PROBLEM 'Ungenutzte Rohrleitungsteile in Schaumansaugleitungen': Lösungen für Zumischsysteme in Löschanlagen

In einem Kraftstofflager wurde ein FD3000 Zumischsystem von FireDos als Teil eines Schaumlöschsystems installiert. Es ist mit den neuesten EV-Ventilkegeln ausgestattet. Als Schaummittel kommt ein fluorfreies, nicht-newtonsches, scherverdünnendes Konzentrat zum Einsatz.

Für diese Art von Schaummitteln wird in den Berechnungstabellen primär die dynamische Viskosität (teilweise auch als absolute Viskosität bezeichnet) verwendet, und nicht ausschließlich die kinematische Viskosität. Bei hochviskosen Schaummitteln handelt es sich um scherverdünnende, nicht-newtonsche Flüssigkeiten, deren Fliess- und Verformungseigenschaften nicht durch einen festen Viskositätswert beschrieben werden können. Sowohl die dynamische Viskosität als auch die daraus abgeleitete kinematische Viskosität sind in diesem Fall scheinbare Größen, die beide von der jeweils vorliegenden Schergeschwindigkeit abhängen. Für beide Viskositäten gilt: je höher die Strömungs- und damit Schergeschwindigkeit, umso niedriger die Viskosität und je niedriger die Schergeschwindigkeit, umso höher ist die Viskosität. Die Verwendung der dynamischen Viskosität erlaubt jedoch eine direktere und praxisnähere Beschreibung des Strömungsverhaltens unter definierten Scherbedingungen und stellt damit die geeignetere Grundlage für hydraulische Berechnungen dar.

Basierend auf den Viskositätsdaten des Herstellers wurde erwartet, dass das Konzentrat ohne Einschränkungen innerhalb des FM-zugelassenen Durchflussbereichs des FireDos-Zumischsystems arbeiten würde. Anhand derselben Daten bestätigte eine detaillierte Überprüfung der Schaumkonzentrat-Ansaugleitung, einschließlich Rohrlänge, Armaturen und Ventilkonfiguration, dass die Installation den Konstruktionsstandards entsprach und für das ausgewählte Schaumkonzentrat geeignet war.

Unerwarteter Leistungsabfall

Während der Inbetriebnahme erreichte das System die erforderliche Zumischrate bei Durchflussraten von bis zu 2000 l/min. Als der Durchfluss jedoch über diesen Wert stieg, fiel die Zumischrate unter 3 % und erfüllte damit nicht die erforderlichen Leistungskriterien.

Die während der Prüfung gesammelten Daten sind in der folgenden Tabelle aufgeführt:

Diese Diskrepanz war unerwartet, da sowohl die Eigenschaften des Schaumkonzentrats als auch die Konstruktion der Ansaugleitung zuvor validiert worden waren. Durch eine Überprüfung der technischen Zeichnungen fand man die Ursache: Ein Abschnitt der Rohrleitung fungierte als ungenutztes Rohrleitungsteil (ugs. totes Rohrleitungsende), was bei der ersten Konstruktionsprüfung nicht erkannt worden war. Ein ungenutztes Rohrleitungsteil ist eine Rohrleitung, die an die Hauptleitung angeschlossen ist, aber nicht zu einem aktiven Auslass, Rücklauf oder Gerät führt. Da kein Durchfluss vorhanden ist, wird die Flüssigkeit im Inneren statisch (siehe Zeichnung unten).

Ursachenanalyse

In ungenutzten Rohrleitungsteilen kann sich Luft ansammeln, die in Schaumzumischsystemen nur schwer entweichen kann. Das Vorhandensein von Lufteinschlüssen kann zu mehreren Betriebsproblemen führen:

• Ansaugen von Luft in die FireDos-Pumpe
• Ungenaue Dosierung aufgrund ungleichmäßiger Ansaugbedingungen
• Kavitation innerhalb der Pumpe, was zu Folgendem führt:

• • Übermäßige Vibrationen und Geräusche
  • Verringerte Pumpeneffizienz
  • Mögliche Beschädigung der Pumpeninnenteile

 

In diesem Fall fungierte das ungenutzte Rohrleitungsteil als Luftfalle, in der sich Luft ansammelte und bei höheren Durchflussraten zeitweise in das Zumischsystem gesaugt wurde, was zu dem beobachteten Leistungsabfall führte.

Lösung

FireDos empfahl, das Absperrventil direkt über die T-Verbindung zu verlegen, um das ungenutzte Rohrleitungsteil zu beseitigen und das Risiko einer Lufteinschließung zu minimieren.

Nach der Änderung wurde ein Leistungstest bei der maximalen Durchflussrate der Anlage von 3000 l/min durchgeführt. Nachdem die eingeschlossene Luft vollständig entwichen war, erreichte das System durchgehend die erforderliche Zumischrate, was bestätigte, dass die Lufteinschließung im ungenutzten Rohrleitungsteil die Ursache für die früheren Leistungsprobleme war.