Časopis 112 ROČNÍK XXII ČÍSLO 11/2023

Během noci 4. května 2023 vyslalo KOPIS HZS hl. m. Prahy jednotku požární ochrany k požáru elektromobilu v podzemních garážích. Pro potřeby statutárního města Plzeň v oblasti informačních technologií byla zřízena organizační složka města Správa informačních technologií města Plzně. Jejím hlavním účelem je budování a provoz informační struktury města a podpora uživatelů městských organizací. Jedním z nejrozšířenějších požárních čerpadel používaných v ČR jsou požární odstředivá čerpadla firmy THT Polička. Lesní požáry v roce 2023 byly historicky nejhorší. Mnoho států jižní Evropy bojovalo s ohněm prakticky celé léto. Nejvíce postižené bylo Řecko. HZS Jihočeského kraje v multimediálních učebnách společně s dětmi i dospělými hledá odpovědi na otázky týkající se mimořádných událostí. Jak se chovat a co dělat v případě vzniku požáru, povodně, vichřice, sněhové kalamity či úniku nebezpečné látky? 

Požární odstředivé čerpadlo zabudované v CAS je čerpadlo trvale instalované ve vozidle a poháněné hnací energií (motorem) vozidla. Čerpadlo je průtočný stroj s mechanickým pohonem určený k čerpání kapalin pro požární účely. U hydrodynamických čerpadel dochází k přeměně mechanické energie, která je přiváděna na hřídel čerpadla, na kinetickou energii v oběžném kole čerpadla.

Obr. 1 Model požárního odstředivého čerpadla CASZčásti se mění kinetická energie v tlakovou již na oběžném kole. Další část energie se střídá v převáděcím ústrojí. Základními částmi odstředivého čerpadla jsou oběžné kolo a skříň čerpadla. Oběžné kolo je rotující lopatková mříž, která mění moment hybnosti kapaliny a zvětšuje hydraulickou energii proudu kapaliny, jež jím protéká. Oběžné kolo rotuje ve spirálové skříni čerpadla a je poháněné motorem prostřednictvím převodů. Na kolo se přenáší krouticí moment z motoru. Voda vstupuje sacím hrdlem do oběžného kola ve směru osy rotace (axiálně) a proudí radiálními kanály do výtlačného hrdla vlivem působení odstředivých sil vznikajících rotací kola. Voda tak získává pohybovou energii, jejíž část se přemění na energii tlakovou rozšiřováním průřezu, zejména ve skříni čerpadla. Odstředivá čerpadla mohou být jednostupňová i vícestupňová – to znamená, že čerpadlo má jedno nebo více oběžných kol zařazených za sebou. Každé oběžné kolo tvoří jeden stupeň čerpadla. Skříň čerpadla je nejčastěji vyrobená z hliníkové slitiny. Oběžné kolo nízkotlakého stupně je nasazené na nerezové hřídeli čerpadla, která je v ložiskové skříni uložená v kuličkových ložiscích s trvalou náplní maziva.

Jedním z nejrozšířenějších požárních čerpadel používaných v České republice jsou požární odstředivá čerpadla firmy THT Polička, s. r. o. Požární čerpadlo je určené pro čerpání pitné nebo užitkové vody.

Je označené výrobním štítkem, který je umístěný na tělese čerpadla. Na štítku jsou uvedené tyto údaje: název a obchodní značka výrobce, typ a označení čerpadla, výrobní číslo tělesa čerpadla, rok výroby, jmenovité otáčky a mezní tlak.

Návod k obsluze
Podle návodu k obsluze čerpadel je bezpečnost provozu zaručena pouze při použití k čerpání čisté vody, mořské vody nebo bez přísady pěnidla do hasiva. Po provozu je nutné celé čerpací zařízení velmi důkladně propláchnout. Čerpadlo se může používat k čerpání lehce znečištěné vody. Teplota čerpané vody musí být v rozmezí 0 až 60 °C. Výrobci čerpadel v návodech k obsluze upozorňují na to, že nepřebírají záruku za škody a poruchy provozu, které vzniknou z neznalosti návodu. A bývá několikrát opakovaně zmíněna nutnost odvodnění čerpacího zařízení vždy po ukončení provozu čerpadla. Jestliže je čerpadlo špinavé, po každém použití ho musí obsluha očistit a vyčistit sítko v sacím otvoru.

Co se stane, když nebudeme odvodňovat čerpadlo?
Na uvedených fotografiích exponovaných dílů požárního čerpadla je patrné, že vnitřní prostory čerpadlové skříně, veškeré vstupní a výstupní armatury mohou být vystaveny agresivnímu vlivu prostředí, které dlouhodobě působí na sestavu čerpadla. V důsledku působení agresivního prostředí může být vnitřní prostor čerpadlové komory ve shlucích pokryt vysráženými nečistotami a minerály.
 

Obr. 2 a 3 Pohled na usazeniny v přívodní armatuře čerpadla

Mechanická ucpávka v čerpadle
Mechanická ucpávka (MU) je zařízení, které má zamezit úniku média na rotačním stroji. Každá MU je složena z těchto základních částí: rotační kluzné plochy, stacionární kluzné plochy, pružícího elementu (vinutá vlnová pružina, skupina pružin po obvodě, kovový vlnovec apod.), sekundárních těsnících elementů (např. o-kroužky, pryžové vlnovce nebo PTFE klíny) a popřípadě unášecího kroužku.

Z pohledu funkčnosti se MU skládá ze dvou částí: rotační a stacionární. Unášecí kroužek se otáčí spolu s hřídelí čerpadla. Přítlačný kroužek a sedlo se o sebe třou a zajišťují mezi sebou mezeru v řádu mikrometrů. Místa, kde se o sebe třou, se označují jako pracovní třecí plochy.

Selhávání mechanických ucpávek v čerpadlech
Nejčastější příčinou odstavení čerpadla mimo provoz je selhání hřídelové MU. Ta je vystavena rozličným provozním podmínkám. Někdy jsou provozní podmínky naprosto odlišné oproti těm, pro které byla MU původně navržena. Typická selhání MU výrazně závisí na zvoleném typu a použitém materiálu.
 

Obr. 4 Pohled na usazeniny na výstupní armatuře čerpadla	Obr. 5 Pohled na usazeniny v čerpadlové skříni

V širším pojetí existují tři hlavní příčiny, proč MU selhávají. Prvním důvodem může být systém čerpadla. Kupříkladu špatná kvalita povrchu jeho jednotlivých dílů, které mají souvislost s MU (nejčastěji povrch hřídele nebo pouzdra a čela ucpávkové komory), má přímý vliv na případnou netěsnost ucpávky. Právě tak velké rázy při náběhu čerpadla nebo opotřebovaná ložiska mohou způsobit nadměrnou axiální či radiální házivost hřídele přesahující konstrukční toleranci dané MU. Pokud jsou však podobné vlastnosti systému dopředu známé, lze je velmi často úspěšně vyřešit a případné potíže eliminovat.

Druhou příčinou selhání MU může být špatná manipulace. Tato problematika se týká zejména složených MU, kdy se musí do čerpadla nainstalovat dvě části (zvlášť rotační část a stacionární část), abychom ucpávku složili. Kluzné plochy ucpávky jsou obrobené na velmi přesnou drsnost a rovnost, což z nich často dělá ten nejpřesnější díl, který můžeme na daném zařízení nalézt. Zejména během montáže může docházet k tomu, že jsou tyto velmi jemně opracované kluzné plochy kontaminovány nečistotami nebo mechanicky poškozeny, což vede k výraznému snížení životnosti MU. Existuje způsob, jak se tomuto riziku jednoduše vyhnout, a tím je použití tzv. kazetové MU. Poslední příčinou selhání MU je vlastní konstrukce.

Životnost mechanické ucpávky
Obr. 12 Pohled na částečně rozebrané těleso poškozené MUU MU je pouze jeden díl, který je určen k opotřebení, a to jsou kluzné plochy (kluzné kroužky). Ty jsou vyrobeny nejčastěji z karbidových materiálů (karbid uhlíku, křemíku, wolframu), popřípadě z keramiky (oxidu hlinitého) nebo z nerezu. Tyto kluzné kroužky jsou hydraulickou silou média navzájem stlačovány vůči sobě. Jakmile dojde k úbytku materiálu kluzné plochy nad míru přesahující konstrukční možnosti MU, pak se musí tyto kluzné plochy vyměnit za nové. A v tom spočívá definice životnosti MU – správně navržená MU funguje tak dlouho, dokud nejsou opotřebovány kluzné plochy.

Závěr
Ačkoli je hasební voda čerpaná do nádrží CAS brána z vodovodního řádu, je voda, kterou dodávají například Pražské vodovody a kanalizace, a. s., chemicky upravována. Množství chloru, železa a dalších látek se přísně kontroluje. Pitná voda z úpravny vody Káraný má charakter podzemní vody, má vyšší tvrdost než voda z úpravny vody Želivky a Podolí a distribuuje se hlavně do severní části Prahy. V úpravně vody Želivka se v závěru provádí ozonizace – dávkování ozonu do pitné vody a filtrace přes granulované aktivní uhlí (sorpční stupeň).

Působením agresivního prostředí, tvrdé vody a srážejících se minerálů v čerpadlové komoře dochází ke vniknutí abrazivních nečistot mezi třecí plochy MU, až následně vzniknou mezi pracovními plochami trvalé deformace vedoucí k selhání MU.

Náchylnost ke zmiňovanému poškození a průsaku čerpané vody z tělesa čerpadla je zapříčiněna nejen agresivním provozním prostředím, ale také souvisejícími úkony prováděnými povinně proškolenou obsluhou svěřeného zařízení. Návod výrobce udává, že při ukončení činností spojených s provozem požárního čerpadla je nutné celý systém kompletně odvodnit, a zamezit tím trvalému kontaktu tělesa čerpadla s agresivními vlivy okolního prostředí. V místě kontaktních ploch MU vlivem prorůstajících usazenin vznikají výrazné kružnicové vydřené drážky mající za následek únik čerpané kapaliny. 

Provozem s vhodným čerpaným médiem a dodržováním návodu výrobce (odvodňování a zvláštní zimní provoz) se životnost MU výrazně prodlužuje.

nprap. Lukáš KOTRC, Technický ústav požární ochrany, foto archiv Technického ústavu požární ochrany

Print  E-mail  X Corp.   Facebook