معيار NFPA 20 لمضخات الحريق: كيف يتفاعل خزان مياه الحريق مع المضخة
تم إنشاؤها اليوم
معيار NFPA 20 لمضخات الحريق: كيف يتفاعل خزان مياه الحريق مع المضخة
المضخة والخزان نظام هيدروليكي واحد محدد بمعيارين. يجب أن يوفر الخزان شفطًا مستقرًا عند أدنى مستوى قابل للاستخدام، وليس عند المستوى الكامل، ويجب أن يوفر ترتيب المخرج معدل تدفق اختبار القبول دون تكوّن دوامات أو احتجاز هواء. نسّق هندسة الشفط والحد الأدنى للمستوى والمخرج ومعدل تدفق الاختبار قبل إصدار أي من الحزمتين.
مقدمة
تُشترى مضخة الحريق وتُركب كحزمة متكاملة، لكنها تُغذَّى من وعاء يقع ضمن نطاق مسؤولية جهة أخرى. يحكم NFPA 20 تركيب المضخة: المشغلات، ووحدة التحكم، ومضخة المساعدة (الجوكي)، واختبار القبول. ويحكم NFPA 22 الخزان الذي يغذيها. ويلتقيان عند جانب السحب.
نادرًا ما يكون الخلاف حول المضخة نفسها. بل يكون حول الحالة التي يقدمها الخزان عند أدنى مستوى للسحب، وحول التدفق الذي يمكن لترتيب المخرج أن يوفره عند المستوى الذي ستسحب منه المضخة.
توضح هذه المقالة كيف يقسم المعياران العمل، وما يجب أن يقدمه الخزان عند الشفط، وما يفعله احتكاك المخرج بالمخزون القابل للاستخدام، وما يطلبه اختبار القبول من التركيبة، وأي ميزات الخزان تعتمد عليها حزمة المضخة.
ما الذي يحكمه NFPA 20
NFPA 20 هو المعيار الخاص بتركيب المضخات الثابتة للحماية من الحرائق، وهو يغطي حزمة المضخة بدلاً من مصدر المياه: مضخة الحريق ومحركها، سواء كان كهربائيًا أو ديزل أو توربينيًا، ووحدة التحكم التي تشغلها، ووظائف الإشراف والإنذار، ومضخة المساعدة التي تحافظ على ضغط النظام بين الطلبات، واختبار القبول.
تحدد الحزمة أيضًا ظروف الشفط التي تعمل تحتها المضخة، لأن المضخة التي ترفع من خزان بعيد عبر خط طويل تُعد اختيارًا مختلفًا عن مضخة تسحب من خزان يقع أسفلها. لا يصمم المعيار الخزان، لكنه يفترض أن الإمداد يوفر شفطًا صالحًا للاستخدام عند أسوأ مستوى.
هذا الافتراض هو حيث تلتقي المواصفتان. تتطلب NFPA 22 أن يشتمل الخزان وملحقاته على ترتيب تصريف محدد ومستوى أدنى، وتتطلب NFPA 20 أن يتم تركيب المضخة واختبارها وفقًا لحالة شفط محددة.
الخزان والمضخة كنظام واحد
التعامل مع الخزان والمضخة كنظام واحد يبدأ من مسار التدفق ويعمل بشكل عكسي. يُسحب الماء عبر فتحة تصريف، على طول أنبوب شفط، إلى عين المضخة، ويُدفع إلى النظام. في كل نقطة يهم أمران: مقدار الضاغط المتاح، وما إذا كان التدفق نظيفًا. الضاغط المتاح هو الضاغط الساكن من سطح الماء إلى المضخة، مخصومًا منه فقدان الاحتكاك في الأنبوب والتجهيزات. نظافة التدفق هي خلوّه من الهواء والدوامة والتدفق الدوراني عند الشفط.
يصف منحنى المضخة ما يمكن للمضخة أن تقدمه مقابل ارتفاع ضغط معين؛ ويحصل النظام على تقاطع ذلك المنحنى مع مقاومة الأنابيب. يؤثر الخزان على كلا الجانبين: فهو يحدد الارتفاع عند كل مستوى، كما يحدد ترتيب مخرجه مقدار فقدان الاحتكاك الذي يمكن تجنبه. لذلك لا يمكن اختيارهما بشكل مستقل؛ فالحد الأدنى للمستوى القابل للاستخدام وترتيب المخرج كلاهما يحددان شروط المضخة.
الشفط: الرفع والغمر ومنع الدوامات
رفع الشفط هو الارتفاع الذي يجب على المضخة رفع الماء إليه للوصول إلى عينها، وهو ما يميز تركيب خزان الشفط عن التركيب المغمور. حيث يكون سطح الماء أعلى من المضخة، يكون الشفط مغمورًا وتتوفر للمضخة رأس ضغط موجب. وحيث تكون المضخة أسفل السطح، يكون الشفط على رفع، ويُطرح رأس الضغط الذي يجب على المضخة إنتاجه لرفع الماء من رأس الضغط الذي يمكنها تقديمه.
الغمر هو عمق الماء فوق فتحة الشفط، وهو يحدد ما إذا كانت المضخة تسحب بشكل نظيف. إذا كان الغمر قليلاً جداً، فإن التدفق الداخل إلى الشفط يدور مشكلاً دوامة تسحب الهواء إلى المضخة وتقلل من أدائها وعمرها. مجموعة صفيحة مضادة للدوامة عند مخرج التصريف المطلوبة بموجب الفصل 14 من NFPA 22 هي العلاج القياسي، وهي ميزة في الخزان.
بالنسبة لخزان الشفط، يتطلب الفصل 14 أيضاً نهاية جرسية على الكوع القاعدي وصمام عدم رجوع حتى لا يتمكن الخزان من التصريف عائداً عبر المضخة. كلاهما من تسليمات الخزان، ويتم تنسيقهما مع حجم الشفط.
فقدان الاحتكاك وما يفعله بالاحتياطي القابل للاستخدام
فقدان الاحتكاك في خط الشفط يقلل من الضغط المتاح للمضخة، بما يتناسب مع مربع معدل التدفق. عند معدل التدفق الذي تسحبه المضخة أثناء حريق، يكون هذا الفقدان في أقصى حدوده، وفي اللحظة ذاتها يكون الضغط الساكن من الخزان في أدنى مستوياته، لأن المستوى عند الحد الأدنى للنطاق القابل للاستخدام. تتلاقى تلك التأثيرات عند النقطة ذاتها في الحدث، ولهذا يُقيَّم ترتيب الشفط عند معدل التدفق التصميمي وعند المستوى الأدنى معًا.
النتيجة بالنسبة للخزان هي تقليص الحجم القابل للاستخدام. يُقاس الحجم القابل للاستخدام عند مدخل المضخة وصولاً إلى مستوى القطع المنخفض؛ وكل ما هو أدنى من ذلك يُعدّ مخزوناً ميتاً. وإذا كانت خسارة الاحتكاك عالية بما يكفي بحيث لا تتمكن المضخة من الحفاظ على التدفق المطلوب عند الحد الأدنى المسموح به، فيجب رفع ذلك المستوى، مما يقلّص الحجم القابل للاستخدام ويزيد السعة الإجمالية للغلاف. ولهذا السبب تُحدَّد أبعاد أنبوب السحب بناءً على سعة الخزان وفق الفصل 14، ولهذا يُعدّ الامتداد الطويل بين الخزان والمضخة مسألة تصميمية وليس تفصيلاً من تفاصيل التركيب.
تدفق الاختبار وتشغيل القبول
اختبار القبول هو حيث يتم إثبات الخزان والمضخة معًا، وهو الاختبار الوحيد الذي يمارس المجموعة تحت الظروف المهمة. تتطلب NFPA 20 اختبار المضخة بعد التركيب عند تدفقات تتجاوز سعتها المقدرة، مع إغلاق التصريف وفتحه، وإثبات أنها توفر التدفق والضغط المقدرين ولا تطور أي حالة من شأنها أن توقف عملها في الخدمة.
بالنسبة للخزان، للاختبار دلالتان. يجب أن يحتفظ الخزان بحجم قابل للاستخدام كافٍ لتوفير تدفق الاختبار طوال مدته، وأن يكون عند المستوى الذي يتطلبه الاختبار، مما يحدد قطع المستوى المنخفض والحجم فوقه.
يجب أيضًا استعادة الاحتياطي بعد ذلك. تشترط NFPA 22 استعادة الحجم المسحوب ضمن وقت إعادة التعبئة المسموح به والحفاظ على الخزان عند مستوى خدمة الحرائق الخاص به، لذا يجب إثبات ترتيب التعبئة باستخدام المضخة. خطة التشغيل التجريبي التي تُجري اختبار المضخة وتترك الخزان منخفضًا لا تفي بأي من المعيارين.
ميزات الخزان التي تعتمد عليها المضخة
تتمثل المجموعة الأولى من ميزات الخزان التي تعتمد عليها المضخة في الترتيب الفيزيائي عند مخرج التصريف. يغطي الفصل الرابع عشر توصيلات الأنابيب والتجهيزات، وبالنسبة لخزان الشفط يعني ذلك أنبوب تصريف محدد الحجم وفقًا لسعة الخزان، ونهاية جرسية على الكوع القاعدي، وصمام عدم رجوع في الترتيب، ومجموعة صفيحة مضادة للدوامة عند مخرج التصريف. يجب تنسيق أحجام الفوهة وأنبوب الشفط: فالفوهة صغيرة الحجم تحد من التدفق الذي يمكن للمضخة سحبه، والفوهة كبيرة الحجم تشجع على تكوّن الدوامات عند السرعات الأعلى.
المجموعة الثانية هي مستوى سطح الماء وهندسته. يجب أن يوفر الحد الأدنى لمستوى التشغيل غمرًا كافيًا عند أدنى نقطة قابلة للاستخدام، ويجب أن يظل الخزان مستويًا وعريضًا بما يكفي عند تلك النقطة. الخزان الضيق عند القاع، أو الذي يحتوي على مخروط عميق يضع المخرج بالقرب من الأرضية، قد يفشل في توفير شفط مستقر حيث يمكن لخزان أقل عمقًا من نفس الحجم أن ينجح في ذلك.
المجموعة الثالثة هي الوصول والأجهزة: يجب أن تكون المضخة قابلة للصيانة، والخزان قابلاً للفحص من الداخل، ويتطلب الفصل 14 أجهزة قياس المستوى والحالة على الخزان بحيث تُبلَّغ حالة الاحتياطي إلى لوحة التحكم والنظام الإشرافي.
مسؤوليات الواجهة ومن يملك ماذا
المستوى الثاني من الواجهة هو ما يملكه كل طرف، وهو البند الذي يُترك غالباً بلا مطالبة. يحتاج مورد المضخة إلى بيانات السعة الصافية للخزان، وارتفاع مخرج التصريف فوق الأساس، والحد الأدنى لمستوى التشغيل، وخصائص الاحتكاك لخط الشفط، ونقاط ضبط جهاز قياس المستوى. وبدون ذلك تُختار المضخة بناءً على افتراضات، والافتراض الأكثر خطأً في الغالب هو الافتراض المتعلق بمستوى الماء.
يمتلك مورد الخزان ترتيب التصريف بموجب الفصل 14، وبيان السعة الصافية مع مرجعه، وتفصيل ترتيب الشفط بما في ذلك لوحة مكافحة الدوامة والطرف الجرسي، والحد الأدنى لمستوى التشغيل، وارتفاع المخرج فوق الأساس النهائي. ويمتلك المالك ترتيب إعادة التعبئة والحماية من التدفق العكسي على خط التعبئة، ويمتلك المهندس المسؤول الأساس والتثبيت بموجب الفصل 12.
المسؤولية التي يجب تسميتها في العقد هي تنسيق هندسة الشفط والحد الأدنى للمستوى. إذا تم شراء الخزان والمضخة بشكل منفصل، فيجب إسناد هذه المهمة إلى مورد واحد، وإلا فإن الواجهة تقع بينهما ولا يتم اكتشافها إلا عند التشغيل التجريبي، عندما لا تستطيع المضخة الحفاظ على التدفق المقنن من المستوى الذي يوفره الخزان فعليًا.
المستندات التي يجب تسليمها مع حزمة المضخة
تحمل حزمة التسليم الجانب الخاص بالخزان من الواجهة إلى حزمة المضخة. يجب أن تحتوي على رسم الترتيب العام للخزان مع مخرج التصريف، وأجهزة قياس المستوى ونقاط ضبطها، وبيان السعة الصافية مع مرجعه، وتفاصيل ترتيب الشفط بما في ذلك لوحة مكافحة الدوامة ونهاية الجرس، والحد الأدنى لمستوى التشغيل، وارتفاع المخرج فوق الأساس النهائي.
يجب أن تحتوي أيضًا على السجلات التي تثبت أن الدمج يعمل: تقرير اختبار قبول الخزان المطلوب بموجب الفصل 17 من NFPA 22، وسجل اختبار قبول المضخة المطلوب بموجب NFPA 20، وسجلات معايرة جهاز قياس المستوى، واختبار ترتيب التعبئة الذي يُظهر الحجم المستعاد ضمن الوقت المسموح به، ودليل الصيانة المكتوب وفقًا لـ NFPA 25 لنظام الفحص الذي يرسله الفصل 18 إليه. بدون هذه، يعمل الشخص التالي الذي يعدّل النظام دون المعلومات التي تربط النصفين.
واجهة الخزان إلى المضخة ومن يملك كل عنصر
عنصر الواجهة | المرجع | احتياجات المضخة | يُسلَّم بواسطة |
أنبوب التصريف | NFPA 22 الفصل 14 | يطابق تصنيف المضخة عند السحب | الخزان (مع المضخة) |
كوع القاعدة | NFPA 22 الفصل 14 | مدخل منخفض الاضطراب | الخزان |
صمام عدم رجوع | NFPA 22 الفصل 14 | يمنع التصريف العكسي عبر المضخة | الخزان |
لوح مانع للدوامة | NFPA 22 الفصل 14 | لا دوامة أو هواء عند التدفق | الخزان |
الحد الأدنى لمستوى التشغيل | NFPA 22 الفصل 14 | الغمر عند السحب | الخزان (تؤكده المضخة) |
أجهزة قياس المستوى | NFPA 22 الفصل 14 | إشارات الإنذار/الإشراف | الخزان (مع وحدة التحكم) |
إعادة التعبئة | NFPA 22 الفصل 4 | احتياطي كامل بين الأحداث | المالك |
احتكاك السحب | النموذج الهيدروليكي | الضاغط عند التدفق/الحد الأدنى للمستوى | الأنابيب (منسقة) |
سجلات القبول | NFPA 22 الفصل 17، NFPA 20 | إثبات الأداء المقنن | المقاول/المالك |
خصائص هندسة الخزان وما تغيّره للمضخة
خاصية الخزان | التأثير على المضخة | تحقق | المرجع |
الحد الأدنى لمستوى التشغيل | الغمر، أدنى ارتفاع ضاغط | هل الشفط مستقر عند التدفق؟ | NFPA 22 الفصل 14 |
مخرج التصريف | يحد من التدفق، ويحدد السرعة | هل يمرر معدل التدفق المقنن؟ | NFPA 22 الفصل 14 |
الشكل قرب المخرج | السطح مستوٍ عند المستوى المنخفض | سحب مستقر حتى القطع؟ | سحب الخزان |
لوحة مضادة للدوامات | لا دوران أو هواء | مقاس صحيح، منسوب صحيح؟ | NFPA 22 الفصل 14 |
خط الشفط | الاحتكاك يقلل الارتفاع | الارتفاع المفقود عند التدفق/الدقيقة؟ | النموذج الهيدروليكي |
أجهزة قياس المستوى | إشارات وحدة التحكم | هل تم تنسيق نقاط الضبط؟ | NFPA 22 الفصل 14 |
سعة الملء | سرعة الاستعادة | هل تتم الاستعادة في الوقت المسموح؟ | NFPA 22 الفصل 4 |
الحماية من التدفق العكسي | يعزل الاحتياطي | فجوة هوائية مفصلة؟ | إمداد الموقع |
حول Center Enamel
سنتر إينامل (شركة شيجياتشوانغ تشنغتشونغ للتكنولوجيا المحدودة) تقوم بتصميم وتصنيع خزانات تخزين فولاذية مثبتة بالبراغي، وخزانات فولاذية ملحومة، وخزانات إيبوكسي مترابط بالانصهار، وخزانات مجلفنة، وأوعية من الفولاذ المقاوم للصدأ، وأوعية ضغط، وأسقف قباب جيوديسية من الألومنيوم، وأسقف عائمة. تمتلك الشركة أكثر من 30 عامًا من الخبرة في الإنتاج وقد قامت بتوريد المعدات لمشاريع في أكثر من 100 دولة. يتم تصميم وتصنيع أسقف القباب الجيوديسية من الألومنيوم وفقًا لمعايير API 650 الملحق G، وAWWA D108، ودليل تصميم الألومنيوم، وASCE 7، وIBC، وقد قامت الشركة بتطوير وتصدير سقف قبة من الألومنيوم بقطر 72 مترًا في عام 2023. يتم التعامل مع الهندسة والتصنيع والطلاء ومراقبة الجودة وخدمة الموقع كنطاق واحد، ولهذا السبب يمكن التوفيق بين الرسومات وأساس الحسابات والأجهزة المسلّمة مع بعضها البعض.
الأسئلة الشائعة
كيف تسحب مضخة الحريق من خزان التخزين؟
من خلال فتحة تصريف في الخزان متصلة بمأخذ المضخة بواسطة أنبوب. يحكم الفصل 14 من NFPA 22 ذلك الاتصال: يُحدد حجم أنبوب التصريف حسب سعة الخزان، ويأخذ خزان الشفط نهاية جرسية على الكوع القاعدي، ويحمل الترتيب صمام عدم رجوع، وتأخذ فتحة التصريف مجموعة لوحة مضادة للدوامة. يحكم NFPA 20 المضخة التي تسحب من خلاله.
هل يؤثر حجم مخرج الخزان على المضخة؟
نعم، في كلا الاتجاهين. المخرج الصغير جدًا يحد من التدفق الذي يمكن للمضخة سحبه ويجبر المضخة على العمل خارج نطاقها المقنن. المخرج الكبير جدًا يرفع السرعة عند الفتحة ويشجع على تكوّن الدوامات ودخول الهواء عند الشفط. يجب تنسيق حجم الفوهة وحجم أنبوب الشفط مع اختيار المضخة، وليس تسويتهما بشكل منفصل.
ما تأثير احتكاك الشفط على الحجم القابل للاستخدام؟
يقلل من الضغط المتاح عند المضخة بما يتناسب مع مربع معدل التدفق، ويكون الأسوأ عند معدل التدفق التصميمي مع كون الخزان عند أدنى مستوى له. إذا كانت الفاقد عالية بما يكفي بحيث لا تستطيع المضخة الحفاظ على معدل التدفق المطلوب عند الحد الأدنى المسموح به، فيجب رفع ذلك المستوى، مما يقلل من الحجم القابل للاستخدام ويزيد من السعة الإجمالية للغلاف التي يجب أن يوفرها الخزان.
ما معدل تدفق الاختبار المطلوب وكيف يتم قياسه؟
يتطلب NFPA 20 اختبار قبول لمضخة الحريق المركبة بعد التركيب عند معدلات تدفق تتجاوز سعتها المقدرة، مع إغلاق مخرج التصريف وفتحه، لإثبات أنها توفر معدل التدفق والضغط المقدرين ولا تنشأ عنها أي حالة من شأنها أن تمنعها من الأداء في الخدمة. يُقاس التدفق عند مخرج تصريف المضخة، مع قيام الخزان بتزويد سحب الاختبار ومراقبة مستوى الخزان طوال الوقت.
لماذا يُعد الغمر عند مخرج الخزان أمرًا مهمًا؟
لأن الغمر غير الكافي يسمح للتدفق عند الفتحة بالدوران وتشكيل دوامة، مما يسحب الهواء إلى المضخة. والنتيجة هي مضخة تعمل دون منحناها وتتعرض للتلف بمرور الوقت. ولهذا السبب، يشترط الفصل 14 من NFPA 22 تجميع لوحة مانع الدوامة عند مخرج التصريف، كما أن الطرف الجرسي على الكوع القاعدي لخزان الشفط يضيف حماية إضافية.
ما ميزات الخزان التي تعتمد عليها مضخة الحريق؟
أربع مجموعات. ترتيب التصريف الفيزيائي وفقًا للفصل 14: أنبوب التصريف ذو المقاس المحدد، والنهاية الجرسية، وصمام عدم الرجوع، وتجميعة لوح منع الدوامة. هندسة سطح الماء، بحيث يوفر الحد الأدنى لمستوى التشغيل غمرًا كافيًا. الوصول والأجهزة، بما في ذلك أجهزة المستوى والحالة التي يتطلبها الفصل 14. والميزات التشغيلية: ترتيب إعادة التعبئة، والحماية من التدفق العكسي على خط التعبئة، وإشارات المستوى التي يقرأها وحدة التحكم.
ما الذي تحتاجه حزمة مضخة الحريق من مورد الخزان؟
رسم الترتيب العام للخزان مع مخرج التصريف وأجهزة قياس المستوى ونقاط ضبطها، وبيان السعة الصافية مع مرجعه، وتفصيل ترتيب الشفط، والحد الأدنى لمستوى التشغيل، وارتفاع المخرج فوق الأساس النهائي، وخصائص الاحتكاك لخط الشفط. وبدون ذلك تُختار المضخة بناءً على افتراضات، والافتراض الأكثر خطأً في كثير من الأحيان هو الافتراض المتعلق بمستوى الماء.
تُحدَّد مضخة الحريق وخزان مياه الحريق بمعيارين اثنين، لكنهما يشكلان نظامًا هيدروليكيًا واحدًا، والوصلة بينهما هي السحب. يجب أن يوفّر الخزان سحبًا مستقرًا عند أدنى مستوى قابل للاستخدام، ويجب أن يوفّر المخرج التدفق المقدَّر للمضخة دون دوامات، ويجب إثبات ذلك لكليهما معًا في اختبار القبول وبعده في الاختبار الدوري.
أرسل لنا نوع المضخة وتصنيفها، والتدفق والضغط المطلوبين، والارتفاعات النسبية للخزان والمضخة، وقيود الموقع، وسنعيد إليك هندسة الخزان، وترتيب التصريف، والحد الأدنى للمستوى، ومجموعة أجهزة القياس التي تتيح تشغيل الحزمتين كنظام واحد.
تحدّث إلى فريقنا الهندسي
أرسل الواجب، وأساس الحجم، والكود الحاكم، وقيود الموقع، وسيعود فريقنا الهندسي بمواصفات يمكن للمورد تسعيرها وللمراجع اعتمادها. وسنخبرك بصراحة أيضًا عندما يكون نوع خزان مختلف أو نطاق مختلف هو الإجابة الأفضل.
واتساب