消防車輛實(shí)際供水性能分析

摘 要：文章對(duì)消防部隊(duì)現(xiàn)役消防車輛的實(shí)際性能與標(biāo)稱數(shù)據(jù)做了分析對(duì)比，提出了自己的觀點(diǎn)，并闡明了理由。

關(guān)鍵詞：消防車；水泵；供水性能

本人通過(guò)工作實(shí)踐和對(duì)消防車輛的供水性能進(jìn)行分析計(jì)算和討論，提出了自己的觀點(diǎn)，希望能夠給消防車設(shè)計(jì)部門(mén)提供參考，促進(jìn)消防事業(yè)的發(fā)展。

2010年的夏天，某消防大隊(duì)的操場(chǎng)上，打造消防鐵軍集訓(xùn)隊(duì)正在進(jìn)行“400米初戰(zhàn)控火操”的訓(xùn)練。“400米初戰(zhàn)控火操”由8名消防員協(xié)同配合鋪設(shè)19盤(pán)干線水帶，3盤(pán)支線，出3支水槍向規(guī)定的孔洞內(nèi)射水。每名消防員身穿全套個(gè)人防護(hù)裝備（大約18公斤）。操法相對(duì)簡(jiǎn)單，而問(wèn)題出在了消防車上。集訓(xùn)隊(duì)換了好幾消防車，僅有幾輛消防車的出水可以滿足操法需要的流量和壓力，那么，是操法的問(wèn)題還是消防車的問(wèn)題呢？

下圖，是一輛典型的15噸水罐消防車的銘牌（由本人拍攝），我們一般掌握的消防車的性能是從消防車的銘牌上看到的，如圖：

圖1 圖2

我們一般會(huì)認(rèn)為，消防車的供水性能不低于銘牌上的數(shù)據(jù)。

以這個(gè)為前提，我們研究一下操法的問(wèn)題：

設(shè)想一下，如果消防車出水能夠滿足操法的要求，那么，需要消防車最大的輸出功率是多少呢？

計(jì)算過(guò)程如下：

3支水槍：19.5L/S

Φ80水帶：400m-20m=380m

Φ65水帶+Φ19水槍：3條并聯(lián)=20m

3分水器：1個(gè)

水利損失：

Hd（干）=19條水帶*0.015*（19.5升/秒）^2=108.37125=1.084MPa

Hd（支）=1*0.035*6.5^2=1.47875=0.015MPa

H（槍）=0.27MPa

消防車出水口所需壓力=1.084+0.015+0.27=1.369MPa

消防車出水口所需流量=19.5L/S

在此工況下，消防車水泵輸出功率=19.5*1.369=26.7KW

通過(guò)以上數(shù)據(jù)，對(duì)比圖（1）銘牌數(shù)據(jù)

對(duì)比看出：消防車水泵此時(shí)所需工況，流量、揚(yáng)程、輸出功率均低于消防車銘牌“工況2”標(biāo)稱數(shù)據(jù)，也就是說(shuō)，消防車的實(shí)際性能根本達(dá)不到銘牌上的數(shù)據(jù)，而且相差很遠(yuǎn)。

看來(lái)問(wèn)題出在了消防車上，那么我們就來(lái)研究一下消防車的問(wèn)題：

按照?qǐng)D1銘牌上的數(shù)據(jù)，在工況1、2的情況下：

Pe=30×2=60千瓦

Pe=60×1=60千瓦

其中：Pe-泵的有效功率（即輸出功率）

此時(shí)，水泵所需的輸入功率是由發(fā)動(dòng)機(jī)提供的，即需要：

P（發(fā)動(dòng)機(jī)）>Pe

只有在發(fā)動(dòng)機(jī)的功率足夠大，能夠傳遞給消防水泵足夠的功率，才能保證水泵的供水能力。接下來(lái)，我們看一下發(fā)動(dòng)機(jī)的性能曲線：

圖3體現(xiàn)的是發(fā)動(dòng)機(jī)的最大功率與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的變化關(guān)系，從圖中可以看出，如果發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速不同，那么發(fā)動(dòng)機(jī)所能提供的最大功率是不同的。（通過(guò)試驗(yàn)，此消防車的發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)速約為2400rpm，按照銘牌標(biāo)稱的發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率213KW，定性地繪制了圖3。）

下面，我們需要判斷一下，工況下的發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率，是否能夠滿足消防水泵的需要呢？

通過(guò)實(shí)測(cè)，水泵與發(fā)動(dòng)機(jī)的速比（水泵轉(zhuǎn)速與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的比值）約為1.7。那么從圖1得出，水泵的工況轉(zhuǎn)速約為3000rpm，此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速約為1760rpm。發(fā)動(dòng)機(jī)在轉(zhuǎn)速1760rpm的情況下，最大輸出功率是多少呢？

查圖3得出，最大輸出功率約為190KW。

水泵的輸出功率為60KW，水泵的效率約為60%（暫按50%計(jì)算），那么水本所需軸功率120KW。

顯然：120KW<190KW

由此可見(jiàn)，消防車的動(dòng)力匹配是合理的，不存在設(shè)計(jì)缺陷問(wèn)題。

那么問(wèn)題能出在哪里呢？有如下幾種可能：

（1）消防車發(fā)動(dòng)機(jī)銘牌、水泵銘牌數(shù)值虛高。消防車發(fā)動(dòng)機(jī)、水泵質(zhì)量低，出廠的時(shí)候，其性能就遠(yuǎn)低于銘牌數(shù)值。

（2）發(fā)動(dòng)機(jī)的老化、水泵的損耗。發(fā)動(dòng)機(jī)老化以后，活塞間隙增大，效率降低，輸出功率達(dá)不到銘牌數(shù)值。水泵長(zhǎng)期水浸、腐蝕、汽蝕，導(dǎo)致葉片變小，蝸殼變薄，葉片與蝸殼間隙增大，效率降低。

（3）機(jī)械傳遞效率低。動(dòng)力由發(fā)動(dòng)機(jī)傳動(dòng)至水泵過(guò)程中損耗大，比如取力器（變速器）效率低下。

（4）計(jì)算誤差。操法中水帶是否漏水、水帶阻抗系數(shù)是否與計(jì)算公式中的數(shù)值有較大誤差。

以上4點(diǎn)，其中1、2、3的影響因素最明顯，4的因素雖然存在，不至于影響整個(gè)計(jì)算結(jié)果。第2點(diǎn)的因素不可避免，而1、3確從未引起我們的重視。

建議：對(duì)新購(gòu)置的消防車，在驗(yàn)車的時(shí)候一定要實(shí)測(cè)其性能，是否能達(dá)到銘牌上的工況。