Kontaktperson Datum Beteckning Sida Lotta Vylund P (22) Fire Research Lotta.Vylund@sp.se

Transkript

1 RAPPORT Kontaktperson Lotta Vylund P733 1 () Fire Research Lotta.Vylund@sp.se Trafikverket Att: Henric Modig 179 Solna Projekt Förbifart Stockholm - Tryckreduceringsförsök Introduktion Förbifart Stockholm är ett av Sveriges genom tiderna största infrastrukturprojekt och kommer binda samman de norra och södra länsdelarna. Drygt 1 km av vägen kommer förläggas under mark och i tunneln planeras för att ett manuellt fjärraktiverat och avstängningsbart brandbekämpningssystem (BBS) ska installeras. Stora höjdskillnader och stora vattenmängder för det fasta släcksystemet och brandpostsystemet gör att det är ett komplext vattenförsörjningssystem som ställer stora krav på installationerna. I detta har projekt har olika lösningar för tryckreducering i tunnlar med stora skillnader i djup och tryck studerats genom olika försök. Försöksuppställningen utformades i samråd med Trafikverket och representanter för projektet Förbifart Stockholm som modell vid utformningen. Utgångspunkten vid utformningen av försöksuppställningen är att det vid varje BBS-central behöver finnas ett ingående tryck på 3,5 bar. På grund av höjdprofilen på tunneln med två lågpunkter krävs både tryckstegringar och tryckreduceringar, se Figur 1. I tunneln behöver det vara ett tryck på bar vid vattenreservoaren vilket ger ett maximalt tryck på 1, bar vid lägsta punkten ( m under mark). Tre olika tryckreduceringsalternativ har provats. Ett där trycket reducerats i ett steg, d.v.s. tryckreducering skedde direkt från högsta trycket ner till önskat tryck. I de två andra alternativen har trycket reducerats i två steg. Först från högt tryck ner till 1 bar och sedan från 1 bar ner till 3,5 bar. Arbetstunnel bar Vattenreservoar 1 bar 1, bar m Figur 1: Höjdprofil över tunneln i Förbifart Stockholm. Lägsta punkten kommer vara ca m under mark. Trycket i brandbekämpningssystemet ut från vattenreservoaren kommer vara ca bar vilket ger ett maximalt tryck på 1, bar vid lägsta punkten. Vid tryck över 1 bar så reduceras trycket i två steg, först till 1 bar och sedan ner till önskat tryck. Postadress Besöksadress Tfn / Fax / E-post Detta dokument får endast återges i sin helhet, om inte SP i förväg SP Box BORÅS Västeråsen Brinellgatan 5 BORÅS info@sp.se skriftligen godkänt annat.

2 RAPPORT P733 () I tryckreduceringsalternativ 1 sker reduceringen från 1, bar till bar 1 bar vid flöden på 15 l/min och reduceringen från 1 bar till 3,5 bar vid flöden på 75 l/min. Detta för att simulera hur vattensystemet delar upp sig i två sektioner efter första reduceringen. Vid övriga alternativ reduceras högsta trycket efter uppdelningen. Projektet har också gjort två försök med tryckreducering vid låga flöden (5 l/min och nedåt). Detta för att simulera det tryck som behövs vid anslutning för brandposter. I dessa försök har olika tryckreduceringsventiler använts. De provade modellerna av tryckreduceringsventiler är valda utifrån att man ska kunna prova olika funktioner och inte utifrån specifika modellers resultat. Samtliga modeller finns att hitta i Bilaga. Dessa försök är en del av Projekt Förbifart Stockholm, studie avseende säkerhet i tunnlar som är samfinansierat av EU Transeuropeiska transportnätet (TEN-T). Upphovsmannen ansvarar för publikationens innehåll. Europeiska unionen tar inget ansvar för hur innehållet används. Försöksanläggningen Merparten av försöken utfördes på R-CON:s anläggning i Norrköping vecka 51 1 men på grund av försening av en leverans fick kompletterande försök utföras den /1 och 3/ 15. I försöken användes en vattentank för att cirkulera vattnet och två pumpar med vardera kapacitet på 75 l/min vid 1, bar vilket tillsammans ger 15 l/min vid 1, bar. Det minsta flödet som pumparna kan producera med bibehållet tryck är 5 l/min. Vid det andra alternativet för brandpostreduceringen användes därför en annan pump vars kapacitet var - l/min vid 1, bar. Efter pumparna anslöt ett 3-rör och på den rörlängden fanns det plats för montering av en tryckreduceringsventil samt tryckmätare före och efter ventilen. Efter 3-röret monterades två stycken 15-rör med plats för delugeventil 1, silbrickor, flödesmätare och tryckmätare, se Figur för en bild på försöksanläggningen och Figur 3 för en principskiss över uppställningen. Tabell över vilka ventiler som har provats finns i Bilaga. Vid tryckreduceringsalternativ 1 till 3 mättes flödet med två stycken flödesmätare som var monterade efter delugeventilerna. Vid brandpostförsöken mättes flödet med en flödesmätare på 1-röret. Trycket mättes på fyra olika ställen, före och efter ventilen på 3-röret samt efter delugeventilerna. Mätosäkerheten i tryckgivarna var,15% och för flödesmätarna,1 % och,15%. Vid brandpostförsöken monterades ett 1-rör istället för det ena 15-röret. 1 Delugeventil är en membranventil med trim som gör att det går att öppna och stänga ventilen. Vid vissa av försöken var delugeventilen även försedd med tryckreducering.

3 RAPPORT P733 3 () Figur : Försöksanläggningen och uppställning för tryckreduceringsalternativ 1. Sektion Sektion 1 T F1 F T T Vattentank P T 3 P P1/P Dieselpump 75 l/min, 1, bar Flödesmätare T Tryckmätare Tryckreducerings ventil (PRV), ansl. 3 Plats för anslutning 15, strypbrickor ( st. 1 serie) T Delugeventil ansl. 15 med tryckreduceringstrim 15 Storlek på rör Figur 3: Principskiss över uppställning vid tryckreduceringsalternativ 1. Tryckreduceringsalternativ 1 Tryckreducering i två steg där det högsta trycket, ca 1, bar, reducerades ner till ca 1 bar med hjälp av en tryckreducerande ventil på 3-röret (3-ventil). För att reducera trycket till

4 RAPPORT P733 () ca 3,5 bar användes sedan en delugeventil av membrantyp med fjärrmanövrerad aktiveringsoch avstängningsventil som förses med pilotventil och trim, vilket även gör den till en tryckreduceringsventil. Flödet under försöket var ca 75 l/min genom varje delugeventil vilket innebar att flödet genom 3-röret blev ca 15 l/min när båda delugeventilerna var öppna. Flöde och tryck mättes digitalt medan läckage, vibrationer och tryckslag bedömdes genom observationer. Oljud gick inte att observera på grund av det höga ljudet från dieselmotorerna. Schemat under försöket såg ut enligt följande: 1. P1 startades och delugeventil i sektion 1 öppnades. Tryck samt flöde mättes i - och F1.. P startades och delugeventil i sektion öppnades. Tryck och flöde mättes i T och F. 3. Stängning av delugeventil i sektion 1, sedan öppnades den igen. Stängning av delugeventil i sektion, sedan öppnades den igen. 5. Steg 3 och upprepades sedan ca 5 gånger för att simulera två försök om året i 5 år som är en normal livslängd på liknande system. Resultat Genom samtliga försök med tryckreduceringsalternativ 1 så uppkom inget läckage och minimala vibrationer samt inga tryckslag observerades. Sammanfattningsvis gick det mycket lugnt till vid öppning och stängning. Därför kommer endast tryck och flödesmätningarna kommenteras nedan. Först genomfördes ett förförsök för att ställa in tryck och flöde samt undersöka vad som händer när flödet stryps till noll, se Figur. och T visar trycket före respektive efter 3- ventilen, medan F1 och F visar flödet i sektion 1 och (Figur 3). Först startades pump 1 och trycket steg vid till nästan 1 bar, sedan öppnades flödet i sektion vilket syns på F (ljusgrå prickad linje). På T (ljusgrå linje) syns att trycket efter 3-ventilen inte stabiliserar sig på 1 bar förrän efter nästan 1 minut efter att flödet öppnats. När tryck och flöde hade stabiliserat sig på ca 1, och 1 bar samt 75 l/min stängdes delugeventilen så att flödet reducerades ner till noll innan nästa sektion öppnades. Det som hände när flödet gick mot noll är att trycket vid T (d.v.s. trycket direkt efter 3-ventilen) höjdes för att sedan sjunka igen när flödet sattes på. I försöket tog det ca 1 sekunder innan trycket hade sjunkit till 1 bar igen. Vid bibehållen flöde så håller sig trycket på önskade 1 bar, men när man stänger ventiler nedströms så skapas ett uppbyggt tryck mellan reduceringsventil och stängd ventil nedström, ett så kallat P3-tryck. Detta tryck uppkommer då regulatorn inte hinner stänga tillräckligt snabbt p.g.a. för liten rörvolym nedströms. Detta går inte att undvika i detta fall då volymen efter ventilen är begränsad och i detta fall utjämnades inte P3-trycket utan låg i nivå med P1. Enligt leverantören av 3-ventilen är detta helt enligt funktionsprincipen och det är i sig inget onormalt med ett uppbyggt P3-tryck när en ventil stängs nedströms efter en regulator. Vill man av någon anledning sänka det uppkomna P3-trycket mellan reduceringsventilen och nedströms stängda ventiler, till jämförbara 1 bar, så kan en överströmningsventil monteras däremellan som kan släppa på det uppbyggda trycket (P3).

5 Flöde [l/min] Tryck [bar] Flöde [l/min] RAPPORT P733 5 () T F1 F Figur : Visar förförsöken som gjordes för att ställa in tryck och flöde samt undersöka vad som händer när flödet stryps från 75 l/min ner till. Efter att förförsöken hade genomförts så bestämdes det att när båda pumparna är igång och producerar 15 l/min så stängdes endast en delugeventil i taget, se Figur 5, Figur och Figur 7. Detta på grund av det höga P3-tryck som bildades kunde skada delugeventilerna. Flödet låg relativt stabilt runt 75 l/min, men började dala efter sex stycken stängningar. Detta hade ingen påverkan på försöket men kan berott på att flödesjusteringsventilen, som var en spjällventil rörde sig lite vid öppning och stängning F1 F Figur 5: Flöde i sektion 1 och. Trycket före 3-ventilen () höll sig relativt stabilt under stängningarna, medan trycket efter (T) fluktuerade desto mer, se Figur. Trycket vid T är som lägst precis när ena flödet är på

6 Tryck [bar] Tryck [bar] RAPPORT P733 () väg ner och andra flödet är på väg upp. Fluktuationerna vid beror på pumpens förmåga att ställa om sig och fluktuationerna vid T beror på 3-ventilen förmåga att ställa om sig T Figur : Tryck före och efter 3-ventilen. Trycket efter delugeventilerna stabiliserades på det förinställda trycket efter varje stängning och öppning. Vid 15 minuter så justerades trycket i sektion 1 då vi märkte att trycket var inställt lite för högt. Trycket i sektion 1 () gick ner lite saktare än i sektion (T). Detta kan bero på att flödet från det övre röret (sektion ) störde mättningarna i sektion 1 eller att den ena delugeventilen stängde saktare. Ifall orsaken var att den ena delugeventilen stängde saktare går detta lätt att justera enligt tillverkaren av den provade ventilen. Att den ena ventilen var långsammare än den andra kan också berott på att rost och smuts från rören kommit in i ventilen och täppt till. 5 3 T Figur 7: Tryck efter delugeventilerna i sektion 1 () och i sektion (T)

7 RAPPORT P733 7 () På grund av återcirkulering av vattnet så steg temperaturen så pass mycket att försöket måste avslutas efter 1 stängningar och låta vattnet svalna under natten. Dagen efter återupptogs försöken för att komma upp i totalt 5 stängningar. Resultaten från första dagens försök visade att alla tre ventiler stabiliserar trycket efter att flödet stabiliserat valdes att nästkommande dag endast undersöka slitaget på öppning och stängning av delugeventilerna. På så sätt kunde öppning och stängning ske mycket snabbare och resterande del av försöket kunde genomföras innan vattnet hann bli för varmt. Vid snabbare svängningar stabiliserades tryck och flöde efter varje öppning och stängning, men sektion stängde långsammare än sektion 1, vilket enkelt går att justera enligt leverantören av ventilen. Vid försökstart dagen efter första försöket så krävdes det justeringar av 3-ventilen då den reducerade trycket mer än 1 bar. Se Figur 5 och Figur i bilaga för grafer från försöket med snabba på och avstängningar. Tredje gången tryckreduceringsalternativ 1 skulle provas gick det inte att få upp trycket till 1 bar efter 3- ventilen. Tryckreduceringsalternativ Vid försöket för tryckreduceringsalternativ demonterades 3-ventilen samt tryckreduceringsfunktionen på delugeventilerna bort och silbrickorna monterades precis framför delugeventilerna, se Figur för bild på silbricka och Figur 9 för modell över uppställningen. I alternativ sker tryckreduceringen i ett steg, det högsta trycket, ca 1, bar, reduceras direkt ner till ca 3,5 bar med hjälp av silbrickor. Delugeventilerna användes för att öppna och stänga flödet. Flödet under försöket var ca 75 l/min genom varje strypbricka vilket innebar att flödet genom 3-röret blev ca 15 l/min när båda delugeventilerna var öppna. Flöde och tryck mättes digitalt medan läckage, vibrationer och tryckslag bedömdes genom observationer. Oljud gick inte att observera på grund av det höga ljudet från dieselmotorerna. Figur : Bild på silbricka tagen uppifrån.

8 RAPPORT P733 () Sektion Sektion 1 T F1 F Vattentank P T 3 P P1/P Dieselpump 75 l/min, 1, bar Flödesmätare T Tryckmätare Tryckreducerings ventil (PRV), ansl. 3 Plats för anslutning 3, tryckreducerande ventil (PRV) Anslutning 15, silbrickor ( st. 1 serie) Delugeventil ansl. 15 med tryckreduceringstrim 15 Storlek på rör Figur 9: Principskiss över försökuppställningen vid tryckreduceringsalternativ. Resultat Först genomfördes ett förförsök med lågt tryck och flöde för att se hur silbrickorna reagerar vid öppning och stängning. Vid ett tryck på 1, bar skulle silbrickorna ha reducerat trycket till 3,5 bar men då trycket före silbrickorna var ca 1 bar reducerades trycket endast till ca bar. Flödet låg på ca 5 l/min, se Figur 1. Vid stängning så uppstod stora tryckslag och vibrationer i röret i jämförelse med tryckreduceringsalternativ 1.

9 Tryck [bar] Tryck [bar] Flöde [l/min] RAPPORT P733 9 () F1,5 1 1,5,5 Figur 1: Visar tryck före silbrickorna () och tryck efter silbrickorna och delugeventilen (). Flödet ligger runt 5 l/min. Efter det första försöket bestämdes det att prova på fullt tryck men lägre flöde, ca 5 l/min per sektion, d.v.s. 1 l/min totalt. Vid ett stabilt tryck (ca 1, bar) och stabilt flöde (ca 5 l/min) så visade endast en reducering ner till 11,5 bar och T en reducering ner till 1,7 bar, se Figur 11. Även här observerades stora tryckslag vid öppning och stängning T 1 1 Figur 11: Visar trycket före strypbrickorna () och efter silbrickorna och delugeventilen ( ch T) vid öppning och stängning av delugeventilen. Flödet är 5 l/min Vid lägre flöden reducerade inte silbrickorna trycket till 3,5 bar. Silbrickorna är dock utformade så att trycket reduceras mer vid högre flöden. Därför genomfördes också ett försök med flöden på ca 75 l/min. Eftersom det observerades stora tryckslag och vibrationer i föregående försök provades endast en sektion med högre flöden och inga öppningar och stängningar av delugeventilen genomfördes.. När flödet ökades till nästan l/min och trycket på silbrickorna var ca 1 bar så reducerades trycket till ca bar. Så fort flödet sänktes ökade trycket till bar, se Figur 1.

10 Tryck [bar] Flöde [l/min] RAPPORT P733 1 () T F 1 3 Figur 1: Visar trycket före silbrickorna () och trycket efter strypbrickan och delugeventilen i sektion (T) samt flöde i sektion (F). Tryckmätaren var placerad efter både silbrickorna och delugeventilen (se Figur 3), därför kan den större tryckreduceringen vid det högre trycket berott på att även delugeventilen reducerar trycket vid högre flöden. För att komma runt detta mätproblem så monterades tryckmätaren istället direkt före delugeventilen (se Figur 13). Efter montering kördes liknande försök som ovan men flödet reducerades ner stegvis, se Figur 1. Figur 13: Flödesmätare T placerades direkt efter silbrickorna, i delugeventilen. Vid högre flöden reducerar silbrickorna ner trycket till bar (se T), men det går också att se en ytterligare reducering vid på ca,5 bar vilket kan bero på delugeventilen, skillnaden är dock så lite att den också kan bero på turbulens i vattnet. När flödet minskar så minskar också reduceringen.

11 Tryck [bar] Flöde [l/min] RAPPORT P () T F1 Figur 1: Visar trycket före silbrickorna (), trycket efter silbrickorna (T) samt trycket efter delugeventilen (). Flödet (F1) startas på 75 l/min och reduceras sedan stegvis nedåt. Tryckreduceringsalternativ 3 Det tredje alternativet som provades var att montera en strypbricka med ett-hålsstrypning framför delugeventilen. Tryckreduceringen ska ske i två steg d.v.s. strypbrickan ska reducera ner det höga trycket på1, bar till under 1 bar och sedan har man trim på delugeventilen som reducerar ner trycket ytterligare till 3,5 bar. Det blir alltså en tryckreducering i två steg, först en fast del med relativt stort hål som ej borde sätta igen samt en reglerbar del i delugeventilen, se Figur 15 för bild på strypbricka och Figur 1 för uppställningen av försöket. För att reducera trycket från 1, till 1 bar ska hålet teoretiskt vara 7 mm. I försöken användes därför två storlekar på hål, 7 mm och mm. Flöde och tryck mättes digitalt medan läckage, vibrationer och tryckslag bedömdes genom observationer. Figur 15: Strypbricka

12 RAPPORT P733 1 () Sektion Sektion 1 T F1 F T Vattentank P P P1/P Dieselpump 75 l/min, 1, bar Flödesmätare T Tryckmätare Tryckreducerings ventil (PRV), ansl. 3 Plats för anslutning 15, strypbrickor ( st. 1 serie) T Delugeventil ansl. 15 med tryckreduceringstrim 15 Storlek på rör Reduceringsventil för brandposter Figur 1: Principskiss över uppställning för tryckreduceringsalternativ 3. Resultat I den första försökserien användes strypbrickan med 7 mm hål. Figur 17 visar resultatet från försökserien. Under de först två minuterna ställdes flöde och tryck in så att inkommande flöde och tryck var 1, bar och 75 l/min. När tryck och flöde stabiliserat sig stängdes delugeventilen så att flödet blev noll. Tryckreduceringen efter strypbrickan (T) berodde på inkommande flöde och tryck. Vid ett inkommande tryck på 1, och ett flöde på ca 75 l/min reducerade 7 mm strypbrickan trycket ner till 7 bar, delugeventilen reducerade sedan ner till 3,5 bar (). Vid stängning av delugeventilen tog det nästan en minut för flödet att sjunka till noll och reduceringen genom strypbrickan minskade när flödet minskade. Vid öppning av delugeventilen tog det dock bara ca sekunder för flödet att komma upp i 75 l/min och trycket stabiliseras på ca och 3,5 bar före respektive efter delugeventilen. Vid öppning och stängning av delugeventilen observerades större tryckslag och mer vibrationer än vid tryckreduceringsalternativ 1 men mycket mindre än vid tryckreduceringsalternativ. Enligt Lundberg (19) blir förmodligen strömningsförloppet genom strypbrickan lugnare om inloppsöppningen är rundad istället för rak. Ett lugnare strömningsförlopp bidrar till mindre vibrationer i rören. 7 mm strypbrickan provadades också vid inkommande tryck på 11 bar för att undersöka vad som händer med tryckreduceringen när inkommande tryck är lägre än 1, bar. Det visade sig att vid inkommande tryck på 11 bar så reducerade strypbrickan trycket ända ner till ca bar Lundberg, Tore (19). Hydromaskinlära.. Utg. Göteborg: Akad.-förl./Gumpert

13 Tryck [bar] Flöde [l/min] RAPPORT P () efter delugeventilen vilket medför att delugeventilen behöver trimmas upp, se Figur 7 i Bilaga T F Figur 17: Visar trycket efter 7 mm strypbrickan (T) och trycket efter delugeventilen () samt flödet (F). Vid byte till mm strypbricka så reducerades trycket till ca 1,5, se Figur 1. Även med det större hålet tog det lång tid för flödet att reduceras till noll vid stängning av delugeventilen. Men inga större tryckslag observerades och vid öppning av delugeventilen kom flödet snabbt upp i 75 l/min. För att se hur mycket strypbrickorna reducerade vid lägre flöden så provades ett inkommande tryck på 11 bar. Vid detta tryck reducerade strypbrickorna trycket till ca 7 bar och sedan reducerade delugeventilen trycket till 3,5 bar. Försöket visade att en strypbricka med ett hål på mm reducerade trycket mellan 1,5 bar och 7 bar då inkommande tryck varierades mellan 1, bar och 11 bar.

14 Tryck [bar] Flöde [l/min] RAPPORT P733 1 () T F 5 1 Figur 1: Visar trycket före () och efter mm strypbrickan (T) samt trycket efter delugeventilen (). Den streckade linjen visar flödet (F). För att kunna mäta trycket direkt efter strypbrickan så var den monterad så att det fanns en passbit innan delugeventilen, se Figur 19. I verkligheten vill man kanske kunna montera strypbrickan i direkt anslutning till delugeventilen utan en passbit emellan och därför provades detta också för att se om det blev någon skillnad i tryckreduceringen. Denna montering medförde dock att det inte gick att mäta trycket direkt efter strypbrickan utan trycket mättes endast efter delugeventilen. Med samma inkommande tryck och flöde (75 l/min och 1, bar) så blev det en större reducering efter delugeventilen när strypbrickan var placerad i direkt anslutning till delugeventilen än när det fanns en passbit emellan. Med hjälp av trimmet gick detta dock att justera så att utgående tryck blev 3,5 bar, se Figur i bilaga. Figur 19: Visar hur strypbrickan var monterad precis efter kröken. På passbiten innan delugeventilen satt tryckmätaren.

15 RAPPORT P () Brandpostförsök 1 Försök genomfördes för att prova reduceringsventil, anslutning 1 (1 mm rör) för brandposter. Denna delugeventil kopplades in på ett 1 rör som monterades direkt efter 3 röret, se Figur. Normalt för att få ut önskat BP-flöde används två utkastare på drygt l/s. Detta innebär att det direkt efter reduceringsventilen ska vara ett tryck på 1 bar och ett flöde på 5 l/min. Funktionen för delugeventilen var alltså att reducera inkommande tryck 1, bar ner till 1 bar vid ett flöde på ca 5 l/min. Schema: 1. P1 startades och delugeventil i sektion 1 öppnades. Tryck samt flöde mätes i, och F1.. Avstängning av delugeventil i sektion 1, sedan öppnades den igen 3. Steg upprepades sedan ca 5 gånger för att simulera två försök om året i 5 år som är systemets livslängd. Ytterligare ett försök utfördes för att se så att delugeventilen även klarar av att reducera trycket vid låga flöden. Flöde och inkommande tryck ställs in på l/min och 1, bar, sedan reduceras flödet med 5 l/min per steg för att utvärdera hur reduceringen fungerar vid lägre flöden än 5 l/min. Sektion Sektion 1 T F1 F T Vattentank P P P1/P Dieselpump 75 l/min, 1, bar Flödesmätare T Tryckmätare Tryckreducerings ventil (PRV), ansl. 3 Plats för anslutning 15, strypbrickor ( st. 1 serie) T Raphael membran ventilansl. 15 med tryckreduceringstrim 15 Storlek på rör Reduceringsventil för brandposter Figur : Principskiss för uppställning av brandpostförsök 1.

16 Tryck [bar] Flöde [l/min] Tryck [bar] RAPPORT P733 1 () Resultat Vid första försöket hölls flödet stabilt runt 5 l/min. Eftersom inställningarna med tryck och flöde fungerade bra kunde försöket genomföras direkt utan förförsök, se Figur 1. Under de första minuterna ställdes tryck och flöde in och sedan stängdes och öppnades delugeventilen ca 5 gånger. Öppningarna och stängningarna upplevdes som lugna och utan tryckslag eller större vibrationer. Sammanfattningsvis kan konstateras att ventilen fungerade problemfritt med de provade flödena. I andra försöket så provades hur delugeventilen klarade av att reducera lägre flöden. Som man kan se i Figur så var trycket efter delugeventilen stabilt hela tiden, även vid så små flöden som 5 l/min Figur 1: Visar trycket före () och efter () delugeventieln F3 1 Figur : Visar trycket före () och efter () delugeventilen samt flöde (F3).

17 Tryck [bar] Flöde [min] RAPPORT P () Brandpostförsök I brandpostförsök sker reduceringen av trycket från 1, till 1 bar med 3-ventilen. Ventilen klarar av att reducera detta tryck vid höga flöden, se tryckreduceringsalternativ 1, men i detta försök ska flöden från l/min och nedåt provas. Schema: 1. Flöde och tryck stabiliseras på l/min och1, respektive 1 bar.. Flödet sänks till 15 l/min med bibehållet inkommande tryck. 3. Flödet sänks till 1 l/min med bibehållet inkommande tryck.. Flödet sänks till 5 l/min med bibehållet inkommande tryck. Resultat Figur 3 visar resultatet från försöket med låga flöden genom 3-ventilen. När flödet ställs in till l/min så sjunker trycket lite först, men stabiliseras snabbt på strax under 1 bar. Diagrammet visar att 3-ventilen håller trycket stabilt () ända ner till så låga flöden som 5 l/min och det är först vid 5 l/min som det uppstår större svängningar i flödet. Inga större vibrationer eller tryckslag märktes. Enligt leverantören av den provade ventilen så blir den inte förstörd av att trycket står och svänger vid låga flöden F3 1 Figur 3: Visar trycket för () och efter () 3-ventilen samt flöde (F3). Slitage Efter försöken plockades den ena delugeventilen isär för att utvärdera slitaget på ventilen. Den ventilen som plockades isär hade stängts av minst gånger med ett inkommande tryck på ca 1 bar samt ett flöde på 75 l/min. Ventilen hade dessutom utsatts för både lägre och högre tryck och flöde ett antal gånger vid förförsöken. Inga uppenbara slitagemärken kunde observeras med blotta ögat utan ventilen såg fortfarande nästan ny ut. Det enda som syntes var

18 RAPPORT P733 1 () lite blästringsmärken på gummimembranet, se Figur. I filtret hade också små färg- och rostflagor fastnat, trots att filtret rengjordes efter första dagens försök. Figur : Gummimembranet i den ena delugeventilen. Slutsatser och kommentarer Uppställning för tryckreduceringsalternativ 1 med en tryckreduceringsventil på 3-röret och var sin delugeventil på 15-röret fungerade överlag bra. Det var inga större vibrationer eller tryckslag och att öppna och stänga ventilerna skedde lugnt och mjukt. Flödet och trycket höll sig mestadels stabilt. Följande bör dock beaktas: Det uppstod ett uppbyggt tryck mellan 3-ventilen och stängd delugeventil nedström, så kallat P3-tryck. Detta tryck uppkommer då regulatorn inte hinner stänga tillräckligt snabbt p.g.a. för liten rörvolym nedströms. Detta går ej att undvika i denna uppställning då volymen efter ventilen är begränsad vilket medförde att P3-trycket inte utjämnades utan låg i nivå med P1. Detta betyder att delugeventilen under en kortare period utsätts för högre tryck än 1 bar vilket i sin tur innebär att den släpper ut lite mer än 3,5 bar en kort period. Vill man av någon anledning sänka det uppkomna P3-trycket mellan reduceringsventilen och nedströms stängda ventiler, till jämförbara 1 bar, så bör en överströmningsventil monteras däremellan som kan reducera det uppbyggda trycket (P3). Det gäller dock att ställa in trycket på överströmningsventilen på ca 1,5 bar så att trycket på överströmningsventilen inte är samma som nedströms.. 3-ventilen behövde justeras efter första dagen, men detta kan ha berott på att luft kommit in i systemet. Filtren i delugeventilerna kommer behöva rengöras med jämna mellanrum. Enligt leverantören av delugeventilen kan livslängden förlängas genom att öka arean på delugeventilen. Uppställningen för tryckreduceringsalternativ med silbrickor framför delugeventilerna fungerade inte eftersom silbrickorna inte reducerade trycket tillräckligt. När flödet kom upp i

19 RAPPORT P () nästan l/min och trycket före silbrickorna var ca 1 bar så reducerades trycket endast till ca bar. Vidare var det mycket större vibrationer och tryckslag än vid alternativ 1. Tryckreduceringsalternativ 3 fungerade bra och även om det var mer vibrationer och tryckslag än vid tryckreduceringsalternativ 1 så var det mindre vibrationer och tryckslag än vid tryckreduceringsalternativ.enligt Lundberg (19) 3 blir förmodligen strömningsförloppet genom strypbrickan lugnare om inloppsöppningen är rundad istället för rak. Ett lugnare strömningsförlopp bidrar till mindre vibrationer i rören. Försöket visade också att en strypbricka med ett hål på mm reducerade trycket mellan 1,5 bar och 7 bar då inkommande tryck varierades mellan 1, bar och 11 bar. Uppställningen för brandpostförsök 1 med en delugeventil monterad på 1-röret fungerade problemfritt utan vibrationer eller tryckslag även vid mycket låga flöden. Vid brandpostförsök, där 3ventilen reducerade trycket på låga flöden, fungerade uppställningen också bra ner till 5 l/min, sedan började trycket svänga mellan 11 och bar. Fire Research - Branddynamik Utfört av Granskat av Signature_1 Lotta Vylund Signature_ Maria Hjohlman 3 Lundberg, Tore (19). Hydromaskinlära.. Utg. Göteborg: Akad.-förl./Gumpert

20 Tryck [bar] Flöde [l/min] RAPPORT P733 () Bilaga 1 Tryckreduceringsalternativ F1 F Figur 5: Tryckreduceringsalternativ 1, snabba stänga och öppna T T Figur : Tryckreduceringsalternativ 1, snabba stänga och öppna.

21 Tryck [bar] Flöde [l/min] Tryck [bar] Flöde [l/min] RAPPORT P733 1 () Tryckreduceringsalternativ T F Figur 7: Tryckreduceringsalternativ 3. Lägre tryck F Figur : Visar tryck och flöde när strypbrickan var monterad dikt an mot delugeventilen. Först ställdes inkommande tryck in på 1, bar sedan på 11 bar. Delugeventilens reducering trimmades också fram och tillbaka för att se hur mycket det gick att trimma, se.

22 RAPPORT P733 () Bilaga Nedan sammanställs de modeller av ventilerna som har använts i försöken. Ventil Modell Leverantör Kontaktperson Vattenhydrauliskt styrd ventil, DN Ventim Ventil & 3-ventil Lennart Ehrström 3, PN 1 Segjärn, flänsar Instrument AB Delugeventil DN 15 Delugeventil DN 1 Silbrickor Raphael membranventil (DV-5, Pressure reducing remote control, DN 15 Raphael membranventil (DV-5, Pressure reducing remote control, DN 1 EMCO multi hole hole/multi plate depressurizing unit type MDP-L Tyco Fire Protection Products Tyco Fire Protection Products Omniprocess AB Henrik Johansson och Dan Kilberg, Raphael Valves Industries LTD Se ovan Göran Sjökvist Strypbrickor Tillverkade hos R-con R-contraction AB Kristofer Runo