Lernunterlage Maschinistenausbildung
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Lernunterlage Maschinistenausbildung
Niederösterreichischer Landesfeuerwehrverband Abschnittsfeuerwehrkommando Groß-Enzersdorf Lernunterlage Maschinistenausbildung Der Maschinist für Feuerlöschpumpen Inhalt 1 AUFGABEN DES MASCHINISTEN IM LÖSCHEINSATZ...................................................2 2 LÖSCHWASSERENTNAHMESTELLEN.............................................................................2 2.1 FLIESENDES GEWÄSSER:........................................................................................................2 2.2 BRUNNEN:...........................................................................................................................2 2.3 ORTSFESTE SAUGLEITUNG:.....................................................................................................2 2.4 HYDRANTEN:........................................................................................................................2 2.5 ZUBRINGLEITUNG DURCH EINE ZUSÄTZLICHE GRUPPE.....................................................................3 3 AUFBAU UND EINSATZ VON FEUERLÖSCHPUMPEN....................................................3 3.1 DIE TRAGKRAFTSPRITZE..........................................................................................................3 3.2 EINBAUPUMPEN.....................................................................................................................5 4 DER BETRIEB VON FEUERLÖSCHPUMPEN....................................................................6 4.1 BETRIEB VON TRAGKRAFTSPRITZEN............................................................................................6 4.2 BETRIEB EINER EINBAUPUMPE................................................................................................10 5 GRUNDLAGEN DER LÖSCHWASSERFÖRDERUNG.....................................................12 6 QUELLENVERZEICHNIS..................................................................................................13 Feuerlöschpumpen 1 Aufgaben des Maschinisten im Löscheinsatz Der Einsatzmaschinist ist in der Erstphase des Einsatzes zunächst Einsatzkraftfahrer des ihm zugeteilten Fahrzeuges egal, welcher Bauart dieses ist. Am Einsatzort angekommen, nach Erhalt des Einsatzbefehles, stellt sich als erste Aufgabe die richtige Aufstellung des Fahrzeuges. Ein Ausleuchten das unmittelbaren Arbeitsbereiches sollte auf jeden Fall möglich sein. Beim Löscheinsatz kommt es nun auf die Art der Wasserentnahmestelle an wie das Fahrzeug zu positionieren ist. Prinzipiell kann jede Wasserentnahmestelle mit jedem Löschfahrzeug zur Löschwasserförderung genutzt werden. Wasserführende Löschfahrzeuge haben den Vorteil das sie einen Puffer besitzen, der bis zur Errichtung der Wasserversorgung genutzt werden kann. Der Maschinist erkundet die Wasserentnahmestelle und gibt die seiner Einschätzung nach erforderliche Anzahl der Saugschläuche oder Druckschläuche bekannt. 2 Löschwasserentnahmestellen 2.1 Fliesendes Gewässer: Der Saugkorb wird gegen die Strömung gelegt um den zusätzlichen Wasserdruck zu nutzen und Wirbelbildungen zu vermeiden. Dazu muss der Saugkorb mind. 15cm unter Wasser gehalten werden. Eine zusätzliche Halteleine verhindert das abtreiben der Saugleitung. Um den Saugkorb vor Verstopfung zu schützen wird ein Schutzkorb verwendet. 2.2 Brunnen: Die Anzahl der Saugschläuche muss auf die Saughöhe angepasst werden. Da der Wasserspiegel bei der Wasserförderung absinkt (ca. 1m) ist eine Reserve der Saugschlauchlänge einzuplanen. Es ist kein Fehler mehr Saugschläuche als nötig zu verwenden, solange die Saugleitung den Grund des Brunnens nicht erreicht. Dies kann durch eine Ortsveränderung der Pumpe gegebenenfalls ausgeglichen werden, was sicherlich weniger Zeitverlust als eine zu kurze Saugleitung bewirken würde. Eine weitere Alternative sind Tauchpumpen mit Förderleistung über 800l/min, hier ist zu beachten das aufgrund des geringen Ausgangsdruck nur kurze Förderstrecken (20 bis 40m) zu bewältigen sind. 2.3 Ortsfeste Saugleitung: Die Verbindung der ortsfesten Saugleitung mit der Pumpe erfolgt durch einen oder auch mehrere Saugschläuche, wenn die Aufstellung der Pumpe bzw. des Fahrzeuges dies so verlangt. Angemerkt wird das hier in der gesamten Saugleitung kein Rückschlagventil vorhanden ist. 2.4 Hydranten: Der Hydrant ist vor der Wasserentnahme zu spülen, damit etwaige Ablagerungen in der Leitung nicht in das Tankfüllsystem gelangen können. Zur Wasserentnahme sind nur Druckschläuche zugelassen, Saugschläuche können dem Wasserdruck nicht standhalten. Nach jeder Wasserentnahme ist darauf zu achten, das der Hydrant entwässert. Sollte dies einmal nicht der Fall sein, ist der Betreiber der Wasserleitung auf schnellstem Wege zu informieren. Seite 2/13 Feuerlöschpumpen 2.5 Zubringleitung durch eine zusätzliche Gruppe Das Löschwasser wird hier in B-Schläuchen zur Feuerlöschpumpe transportiert. Der Maschinist legt eine B-Länge in Richtung der zubringenden Leitung und setzt einen Verteiler. Dort wird die Zubringleitung in weiterer Folge angekuppelt. Bei Tragkraftspritzen erfolgt die Speisung am Saugeingang mittels Übergangsstück A-B. Bei Einbaupumen (in Kombination mit Löschwassertank) kann die Speisung ebenfalls über den Saugeingang oder den Fülleingang des Wassertanks erfolgen. Vorteil Eingangsdruck wird Genutzt; gleichmäßige Wasserförderung Speisung am Wassertank direkt als Tankfülleingang Puffer einsetzbar, Fahrzeuge können bereits Wasser liefern wenn die Entnahmestelle noch kein Wasser liefert Speisung am Saugeingang Nachteil Wassertank nicht Direkt nachfüllbar Abhilfe Füllleitung vom Pumpenausgang zum Tankfülleingang; Ungleichmäßiger Erster Nachteil kann nicht Förderstrom durch umgegangen werden, Auf- Zu- Rhythmus letzter kann durch Der Tankfüllregelung; erhöhen der Wasserdruck der Motordrehzahl Zubringleitung wird ausgeglichen Auf Null reduziert werden 3 Aufbau und Einsatz von Feuerlöschpumpen 3.1 Die Tragkraftspritze Tragkraftspritzen sind für die Brandbekämpfung gebaute, durch Verbrennungsmotoren angetriebene Feuerlöschkreiselpumpen, welche in der Regel von 4 Mann zur Verwendungsstelle getragen werden können. Zur Bedienung ist ein Mann erforderlich (Maschinist – MA). In der Literatur werden Tragkraftspritzen auch Motorspritze oder Kraftspritze genannt. Die Bezeichnung TS steht für Tragkraftspritze und die Ziffer für den hundertsten Teil des Nennförderstromes [l/min]. Der Nennförderdruck ist bei allen TS 10 bar. Es werden 3 verschiedene Typen unterschieden. Demnach sind genormte Typen: TS 6 600 l/min Nennförderstrom bei 10 bar Nennförderdruck TS 8 800 l/min Nennförderstrom bei 10 bar Nennförderdruck TS 12 1200 l/min Nennförderstrom bei 10 bar Nennförderdruck Gemäß Normprüfung gelten diese Werte bei 3m geodätische Saughöhe und 4,8m Saugleitungslänge, bei Verwendung eines Saugkorbes mit Rückschlagventil. Im Jahr 2008 wurden bereits Tragkraftspritzen ausgeliefert welche eine Literleistung von 1600l/min bei 10 bar Ausgangsdruck erbrachten. Seite 3/13 Feuerlöschpumpen Aufbau der Tragkraftspritze Besteht aus: - dem Traggestell in den Abmessungen genormt; - der Kreiselpumpe das Laufrad bewegt das Wasser durch seine Drehbewegung (Zentrifugalkraft) in den Leitapparat wo es beruhigt wird und sich der Druck erhöht. - der Ansaugvorrichtung ist in den meisten Fällen eine Doppelkolbenpumpe oder Membrandoppelkolbenpumpe (ältere Modell sind mit dem Gasstrahler ausgerüstet) - dem Verbrennungskraftmotor Zwei oder Viertakt Motoren mit zwei oder vier Zylindern, Wasser oder Luftgekühlt; Seite 4/13 Feuerlöschpumpen 3.2 Einbaupumpen Für Einbaupumpen gelten die ähnlichen Bezeichnungen (EP, FPH [FeuerlöschpumpeHochdruck] statt TS) und Wartungsmaßnahmen wie für die TS. Der Aufbau erfolgt jedoch fix im Fahrzeug und verfügt fallweise über zuschaltbaren der Regel sind diese immer noch leistungsstärker als vergleichbare Tragkraftspritzen. Jedoch befindet sich die Pumpenmitte um ca. 1 Meter höher als bei der TS, was bei Brunnen mit wenig Wasser problematisch werden kann (vgl. Tiefsaugen). Taktisch wird die Einbaupumpe bei der Tanklöschgruppe als Verteiler angesehen (daher entfällt der Schlauchtrupp) und direkt vom Fahrzeug aus die Löschleitungen gelegt. Die Einbaupumpe wird über einen Nebenabtrieb vom Fahrzeugmotor aus angetrieben, wodurch eine Bewegung des Fahrzeuges im Pumpenbetrieb nicht ohne weiteres möglich ist. Ebenso ist darauf zu achten das der gleichzeitige Betrieb eines Einbaugenerators zur Stromerzeugung nur mit speziellen baulichen Vorkehrungen möglich ist. Die Einbaupumpe wird wie bereits erwähnt oft mit einer zusätzlichen Hochdruckstufe ausgerüstet. Nachstehende Abbildung zeigt das Schema einer Einbaupumpe: Die Saugseite wird entweder durch Tankwasser oder durch eine Saugleitung oder einer Zubringleitung mit Wasser versorgt. Im Fall vom Tankwasserbetrieb wird das Wasser über den höher gelegenen Tank über eine fixe Verrohrung an den Saugeingang gebracht. Die zusätzlichen Schaufelräder für den Hochdruckteil können bedarfsweise zu- oder abgeschaltet werden. Nachstehende Abbildung zeigt das Betriebsschema bei Betrieb des Hochdruckteil: Der Nieder- und der Hochdruckteil werden beide mit Wasser versorgt. Maßgeblich für den Ausgangsdruck am ND-Teil ist in diesem Falle der Ausgangsdruck an der HD-Stufe. Für den Fall das nur der ND-Teil benötigt wird, kann der Hochdruck weggeschaltet werden. Seite 5/13 Feuerlöschpumpen 4 Der Betrieb von Feuerlöschpumpen Der Betrieb von Einbaupumpen und Tragkraftspritzen, im Allgemeinen Kraftspritzen ist im Prinzip sehr ähnlich. Daher gelten viele Regeln für den Betrieb einer Tragkraftspritze auch für den Betrieb von Einbaupumpen. 4.1 Betrieb von Tragkraftspritzen 4.1.1 Richtiges Aufstellen der Kraftspritze Für das richtige Aufstellen der Pumpe ist der Maschinist verantwortlich. Er sollte daher bereits beim erkunden der Wasserentnahmestelle darauf achten. • • • • • Möglichst eben (max. 15% Neigung) So nah als möglich an der Wasserentnahmestelle Auf Umgebung achten (Brandgefahr durch heißen Auspuff) Abgassschlauch verwenden Befestigungsmöglichkeiten der Saugschlauchleine beachten Seite 6/13 Feuerlöschpumpen 4.1.2 Inbetriebnahme Die Inbetriebnahme erfolgt zum frühest möglichen Zeitpunkt, damit der Motor möglichst warm laufen kann. Der Motor gilt dann als warmgelaufen, wenn er ohne Kaltstarteinrichtung (Choke) rund läuft. • • • • • • Pumpe auskuppeln (Benzinhahn öffnen) Luftklappe zu (Kaltstart) Motor starten Motor warm laufen lassen (Choker auf) Pumpe dicht setzen: Druckausgänge, Entlehrungshahn schließen 4.1.3 Der Ansaugvorgang Vorgangsweise: • • • • • Kupplung bei Standgas langsam einlegen Gashebelstellung laut Betriebsanleitung zeigt das Manometer Druck an, Druckausgang öffnen(Restluft entfernen) Druckausgang schließen, auf Standgas gehen und auskuppeln −−> „Angesaugt“ Sollte sich Luft in der Saugleitung befinden, so ist der gesamte Ansaugvorgang zu wiederholen. Beim Ansaugen evakuiert die Entlüftungseinrichtung das Pumpengehäuse und die angeschlossenen Saugschläuche. Dadurch entsteht in dem Pumpengehäuse und in der Saugleitung eine Druckdifferenz zum Umgebungsdruck. Aufgrund dieser Druckdifferenz drückt der Umgebungsdruck das Wasser von außen in die Ansaugleitung. Die Steighöhe des Wassers in der Ansaugleitung richtet sich nach der Druckdifferenz zwischen Umgebungsdruck und Ansaugdruck. Beim Normluftdruck von 1013 mbar, also etwa 1bar absolut und einer Dichte von Wasser von 1kg/dm³ (4°C) beträgt die maximale theoretische Saughöhe bei wasserfördernden Pumpen 10 Meter. Da es aber in allen Maschinen zu Verlusten kommt (Undichtigkeiten, Reibung, Druckverluste durch Strömung etc.), beträgt auf 150m Seehöhe die maximale Saughöhe bei Feuerlöschpumpen ca. 7,5 Meter. Diese ist aber auch noch abhängig von weiteren Faktoren wie zum Beispiel Gegendruck, Strömungsgeschwindigkeit durch die Pumpe (Fördermenge) oder Temperatur des Wassers. Falls der Ansaugdruck in der Pumpe unter den Dampfdruck des Wassers sinkt, kommt es in der Pumpe zu Kavitation (siehe Punkt 3). Wenn das Wasser in die Pumpe gelangt und die Pumpe anfängt zu fördern, steigt der Druck im Pumpengehäuse an und schaltet bei modernen Pumpen über eine Vorrichtung (z. B. einen Hubkolben) die Entlüftungseinrichtung aus oder wird per Hand deaktiviert. Die Ansaugvorrichtung entfernt die Luft im Pumpengehäuse und in der Saugleitung, daher reicht der atmosphärische Luftdruck, um das Wasser durch die Saugleitung in das Pumpengehäuse zu drücken. Seite 7/13 Feuerlöschpumpen Rote Skala Theoretische Saughöhe: 10,33m bei 4°C Wassertemp. und 1033mbar Luftdruck auf Meereshöhe; Geodätische Saughöhe: 7,5m (senkrechter Abstand zwischen Wasseroberfläche u. Pumpenwellenmitte;); wird am Eingangsdruckmesser bei geschlossenen Druckausgang (Nullförderung) angezeigt. Manometrische Saughöhe: Wird vom Eingangsdruckmesser (rote Skala) angezeigt. 4.1.4 Löschwasserförderung • • • • • • Kommando: „Wasser Marsch“ Pumpe bei Standgas einkuppeln Druck auf ca. 3 bar erhöhen Druckausgang öffnen nach Füllen der Zubringleitung auf erforderlichen Druck einstellen Im Betrieb ist Kavitation auf jeden Fall zu vermeiden. Kavitation entsteht durch verdampfen von Wasser im Saugteil der Pumpe. Dies ist auch bei niedrigen Wassertemperaturen durch Unterdruckbildung im Pumpenraum möglich. Nach dem Verdampfen kondensiert das Wasser schlagartig unter Blasenbildung. Es werden kleine Luftblasen gebildet (Microjets), die plötzlich zerplatzen und so Material abtragen. Kavitation kann prinzipiell an allen Armaturen entstehen, jedoch ist die Schadensbildung in Pumpen mit Abstand am größten. Seite 8/13 Feuerlöschpumpen Kavitation tritt ein: 1. bei zu hoher manometrischer Saughöhe die Fördermenge erhöht wird. (Wasserstand zu niedrig) 2. bei freiem Auslauf, (ohne Gegendruck) die Fördermenge zu groß ist. (Verteiler komplett offen) 3. bei verstopfter Ansaugung der Druck erhöht wird. (Saugkorb verstopft) Erkennen der Kavitation: • • • Vibrieren der Tragkraftspritze und abnormales Pumpverhalten Rasselnde Geräusche (wie Kieselsteine) Absinken des Förderdruckes bei steigender Drehzahl Konsequenz: Bewirkt starken Verschleiß der Pumpe und führt in kurzer Zeit zu deren Zerstörung. Seite 9/13 Feuerlöschpumpen Kontrollen während des Betriebes • • • • • • Kraftstoff Kühlung Öldruckkontrollleuchte Pumpendruck Dichtheit der Pumpe Temperatur der Pumpe Unterbrechen der Löschwasserförderung „Wasser halt“ • • auf Standgas gehen Pumpe auskuppeln „Wasser Marsch“ • • Pumpe einkuppeln Gashebel auf gewünschten Druck einstellen 4.1.5 Außerbetriebnahme einer Tragkraftspritze Bei Kommando: „Wasser halt, zum Abmarsch fertig“ • • • • • • • • auf Standgas gehen Pumpe auskuppeln Entleerungshahn öffnen Saugleitung abkuppeln Pumpe vollständig entleeren Ansaugvorrichtung trockensaugen Motor abkühlen lassen abstellen Kontrollen nach dem Betrieb • • • • Kraftstoff auffüllen Ölstand kontrollieren Pumpe einkuppeln Druckausgänge druckentlasten 4.2 Betrieb einer Einbaupumpe 4.2.1 Vorraussetzungen zur Inbetriebnahme • • • Fahrzeug zum Stillstand bringen Feststellbremse betätigen Getriebe in Neutralstellung Seite 10/13 Feuerlöschpumpen 4.2.2 Tanksaugbetrieb • • • • • • Pumpe dichtsetzen Tanksaugleitung öffnen Nebenabtrieb zur Pumpe einschalten Gegebenenfalls ansaugen bis Wasseraustritt bei „Wasser Marsch“ den jeweiligen Druckausgang öffnen (ca. 3 bar auf Normaldruckmanometer) Pumpendruck mittels Handgas auf notwendigen Druck einstellen 4.2.3 Saugbetrieb • • • • • • • • • • • • • Fahrzeug möglichst nahe zur Wasserentnahmestelle Saugschläuche an Sauganschluss ankuppeln Pumpe dichtsetzen Saugventil öffnen Nebenabtrieb einschalten Ansaugvorrichtung einschalten Gashebel laut Betriebsanleitung einstellen wenn Ausgangsdruck am Manometer angezeigt wird, Druckausgang etwas öffnen (Restluft entfernen) zur gleichen Zeit muss Wasser bei der Ansaugvorrichtung austreten Ansaugvorrichtung ausschalten „Angesaugt“ bei „Wasser Marsch“ den jeweiligen Druckausgang öffnen Pumpendruck mittels Handgas auf notwendigen Druck einstellen 4.2.4 Wasserversorgung über Saugeingang • • • • • • Sammelstück oder Übergangsstück am Saugeingang ankuppeln Druckschläuche ankuppeln Saugventil öffnen gewünschten Druckausgang öffnen um Druckspitzen abzubauen Nebenabtrieb einschalten Pumpendruck mittels Handgas auf notwendigen Druck einstellen 4.2.5 Kontrolle während des Betriebes • • • • • • Ein- und Ausgangsdruck beobachten Kavitation vermeiden Kühlung und Kraftstoffvorrat des KFZ kontrollieren Wassertankinhalt beobachten Dichtheit der Pumpe kontrollieren Maschinist ist immer in der Nähe der Pumpe Seite 11/13 Feuerlöschpumpen 4.2.6 Außerbetriebnahme einer Einbaupumpe bei Kommando „Wasser Halt, zum Abmarsch fertig“ • • • • • • • Handgashebel auf Standgas stellen Nebenabtrieb ausschalten Tanksaugleitung bzw. Saugeingang schließen Schläuche abkuppeln Pumpe und Leitungen entleeren Trockensaugen der Ansaugvorrichtung Wassertank füllen 5 Grundlagen der Löschwasserförderung Der Ausgangsdruck muss mindestens dem kleinsten eingesetzten Verbraucher entsprechen plus den zu erwarteten Reibungsverlusten. Beispiel: für ein C-Rohr mit Mundstück werden 4 bar benötigt, bei 2 ebenen B-Längen, einem Verteiler und 2C-Schläuchen sollten an der TS ca. 5-6 bar anliegen. Damit die Werte aus nachstehender Tabelle eingehalten werden, ist es wichtig das der richtige Strahlrohrdruck angewendet wird. C-Rohr C-Rohr B-Rohr B-Rohr Werfer ∅m m 9 12 16 22 24 Werfer 30 HD Rohr 7 Rohr l/min Druc k 100 4 bar 200 5 bar 400 6 bar 800 7 bar 120 10 0 bar 200 10 0 bar 170 30 bar Wurfweit e 9 12 16 21 40-60m Wurfhöh e 7 9 12 16 k.A. Deckungsbrei te 10 15 20 25 --- 40-60m k.A. --- gering gering --- Bei gleichzeitigem Einsatz von B- und C- Rohren ist das B-Rohr für den Ausgangsdruck der Pumpe maßgebend. Verhalten des Wassers in Schlauchleitungen und Druckverluste Bei der Förderung von Löschwasser in Druckschlauchleitungen verursacht die durch die Bewegung entstehende Reibung Verluste. Diese richten sich nach dem Durchmesser des Schlauches, der geförderten Menge, der Beschaffenheit des Schlauches und der Schlauchleitungslänge Höhenunterschiede ( Geodätisch )erzeugen in der Schlauchleitung, bei Steigungen Druckverlust und bei Gefälle einen Druckgewinn. 10m Höhenunterschied = 1bar (10mWS) Die zur Vornahme von verschiedenen Strahl- und Schaumrohren in die Schlauchleitung eingebauten Armaturen ( Verteiler, Zumischer etc.) bewirken ebenfalls einen Druckverlust, dieser Druckverlust wird mit ca 1 bar gerechnet. Der Gesamtdruckverlust ergibt sich daher aus: • • • dem Reibungsverlust in der Schlauchleitung dem Steigverlust durch die Überwindung von Höhen durch die eingebauten Armaturen Seite 12/13 Feuerlöschpumpen Der richtige Strahlrohrdruck wird vom Maschinisten an der Feuerlöschpumpe eingestellt. Nachstehende Tabelle zeigt die Druckverluste beim Wassertransport bei einer Schlauchlänge von 100m: Liter/Minute 200 400 600 800 1000 1200 1400 A 110mm 5 B 75mm 0,1 0,25 0,5 1 1,5 2,5 3,5 C52mm 0,6 2 5 9 14 20 C42mm 2 7 17 HD 3,5 28 In der Praxis sind die Druckverluste der B-Schläuche einer Zubringleitung von wesentlicher Bedeutung. Reibungsverlusttabelle B. Druckschlauch Fördermenge 200 400 600 100 m 0,10 0,25 0,50 20 m 0,02 0,05 0,10 800 1,00 0,20 1000 1,50 0,30 1200 2,50 0,50 1600 5,00 1,00 l/min. bar bar Beispiel Gegeben ist: Fördermenge Q= 200 l/min Druck am Strahlrohr 5 bar Länge der Löschleitung ist 200m Steigung ist 20 m Gesucht ist der Ausgangsdruck der TS Rechenvorgang: Ausgangsdruck am Strahlrohr Druckverlust durch Reibung in Zubringleitung Druckverlust durch Höhe Druckverlust Verteiler + Löschleitung Ausgangsdruck TS 5 bar ( Sollwert lt. Tabelle ) 0,2 bar 2 bar 1 bar 8,2 bar Daraus folgt: 10 bar oder Vollgas sind nicht immer notwendig! Weiterführende Informationen werden in den Ausbildungsmodulen BD10 Löschmittelbedarf für den Einsatz und BD20 Löschwasserförderung der NÖ Landesfeuerwehrschule vermittelt. 6 Quellenverzeichnis NÖ Landesfeuerwehrverband ÖBFV Fachschriften Heft Nr. 2 FF Probstdorf, Skriptum Einsatzmaschinistenausbildung Textzusammenstellung und Layout: ASB BI Dipl.-Ing.[FH] Heinrich Reinolt Seite 13/13