消防ホースの圧力の説明: 使用圧力、試験圧力、摩擦損失

乗組員は1-3/4インチの攻撃ラインに突撃します。ポンプパネルは 150 psi を示し、ノズル近くのインラインゲージは 95 psi を示し、ラインを保持している消防士は依然として水流が弱いと判断しています。何も壊れていません。これら 2 つのゲージの間にある 55 psi は摩擦損失であり、すべての部品が検査に合格したにもかかわらず、ホース システムのパフォーマンスが低下するほとんどのケースがこれで説明されます。

まず簡単に答えます。消防ホースの圧力はシステムの番号であり、ホースの番号ではありません。ラインは、作動圧力、摩擦損失、ノズル圧力、カップリングとアダプターの圧力定格がすべて一致している場合にのみ、使用可能なストリームを供給します。そのうちの 1 つを逃すと、最も弱いコンポーネントがアセンブリ全体の上限を設定します。

入り混じるプレッシャーの数字

ホースの性能に関するほぼすべての会話で 5 つの圧力用語が登場し、それらはあたかも同じことを意味するかのように日常的に使用されています。

使用圧力とテスト圧力

使用圧力は連続使用定格です。テスト圧力は、制御された条件下で短期間に適用される時々の負荷定格です。これらは交換可能ではなく、これらを 1 つの数字として扱うと、多くの混乱が始まります。

現代のホースのジャケット部の定格は 300 ～ 400 psi であることが多く、アタック ラインの通常の動作圧力はノズル部で約 100 ～ 150 psi です。そのギャップは意図的なものです。これにより、ジャケットとハードウェアに、サージ、ウォーターハンマー、および時折発生するねじれを問題なく吸収する余地が与えられます。

サービステストでは、通常の帯域をはるかに超える長さを押し上げます。 1-1/2 インチおよび 1-3/4 インチのホースの場合、テスト圧力は 300 psi 近くに制限されることがよくあります。これは主に、圧力が低い場合には気づかれないよじれが、その圧力を超えると本当に危険になるためです。この結果は見落とされがちです。150 psi の作動圧力で評価された長さは、テスト ベイ内の圧力の約 2 倍に加圧され、それにラッチされたり、ねじ込まれたり、クランプされたりするものはすべて同じ圧力に耐えなければなりません。ホースのラベルに何と記載されているかに関係なく、ジャケットよりも低い定格のカップリングを使用すると、300 psi アセンブリが 150 psi アセンブリに変わります。

フリクションロス：ポンプゲージとノズルゲージが一致しない理由

摩擦損失は、水をホースに押し込むだけで消費される圧力です。これが、ポンプ パネルの測定値がノズルが実際に受け取る値と一致しない最大の理由です。

場の式は FL = C x Q 二乗 x L です。ここで、Q は毎分数百ガロンの流量、L は数百フィートの長さです。 C 値は直径とライニングを反映します。1 インチのホースでは約 150、1-3/4 インチでは約 15.5、2-1/2 インチではほぼ 2 です。

実際に実行された例によって、算術演算が具体化されます。入口で 100 psi を必要とする組み合わせノズルに、150 gpm で流れる 200 フィートの 1-3/4 インチ ホースを取り込みます。摩擦損失は 15.5 x 1.5 x 1.5 x 2、または約 70 psi です。ノズルの要件に加えて器具の損失に対するわずかな許容値を追加すると、先端で 100 psi を維持するには、ポンプはおよそ 175 ～ 180 psi を生成する必要があります。 2-1/2 インチのホースで同じ 150 gpm を流した場合、摩擦損失は約 9 psi に低下します。これがまさに供給ラインのサイズが十分に確保され、アタック ラインが短く保たれている理由です。

計算は推定であり、測定ではありません。流量テストは、ホース、ポンプ、器具、ノズルが 1 つのシステムとしてどのように連携して動作するかを確認するものであり、校正されたピトーゲージまたは流量計が、数値が装置に耐えられるかどうかを知る唯一の方法です。

圧力が失われ、カップリングやアダプターの内側にキャップがかかる場所

カップリングは摩擦損失に寄与し、アセンブリの圧力上限も設定しますが、選択シートではホースのみに焦点を当てることがよくあります。圧力下でカップリングがどのように動作するかは、5 つの詳細によって決まります。

• 水路の直径。内径が制限された公称 2-1/2 インチのカップリングは、ライン全体の摩擦損失を高めます。
• 内部仕上げ。粗い鋳物や位置のずれたガスケットは乱流を増大させ、高流量時の圧力損失として現れます。
• 圧力定格。カップリングの定格はホースの作動圧力以上である必要があり、その逆ではありません。
• 封印顔。ガスケットの材質と圧縮によって、ジョイントが滲み始める圧力が決まります。
• ロック方式。ラッチ付きジョイントとネジ付きジョイントは、圧力が上昇してラインが引きずられると動作が異なります。

カップリングはフィールドでのミスが最も早く表面化する場所でもあります。ガスケットが曲がって取り付けられている場合、ラッチが完全に噛み合っていない場合、またはネジ継手が左手できつく締められている場合は、低圧で保持され、100 psi を超える漏れが発生します。消防ホースの接続方法を正しく接続する方法を確認することは、故障後だけでなく、シーズンごとに 10 分間行う価値があります。異なる規格の機器が適合する必要がある場合、規格を超えたアダプターが移行に対応しますが、各アダプターでは別のボア変更と別の圧力定格を確認する必要があります。

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ノズルとノズルの反応

ノズル圧力は、システム全体が調整される目標です。組み合わせノズルは通常、実行可能な霧のパターンと到達距離を生成するために、入口で約 100 psi を必要とします。スムースボアノズルは、通常約 50 psi より低く作動し、ポンプ設定の小さな誤差の影響をはるかに受けません。

ノズル圧力を上げるとノズルの反応も上がりますが、この数値は理論上のものではありません。反力 (ポンド) は、およそ 0.0505 x 流量 (gpm) x ノズル圧力の平方根です。 150 gpm および 100 psi では、乗組員に対して約 76 ポンドの圧力がかかることになります。 200 gpm で同じ計算をすると 100 ポンドを超えますが、これは 1 人がはしごや階段で支えられる重量をはるかに超えています。

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調整可能なノズルにより、オペレーターはポンプ設定を変更せずに、流量の形状と到達範囲を交換できますが、入口での目標圧力は変わりません。ノズルのゲージが低い場合は、パターンをさらに開くのではなく、最初に供給側を修正します。

販売代理店は店舗を追加して損失を増やす

ディストリビュータは 1 つの入力ラインを 2 つ、3 つ、または 4 つの出力ラインに分割し、各出口には独自の摩擦損失と独自のノズル要件があります。 2 本の 1-3/4 インチ ラインを 150 gpm でそれぞれ供給する 2 ウェイ ユニットは、単一ラインの約 2 倍の水を必要とし、その後ろの供給ラインは 1 つの分岐ではなく、その合計に合わせたサイズにする必要があります。

チャージされたラインが砂利の上を引きずられたり、コーナーを曲がったりしたときに最初に機能しなくなるのは通常、流量ではなくラッチのセキュリティであるため、高圧ではロック バージョンが重要になります。

圧力の問題を引き起こす仕様と購入の間違い

• 同じアセンブリ内のカップリング、アダプター、ノズルの定格圧力を無視して、使用圧力に基づいてホースを選択します。
• 呼び径を実際の水路として扱います。同じサイズのラベルが付いた 2 つのカップリングでも、ボアと流量の性能が大きく異なる場合があります。
• 各アダプターが導入するボア縮小をチェックせずに、1 つのラインで標準を混合します。
• ガスケットの材質要件をスキップします。ニトリル、EPDM、およびその他の化合物は、温度範囲や化学物質への曝露によって異なる挙動を示します。
• 使用中のホースのテスト圧力を確認せずに交換用カップリングを購入する。
• ねじの種類、シート角度、ロック形式を指定せず、部品名のみでご注文ください。

圧力の問題を早期に発見する迅速な現場チェック

1. ラインをチャージして歩きましょう。カップリングでの滲みに注意してください。これは通常、ホースの問題ではなく、ガスケットまたはシートの問題を意味します。
2. 使用する前に毎回ガスケットとシール面に切れ目、硬化、膨張がないか点検してください。
3. ラインを固定した状態で、圧力をかけながら手で 1/4 回転カップリングのラッチの係合を確認します。
4. 流しながら残圧を読み取ります。流量が増加するにつれて急激に低下する場合は、供給が制限要因になります。
5. ノズル入口ゲージとポンプ パネルの読み取り値を比較し、その差を書き留めます。この数値が突然変化した場合は、新しい制限またはアプライアンスの障害を示しています。
6. すべての長さおよびすべてのカップリング アセンブリのサービス テストの日付と圧力を記録してください。

消防ホースの圧力はチェーンであり、チェーンの強度はその中で最も低い定格と同じです。動作圧力、摩擦損失、ノズルのターゲット、およびハードウェアの定格を相互に一致させ、計算ではなくフロー テストで数値を検証すると、ソフト ストリームに関する苦情のほとんどはノズルに到達する前に解消されます。