если у вас в проекте заложены системы хозяйственно-питьевого или производственного водоснабжения, то защита от «сухого хода» предотвратит выход из строя дорогого оборудования, но, если речь идет о системе пожаротушения, есть важная особенность.

В последнее время применение защиты от «сухого хода» в установках пожаротушения стало «мейнстримом» и встречается повсеместно. Причина этому — новая редакция СП 10.13130 от 2020 года, в котором пункт 12.33 указывает, что «Сигнал автоматического или дистанционного пуска должен поступать на пожарный насос после автоматической проверки давления воды в подводящем трубопроводе». Казалось бы, вот – прямое указание от составителей СП.

А давайте разберемся, что такое «подводящий трубопровод». СП 10.13130.2020 не дает определение данному термину, но оно есть в «родственном» СП 485.1311500.2020 «Системы противопожарной защиты. Установки пожаротушения автоматические», где в пункте 3.51 указано: «подводящий трубопровод: Трубопровод, соединяющий источник огнетушащего вещества с узлами управления».

Принципиальная схема
Принципиальная схема

Получается, что требование п.12.33 СП 10.13130.2020 означает, что перед запуском насосного агрегата давление должно проверяться после насоса, а не до него. Это совпадает с требованием п.4.2.7 предыдущей редакции данного СП: «Сигнал автоматического или дистанционного пуска должен поступать на пожарные насосные агрегаты после автоматической проверки давления воды в системе. При достаточном давлении в системе пуск пожарного насоса должен автоматически отменяться до момента снижения давления, требующего включения пожарного насосного агрегата».

Поищем определения дальше и в СП 10.13330.2020 увидим п.3.36: «подающий трубопровод: Часть трубопроводной сети, расположенная между водомерным устройством и насосной установкой».

Теперь очевидно, что подводящий трубопровод не равно подающий, и нормативного требования защиты от «сухого хода» для установок пожаротушения не существует.

Как известно, разрешено всё, что не запрещено, поэтому (на всякий случай) для безопасности всегда можно добавить на установки пожаротушения защиту от «сухого хода». Рассмотрим это на конкретном примере.

Пример:

Установка пожаротушения с защитой от «сухого хода». При пусконаладке выставлены настройки срабатывания защиты от «сухого хода» по данным, предоставленным водоканалом (20 м – гарантируемый напор на вводе). 31 декабря в 20:00 (в самый разгар подготовки к празднику) произошел пожар.

Мы знаем, что:

1) 20:00 31 декабря — это и есть то самое время с максимальным водопотреблением, а Новый год — самый пожароопасный праздник.

2) Гарантированный напор 20 м из условий на подключение — цифра, не имеющая ничего общего с фактическим давлением в точке подключения (подробно описывал в предыдущей статье).

Вариант развития событий № 1 — установка пожаротушения с защитой от «сухого хода» (по вашим требованиям).

Произошло возгорание. Сигнал об этом поступил на наносную установку пожаротушения, которая автоматически проверила давление в подводящем трубопроводе (помним, он находится с напорной стороны относительно насоса). Одновременно с этим шкаф управления проверил давление в подающем (согласно СП10: часть трубопроводной сети, расположенная между водомерным устройством и насосной установкой) трубопроводе. Оно тоже оказалось ниже уставки всего на 1 м (ниже тех значений, что есть в условиях на подключение) из-за повышенного водоразбора в конкретный момент времени. Т.к. сработала защита от «сухого хода», то установка упала в аварию (по защите от «сухого хода»).

Итог: насосы НЕ запустились, вероятность быстрой локализации пожара 0%, поэтому вероятны человеческие жертвы и максимальный урон имуществу.

Вариант развития событий № 2 — установка пожаротушения без защиты от «сухого хода».

Небольшое изменение в задачу, точнее, ее усложнение – давление в сети упало не на 1 м, а на 19 м, и составляет всего 1 м перед насосом при NPSH насоса, предположим, 5 м.

Произошло возгорание. Сигнал об этом поступил на насосную установку пожаротушения, которая автоматически проверила давление в подводящем трубопроводе. Оно ниже уставки, т.к. начался процесс тушения. Шкаф управления насосной установки запустил насос в работу.

Помним, что NPSH насоса составляет 5 м, а давление перед ним всего 1 м — начинается процесс кавитации и разрушения рабочей части насоса.

Итог: вода подана к водоразборным приборам системы пожаротушения. Пожар потушен в течение 1 часа (СП 10.13130.2020 п. 6.1.23). Повреждения насосного агрегата незначительны, и насосы могут эксплуатироваться далее без какого-либо ремонта, т.к. время работы в режиме кавитации было минимальным (проблемы начнутся, если насос будет работать в таком режиме 1-2 месяца).

Что хочется сказать в конце своей статьи.

Проектируя системы пожаротушения, важно не забывать, что надежность системы определяется вероятностью выполнения ее основной функции, а единственная функция установки пожаротушения — защита от пожара. Пытаться снизить износ оборудования и выход его из строя путем снижения вероятности выполнения им основной функции – спасения людей — мне кажется преступной.

Возможные последствия применения защиты от "сухого хода" в установках пожаротушения (фото из интернета).
Возможные последствия применения защиты от "сухого хода" в установках пожаротушения (фото из интернета).

Евгений Волчков
Руководитель направления «Водоснабжение и канализация»
Компания «Элита»