Các loại vòi chữa cháy khác nhau là gì và chúng hoạt động như thế nào?

Khi đám cháy bùng phát, hiệu quả của việc ứng phó dập tắt không chỉ phụ thuộc vào lượng nước có sẵn mà còn phụ thuộc vào mức độ chính xác và hiệu quả của lượng nước đó được đưa vào đám cháy. Vòi chữa cháy và vòi phun của nó hoạt động như một hệ thống tích hợp và việc không khớp một trong hai bộ phận với loại đám cháy, cách bố trí tòa nhà hoặc yêu cầu vận hành có thể dẫn đến việc kiểm soát lửa không đầy đủ, hư hỏng do nước không cần thiết hoặc các điều kiện nguy hiểm cho lính cứu hỏa. Hiểu các loại vòi chữa cháy khác nhau, cách phân loại vòi chữa cháy và cách các bộ phận này phối hợp với nhau là kiến ​​thức cần thiết cho các chuyên gia an toàn phòng cháy chữa cháy, người quản lý cơ sở và bất kỳ ai chịu trách nhiệm bảo trì hoặc triển khai thiết bị chữa cháy.

Vòi chữa cháy là gì và tại sao loại vòi này lại quan trọng?

A vòi phun chữa cháy là đầu nối được gắn vào đầu xả của vòi chữa cháy để điều khiển hình dạng, tốc độ dòng chảy, vận tốc và kiểu dáng của dòng nước hướng vào đám cháy. Mặc dù trông có vẻ là một phụ kiện cơ khí đơn giản, vòi phun thực sự là một thiết bị thủy lực chính xác xác định xem nước có tiếp cận được đám cháy một cách hiệu quả hay không, liệu nó có chuyển đổi hiệu quả thành hơi để hấp thụ nhiệt hay không và liệu lính cứu hỏa đang vận hành có thể duy trì khả năng kiểm soát dưới lực phản ứng do dòng nước tạo ra hay không.

Các kịch bản cháy khác nhau đòi hỏi các đặc tính cung cấp nước cơ bản khác nhau. Ngọn lửa tấn công trực tiếp vào đám cháy kết cấu đòi hỏi dòng tia thẳng tốc độ cao có thể xuyên sâu vào vật liệu đang cháy. Đám cháy rừng ở vùng bụi rậm khô có thể cần kiểu sương mù rộng để làm mát khu vực xung quanh và bảo vệ lính cứu hỏa. Cháy nhiên liệu loại B có thể yêu cầu sự kết hợp cụ thể giữa tốc độ dòng chảy và kiểu dòng để tránh làm lan rộng chất lỏng dễ cháy. Việc chọn sai loại vòi phun sẽ làm giảm hiệu quả ngăn chặn và có thể khiến tình hình trở nên trầm trọng hơn. Đây là lý do tại sao việc lựa chọn loại vòi phun vòi chữa cháy là năng lực cốt lõi trong việc lập kế hoạch và vận hành chữa cháy.

Các loại vòi chữa cháy chính

Vòi phun vòi chữa cháy được phân loại rộng rãi theo khả năng mô hình dòng chảy, phương pháp kiểm soát tốc độ dòng chảy và ứng dụng dự định. Mỗi loại đều có điểm mạnh và hạn chế hoạt động cụ thể để xác định nơi sử dụng nó phù hợp nhất.

Vòi khoan mịn

Đầu phun có lỗ trơn - còn được gọi là đầu phun có lỗ đặc hoặc đầu thẳng - là thiết kế đầu phun đơn giản và lâu đời nhất trong chữa cháy. Nó bao gồm một đầu hình trụ với một lỗ nhẵn, không bị cản trở, tạo ra một dòng thẳng mạch lạc duy nhất. Đường kính đầu được cố định và xác định tốc độ dòng chảy ở áp suất vận hành nhất định. Đường kính đầu thông thường cho các hoạt động bằng tay nằm trong khoảng từ 15 mm (5/8 inch) đến 32 mm (1¼ inch), trong khi các đầu lỗ khoan trơn của luồng chính có thể đạt tới 44 mm (1¾ inch) hoặc lớn hơn.

Vòi phun trơn được đánh giá cao nhờ khả năng cung cấp dòng chảy cao với lực phản ứng vòi phun tối thiểu so với năng lượng dòng nước, tính đơn giản về mặt cơ học và không có bộ phận chuyển động nào bị hỏng và khả năng duy trì sự kết hợp của dòng trong khoảng cách xa - thường vượt quá 30 đến 40 mét. Chúng là lựa chọn ưu tiên để tấn công mạnh mẽ vào cấu trúc bên trong và cho các tình huống cần cung cấp nước tối đa trên khoảng cách xa. Hạn chế của chúng là không có bất kỳ sự điều chỉnh mẫu nào; chúng chỉ tạo ra dòng thẳng và không thể tạo ra dạng sương mù hoặc phun để làm mát bằng hơi hoặc bảo vệ phi hành đoàn.

Vòi phun kết hợp (Vòi phun sương)

Vòi phun kết hợp, hay còn gọi là vòi phun sương, là loại vòi phun linh hoạt nhất trong chữa cháy hiện đại và là thiết bị tiêu chuẩn trên phần lớn các thiết bị chữa cháy trên toàn thế giới. Nó sử dụng cơ chế làm lệch hướng có thể điều chỉnh, có thể xoay hoặc di chuyển để tạo ra mô hình biến đổi liên tục từ luồng thẳng hẹp đến sương mù góc rộng, thường là từ góc hình nón từ 0° đến 100°. Tính linh hoạt của mô hình này cho phép một vòi phun duy nhất có thể xử lý một cuộc tấn công trực tiếp theo luồng, sương mù rộng cho chiến thuật bắn được kiểm soát thông gió, sương mù trung bình để bảo vệ phơi nhiễm hoặc sương mù hẹp để làm mát khí.

Vòi phun kết hợp có sẵn ở các biến thể dòng cố định và tự động (áp suất không đổi). Vòi phun kết hợp dòng cố định cung cấp tốc độ dòng chảy cài đặt — thường là 95, 190 hoặc 250 lít mỗi phút — ở áp suất vận hành thiết kế là 700 kPa (100 psi). Các vòi phun kết hợp tự động kết hợp cơ chế điều chỉnh áp suất bằng lò xo giúp duy trì áp suất vòi phun tương đối ổn định trên một phạm vi tốc độ dòng chảy rộng, khiến chúng dễ ổn định hơn khi áp suất bơm dao động. Sự đánh đổi là độ phức tạp cơ học tăng thêm và yêu cầu bảo trì thường xuyên hơn so với thiết kế lỗ khoan trơn hoặc dòng chảy cố định.

Vòi phun có thể điều chỉnh

Vòi phun lưu lượng có thể điều chỉnh cho phép người vận hành chọn thủ công giữa hai hoặc nhiều tốc độ dòng đặt trước - ví dụ: 115 LPM, 190 LPM và 280 LPM - sử dụng vòng chọn hoặc quay số chọn trên thân vòi phun. Khả năng này cho phép các đội điều chỉnh tốc độ cấp nước phù hợp với điều kiện cháy và công suất bơm sẵn có mà không cần thay đổi vòi phun hoặc đầu. Vòi phun có thể điều chỉnh dòng chảy ngày càng phổ biến trên các thiết bị chữa cháy đô thị, nơi có thể sử dụng cùng một dòng vòi cho cả các cuộc tấn công nội thất dân cư yêu cầu tốc độ dòng chảy thấp hơn và các đám cháy công trình thương mại lớn hơn đòi hỏi khối lượng lớn hơn.

Vòi phun bọt

Vòi phun bọt được thiết kế đặc biệt để hút không khí vào hỗn hợp nước-bọt đậm đặc, tạo ra bọt nở ra được áp dụng cho các đám cháy loại B (chất lỏng dễ cháy). Vòi phun bọt hút không khí hút không khí qua các cổng cảm ứng xung quanh đầu vòi, tạo ra lớp bọt có độ giãn nở thấp với tỷ lệ giãn nở từ 4:1 đến 10:1. Máy tạo bọt có độ giãn nở trung bình và cao được sử dụng trong không gian kín hoặc bảo vệ nhà chứa máy bay đạt được tỷ lệ giãn nở từ 100:1 đến 1000:1. Vòi phun bọt phải được kết hợp chính xác với loại và nồng độ bọt cô đặc cụ thể đang được sử dụng, vì việc sử dụng vòi hút khí có công thức tạo bọt sai sẽ làm giảm đáng kể hiệu suất hạ gục.

Vòi xuyên và xuyên

Vòi phun xuyên là loại chuyên dụng được thiết kế để dẫn động hoặc khoan xuyên qua tường, mái nhà hoặc thân xe để đưa nước hoặc bọt vào các không gian kín nơi việc tiếp cận trực tiếp là không thể hoặc nguy hiểm. Chúng có mũi khoan hoặc mũi khoan bằng thép cứng và nhiều lỗ phun nhỏ ngay phía sau mũi khoan. Sau khi lắp vào, chúng sẽ tạo ra kiểu phun 360° bên trong không gian kín. Chúng đặc biệt có giá trị để chữa cháy bên trong khoang động cơ xe, hốc tường và thân máy bay, đồng thời chúng làm giảm nhu cầu mở các cấu trúc có thể góp phần ngăn chặn cháy.

So sánh loại vòi chữa cháy

Bảng sau đây tóm tắt các đặc tính hoạt động chính của các loại vòi phun chữa cháy chính để hỗ trợ đưa ra quyết định lựa chọn.

Tìm hiểu về vòi chữa cháy: Các loại và phân loại

Ống nước chữa cháy là ống dẫn nước có áp từ máy bơm đến vòi phun. Giống như vòi phun, chúng không phải là những sản phẩm chung có thể thay thế được - vòi chữa cháy được thiết kế theo mức áp suất cụ thể, cấp đường kính, tiêu chuẩn xây dựng và yêu cầu ứng dụng. Việc sử dụng ống mềm có kích thước nhỏ hơn, định mức không chính xác hoặc bị hỏng với vòi phun hiệu suất cao có thể dẫn đến hỏng ống, hạn chế dòng chảy hoặc chấn thương.

Vòi tấn công

Vòi tấn công là vòi chữa cháy chính được sử dụng trực tiếp trong các hoạt động chữa cháy. Nó được thiết kế để triển khai nhanh chóng, chịu được áp lực làm việc thường từ 1.000 đến 1.700 kPa (150 đến 250 psi) và được lính cứu hỏa xử lý trong các điều kiện khắt khe. Đường kính ống tấn công tiêu chuẩn là 38 mm (1½ inch) và 45 mm (1¾ inch) cho các hoạt động cầm tay, với 65 mm (2½ inch) được sử dụng cho các hoạt động tấn công chuyển tiếp và đường dây cao hơn. Ống tấn công được sản xuất với lớp áo dệt tổng hợp bên trên lớp lót cao su hoặc nhựa nhiệt dẻo liền mạch, mang lại sự linh hoạt, chống mài mòn và ngăn chặn áp suất.

Ống cấp (Ống có đường kính lớn)

Ống cấp - còn được gọi là ống có đường kính lớn (LDH) - được sử dụng để chuyển nước từ vòi hoặc nguồn nước tới máy bơm của thiết bị chữa cháy hoặc giữa thiết bị bơm rơle. Đường kính LDH tiêu chuẩn là 100 mm (4 inch) và 125 mm (5 inch). Ống cung cấp hoạt động ở áp suất thấp hơn ống tấn công — thường là 700 đến 1.000 kPa (100 đến 150 psi) — nhưng có lưu lượng cực cao, thường vượt quá 2.000 đến 4.000 lít mỗi phút. Cấu trúc của họ ưu tiên khả năng lưu lượng cao và triển khai dễ dàng hơn là tính linh hoạt và khả năng chống mài mòn được yêu cầu của các đường tấn công.

Ống tăng áp

Ống tăng áp là ống cao su áp suất cao, có đường kính nhỏ hơn - thường từ 19 mm đến 25 mm (¾ đến 1 inch) - được gắn cố định trên một cuộn trên thiết bị chữa cháy. Nó được sử dụng để triển khai nhanh chóng chống lại các đám cháy mới bắt đầu, cháy xe và cháy rác khi tốc độ dòng chảy được cung cấp bởi đường tấn công kích thước đầy đủ là không cần thiết. Ống tăng áp có thể hoạt động ở áp suất lên tới 2.100 kPa (300 psi) và được đánh giá cao vì dễ triển khai mà không cần bố trí và nối các chiều dài ống tiêu chuẩn.

Lâm nghiệp và đất hoang dã

Ống lâm nghiệp nhẹ, linh hoạt và được thiết kế để vận chuyển và triển khai thủ công trên địa hình gồ ghề, nơi không có phương tiện tiếp cận. Nó thường có đường kính 38 mm (1½ inch), được sản xuất với cấu trúc áo khoác nhẹ hơn ống tấn công tiêu chuẩn và được định mức chịu áp suất khoảng 1.000 đến 1.400 kPa. Một số thiết kế ống lâm nghiệp sử dụng cấu trúc vỏ đơn để giảm trọng lượng trên mỗi đơn vị chiều dài, chấp nhận độ bền nổ thấp hơn một chút để cải thiện khả năng đóng gói và giảm mệt mỏi khi mang theo trong các hoạt động kéo dài trên vùng đất hoang.

Thông số kỹ thuật quan trọng để phù hợp giữa vòi và vòi phun

Để vòi chữa cháy và vòi phun hoạt động cùng nhau như một hệ thống hiệu quả, một số thông số thủy lực và cơ khí phải được khớp chính xác. Sự không phù hợp dẫn đến hiệu suất dòng chảy kém, lực phản ứng ống quá mức hoặc tổn thất áp suất làm giảm khả năng cung cấp dòng định mức của vòi phun.

• Đường kính ống và tốc độ dòng chảy của vòi phun: Đường kính ống phải đủ để cung cấp tốc độ dòng chảy yêu cầu của vòi phun mà không bị mất ma sát quá mức. Theo hướng dẫn chung, ống mềm 38 mm có thể hỗ trợ tốc độ dòng chảy lên tới khoảng 250 LPM; ống 45 mm lên tới 450 LPM; và một ống 65 mm có tốc độ lên tới 900 LPM ở chiều dài đường dây thông thường. Vượt quá các ngưỡng này sẽ làm giảm áp suất đáng kể và làm giảm áp suất vận hành vòi phun dưới thông số thiết kế.
• Khả năng tương thích áp suất vận hành: Vòi phun trơn thường được thiết kế để hoạt động ở áp suất vòi phun từ 350 đến 500 kPa (50 đến 75 psi). Vòi phun sương mù kết hợp tiêu chuẩn hoạt động ở mức 700 kPa (100 psi). Vòi phun áp suất thấp được thiết kế để cải thiện độ an toàn của lính cứu hỏa và giảm lực phản ứng hoạt động ở mức 350 kPa (50 psi). Áp suất xả của bơm phải tính đến cả áp suất vòi phun yêu cầu và tổn thất ma sát trên chiều dài ống được sử dụng.
• Khả năng tương thích khớp nối: Các khớp nối vòi chữa cháy phải khớp giữa các phần vòi và giữa vòi và vòi phun. Khớp nối Storz, được sử dụng rộng rãi ở Châu Âu và ngày càng tăng ở các khu vực khác, có tính đối xứng và trung tính về giới tính. Các khớp nối Tiêu chuẩn Quốc gia Hoa Kỳ (ANST) và Tiêu chuẩn Tức thời của Anh (BSI) được phân loại theo giới tính. Việc trộn các tiêu chuẩn khớp nối không tương thích đòi hỏi các bộ điều hợp tăng thêm trọng lượng và các điểm rò rỉ tiềm ẩn cho đường ống.
• Lực phản ứng của vòi phun và xử lý vòi: Cấu hình vòi phun có lưu lượng cao hơn, áp suất cao hơn tạo ra lực phản ứng lớn hơn mà nhóm vòi phải kiểm soát. Một vòi phun có lỗ trơn 65 mm có đầu 32 mm ở 500 kPa tạo ra phản lực vượt quá 300 N — đòi hỏi đội ống mềm được trang bị và chuẩn bị phù hợp. Việc lựa chọn vòi phun phù hợp với quy mô đội ngũ sẵn có và năng lực thể chất cũng quan trọng như việc phù hợp các thông số thủy lực.

Yêu cầu bảo trì và kiểm tra vòi và vòi chữa cháy

Vòi và vòi chữa cháy là thiết bị an toàn sinh mạng phải luôn được bảo trì ở tình trạng có thể sử dụng được. Vòi hoặc vòi phun bị hỏng trong quá trình chữa cháy đang hoạt động có thể dẫn đến thương tích cho lính cứu hỏa, mất khả năng kiểm soát lửa hoặc sập cấu trúc. Cả NFPA 1962 (Tiêu chuẩn về Chăm sóc, Sử dụng, Kiểm tra, Thử nghiệm Dịch vụ và Thay thế Vòi chữa cháy, Khớp nối, Vòi phun và Thiết bị vòi chữa cháy) và các tiêu chuẩn quốc tế tương đương đều quy định các tiêu chí kiểm tra, thử nghiệm và thay thế tối thiểu.

• Kiểm tra dịch vụ ống hàng năm: Tất cả các ống cung cấp và chữa cháy phải được kiểm tra áp suất thủy tĩnh hàng năm ở mức 110% áp suất thử nghiệm dịch vụ tối đa của ống - thường là 1.700 kPa đối với ống tấn công và 1.000 kPa đối với ống cung cấp. Bất kỳ ống mềm nào có dấu hiệu rò rỉ vỏ ngoài, tách khớp nối hoặc phồng lớp lót trong quá trình thử nghiệm phải được loại bỏ khỏi dịch vụ ngay lập tức.
• Kiểm tra trực quan sau mỗi lần sử dụng: Sau mỗi lần triển khai, các ống phải được kiểm tra dọc theo toàn bộ chiều dài của chúng xem có vết cắt, trầy xước, xoắn, nấm mốc hoặc hư hỏng khớp nối hay không. Các ống mềm được sử dụng trong các tình huống giải phóng phương tiện, công nghiệp hoặc vùng đất hoang có thể bị hư hỏng không thể nhìn thấy nếu không kiểm tra cẩn thận. Các phần bị hư hỏng phải được sửa chữa bởi kỹ thuật viên có trình độ hoặc ống bị hỏng.
• Kiểm tra dòng chảy và mẫu vòi phun: Các vòi phun phải được kiểm tra lưu lượng định kỳ để xác minh rằng tốc độ dòng chảy thực tế phù hợp với thông số kỹ thuật của nhà sản xuất và các cơ chế điều chỉnh kiểu mẫu hoạt động trơn tru trong toàn bộ phạm vi của chúng. Các vòi phun kết hợp phải được tháo rời và kiểm tra độ mòn trên cơ cấu làm lệch hướng và bề mặt ghế hàng năm hoặc sau khi tiếp xúc với nguồn nước có tính ăn mòn.
• Thay thế đệm khớp nối: Các miếng đệm khớp nối ống phải được kiểm tra tại mỗi lần kiểm tra dịch vụ và thay thế nếu chúng có vết nứt, bộ nén hoặc hư hỏng bề mặt. Miếng đệm khớp nối bị rò rỉ dưới áp suất vận hành gây ra tổn thất dòng chảy đáng kể và khiến những người ở gần bị phun nước áp suất cao.

Kết luận

Lựa chọn loại vòi phun vòi chữa cháy và thông số kỹ thuật của vòi chữa cháy không phải là chi tiết hành chính - chúng là các quyết định kỹ thuật có ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả chữa cháy và an toàn nhân sự. Sự đơn giản và tầm với của vòi phun trơn tru khiến nó không thể thay thế được trước sự tấn công mạnh mẽ vào cấu trúc. Tính linh hoạt của vòi phun sương kết hợp khiến nó trở thành tiêu chuẩn cho các hoạt động có mục đích chung. Ống cung cấp và ống tấn công có vai trò thủy lực riêng biệt không thể thay thế cho nhau. Bằng cách hiểu các nguyên tắc thủy lực xác định hiệu suất của vòi phun, điều chỉnh đường kính và chiều dài ống phù hợp với yêu cầu về dòng chảy của vòi phun, bảo trì thiết bị theo các tiêu chuẩn đã được công nhận và chọn loại vòi phun dựa trên các tình huống cháy cụ thể đang được lên kế hoạch, sở cứu hỏa và đội cứu hỏa công nghiệp có thể xây dựng hệ thống vòi và vòi phun mang lại khả năng ngăn chặn hiệu quả, đáng tin cậy khi cần thiết nhất.