نسبت معمولی فوم به آب مورد استفاده در ماشین آتش نشانی فوم چیست؟

مقدمه

در عملیات اطفاء حریق، به ویژه شامل خطرات مایع قابل اشتعال (کلاس B) یا تنظیمات ساختاری تخصصی، ادارات آتش نشانی اغلب دستگاه ها را به سیستم های فوم مجهز می کنند. الف کامیون آتش نشانی فوم یکی از این دستگاه هاست: یک موتور آتش نشانی مجهز به مخازن کنسانتره فوم و سیستم های تناسبی که امکان تخلیه محلول فوم-آب را به جای آب معمولی فراهم می کند. کلید اثربخشی آن دوز صحیح کنسانتره فوم است - نسبت حجمی فوم به آب باید دقیق باشد تا از قدرت خاموش کردن اطمینان حاصل شود، از هدر رفتن جلوگیری شود و عملکرد در شرایط جریان و فشار متغیر حفظ شود.

نسبت های معمولی کنسانتره فوم: یک مرور کلی

نسبت استاندارد برای فوم های کلاس B در کامیون های آتش نشانی فوم

برای اطفاء حریق کلاس B (مایع قابل اشتعال)، بسیاری از سیستم‌های فوم روی کامیون آتش نشانی فوم به گونه‌ای طراحی شده‌اند که با 1%، 3% یا 6% کنسانتره فوم بر حسب حجم کار کنند (یعنی 1 قسمت کنسانتره فوم در هر 99 قسمت آب، 3 در 97، یا 6 در هر 94). 

• 1٪ اغلب برای بارهای سوخت سبک تر، آتش سوزی های هیدروکربنی (بنزین، روغن) استفاده می شود که در آن تست های عملکرد سازنده محصول فوم تایید می کند که 1٪ باعث سرکوب بخار کافی و مقاومت در برابر سوختگی می شود. 

• 3 درصد یک نسبت معمولی در سطح متوسط ​​است که تعادلی از استحکام کف، میزان مصرف و پوشش را ارائه می‌کند - به ویژه زمانی که پایداری بیشتر و مقاومت در برابر سوختگی مورد نظر باشد. 

• 6٪ در شرایط آتش سوزی سخت تر یا با مواد شیمیایی فوم قدیمی استفاده می شود. غلظت سنگین‌تر آن، پتوهای فوم قوی‌تری را اما با هزینه مصرف بالاتر، فراهم می‌کند.

برخی از فوم‌های حلال ویژه یا قطبی (مقاوم در برابر الکل) ممکن است به غلظت‌های بالاتر یا عملکرد دوگانه (مثلاً 3٪ در مقابل 6٪) نیاز داشته باشند. 

به دلیل تغییرات شیمیایی فوم و فشارهای تنظیمی/محیطی (به عنوان مثال کاهش سورفکتانت های فلوئوردار)، سیستم های 1% یا 3% به طور فزاینده ای در سیستم های فوم مدرن ترجیح داده می شوند. 

نسبت فوم های کلاس A

هنگامی که یک کامیون آتش نشانی فوم با کنسانتره های فوم کلاس A (مواد قابل احتراق معمولی مانند چوب، کاغذ) استفاده می شود، درصد دوز به طور قابل توجهی کمتر است. غلظت های معمولی عبارتند از:

• 0.3 % (عملیات پاکسازی)

• 0.5٪ (حمله اولیه برای نفوذ عمیق تر)

• 1٪ (محافظت در برابر قرار گرفتن در معرض) 

بنابراین، نسبت فوم به آب 'معمولی' به شدت به این بستگی دارد که دستگاه برای سرکوب کردن کدام دسته از آتش طراحی شده است.

چرا این نسبت ها؟ اصول اساسی و مبادلات

راندمان خاموش کردن در مقابل مصرف فوم

درصد بیشتر کنسانتره فوم دوام پتوی فوم، مقاومت در برابر نفوذ بخار و مقاومت در برابر سوختگی را بهبود می بخشد. با این حال، همچنین کنسانتره را با سرعت بیشتری مصرف می کند - یک محدودیت لجستیکی کلیدی در a کامیون آتش نشانی فوم ، که ذخیره سازی فوم محدودی دارد. به عنوان مثال، اگر وسیله نقلیه ای 400 لیتر در دقیقه آب جریان داشته باشد:

نسبت	جریان فوم کنسانتره	مدت زمان مخزن فوم 120 لیتری
1%	4 لیتر در دقیقه	30 دقیقه
3%	12 لیتر در دقیقه	10 دقیقه
6%	24 لیتر در دقیقه	5 دقیقه

این جدول ساده نشان می دهد که چگونه افزایش تمرکز به طور چشمگیری استقامت عملیاتی را کوتاه می کند. (توجه: سیستم های واقعی شامل ناکارآمدی های ذخیره و مخلوط هستند.)

بنابراین، بخش‌ها معمولاً غلظتی را انتخاب می‌کنند که حداقل دوز مؤثر را با لجستیک عملی فوم متعادل می‌کند.

محدودیت های شیمی کف

فوم های مدرن برای کار در محدوده غلظت خاصی بهینه شده اند. در صورت مصرف کم دوز (مثلاً استفاده از 1% زمانی که 3% برای آن ماده شیمیایی مورد نیاز است)، اطفاء حریق ممکن است با شکست مواجه شود. در صورت مصرف بیش از حد فوم، فوم ممکن است بیهوده باشد، به طور بالقوه پایداری را کاهش دهد یا از تحمل طراحی سیستم های تناسب فراتر رود.

تولید کنندگان فوم محصولات خود را (بر اساس استانداردهای UL، EN یا ISO) در غلظت های توصیه شده آزمایش می کنند. انحراف از آن ها حاشیه های عملکرد تایید شده را کاهش می دهد.

تغییر در شرایط مختلف جریان

یک کامیون آتش نشانی فوم باید نسبت کف به آب صحیح را در طیف گسترده ای از نرخ جریان (از خروجی نازل تقاضای بالا گرفته تا جریان های قطره ای) حفظ کند. خطاهای تناسب (± 10٪ یا بیشتر) نامطلوب هستند. در بسیاری از مشخصات نسبی، حفظ دقت بین 10 تا 100 درصد جریان نامی یک نیاز طراحی است. 

برخی از تناسب‌کننده‌ها (مخصوصاً قدیمی‌تر یا ساده‌تر) ممکن است یک 'محدودیت راه‌اندازی' داشته باشند که کمتر از آن دوز دقیق غیرقابل اعتماد است و بر حداقل جریانی که می‌توان فوم را در آن اعمال کرد تأثیر می‌گذارد.

بنابراین نسبت 'معمولی' یک رقم ثابت نیست: باید به صورت پویا و دقیق توسط تجهیزات تناسب حفظ شود.

مکانیسم های تناسب در یک کامیون آتش نشانی فوم

برای تجسم نسبت پایدار کف به آب، الف کامیون آتش نشانی فوم از سیستم تناسب استفاده می کند. در زیر انواع کلیدی و نحوه برخورد آنها با دوز ذکر شده است:

سیستم‌های اطراف پمپ (ونتوری/بای‌پس آموزنده).

در این سیستم، یک بای پس کوچک آب از طریق یک ادوکتور Venturi در بالادست پمپ هدایت می شود. مکش کنسانتره فوم را به داخل بای پس می کشد و این آب مملو از کنسانتره سپس دوباره به مکش پمپ می پیوندد.

• مزیت: ساده و قوی.

• محدودیت: پمپ نمی تواند آب و کف را به طور همزمان تخلیه کند. تمام خروجی محلول پیش مخلوط است.

• تنظیمات نسبت ثابت هستند. تنظیم باید با اندازه دهانه ادوکتور مطابقت داشته باشد (به عنوان مثال 3٪ یا 6٪) 

تناسب فشار متعادل (نوع بای پس).

این سیستم ها فشار یکسانی را در خط کنسانتره فوم و خط آب ورودی به یک کنترل کننده نسبت حفظ می کنند. اندازه دهانه (برای کنسانتره و آب) به گونه ای متناسب است که وقتی فشارها متعادل می شوند، نسبت مخلوط درست به دست می آید.

• مزیت: امکان تخلیه همزمان محلول کف و آب ساده را از خروجی های مختلف فراهم می کند.

• به یک پمپ فوم کنسانتره اختصاصی (برای مطابقت با فشارها) یا طراحی متعادل کننده مثانه/فشار نیاز دارد. 

تناسب های الکترونیکی تزریق مستقیم / جریان متغیر

در سیستم‌های مدرن، یک سنسور جریان، جریان آب را اندازه‌گیری می‌کند، و یک پمپ متناسب به صورت پویا، فوم کنسانتره را برای حفظ درصد هدف تزریق می‌کند:

• دقت بالایی را در محدوده جریان وسیع ارائه می دهد.

• بدون معابر محدود کننده جریان؛ از خروجی کامل پمپ پشتیبانی می کند.

• می تواند مخلوط را در زمان واقعی تنظیم کند (به عنوان مثال تغییر از 1٪ به 3٪)

سیستم های مکانیکی آب محور

اینها از توربین ها یا موتورهای آب محور برای هدایت مکانیکی یک پمپ جابجایی مثبت برای کنسانتره فوم استفاده می کنند که ذاتاً متناسب با جریان آب است:

• کاملاً مکانیکی، بدون نیاز به کنترل الکتریکی.

• مناسب برای کامیون هایی که قابلیت اطمینان و سادگی در اولویت هستند. 

تمرین معمولی: آنچه امروزه بسیاری از بخش ها از آن استفاده می کنند

نسبت های ترکیبی رایج در عمل

بسیاری از سیستم‌های مدرن کامیون آتش‌نشانی فوم به‌صورت کارخانه‌ای یا به‌صورت میدانی پیکربندی شده‌اند تا 3 درصد مخلوط شوند، و برای فوم کلاس B با 1 درصد می‌رسد. برای آتش‌سوزی‌های سوخت هیدروکربنی کم‌خطر به برخی از سیستم ها دارای نسبت دوگانه هستند (مثلاً بسته به نیاز ماموریت می توانند بین 1٪ و 3٪ سوئیچ کنند). 

نسبت 6 درصد در دستگاه‌های جدید کمتر رایج می‌شود، به جز در سیستم‌های قدیمی یا وسایل پرخطر تخصصی، به دلیل مصرف بالای کنسانتره و کارایی بهبود یافته فوم‌های مدرن در غلظت‌های پایین‌تر. 

برای کارکرد فوم کلاس A (اگر در همان کامیون موجود باشد)، دوز بین 0.3٪ تا 1٪ معمول است، که اغلب حدود 0.5٪ برای استفاده از سورفکتانت حمله ساختاری است. 

چرا 3٪ اغلب 'معمولی' می شود

• پایداری فوم قوی‌تر و مقاومت در برابر سوختگی بیشتر از 1٪ با ضایعات کمتر از 6٪ ارائه می‌کند.

• بسیاری از تولیدکنندگان کنسانتره فوم فرمولاسیون خود را برای پاکت های با عملکرد 3 درصد بهینه می کنند.

• در صورت بروز خطاهای دوز کوچک یا کاهش غلظت تحت شرایط جریان نابهینه، یک 'بافر ایمن' را فراهم می کند.

بنابراین در زمینه دستگاه‌های معمولی دپارتمان، 3 درصد اغلب به نسبت کف به آب «پیش‌فرض» در کامیون آتش‌نشانی فوم برای اطفای حریق کلاس B در نظر گرفته می‌شود.

ملاحظات و تغییرات عملیاتی

مرزهای حداقل و حداکثر جریان

هر سیستم تناسبی دارای پنجره های عملیاتی بهینه است. زیر حداقل جریان، مکش برای حفظ دوز صحیح کافی نیست. بالاتر از حداکثر جریان، سیستم ممکن است اشباع یا کمتر از دوز باشد. ادارات باید اطمینان حاصل کنند که استفاده از فوم در این پنجره ها برنامه ریزی شده است. 

هنگامی که چندین خط تخلیه یا منیفولد باز هستند، رژیم‌های جریان تغییر می‌کنند و تناسب باید همچنان دقیق باقی بماند. گاهی اوقات از طرح های افزونگی یا چند انژکتوری استفاده می شود.

استفاده ترکیبی از محلول آب ساده و فوم

برخی از وظایف اطفاء حریق (مانند خنک سازی، محافظت در برابر قرار گرفتن در معرض) ممکن است به آب ساده نیاز داشته باشد در حالی که برخی دیگر به محلول فوم نیاز دارند. سیستم‌های فشار متعادل و تزریق مستقیم می‌توانند تخلیه مختلط (بعضی از خروجی‌ها فوم، مقداری آب ساده) را بر روی ماشین آتش نشانی فوم . سیستم های اطراف پمپ نمی توانند. 

اختلاط جوی در مقابل پرمیکس در مقابل تزریق در پرواز

• پیش مخلوط : از پیش مخلوط کنسانتره فوم و آب در یک مخزن قبل از تخلیه. در دستگاه های تلفن همراه به دلیل مشکلات ذخیره سازی و پایداری نادر است.

• تزریق در حین پرواز : سیستم های تناسب کنسانتره را در زمان اجرا به جریان آب تزریق می کنند. این استاندارد در اکثر کامیون های فوم مدرن است.

تست، دقت و استانداردها

استانداردهای NFPA و دستگاه نیاز به دقت تناسبی (اغلب 10% نسبت تنظیم شده) در بیشتر محدوده جریان دارند. دپارتمان‌ها به طور معمول 'آزمایش فلاش' را انجام می‌دهند یا از دبی‌سنج‌ها استفاده می‌کنند تا تأیید کنند که نسبت واقعی با طراحی مطابقت دارد.

 

عکس فوری مقایسه ای: نسبت ها در شرایط مختلف

در زیر یک جدول مقایسه ای خلاصه ای از نسبت های معمولی فوم به آب در کلاس های مختلف آتش نشانی و موارد استفاده در کامیون آتش نشانی فوم آورده شده است :

کلاس آتش سوزی / سناریو مورد استفاده	نسبت معمولی	/ یادداشت ها
کلاس B (هیدروکربن)	1%	بار سوخت سبک، حالت اقتصادی
کلاس B (استاندارد)	3 درصد	پیش فرض متوازن و رایج
کلاس B (فوم سنگین یا AR)	6 درصد	سیستم های با تقاضای بالا یا قدیمی
کلاس A (Mop-Up)	0.3٪	مرحله پاکسازی نهایی
کلاس A (حمله اولیه)	0.5٪	درمان نفوذ
کلاس A (محافظت در برابر قرار گرفتن در معرض)	1%	حاشیه ایمنی بالاتر

و مقایسه سریع انواع سیستم تناسب:

روش تناسب	تمرکز دامنه	مزایا	محدودیت ها
اطراف پمپ (Eductor)	ثابت (به عنوان مثال 1٪، 3٪، 6٪)	ساده، قوی	بدون خروجی آب ساده، انعطاف پذیری محدود
فشار متعادل	ثابت یا قابل تنظیم	قابلیت خروجی مخلوط، نسبت پایدار	پیچیده تر، به پمپ فوم یا تعادل فشار نیاز دارد
تزریق مستقیم / متغیر	0.1٪ - 6٪ یا بیشتر	دقت بالا، کنترل پویا	هزینه، پیچیدگی، نیاز به حسگرها و کنترل ها
مکانیک آب محور	اغلب ثابت، تنظیم شده است	ساده، بدون نیاز به برق	قابلیت تنظیم محدود، سایش مکانیکی

توصیه های عملی برای بخش ها و طراحان

1. غلظتی متناسب با مشخصات ریسک انتخاب کنید
   اگر منطقه تحت پوشش شما شامل سوخت های صنعتی یا حلال های قطبی است، از قابلیت درصدهای بالاتر اطمینان حاصل کنید (مثلاً 6٪ یا فوم های AR قابل تنظیم). برای پاسخ عمومی شهرداری، پیش فرض 3 درصد اغلب کافی است.

2. تجهیزات تناسبی را انتخاب کنید که دقت را در جریان‌های واقعی تضمین می‌کند
   سیستم‌هایی را انتخاب کنید که دوز 10% را در محدوده جریان 10% تا 100% حفظ می‌کنند و بررسی کنید که حد راه‌اندازی برای عملیات‌های کم جریان قابل قبول است.

3. شامل انعطاف‌پذیری برای تغییر غلظت‌ها
   با نسبت دوگانه یا سیستم‌های قابل تنظیم دیجیتالی به انطباق با نوع سوخت یا شدت آتش‌سوزی کمک می‌کنند (مثلاً تغییر حالت از 1٪ به 3٪).

4. ذخیره سازی فوم را با حاشیه های عملیاتی تخصیص دهید
   از مدل سازی مصرف در بدترین حالت برای اندازه گیری مخازن کنسانتره فوم استفاده کنید (مثلاً حداکثر جریان را 3٪ یا 6٪ برای مدت زمان مورد نظر فرض کنید). با دستورالعمل های انجمن سازندگان دستگاه های آتش نشانی (FAMA) مشورت کنید. 

5. آزمایش و کالیبره کردن به صورت دوره ای از
   دبی سنج های کالیبره شده یا کیت های آزمایش میدانی برای تأیید دوز واقعی استفاده کنید. انحرافات را مستند کنید و اجزای تناسب را تنظیم یا سرویس کنید.

6. افزونگی سیستم و قابلیت استفاده مختلط را در نظر بگیرید
   اگر کامیون شما ممکن است نیاز به کارکرد همزمان آب معمولی و فوم داشته باشد، سیستم‌های فشار متعادل یا تزریق مستقیم را به جای دور پمپ انتخاب کنید.

نتیجه گیری

که نسبت کف به آب معمولی در a Foam Fire Truck یک عدد تغییرناپذیر نیست - به کلاس فوم (A یا B)، خطر سوخت، شیمی فوم و محدودیت‌های عملیاتی بستگی دارد. با این حال، در عمل فعلی:

• 3٪ به طور گسترده برای عملیات استاندارد فوم کلاس B به عنوان یک رویکرد متعادل استفاده می شود.

• 1٪ نیز برای آتش سوزی های هیدروکربنی کمتر یا حفظ کف معمول است.

• 6٪ کمتر معمولی است اما هنوز در سیستم های با تقاضای بالا یا قدیمی وجود دارد.

دقت تناسب، انعطاف‌پذیری سیستم و لجستیک فوم به همان اندازه نسبت اسمی حیاتی است. یک سیستم فوم به درستی طراحی شده روی ماشین آتش نشانی باید دوز صحیح را تحت فشار و جریان متغیر حفظ کند، اجازه انطباق بین کلاس های آتش را بدهد و از دوام عملیاتی برای مدت زمان واقعی اطفاء حریق اطمینان حاصل کند.

سوالات متداول

Q1: چرا همیشه از یک نسبت بالا (مثلاً 6٪) برای ایمن تر بودن استفاده نمی کنید؟
A: از آنجا که نسبت های بالا فوم کنسانتره را خیلی سریع مصرف می کند و استقامت عملیاتی را کاهش می دهد. همچنین، بسیاری از شیمی‌های فوم مدرن عملکرد بهینه را در نسبت‌های پایین‌تر (1% تا 3%) ارائه می‌دهند، بنابراین استفاده از 6% ممکن است سود متناسبی به همراه نداشته باشد و می‌تواند باعث ایجاد مشکلات پایداری یا هزینه شود.

Q2: آیا کامیون آتش نشانی فوم می تواند بین غلظت فوم در اواسط حادثه جابجا شود؟
پاسخ: بله - اگر مجهز به نسبت متغیر یا با نسبت دوگانه (مثلاً سیستم های تزریق مستقیم) باشد، می توانید بسته به سوخت یا شرایط، از مثلاً 1٪ به 3٪ تغییر دهید. سیستم های آموزشی ثابت نمی توانند.

Q3: دوز چقدر باید دقیق باشد؟
A: NFPA و رویه صنعت پیشنهاد می کنند که سیستم های تناسب 10% نسبت تنظیم شده را در اکثر محدوده جریان حفظ کنند. خارج از آن محدوده (جریان بسیار کم یا بسیار زیاد)، خطاها ممکن است رشد کنند.

Q4: آیا همه کامیون های فوم دارای قابلیت فوم کلاس A و کلاس B هستند؟
پاسخ: نه همیشه. بسیاری از آنها به شدت برای عملیات کلاس B (مایع قابل اشتعال) تجهیز شده اند. اگر قابلیت فوم کلاس A گنجانده شود، معمولاً از یک مدار تناسب جداگانه یا حالت قابل انتخاب در غلظت کم (0.3٪-1٪) استفاده می کند.

Q5: اگر مخلوط خاموش باشد (خیلی لاغر یا خیلی غنی) چه اتفاقی می افتد؟
پاسخ: اگر بیش از حد لاغر باشد (کمتر غلظت فوم نسبت به نیاز)، اطفاء حریق ممکن است از کار بیفتد - پتوی فوم ممکن است شکسته شود، فرونشاندن بخار از کار بیفتد، یا سوزش دوباره برقرار شود. اگر فوم بیش از حد غنی باشد، ممکن است زودتر از موعد فرو بریزد، ضایعات غلیظ شود و بر پوشش یا مدت زمان تأثیر منفی بگذارد.