消防栓泵扬程多少米

船舶供水消火栓压力与自身高度、消防泵扬程（压头）的关系

消防栓泵扬程多少米

供水消火栓的压力，是船舶水灭火系统运行时的重要参数。任何浮态下，营运船舶消火栓的压力都应达到法定最低要求。

主消防泵运行时，理想状态下供水消火栓压力的计算可参考本文。

法规的要求

1.消火栓的数量和位置，应至少能有2股不是由同一消火栓射出的水柱，其中1股仅用1根单个长度的消防水带射至船舶在航行时乘客或船员经常到达的任何部位，以及空舱时的任何货物处所、任何滚装处所或任何特种处所。对后一情况，2股水柱中每股均应能仅用1根单个长度的消防水带即能射至该处所的任何部位。此外，这些消火栓应位于靠近被保护处所的入口处。

驾驶室一般位于船舶最高处，是船员经常到达的处所，应至少被2股不是同一消火栓射出的水柱(其中1股仅用一盘消防水带)所覆及，其所连接的消火栓应位于靠近驾驶室的入口处，便于水带连接。

2.船舶在应急消防泵工作并通过规定的水枪和有效的消火栓提供规定的水量时，全部消火栓处应维持规定的最低压力。

上述“压力”是压强的习惯表述，各规则对“最低压力”的适用范围略有不同，但1000总吨及以上货船要求是一致的，6000总吨及以上要求0.27Mpa，6000总吨以下要求0.25Mpa。

实际操作时出水量难以估算，可根据规则中“2000总吨及以上的货船，如任何一舱失火会使所有的消防泵失去作用，则应有固定式独立驱动的动力操纵应急消防泵作为替代设施，该泵应能供给2股水柱”的表述，开启两座相邻消火栓打出两股水柱作为“达到要求的排放水量”的替代措施。前文已假设泵在额定排量工作，计算不涉及实操，只需将供水消火栓的排量认为是额定排量的一部分即可。

概念释义

1.单位重量流体机械能的计量

重量是物体受重力作用大小的度量，基本单位是牛顿(N)，单位重量即1N。功和能量的标准单位是焦耳(J)，1J等于1N·m，可理解为物体在1N力的作用下运动1m，力对其所做的功，即物体的能量增加量。

单位重量流体(简称1N流体)所具有的机械能若为10J，可等价理解为物体在1N力作用下运动10m所增加的能量，即10m·1N，因此，我们常用基本长度单位m，来计量1N流体所具有或变化的机械能。

2.恒定流场理想流体的能量方程

消防泵稳定运行时，流体恒定流动，泵前和泵后两流场中各空间点流体的运动参数不变，可认为是恒定流场。将流场中每1N流体视为一点，则任两点之间的关系：

公式(1)即恒定流场理想流体的能量方程，也称伯努利方程。U2/2g表示恒定流场中某一点的动能，又称速度水头。P/gρ表示某一点的压强势能，又称压强水头。Z表示某一点的位置势能，又称位置水头。三者之和表示某一点的总机械能，又称总水头。伯努利方程可理解为恒定流场内任一点，所具有的总水头相同。

3.离心泵的扬程

离心泵通过泵叶对流体做功，增加流体的机械能，可理解为流体的能量补充站。

泵的扬程(ΔH)表示泵对每1N流体做功的能力，即1N流体能量的增加量。泵的铭牌上，扬程一般用长度计量。扬程也称压头，当表述为压头(ΔP)时，用压强计量，常用单位为Mpa。

宏观上，流体流经泵叶前后，过流断面截面积、相对高度变化很小，可认为无变化，另流量是恒定的，所以流速不变。

若泵前1N流体的机械能是U2/2g+P/gρ+Z，泵对其做功后，机械能增加一个扬程或压头，即U2/2g+P/gρ+Z+ΔH或U2/2g+(P+ΔP)/gρ+Z。做功前后，速度水头、位置水头不变，压强水头增加，增加的量即压头ΔP，对应的机械能增加量为ΔH或ΔP/gρ。从上述分析可得扬程与压头的关系：

ΔH=ΔP/gρ （2）

从公式(2)可知，扬程与压头的关系与流体密度有关，若某泵介质为海水，压头0.75Mpa，简单估算时，扬程可取75m。

4.全压、流速的测量

规则中供水消火栓压力是指全压，为解释全压的概念，借用测流速的皮托管作说明。

图1 皮托管模型

图1中，流体来流速度为u，在流场中A点放一直立的测压管Ⅰ(管口截面平行于流线)，管Ⅰ内液柱较A点高HⅠ，同一流线上的B点放一迎向来流弯成直角的测速管Ⅱ(管口截面垂直于流线)，管Ⅱ的液柱较B点高HⅡ，比管Ⅰ的液柱高h。A、B两点位置较近，可认为相对高度相同。

管Ⅰ未对A点流体造成阻滞，A点流速与来流速度相同。管Ⅱ阻挡了B点流体的运动，流速降为0，行成驻点B。

驻点B的压强称为全压，对应液柱高度为HⅡ，等于PB/gρ。

全压可理解为液压表正对水流方向测得的压力。

A、B各代表所在位置1N流体时，机械能相等：

将ZA=ZB、UA=u、UB=0代入公式(3)：

PB/gρ=u2/2g+PA/gρ (4)

管I、管II中的水均为静止状态，PB=PA+gρh，代入公式(4)：

u=(2gh)1/2 （5）

5.分岔管模型

理想状态下，消防泵稳定运行，开启两座消火栓送水时，可将流场简化为分岔管模型进行分析。

图2 分岔管模型

图2中，ABC为两股流体的虚拟分界面，将上下两股流体视为两个恒定流场。在过流面1-1，上下两股流体实际上是一股流体，每1N流体的机械能相同，上下两个恒定流场在过流面1-1上各取1N流体，机械能相等：

它们与过流面2-2、过流面3-3上任1N流体的关系是：

6.绝对压强与计示压强

以绝对真空为零点起算的压强称为绝对压强。以当地大气压为零点起算的压强称为相对压强。相对压强可由液压表直接测出，又称计示压强。

实际工作中，为便于测量液压，简化计算，常使用计示压强，包括前述“最低压力”，这并不影响伯努利方程的使用，前后标准统一即可。

供水压力的计算

图3设海平面位置为0，气压为P大气压，本文使用伯努利方程时，采用计示压强，P大气压取0；取距吸水口较远的(想象成无限远)过流断面，该断面可认为面积无限大，流速无限趋近于0，计算时取0；该断面与海平面相交处取1 N的海水A；消防泵入口过流断面取1N的海水B，高度、压力、流速分别为HB、PB、UB；消防泵出口过流断面取1N的海水C，高度、压力、流速分别为HC、PC、UC；取一供水消火栓内1N的海水D，高度、压力、流速分别为HD、PD、UD，因内部空间较小，可用D代表该消火栓，压力为P全压。

图3 消防泵工作时的流场

A为静止流体，在静止流体中的任意一点，其静压强的大小在各方向上都相等，即PA=P大气压。B、C分别在泵前、泵后，计算时近似认为高度相同。

同一稳定流场A、B机械能相同：

C具有的机械能较B多一个泵的扬程ΔH或压头ΔP：

C、D处于同一稳定流场，机械能相同：

根据全压的定义，可知：

处理各式，可知供水消火栓压力P全压与消防泵扬程(压头)、消火栓高度的关系：

两边同乘gρ：

从公式(16)、(17)可以看出：压力与泵的位置无关；扬程(压头)不变，HD最大时，压力最小。

船舶在空载吃水时，设最高位置的消火栓为D，D所能达到的最高位置，也是船上消火栓所能达到的最高位置，只需估算出HD，即可算出理论上是否满足要求，举例说明。

例1，某货轮近海航区，总吨1946，型深6.6m，空载吃水2.23m，驾驶室下生活区两层总高约5m，驾驶室两舷各有一消火栓，高约0.7m，所配应急消防泵压头0.33Mpa。

由船舶概况计算可知，消火栓高点距空载吃水时水面高度约10m。