四通閥與分水器在美國(guó)消防供水中的應(yīng)用

黃曉哲，傅智敏

(1.廈門(mén)市消防救援支隊(duì)，福建 廈門(mén) 361000； 2.中國(guó)人民警察大學(xué)，河北 廊坊 065000)

0 引言

大口徑水帶(large-diameter hose，以下簡(jiǎn)稱(chēng)LDH)，通?？趶綖? in(127.0 mm)，在美國(guó)有相當(dāng)多的消防隊(duì)只是將其當(dāng)作長(zhǎng)吸水管使用，水帶從消火栓處一直鋪設(shè)到火場(chǎng)。水帶一端在消火栓主出水口處用4.5 in(114.3 mm)螺紋—卡槽接口轉(zhuǎn)接器連接，另一端用類(lèi)似的卡槽—螺紋接口轉(zhuǎn)接器連接到消防車(chē)進(jìn)水口，或連接到與消防車(chē)泵的螺紋接口相連的LDH進(jìn)水口。當(dāng)用水量不超過(guò)供水線(xiàn)的最大流量時(shí)，通常這種方案是可行的，但供水線(xiàn)內(nèi)的壓力損失使得這種方法的應(yīng)用受到限制[1]。一些地區(qū)的供水系統(tǒng)能夠滿(mǎn)足大口徑水帶供水的水量要求，但較低的水壓卻會(huì)導(dǎo)致雖然有水但不足以克服水帶壓力損失。水帶壓力損失是消防隊(duì)判斷是否需要在消火栓處布置水罐車(chē)為L(zhǎng)DH供水線(xiàn)加壓的依據(jù)之一，壓力損失大小與流量、供水距離和消火栓壓力等因素有關(guān)。需要大量消防用水的商業(yè)場(chǎng)所火災(zāi)或供水線(xiàn)過(guò)長(zhǎng)時(shí)都需要在消火栓處布置水罐車(chē)為L(zhǎng)DH供水線(xiàn)加壓。四通閥和分水器的恰當(dāng)使用能夠更好地滿(mǎn)足消防供水的需求，表1所示為美國(guó)常用消防水帶、消火栓、四通閥和分水器的尺寸[2]。

1 利用四通閥為供水線(xiàn)加壓

1.1 在消火栓處使用四通閥

在消火栓處使用四通閥不僅可以從消火栓處鋪設(shè)供水線(xiàn)，還能夠?yàn)橄儡?chē)自身供水。如果用水量過(guò)大或鋪設(shè)較長(zhǎng)水帶的壓力損失造成流量不足，則后續(xù)到場(chǎng)的消防車(chē)可以在不中斷供水的情況下通過(guò)四通閥為供水線(xiàn)加壓。由圖1所示為四通閥凸出的4.5 in(114.3 mm)螺紋進(jìn)水口與消火栓主出水口連接，四通閥出水口A連接鋪設(shè)向火場(chǎng)的5 in(127.0 mm) LDH(水壓為消火栓壓力，此時(shí)四通閥手柄為關(guān)閉位置)；后續(xù)到場(chǎng)水罐車(chē)用15 ft(4.6 m)或25 ft(7.6 m)的5 in(127.0 mm)LDH把四通閥出水口B與水罐車(chē)泵吸水口連接后，另一根5 in(127.0 mm)大口徑短水帶連接水罐車(chē)泵出水口和四通閥入水口C，將四通閥手柄轉(zhuǎn)向開(kāi)啟位置，水流從消火栓進(jìn)入后續(xù)到場(chǎng)加壓水罐車(chē)入水口，然后通過(guò)四通閥入水口C再?gòu)乃耐ㄩy出水口A流出實(shí)現(xiàn)為供水線(xiàn)加壓。

表1 美國(guó)常用消防水帶、消火栓、四通閥和分水器的尺寸

圖1 消火栓處連接四通閥經(jīng)消防車(chē)加壓

四通閥本身并不會(huì)促使消火栓內(nèi)的水流動(dòng)，但后續(xù)到場(chǎng)水罐車(chē)可以利用四通閥為供水線(xiàn)增壓，使供水線(xiàn)內(nèi)壓力遠(yuǎn)大于消火栓的出水壓力。利用四通閥為供水線(xiàn)增壓的方式適用于小型消防隊(duì)在后續(xù)車(chē)輛到達(dá)火場(chǎng)前只有一輛消防車(chē)短時(shí)間供水的情況，其最大的優(yōu)點(diǎn)是可以使用比5 in(127.0 mm)口徑小的水帶，因而無(wú)需克服較高的壓力損失。

1.2 遠(yuǎn)距離供水時(shí)使用四通閥串聯(lián)消防車(chē)加壓

四通閥在遠(yuǎn)距離供水情況下使用時(shí)，后續(xù)到場(chǎng)水罐車(chē)可以“在線(xiàn)”連接后接力加壓而不會(huì)中斷供水(如圖2所示)。在2個(gè)水罐車(chē)編組用5 in(127.0 mm)水帶鋪設(shè)2 000 ft(609.6 m)長(zhǎng)的供水線(xiàn)時(shí)，就可以在1 000 ft(304.8 m)處用卡槽(5 in，127.0 mm)—外螺紋(4.5 in，114.3 mm)接口轉(zhuǎn)接器接入四通閥。后續(xù)串聯(lián)加壓消防車(chē)接入前，四通閥手柄為關(guān)閉狀態(tài)，只有A、D為通路供水狀態(tài)；加壓消防車(chē)連接四通閥后，開(kāi)啟四通閥，水流通過(guò)四通閥出水口B經(jīng)消防車(chē)加壓后從四通閥進(jìn)水口C重新進(jìn)入供水線(xiàn)[3]。

圖2 遠(yuǎn)距離供水線(xiàn)接入四通閥經(jīng)消防車(chē)加壓方式

2 利用四通閥提高水泵接合器的進(jìn)水壓力

使用配有單級(jí)泵的水罐車(chē)為豎管水泵接合器供水時(shí)可能要2臺(tái)泵串聯(lián)才能形成所需壓力。若一棟70層建筑內(nèi)的消防泵失效，水泵接合器處必須要有500 psi(3.45 MPa)以上的壓力克服因高度產(chǎn)生的壓力損失，才能為水帶提供足夠的壓力。為了保證這樣的高壓，需要一臺(tái)與消火栓相連接的水罐車(chē)為另一臺(tái)與水泵接合器進(jìn)水口相連的水罐車(chē)加壓，以便提高后者的進(jìn)水壓力和出水壓力。雖然串聯(lián)加壓有不同的方式，但由于2臺(tái)水罐車(chē)距離不能超過(guò)100 ft(30.5 m)，因而其實(shí)質(zhì)就是近距離接力供水。

為了提高與水泵接合器相連的水罐車(chē)的進(jìn)水壓力，使用四通閥和LDH的方法使得在消火栓處接入另一臺(tái)水罐車(chē)更為方便。要注意與供水線(xiàn)連接的水泵接合器加壓水罐車(chē)的進(jìn)水壓力最大值為185 psi(1.28 MPa)，因?yàn)檫@是LDH供水線(xiàn)的最大允許壓力。圖3(a)所示為通過(guò)四通閥從消火栓為1#水罐車(chē)供水，1#車(chē)泵的進(jìn)水壓力為50 psi(0.35 MPa)，出水壓力為250 psi(1.73 MPa)；圖3(b)所示為通過(guò)四通閥與消火栓連接的2#水罐車(chē)將供水線(xiàn)壓力增加到185 psi(1.28 MPa)，這使得為水泵接合器供水的1#車(chē)的進(jìn)水壓力增加至170 psi(1.17 MPa)，1#車(chē)加壓后又把出水壓力增加到了400 psi(2.76 MPa)，而且壓力的增加并未提高發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速[4]。如果為水泵接合器加壓的水罐車(chē)泵的進(jìn)水壓力為150 psi(1.04 MPa)，為使泵的出水壓力達(dá)到所需要的500 psi(3.45 MPa)，需要泵凈增壓350 psi(2.42 MPa)；此時(shí)應(yīng)注意1#車(chē)泵進(jìn)水口減壓閥的設(shè)置情況，若減壓閥開(kāi)啟，則水壓下降，無(wú)法達(dá)到所希望的進(jìn)水壓力。

(a) 1#水罐車(chē)通過(guò)四通閥與消火栓連接

3 將四通閥作為閘閥、L形彎頭或Y形分水器使用

3.1 把四通閥作為閘閥使用

四通閥作為閘閥使用的情況主要有2種。一種是水罐車(chē)編組到達(dá)小規(guī)模住宅火場(chǎng)時(shí)，距所使用的消火栓距離不超過(guò)2條3 in(76.2 mm)水帶的長(zhǎng)度(1 200 ft，365.8 m)，此時(shí)水罐車(chē)編組可選擇3 in(76.2 mm)水帶作為水罐車(chē)的進(jìn)水線(xiàn)，水帶另一端連接消火栓的2.5 in(63.5 mm)出水口(如圖4所示，需要使用變徑轉(zhuǎn)換接口)；另一種情況是只有水罐車(chē)駕駛員一個(gè)人，他無(wú)法獨(dú)自將5 in(127.0 mm)的水帶鋪設(shè)到距離較遠(yuǎn)的消火栓處，此時(shí)該消防員可鋪設(shè)口徑為2.5 in(63.5 mm)或3 in(76.2 mm)水帶至消火栓處，將水帶與2.5 in(63.5 mm)的消火栓出水口連接(口徑不同時(shí)需要使用變徑轉(zhuǎn)換接口)。這2種情況都要求在消火栓的4.5 in(114.3 mm)主出水口處接入四通閥，并使四通閥處于關(guān)閉狀態(tài)，這樣即使出現(xiàn)了突發(fā)情況，也能在不關(guān)閉消火栓的情況下連接消火栓的主出水口。

圖4 四通閥連接消火栓作為閘閥使用

3.2 把四通閥作為L(zhǎng)形彎頭或Y形分水器使用

當(dāng)消火栓周?chē)?chē)輛妨礙了消火栓的使用又無(wú)法及時(shí)挪動(dòng)時(shí)，可以把四通閥可作為L(zhǎng)形彎頭使用，以改變供水線(xiàn)的鋪設(shè)方向。四通閥也可作為Y形分水器同時(shí)為2臺(tái)水罐車(chē)供水，圖5所示為消火栓同時(shí)為2輛水罐車(chē)水炮供水，口徑為1.5 in(38.1 mm)水炮噴嘴的流量均為600 gpm(37.8 L·s-1)。雖然這種做法會(huì)限制這2輛消防車(chē)的流量，但在不能從消火栓2.5 in(63.5 mm)出水口連接水帶為第二輛水罐車(chē)供水的情況下可作為應(yīng)急的權(quán)宜措施使用。在撲救大面積廢料場(chǎng)火災(zāi)或拖車(chē)停車(chē)場(chǎng)火災(zāi)時(shí)，若每條供水線(xiàn)流量不超過(guò)500 gpm(31.5 L·s-1)，且只有一個(gè)消火栓可供使用，利用這種方法可以為2臺(tái)相距很遠(yuǎn)的水罐車(chē)供水[5]。該方案成功的關(guān)鍵在于要有相對(duì)較高的消火栓壓力以克服四通閥和供水線(xiàn)的壓力損失。

圖5 利用四通閥作為Y型分水器使用

4 利用分水器鋪設(shè)供水線(xiàn)

4.1 正向鋪設(shè)供水線(xiàn)

在消火栓至火場(chǎng)方向的正向鋪設(shè)供水線(xiàn)上使用分水器，不僅能夠節(jié)省人力，方便接入后續(xù)到場(chǎng)消防車(chē)，便于調(diào)整消防車(chē)位置，提高供水可靠性，還能實(shí)現(xiàn)消防車(chē)串聯(lián)加壓或延長(zhǎng)供水線(xiàn)。

當(dāng)消防車(chē)鋪設(shè)5 in(127.0 mm)供水線(xiàn)為其自身供水，或靠其自身增壓水罐為第一到場(chǎng)消防隊(duì)供水展開(kāi)滅火作業(yè)時(shí)，鋪設(shè)供水線(xiàn)的消防員可以在離消防車(chē)最近的100 ft(30.5 m)供水線(xiàn)連接處接入分水器，此時(shí)需要使用到15 ft(4.6 m)、25 ft(7.6 m)和50 ft(15.2 m)等長(zhǎng)度較短的LDH。分水器發(fā)揮了供水線(xiàn)開(kāi)關(guān)的作用，在消火栓處供水的消防員不必在水罐車(chē)邊等待其他消防員把供水線(xiàn)連接到消防車(chē)進(jìn)水口。例如，當(dāng)?shù)谝坏綀?chǎng)消防車(chē)是水罐車(chē)，并且火災(zāi)撲救顯然需要采取舉高水炮的防御型戰(zhàn)術(shù)時(shí)，從消火栓處鋪設(shè)5 in(127.0 mm)供水線(xiàn)并在供水線(xiàn)中接入分水器，用3 in(76.2 mm)水帶連接分水器和水罐車(chē)進(jìn)水口。這樣既可以為用于冷卻火場(chǎng)的小口徑水帶提供充足的消防用水，還能夠留下分水器5 in(127.0 mm)出水口供后續(xù)到場(chǎng)的高噴車(chē)使用。消防員通過(guò)分水器控制供水線(xiàn)的水流，無(wú)需在接入高噴車(chē)時(shí)跑數(shù)百英尺回到消火栓處將其關(guān)閉。

在存在建筑倒塌危險(xiǎn)、直接受到火焰輻射或需設(shè)置在更有利的位置等情形而需要重新布置消防車(chē)時(shí)，消防員可以直接關(guān)閉供水線(xiàn)上的分水器，移動(dòng)消防車(chē)后再重新連接水帶供水。圖6所示為在1#消防車(chē)通過(guò)分水器與消火栓連接的前提下，使用分水器接入2#消防車(chē)實(shí)現(xiàn)串聯(lián)供水的示意圖。接入2#消防車(chē)時(shí)，需要先關(guān)閉供水線(xiàn)上的分水器，把連接1#消防車(chē)的供水線(xiàn)接入2#消防車(chē)，同時(shí)連接2#車(chē)出水口和1#車(chē)進(jìn)水口，從而實(shí)現(xiàn)2輛消防車(chē)的串聯(lián)加壓供水。此時(shí)圖6(b)中1#車(chē)泵進(jìn)水口的減壓閥應(yīng)保持關(guān)閉狀態(tài)，以確保足夠的供水線(xiàn)出口壓力。當(dāng)圖6(a)所示的1#消防車(chē)泵在加壓供水過(guò)程中突然損壞時(shí)，可以采用相同的方式，通過(guò)接入2#消防車(chē)為1#車(chē)供水加壓恢復(fù)火場(chǎng)供水。

(a) 1#消防車(chē)通過(guò)分水器與消火栓連接

(b) 2#消防車(chē)通過(guò)分水器與1#車(chē)串聯(lián)供水

水罐車(chē)配有1 000 ft(304.8 m)、5 in(127.0 mm)大口徑和600 ft(182.9m)、3 in(76.2 mm)等不同規(guī)格的水帶時(shí)，如果從消火栓到火場(chǎng)鋪設(shè)5 in(127.0 mm)供水線(xiàn)時(shí)水帶不夠長(zhǎng)，則可在供水線(xiàn)中接入分水器，用雙頭內(nèi)螺紋轉(zhuǎn)接器連接分水器的2.5 in(63.5 mm)接口與3 in(76.2 mm)水帶，使供水線(xiàn)延長(zhǎng)。后續(xù)到場(chǎng)車(chē)輛再在分水器處接入或接出5 in(127.0 mm)水帶，從而在不中斷供水的情況下提高供水能力。

4.2 反向鋪設(shè)供水線(xiàn)

正向鋪設(shè)供水線(xiàn)的消防車(chē)可以使用提前連接好的水帶，并將其他裝備準(zhǔn)備就緒，而且多功能高噴車(chē)可以直接使用舉高水炮進(jìn)行冷卻滅火作業(yè)。但正向鋪設(shè)供水線(xiàn)的方式也會(huì)有不良后果：一是消防員容易在消火栓本身壓力可以滿(mǎn)足利用LDH為消防車(chē)供水情況下產(chǎn)生懈怠心理；二是正向鋪設(shè)供水線(xiàn)時(shí)，消防車(chē)大多布置在火場(chǎng)附近，過(guò)多的消防車(chē)會(huì)造成火場(chǎng)過(guò)于擁擠，大型火災(zāi)中水罐車(chē)很可能會(huì)占據(jù)后續(xù)到場(chǎng)高噴車(chē)的最佳位置；三是隨著用水量的增加，只靠消火栓難以為供水線(xiàn)提供足夠的壓力。

要使LDH供水壓力大于消火栓壓力，還可以采取反向鋪設(shè)供水線(xiàn)的方法(由火場(chǎng)向消火栓方向鋪設(shè)水帶)，即用一條LDH或多條短LDH相連，在消火栓大口徑出水口處為供水線(xiàn)加壓。反向鋪設(shè)供水線(xiàn)通常在消火栓數(shù)量充足并且有增援車(chē)輛能夠快速建立水源時(shí)使用。與正向鋪設(shè)供水線(xiàn)消防車(chē)(通常消防車(chē)頭朝向火場(chǎng)、水帶箱朝向消火栓，分水器位于消火栓處)集中在火場(chǎng)附近布置不同，反向鋪設(shè)供水線(xiàn)時(shí)消防車(chē)靠近消火栓布置(分水器靠近火場(chǎng)布置)，因而消防車(chē)布置相對(duì)較為分散。大型火災(zāi)中，特勤隊(duì)的消防車(chē)應(yīng)布置在消火栓處(最好是大口徑供水主干管道上的消火栓)，打開(kāi)消火栓確認(rèn)其是否能用，排放雜質(zhì)后再反向鋪設(shè)水帶(此時(shí)消防車(chē)水帶箱朝向火場(chǎng)，消防車(chē)頭朝向消火栓)。如果火場(chǎng)距離消火栓很遠(yuǎn)，1條水帶無(wú)法滿(mǎn)足要求，則可以讓其他中隊(duì)繼續(xù)向消火栓鋪設(shè)供水線(xiàn)。圖7所示為1個(gè)水罐車(chē)編組利用1個(gè)分水器架設(shè)2臺(tái)移動(dòng)水炮的情形。在反向鋪設(shè)供水線(xiàn)前，所有裝備都已在火場(chǎng)準(zhǔn)備就緒，先在火場(chǎng)通過(guò)分水器連接LDH供水線(xiàn)和移動(dòng)水炮水帶，LDH供水線(xiàn)另一端與水罐車(chē)出水口連接，水罐車(chē)進(jìn)水口通過(guò)1條5 in(127.0 mm)的短LDH直接與消火栓相連(消火栓處的四通閥實(shí)際上作為卡槽接口轉(zhuǎn)接器使用)，水罐車(chē)通過(guò)大口徑出水口為L(zhǎng)DH加壓[6]。圖8所示為美國(guó)內(nèi)華達(dá)州克拉克縣(Clark county, NV)消防局水罐車(chē)配備的帶壓力表的分水器(2個(gè)127.0 mm主接口)，用于消防員反向鋪設(shè)供水線(xiàn)時(shí)的供水和流量控制。在公寓樓火災(zāi)中，水罐車(chē)可能停在路邊或停車(chē)場(chǎng)內(nèi)，距離火場(chǎng)幾百英尺。此時(shí)可將分水器置于公寓庭院中使用，相當(dāng)于將水罐車(chē)的控制板前移到了庭院中。

圖7 利用分水器架設(shè)2臺(tái)移動(dòng)水炮

在使用大口徑分水器時(shí)要多加小心，水帶既不能松弛，也不能彎曲或扭轉(zhuǎn)，尤其是在分水器連接處更要注意。雖然分水器設(shè)有減壓閥，但若快速充水仍會(huì)突然擺動(dòng)。消防員在LDH充水時(shí)要遠(yuǎn)離分水器，以免傷到腳踝。為使用非旋轉(zhuǎn)卡槽接口連接分水器的LDH充水時(shí)特別要注意，水帶扭轉(zhuǎn)不僅可能導(dǎo)致器材上下躥動(dòng)，甚至還會(huì)導(dǎo)致接口松開(kāi)，水帶脫扣?？紤]到LDH在充水時(shí)會(huì)變長(zhǎng)伸直，分水器會(huì)移動(dòng)位置，因而至少要在消防車(chē)后預(yù)留10 ft(3.0 m)長(zhǎng)度的水帶。

5 結(jié)束語(yǔ)

恰當(dāng)?shù)剡\(yùn)用四通閥和分水器能更好地滿(mǎn)足消防供水的需要。使用四通閥不僅可以在不中斷供水的前提下方便地把后續(xù)到場(chǎng)消防車(chē)接入供水線(xiàn)加壓，還能實(shí)現(xiàn)消防車(chē)串聯(lián)供水，大大提高水泵接合器的進(jìn)水壓力。特定情況下，四通閥可作為閘閥、L形彎頭或Y形分水器使用。在正向鋪設(shè)的供水線(xiàn)上使用分水器，能夠節(jié)省人力,方便接入后續(xù)到場(chǎng)消防車(chē),優(yōu)化消防車(chē)位置,提高供水可靠性，還能實(shí)現(xiàn)消防車(chē)串聯(lián)加壓或延長(zhǎng)供水線(xiàn)。利用分水器反向鋪設(shè)供水線(xiàn)可將消防車(chē)分散在不同的消火栓處，有效避免大型火災(zāi)中消防車(chē)過(guò)于擁堵等方面的問(wèn)題。