خزانات تخزين المياه لأنظمة الحماية من الحرائق: الأنواع والأدوار وتكامل النظام
تم إنشاؤها 11.13
خزانات تخزين المياه لأنظمة الحماية من الحرائق: الأنواع والأدوار والتكامل مع النظام
الخزان هو عنصر التخزين في سلسلة تحتوي أيضًا على المضخة والأنبوب الرئيسي والأنبوب الصاعد وصمام التحكم، ويتم تحديد حجمه بناءً على ما يمكن لبقية السلسلة سحبه فعليًا. حدد حجم الاحتياطي مقابل الطلب عند مدخل المضخة، واسمح بالاحتكاك بين الخزان والمضخة، وتعامل مع الخزان وحزمة المضخة كنظام هيدروليكي واحد يجب تنسيقه واختباره.
مقدمة
يتم تحديد خزان مياه الحريق وشراؤه وتركيبه كما لو كان وعاءً قائمًا بذاته. لكنه ليس كذلك. إنه عنصر واحد من سلسلة هيدروليكية، وكل قرار يُتخذ بشأن الخزان دون النظر إلى بقية السلسلة يجب إعادة النظر فيه عند التشغيل التجريبي، حين يكون الخزان ممتلئًا والشبكة الأنبوبية موصولة، ويكتشف أحدهم أن المضخة لا تستطيع سحب ما وعدت به الحسابات.
السلسلة بسيطة الوصف. مصدر للمياه، وخزان يخزنها، ومضخة تحركها، وخط رئيسي ورايزر يوزعانها، وصمام تحكم يُبقي النظام جاهزًا، وعناصر طرفية تصرفها. يقع الخزان في وسط ذلك، وهو العنصر الوحيد الذي يخزن أي شيء.
تتناول هذه المقالة تلك السلسلة مع الخزان كموضوع رئيسي: الغرض من الخزان، وكيف يختلف عن المضخة، وكيف تعتمد ترتيبات الأنابيب المبللة والجافة والغامرة عليه بشكل مختلف، وكيف يقع صمام التحكم بينهما، وكيف يؤثر احتكاك السحب على الحجم القابل للاستخدام، وكيف يتم اختبار النظام مع وجود الخزان في مكانه. المراجع هي NFPA 22 وNFPA 13 وNFPA 20.
عناصر إمداد مياه الحماية من الحرائق
كل إمداد مياه لمكافحة الحرائق له الهيكل الأساسي نفسه. تأتي المياه من مصدر، قد يكون الشبكة الرئيسية العامة أو بئراً خاصاً أو نظام مياه تعويضية. تُخزَّن المياه، عادةً في خزان، وهذا الحجم المخزَّن هو ما يفصل الإمداد عن الطلب. تضيف المضخة الضغط. ويحملها أنبوب رئيسي وأنبوب صاعد. ويُبقي صمام التحكم النظام مشحوناً وجاهزاً. وتُطلقها العناصر الطرفية.
هناك خاصيتان تجعلان الخزان العنصر الحاسم. فهو المكان الوحيد الذي توجد فيه المياه بكميات كبيرة، والعنصر الوحيد الذي لا تكون حالته مرئية أثناء الحدث. تُستبدل المضخة ويُعزل الأنبوب الصاعد التالف، لكن الخزان الذي ظل ممتلئاً لمدة عامين يجب أن يكون سليماً في اليوم الموعود.
تحكم NFPA 22 الخزان وملحقاته: الفصل 14 لتوصيلات الأنابيب والتجهيزات، والفصل 12 للأساسات في الأرض، والفصل 17 لاختبار القبول، والفصل 18 للفحص والصيانة.
دور الخزان مقابل دور المضخة
يؤدي الخزان والمضخة وظيفتين مختلفتين، والخلط بينهما هو مصدر قائمة طويلة من الأخطاء التي يمكن تجنبها. يوفر الخزان الحجم، وفي التركيب المرتفع، بعض الضغط الساكن. لا يمكنه توليد ضغط يتجاوز ما يمنحه الارتفاع، ولا يمكنه توفير تدفق مُتحكَّم فيه. المضخة تفعل ذلك، وNFPA 20 تحكم على المجموعة ووحدة التحكم الخاصة بها.
النتيجة هي أن المواصفتين مترابطتان عبر السحب. يجب أن يوفر الخزان سحبًا مستقرًا عند أدنى مستوى ماء يسمح به التصميم، لأن اللحظة التي يكون فيها الاحتياطي على وشك النفاد هي عندما تكون المضخة أهم ما يكون. حيث يكون الخزان مرتفعًا فإنه يؤدي جزءًا من عمل المضخة؛ وعلى مستوى الأرض تؤدي المضخة كل العمل.
ترتيبات الأنابيب المبللة والجافة والفيضان
يغيّر نوع النظام طريقة رسم الخزان عليه، وما يجب أن تغطيه الاحتياطيات. في نظام الأنابيب المبللة تكون الأنابيب مشحونة بالماء، لذا يوفّر الخزان طلب المرشات باستمرار، وتكون الاحتياطيات هي طلب المرشات بالإضافة إلى بدل الخراطيم، كلٌّ منهما لمدته الخاصة.
يحتفظ نظام الأنابيب الجافة بالهواء المضغوط بدلاً من ذلك، ويتعين على الخزان القيام بأمرين. عليه أن يوفّر الماء الذي يملأ النظام عند تشغيل الرؤوس، وعليه أن يحافظ على ذلك الملء بمعدل التدفق الذي يتطلبه التصميم. ويُعدّ الملء سحبًا حقيقيًا من الاحتياطيات، وقد يطلب النظام الجاف على شبكة طويلة حجمًا كبيرًا في وقت قصير.
يفتح نظام الغمر منافذه عند الكشف، ويُطلق تدفق التصميم بأكمله دفعة واحدة، لذا يتعين على الخزان تلبية الطلب اللحظي الأقصى للمدة الكاملة. وتقع الأنظمة المسبقة الفعل بين الحالتين الجافة والمبللة، مع تأخير في الكشف وملء يجب أن يكتمل قبل وصول الماء إلى المرشات.
صمام التحكم في الرشاشات والخزان
صمام التحكم في الرشاشات هو حيث يصبح الخزان جزءًا من النظام. في نظام الأنابيب المبللة، يحافظ صمام فحص الإنذار على ضغط النظام ويفتح عند التدفق، ويحافظ الخزان على شحن ذلك النظام عبر خط التعبئة. في نظام الأنابيب الجافة، يحافظ صمام الأنابيب الجافة على ضغط الهواء ويسمح بدخول الماء عند التشغيل، ويجب أن يوفر الخزان حجمًا وتدفقًا كافيين لملء النظام دون الانخفاض تحت مستوى المضخة.
الواجهة المهمة هي إشارة المستوى. يتطلب الفصل 14 من NFPA 22 أجهزة قياس المستوى والحالة على الخزان، وهذه الإشارات هي ما تقرأه لوحة التحكم للإبلاغ عن حالة انخفاض المياه وما يستخدمه نظام الإشراف للحكم على الاحتياطي. يجب تحديدها كمجموعة منسقة مع وحدة التحكم والمضخة.
هناك أيضًا ترتيب التعبئة. يجب الحفاظ على الخزان عند مستوى خدمة الحريق الخاص به مع استعادة الحجم المسحوب خلال وقت إعادة التعبئة المسموح به، مما يجعله مصدرًا موثوقًا بدلاً من كونه خزانًا يفرغ بهدوء عبر تسرب.
الشفط والاحتكاك والحجم القابل للاستخدام الناتج
الحجم الذي يمكن للنظام سحبه فعليًا ليس هو الحجم الذي يحتويه الخزان، والفرق هو الاحتكاك. يقلل فقدان الاحتكاك في الأنبوب بين مخرج الخزان وشفط المضخة من الضغط المتاح عند المضخة بما يتناسب مع مربع معدل التدفق، وهو أسوأ ما يكون بالضبط عندما يكون مستوى الخزان عند الجزء السفلي من النطاق القابل للاستخدام ويكون الضغط الساكن في أدنى مستوياته.
ولهذا السبب تم تحديد ترتيب المخرج في الفصل 14 بدلاً من تركه لمقاول الأنابيب. يتم تحديد حجم أنبوب التصريف حسب سعة الخزان، ويأخذ الكوع القاعدي لخزان الشفط نهاية جرسية، ويحمل الترتيب صمامًا أحادي الاتجاه، ويأخذ مخرج التصريف مجموعة لوحة مضادة للدوامة. لا يفقد المخرج المقيّد الضغط فحسب؛ بل يُدخل الدوامات واحتجاز الهواء.
القاعدة العملية: يُقاس الحجم القابل للاستخدام عند شفط المضخة، من مستوى التشغيل العادي إلى حد القطع المنخفض، ويجب تضمين الأنبوب بين الخزان والمضخة في الحساب.
اختبار النظام مع وجود الخزان في مكانه
يختلف اختبار نظام مزوّد بخزان تخزين عن اختباره على الشبكة العامة، والفرق يكمن في الاحتياطي. فاختبار التدفق المسحوب من الشبكة العامة يثبت سلامة الأنابيب والمضخة. أما اختبار التدفق المسحوب من الخزان فيثبت كذلك سلامة الخزان وترتيب الشفط وخط التعبئة وأجهزة التحكم في المستوى، وهو السبيل الوحيد لمعرفة أداء المضخة مع الاحتياطي الذي سيتوفر لها.
يجب التخطيط لتسلسل التشغيل بدل محاولة تنفيذه ارتجالاً. فيجب ملء الخزان إلى مستوى التشغيل الطبيعي، وإعداد النظام في تكوين التشغيل الخاص به، وإثبات صلاحية أجهزة قياس المستوى قبل اختبار التدفق لا بعده. ويحدد الفصل 17 متطلبات اختبار القبول، بما في ذلك الفحص المشترك مع الجهة المختصة بعد إشعارها.
اختبار القبول الخاص بالخزان منفصل عن اختبار التدفق، ويجب جدولة كليهما. يُملأ الخزان المثبت بالبراغي أو الملحوم بالماء وفقًا لمتطلبات الفصل 17 ويجب أن يحتفظ به. يكشف اختبار التدفق الذي يُجرى في الوقت نفسه عن التسريبات بشكل أسرع، لذا حيثما يسمح الجدول الزمني ينبغي تنسيق الاثنين.
نظام الاختبار والتفتيش المتكرر
بعد التشغيل التجريبي، يصبح الخزان جزءًا من جدول الاختبارات الروتينية، وتؤكد الاختبارات المتكررة أن الاحتياطي لا يزال احتياطيًا. تُفرّغ اختبارات قبول المضخة واختبارات التدفق الدورية من الخزان، لذا يجب استعادة المستوى بعد ذلك وإثبات ترتيب الملء مرة أخرى. يحيل الفصل 18 التفتيش والصيانة مدى الحياة للخزان إلى NFPA 25، وهذا هو المستند الذي ينبغي كتابة دليل الصيانة وفقًا له.
يغطي الفصل 9 من NFPA 25 خزانات المياه تحديدًا ضمن معيار الفحص والاختبار والصيانة ذلك، وهو المرجع لبرنامج المالك المتكرر: فحوصات المستوى والحالة الروتينية، والفحص الخارجي للطلاء والسقف والفتحات والفيض والدعامات، وتشغيل الصمامات واختبارها بشكل دوري، والفحص الداخلي وفق الفترة التي يحددها المعيار لنوع الخزان وحالة طلائه.
إن الفحوصات الأكثر أهمية في الخزان الاحتياطي تكشف عن فقدان بطيء. فالخزان الممتلئ الذي لا يُعاد ملؤه بعد الاختبار يكون به تسرب أو صمام معطل. والخزان الذي يُعاد ملؤه أكثر من المتوقع يكون به صمام يمرر الماء أو جهاز قياس مستوى ينحرف. ويظهر كلا الأمرين في نمط التشغيل قبل حدوث العطل بوقت طويل، ولهذا فإن مستوى الملء هو الرقم الأهم في البرنامج.
حيث لا يتناسب الخزان
هناك أربع حالات يكون فيها خزان التخزين هو الإجابة الخاطئة، ويستحق التعرف عليها مبكرًا. الأولى هي عندما يكون الإمداد العام موثوقًا ويلبي بالفعل معدل التدفق والضغط والمدة المطلوبة من تلقاء نفسه. عندئذٍ فإن إضافة خزان تضيف منشأة ونظام صيانة دون إضافة إمداد.
الثانية هي عندما لا يستطيع المكان استيعابه. فالخزان بالحجم المطلوب له بصمة أساس ومسار توصيل، وفي الموقع المقيّد يمكن لهذه القيود أن تستبعده. الثالثة هي عندما لا تكون المياه المخزنة مناسبة للغرض ولا يوجد معالجة عملية.
الرابعة هي عندما يحل ترتيب مختلف المشكلة بشكل أبسط. فخزان الفصل يعزل مضخة الحريق عن الإمداد العام ويمكن أن يكون أصغر بكثير من احتياطي كامل. والخزان المرتفع يحل محل المضخة حيث يكون الضغط كافيًا. في كل حالة يكون السؤال نفسه: هل يحتفظ عنصر التخزين بالاحتياطي بأكمله، أم فقط بما لا تستطيع بقية السلسلة توفيره؟
سلسلة إمداد مياه مكافحة الحرائق وما يساهم به كل عنصر
العنصر | المعيار | الوظيفة | يأخذ من الخزان |
مصدر المياه | معايير إمداد المياه | يملأ الخزان ويعيد تعبئته | حجم التعويض |
خزان التخزين | NFPA 22، الفصل 14 التوصيلات | يحتفظ بالاحتياطي، ويفصل الإمداد | لا شيء (المصدر) |
مضخة الحريق | NFPA 20 | يحول الحجم إلى تدفق وضغط | الحجم الكامل القابل للاستخدام |
الأنبوب الرئيسي والصاعد | NFPA 13 | ينقل المياه إلى المخارج | يحدد احتكاك المضخة |
صمام التحكم | NFPA 13 | يحافظ على النظام مشحونًا | حجم الملء + إشارات المستوى |
العناصر الطرفية | NFPA 13 | التصريف عند تدفق التصميم | يحدد حجم الاحتياطي |
أجهزة قياس المستوى | NFPA 22 الفصل 14 | الإبلاغ عن حالة الاحتياطي | إشارات المستوى/الحالة |
ترتيب الملء | NFPA 22 الفصل 4 | يعيد الحجم إلى مستوى الحريق | الحجم المراد استبداله |
كيف يسحب كل نوع من الأنظمة من احتياطي الخزان
النظام | الأنابيب | كيف يُستخدم الخزان | يجب أن يغطي الاحتياطي |
الأنابيب المبللة | مملوء بالماء | سحب مستمر بمعدل التدفق التصميمي | المرشات والخراطيم، لكل منهما مدة |
أنبوب جاف | هواء مضغوط | التعبئة ثم تلبية الطلب | تعبئة النظام + طلب المرشات |
ما قبل التفعيل | هواء حتى الكشف | املأ ثم اسمح بدخول الماء | التعبئة + التأخير + طلب المرشات |
إغراق | إفراغ حتى الفتح | تدفق كامل دفعة واحدة | مدة الذروة للطلب الكامل |
أنبوب قائم/خرطوم | مملوء بالماء | تيار الخرطوم عبر الأنبوب الصاعد | مدة تيار الخرطوم |
مشترك | مملوء بالماء | المرشات والخراطيم معًا | الطلب المتراكب |
حول Center Enamel
سنتر إينامل (شركة شيجياتشوانغ تشنغتشونغ للتكنولوجيا المحدودة) تقوم بتصميم وتصنيع خزانات تخزين فولاذية مثبتة بالبراغي، وخزانات فولاذية ملحومة، وخزانات إيبوكسي مترابطة 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 معدات 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
ما هو دور الخزان في نظام الحماية من الحرائق؟
إنه عنصر التخزين. فهو يحتفظ بالحجم الذي يعتمد عليه النظام، ويحافظ على توفر هذا الحجم من خلال إبقائه عند مستوى خدمة الحرائق المطلوب وإعادة ملئه ضمن الوقت المسموح به، ويوصل هذا الحجم إلى مدخل المضخة. كما أنه يفصل الإمداد عن الطلب، ولهذا يمكن لنظام يُغذى من خزان أن يعمل خلال حدث لا تستطيع الشبكة العامة دعمه.
كيف يختلف الخزان عن مضخة الحريق في النظام؟
يوفر الخزان حجمًا مخزّنًا، وعندما يكون مرتفعًا، يوفر بعض الضغط الساكن. وتوفر المضخة تدفقًا وضغطًا مُتحكَّمًا فيهما، ويحكمها معيار NFPA 20. لا يستطيع الخزان أداء وظيفة المضخة، ولا تستطيع المضخة أن تحل محل الخزان، لأن الخزان وحده هو الذي يحتفظ باحتياطي يصمد عند فقدان الإمداد الوارد. ويتم التنسيق بينهما عبر جانب السحب، ويجب أن يُظهر الخزان حالة مستقرة عند أدنى مستوى قابل للاستخدام وليس فقط عند الامتلاء.
هل تحتاج الخزان إلى صمام تحكم لرشاشات الإطفاء؟
ليس على الخزان نفسه. تعود صمامات التحكم إلى نظام الرشاشات: صمام فحص الإنذار في نظام الأنابيب المبللة، أو صمام الأنابيب الجافة، أو صمام الغمر. ويتجلى ارتباط الخزان من خلال خط التعبئة الذي يُبقي النظام مشحونًا، وأجهزة قياس المستوى التي تُبلغ عما إذا كان الاحتياطي سليمًا، ووصلة السحب التي توصل الحجم عند فتح الصمام. يغطي الفصل 14 وصلات الأنابيب والتجهيزات التي تحمل هذه العلاقة، بما في ذلك أنبوب التصريف المُقاس وفقًا لسعة الخزان ومجموعة صفيحة مانعة للدوامة عند مخرج التصريف.
كيف يستخدم نظام الأنابيب الجافة الخزان؟
بطريقتين، وكلتاهما تعتمدان على الاحتياطي. يجب أن يملأ الخزان النظام بالماء بمعدل التدفق الذي يتطلبه التصميم بمجرد تشغيل الرؤوس، ويجب أن يحافظ على ذلك الملء. ولأن الأنابيب فارغة حتى ذلك الحين، فإن الملء هو سحب حقيقي من الحجم المخزّن وليس تعويضًا لنظام يحتوي بالفعل على الماء، لذا يجب أن يغطي الاحتياطي الملء بالإضافة إلى طلب الرشاشات.
هل يؤثر احتكاك الأنابيب على مقدار ما يمكن استخدامه من الخزان؟
نعم. يؤدي الاحتكاك في خط الشفط إلى تقليل الضاغط المتاح عند المضخة، بما يتناسب مع مربع معدل التدفق، وهو أسوأ ما يكون عند معدل التدفق التصميمي مع كون الخزان في أدنى مستوى له. لذلك يُعدّ الأنبوب بين الخزان والمضخة جزءًا من حساب تحديد المقاسات، كما أن ترتيب المخرج في الفصل 14، بما في ذلك الطرف الجرسي على الكوع القاعدي لخزان الشفط وتجميعة صفيحة منع الدوامة، موجود للحفاظ على قابلية التنبؤ بتلك الفاقد وإبقاء الهواء خارج خط الشفط.
كيف يتم اختبار النظام مع تركيب خزان تخزين؟
مع ملء الخزان إلى مستوى التشغيل العادي، والنظام في تكوين تشغيله وأجهزة قياس المستوى مثبتة أولاً، بحيث يختبر اختبار التدفق الخزان وترتيب الشفط وخط الملء والمضخة معاً. اختبار القبول الخاص بالخزان بموجب الفصل 17 هو متطلب منفصل، وحيثما يسمح الجدول الزمني ينبغي تنسيق الاثنين بحيث يكشف اختبار التدفق عن التسريبات أسرع من الاختبار الساكن.
هل يحتاج الخزان إلى تدفق اختبار خاص به؟
يجب أن يكون قادراً على توفير التدفق الذي تتطلبه الاختبارات، وهي مسألة مختلفة عن ما إذا كان الخزان يحتاج إلى اختبار مخصص خاص به. اختبارات قبول المضخة والتدفق الدورية بموجب NFPA 20 تسحب من الخزان، لذا يجب أن يوفر الخزان ذلك التدفق من حجمه القابل للاستخدام ويجب استعادة المستوى بعد ذلك. أجهزة قياس المستوى والحالة هي ما يثبت أن الاحتياطي كان سليماً قبل الاختبار ومستعاداً بعده.
متى لا يوفر الخزان الإمداد المطلوب؟
أربع حالات شائعة. عندما يلبي الإمداد العام بالفعل التدفق والضغط والمدة المطلوبة من تلقاء نفسه. عندما لا توجد مساحة للبصمة والأساس ومسار التوصيل. عندما لا يكون الماء المخزن مناسبًا للغرض ولا يمكن معالجته. وعندما يؤدي ترتيب مختلف المهم بشكل أبسط، مثل خزان فاصل لعزل المضخة عن الإمداد العام، أو خزان مرتفع حيث يكون الضغط الذي يوفره كافيًا، أو وعاء ضغط لنظام صغير بدون مضخة.
الخزان هو عنصر واحد في سلسلة، وتحديده بمعزل عن غيره هو السبب الذي يجعل المشاريع تنتهي بخزان بالحجم الخاطئ للمضخة التي يغذيها وبالشكل الخاطئ للموقع الذي يقف عليه. السلسلة ليست معقدة: المصدر، الخزان، المضخة، الأنبوب الرئيسي، الأنبوب الصاعد، صمام التحكم، المخارج. لكن كل حلقة تفرض قيدًا على الحلقة التالية، والخزان، لأنه يخزن الحجم ولأن لا شيء بشأن حالته يكون مرئيًا أثناء حدث ما، يحمل القيد الأهم.
لذلك حدد حجم الاحتياطي عند مدخل المضخة بدلًا من الفوهة، واسمح بالاحتكاك بين الخزان والمضخة، وحدد ترتيب المخرج وأجهزة قياس المستوى كجزء من الخزان، وخطط للاختبارات مع إدراج الخزان في الحلقة.
أرسل لنا نوع النظام، ومعدل التدفق التصميمي ومدته، وترتيب الشفط، وقيود الموقع، وسنعيد إليك هندسة الخزان، ومجموعة أجهزة القياس للمخرج والمستوى، وترتيب التنسيق مع مضخة الحريق، ونظام الاختبار الذي يُغلق السلسلة.
تحدث إلى فريقنا الهندسي
أرسل Duty، وأساس الحجم، والكود الحاكم، وقيود الموقع، وسيعود فريقنا الهندسي بمواصفات يمكن للمورد تسعيرها وللمراجع اعتمادها. سنخبرك أيضًا بصراحة عندما يكون نوع خزان مختلف أو نطاق مختلف هو الإجابة الأفضل.
واتساب