NFPA 20 Feuerlöschpumpen-Standard: Wie der Löschwassertank mit der Pumpe zusammenspielt
Erstellt Heute
NFPA 20 Fire Pump Standard: How The Fire Water Tank Interfaces With The Pump
Die Pumpe und der Tank sind ein hydraulisches System, das durch zwei Normen spezifiziert wird. Der Tank muss beim niedrigsten nutzbaren Stand einen stabilen Saugzustand bieten, nicht beim vollen Stand, und die Auslassanordnung muss den Abnahmeprüfungsdurchfluss ohne Verwirbelung oder Lufteintrag liefern. Koordinieren Sie die Sauggeometrie, den Mindeststand, den Auslass und den Prüfdurchfluss, bevor eines der Pakete freigegeben wird.
Einführung
Eine Feuerlöschpumpe wird als Paket gekauft und installiert, aber sie wird von einem Behälter gespeist, der in der Verantwortung eines anderen liegt. NFPA 20 regelt die Pumpeninstallation: die Antriebe, die Steuerung, die Druckhaltepumpe und die Abnahmeprüfung. NFPA 22 regelt den Tank, der sie versorgt. Die beiden treffen sich am Sauganschluss.
Die Unstimmigkeit betrifft selten die Pumpe. Sie betrifft den Zustand, den der Tank am Boden des Absenkniveaus bietet, und den Durchfluss, den die Auslassanordnung auf dem Niveau liefern kann, von dem die Pumpe entnehmen wird.
Dieser Artikel legt dar, wie die beiden Normen die Arbeit aufteilen, was der Tank am Sauganschluss bereitstellen muss, welche Auswirkung die Auslassreibung auf die nutzbare Reserve hat, was die Abnahmeprüfung von der Kombination verlangt und auf welche Tankmerkmale das Pumpenpaket angewiesen ist.
Was NFPA 20 regelt
NFPA 20 ist die Norm für die Installation ortsfester Pumpen für den Brandschutz und umfasst das Pumpenpaket statt der Wasserversorgung: die Feuerlöschpumpe und ihren Antrieb, ob elektrisch, Diesel oder Turbine, den Controller, der sie startet, die Überwachungs- und Alarmfunktionen, die Druckhaltepumpe, die den Systemdruck zwischen den Anforderungen aufrechterhält, und die Abnahmeprüfung.
Das Paket legt außerdem die Saugbedingungen fest, unter denen die Pumpe arbeitet, denn eine Pumpe, die aus einem entfernten Tank über eine lange Leitung ansaugt, ist eine andere Auswahl als eine, die aus einem darunter liegenden Tank saugt. Die Norm entwirft nicht den Tank, sondern setzt voraus, dass die Versorgung bei dem ungünstigsten Füllstand eine nutzbare Saugwirkung bietet.
Diese Annahme ist der Punkt, an dem die beiden Spezifikationen aufeinandertreffen. NFPA 22 verlangt, dass der Tank und seine Zubehörteile eine festgelegte Abgabeanordnung und einen Mindestfüllstand aufweisen, und NFPA 20 verlangt, dass die Pumpe unter einer angegebenen Saugbedingung installiert und geprüft wird.
Der Tank und die Pumpe als ein System
Die Behandlung von Tank und Pumpe als ein System beginnt mit dem Strömungsweg und arbeitet rückwärts. Wasser wird durch eine Auslassöffnung, entlang eines Saugrohrs, in das Pumpenauge gezogen und in das System gedrückt. An jedem Punkt sind zwei Dinge wichtig: wie viel Förderhöhe verfügbar ist und ob die Strömung sauber ist. Die verfügbare Förderhöhe ist die statische Höhe von der Wasseroberfläche zur Pumpe abzüglich des Reibungsverlusts in Rohr und Fittings. Sauberkeit der Strömung bedeutet die Abwesenheit von Luft, Wirbeln und Drallströmung an der Saugseite.
Die Pumpenkennlinie beschreibt, was die Pumpe bei einer gegebenen Förderhöhe liefern kann; das System erhält den Schnittpunkt dieser Kurve mit dem Rohrleitungswiderstand. Der Tank beeinflusst beide Seiten: Er legt die Förderhöhe auf jeder Ebene fest, und seine Auslassanordnung bestimmt, wie viel Reibungsverlust vermeidbar ist. Daher können die beiden nicht unabhängig voneinander ausgewählt werden; der minimal nutzbare Füllstand und die Auslassanordnung beeinflussen beide die Pumpe.
Saugseite: Saughöhe, Eintauchtiefe und Vermeidung von Wirbeln
Die Saughöhe ist die Höhe, um die die Pumpe das Wasser anheben muss, um ihr Auge zu erreichen, und sie unterscheidet eine Saugtank-Installation von einer gefluteten. Wenn die Wasseroberfläche über der Pumpe liegt, ist die Saugseite geflutet und die Pumpe hat eine positive Förderhöhe zur Verfügung. Wenn die Pumpe unter der Oberfläche liegt, befindet sich die Saugseite auf Saughöhe, und die Förderhöhe, die die Pumpe aufbringen muss, um das Wasser nach oben zu bringen, wird von der Förderhöhe abgezogen, die sie liefern kann.
Die Eintauchtiefe ist die Wassertiefe über der Saugöffnung, und sie bestimmt, ob die Pumpe sauber ansaugt. Bei zu geringer Eintauchtiefe rotiert die in die Saugöffnung eintretende Strömung und bildet einen Wirbel, der Luft in die Pumpe zieht und ihre Leistung sowie ihre Lebensdauer verringert. Die gemäß NFPA 22 Kapitel 14 am Auslass erforderliche Anti-Wirbel-Plattenbaugruppe ist die Standardabhilfe und eine Eigenschaft des Tanks.
Für einen Saugtank fordert Kapitel 14 außerdem einen Glockenmund am Sockelbogen und ein Rückschlagventil, damit der Tank nicht durch die Pumpe zurücklaufen kann. Beides sind Tanklieferungen, die mit der Sauggröße abgestimmt werden.
Reibungsverlust und seine Auswirkung auf die nutzbare Reserve
Der Reibungsverlust in der Saugleitung verringert die der Pumpe zur Verfügung stehende Förderhöhe, und zwar proportional zum Quadrat des Durchflusses. Bei dem Durchfluss, den die Pumpe während eines Brandes zieht, ist dieser Verlust am größten, und gleichzeitig ist die statische Förderhöhe aus dem Tank am kleinsten, weil der Füllstand am unteren Ende des nutzbaren Bereichs liegt. Diese Effekte treten im Ereignis am selben Punkt auf, weshalb die Sauganordnung beim Auslegungsdurchfluss und beim Mindestfüllstand gemeinsam bewertet wird.
Die Konsequenz für den Tank ist eine Reduzierung des nutzbaren Volumens. Das nutzbare Volumen wird am Pumpensaugstutzen bis zur Niedrigstandsabschaltung gemessen; alles darunter ist Totraum. Ist der Reibungsverlust so hoch, dass die Pumpe den erforderlichen Durchfluss auf dem minimal zulässigen Füllstand nicht halten kann, muss dieser Füllstand angehoben werden, was das nutzbare Volumen verringert und die Bruttobehälterkapazität erhöht. Deshalb wird die Saugleitung nach Kapitel 14 anhand der Tankkapazität dimensioniert, und deshalb ist eine lange Strecke zwischen Tank und Pumpe eine Designfrage und kein Installationsdetail.
Prüfdurchfluss und der Abnahmelauf
Die Abnahmeprüfung ist der Punkt, an dem Tank und Pumpe gemeinsam nachgewiesen werden, und sie ist die einzige Prüfung, die die Kombination unter den Bedingungen erprobt, auf die es ankommt. NFPA 20 verlangt, dass die Pumpe nach der Installation bei Durchflüssen über ihrer Nennleistung geprüft wird, mit geschlossenem und offenem Auslass, und dass nachgewiesen wird, dass sie den Nenndurchfluss und den Nenndruck liefert und keinen Zustand entwickelt, der sie im Betrieb außer Funktion setzen würde.
Für den Tank hat die Prüfung zwei Auswirkungen. Der Tank muss ein ausreichendes nutzbares Volumen fassen, um den Prüfdurchfluss für seine Dauer bereitzustellen, und sich auf dem Füllstand befinden, den die Prüfung erfordert, was die Abschaltung bei niedrigem Füllstand und das darüber liegende Volumen festlegt.
Der Vorrat muss anschließend ebenfalls wiederhergestellt werden. NFPA 22 verlangt, dass das entnommene Volumen innerhalb der zulässigen Nachfüllzeit wiederhergestellt und der Tank auf seinem Feuerlösch-Niveau gehalten wird, daher muss die Füllanordnung mit der Pumpe nachgewiesen werden. Ein Inbetriebnahmeplan, der den Pumpentest durchführt und den Tank danach leer zurücklässt, erfüllt keine der beiden Normen.
Tankmerkmale, von denen die Pumpe abhängt
Die erste Gruppe von Tankmerkmalen, von denen die Pumpe abhängt, ist die physische Anordnung am Auslass. Kapitel 14 behandelt die Rohrverbindungen und Fittings, und für einen Saugtank bedeutet das ein Auslassrohr, dessen Größe auf das Tankvolumen abgestimmt ist, ein Glockenende am Sockelbogen, ein Rückschlagventil in der Anordnung und eine Antivortex-Plattenbaugruppe am Auslassausgang. Die Größen von Stutzen und Saugrohr müssen aufeinander abgestimmt sein: Ein unterdimensionierter Stutzen begrenzt den Durchfluss, den die Pumpe ansaugen kann, ein überdimensionierter begünstigt die Wirbelbildung bei höheren Geschwindigkeiten.
Die zweite Gruppe betrifft das Niveau und die Geometrie der Wasseroberfläche. Der minimale Betriebspegel muss am niedrigsten nutzbaren Punkt eine ausreichende Eintauchtiefe gewährleisten, und der Tank muss dort flach und breit genug bleiben. Ein Tank, der am Boden schmal ist oder einen tiefen Konus aufweist, der den Auslass nahe am Boden platziert, kann an dieser Stelle keine stabile Ansaugung bieten, während ein flacherer Tank mit demselben Volumen dies bewältigen würde.
Die dritte Gruppe ist Zugang und Instrumentierung: Die Pumpe muss wartbar sein, der Tank von innen inspizierbar, und Kapitel 14 verlangt eine Füllstands- und Zustandsinstrumentierung am Tank, damit der Reservezustand an das Bedienfeld und das Leitsystem gemeldet wird.
Schnittstellenverantwortlichkeiten und wer was besitzt
Die zweite Ebene der Schnittstelle ist, was jede Partei besitzt, und es ist der Punkt, der am häufigsten unbeansprucht bleibt. Der Pumpenlieferant benötigt das Nettokapazitätsdatum des Tanks, die Höhe des Auslassstutzens über dem Fundament, den minimalen Betriebsfüllstand, die Reibungseigenschaften der Saugleitung und die Sollwerte der Füllstandsinstrumentierung. Ohne diese wird die Pumpe anhand von Annahmen ausgewählt, und die Annahme, die am häufigsten falsch ist, ist die über den Wasserstand.
Der Tanklieferant ist verantwortlich für die Ablaufanordnung gemäß Kapitel 14, die Nettokapazitätserklärung mit ihrem Bezugspunkt, das Detail der Ansauganordnung einschließlich der Anti-Wirbel-Platte und des Glockenendes, den minimalen Betriebsstand und die Auslasshöhe über dem fertigen Fundament. Der Eigentümer ist verantwortlich für die Nachfüllanordnung und den Rückflussschutz an der Füllleitung, und der verantwortliche Ingenieur ist verantwortlich für das Fundament und die Verankerung gemäß Kapitel 12.
Die Verantwortung, die im Vertrag benannt werden muss, ist die Koordination der Sauggeometrie und des Mindestniveaus. Wenn Tank und Pumpe separat gekauft werden, muss einem Lieferanten diese Aufgabe übertragen werden, sonst fällt die Schnittstelle zwischen ihnen und wird erst bei der Inbetriebnahme entdeckt, wenn die Pumpe den Nenndurchfluss nicht aus dem Pegel halten kann, den der Tank tatsächlich bereitstellt.
Dokumente, die mit dem Pumpenpaket zu übergeben sind
Das Übergabepaket trägt die Tanksseite der Schnittstelle in das Pumpenpaket. Es sollte die allgemeine Anordnungszeichnung des Tanks mit dem Auslassstutzen, die Füllstandsmessgeräte und ihre Sollwerte, die Erklärung des Nettovolumens mit ihrem Bezugspunkt, das Detail der Sauganordnung einschließlich der Anti-Wirbel-Platte und des Glockenendes, das minimale Betriebsniveau sowie die Höhe des Auslasses über dem fertigen Fundament enthalten.
Es sollte außerdem die Nachweise enthalten, die belegen, dass die Kombination funktioniert: den vom NFPA 22 Kapitel 17 geforderten Abnahmeprüfbericht des Tanks, den von NFPA 20 geforderten Abnahmeprüfnachweis der Pumpe, die Kalibrierungsaufzeichnungen der Füllstandsmessgeräte, den Füllanordnungstest, der das innerhalb der zulässigen Zeit wiederhergestellte Volumen zeigt, und das Wartungshandbuch, das gemäß NFPA 25 für das Inspektionsregime erstellt wurde, an das Kapitel 18 es verweist. Ohne diese arbeitet die nächste Person, die das System ändert, ohne die Informationen, die die beiden Hälften miteinander verbinden.
Die Schnittstelle zwischen Tank und Pumpe und wem jedes Element gehört
Schnittstellenelement | Referenz | Pumpenanforderungen | Geliefert von |
Auslassrohr | NFPA 22 Kap. 14 | Entspricht der Pumpenleistung am Saugstutzen | Tank (mit Pumpe) |
Basisbogen | NFPA 22 Kap. 14 | Störungsarmer Eintritt | Tank |
Rückschlagventil | NFPA 22 Kap. 14 | Verhindert Rückfluss durch die Pumpe | Tank |
Drallschutzplatte | NFPA 22 Kap. 14 | Kein Drall oder Luft bei Durchfluss | Tank |
Minimaler Betriebspegel | NFPA 22 Kap. 14 | Eintauchtiefe bei Absenkung | Tank (Pumpe bestätigt) |
Füllstandsmessgeräte | NFPA 22 Kap. 14 | Alarm-/Überwachungssignale | Tank (mit Steuerung) |
Nachfüllung | NFPA 22 Kap. 4 | Reserve vollständig zwischen Ereignissen | Eigentümer |
Saugreibung | Hydraulisches Modell | Förderhöhe bei Durchfluss/Minimalpegel | Rohrleitung (koordiniert) |
Abnahmeprotokolle | NFPA 22 Kap. 17, NFPA 20 | Nachweis der Nennleistung | Auftragnehmer/Eigentümer |
Merkmale der Tankgeometrie und ihre Auswirkungen auf die Pumpe
Tankmerkmal | Auswirkung auf die Pumpe | Prüfen | Referenz |
Minimaler Betriebspegel | Eintauchtiefe, niedrigster Zulauf | Stabile Ansaugung bei Durchfluss? | NFPA 22 Kap. 14 |
Auslassöffnung | Begrenzt Durchfluss, legt Geschwindigkeit fest | Bemessungsdurchfluss erreicht? | NFPA 22 Kap. 14 |
Form nahe dem Auslass | Oberfläche flach bei niedrigem Stand | Stabiler Absenkstand bis zum Abschaltpunkt? | Tankzeichnung |
Anti-Wirbel-Platte | Keine Rotation oder Luft | Dimensioniert, korrekte Höhe? | NFPA 22 Kap. 14 |
Saugleitung | Reibung reduziert die Förderhöhe | Förderhöhenverlust bei Durchfluss/min? | Hydraulisches Modell |
Füllstandsmessgeräte | Steuersignale | Sollwerte koordiniert? | NFPA 22 Kap. 14 |
Füllkapazität | Wiederherstellungsgeschwindigkeit | Wiederherstellung in zulässiger Zeit? | NFPA 22 Kap. 4 |
Rückflussschutz | Isoliert Reserve | Luftspalt detailliert? | Standortversorgung |
Über Center Enamel
Center Enamel (Shijiazhuang Zhengzhong Technology Co., Ltd.) entwirft und fertigt verschraubte Stahllagertanks, geschweißte Stahltanks, schmelzgebundene Epoxidharztanks, verzinkte Tanks, Edelstahlbehälter, Druckbehälter, geodätische Aluminium-Kuppeldächer und Schwimmdächer. Das Unternehmen verfügt über mehr als 30 Jahre Produktionserfahrung und hat Ausrüstung für Projekte in mehr als 100 Ländern geliefert. Geodätische Aluminium-Kuppeldächer werden gemäß API 650 Anhang G, AWWA D108, dem Aluminum Design Manual, ASCE 7 und IBC entworfen und gefertigt, und das Unternehmen entwickelte und exportierte im Jahr 2023 ein geodätisches Aluminiumdach mit 72 m Durchmesser. Engineering, Fertigung, Beschichtung, Qualitätskontrolle und Vor-Ort-Service werden als ein Leistungsumfang abgewickelt, weshalb die Zeichnungen, die Berechnungsgrundlage und die gelieferte Hardware miteinander in Einklang gebracht werden können.
Häufig gestellte Fragen
Wie saugt eine Feuerlöschpumpe aus einem Vorratstank an?
Durch eine Auslassöffnung im Tank, die über eine Rohrleitung mit dem Pumpensauganschluss verbunden ist. NFPA 22 Kapitel 14 regelt diese Verbindung: Die Auslassleitung wird nach der Tankkapazität dimensioniert, ein Saugtank erhält ein Glockenende am Bodenkrümmer, die Anordnung enthält ein Rückschlagventil, und der Auslassanschluss erhält eine Anti-Wirbel-Plattenbaugruppe. NFPA 20 regelt die Pumpe, die durch diese Verbindung ansaugt.
Beeinflusst die Größe des Tankauslasses die Pumpe?
Ja, in beide Richtungen. Ein zu kleiner Auslass begrenzt den Durchfluss, den die Pumpe ziehen kann, und zwingt die Pumpe, außerhalb ihres Nennbereichs zu arbeiten. Ein zu großer Auslass erhöht die Geschwindigkeit an der Öffnung und begünstigt die Bildung von Wirbeln und Lufteintrag an der Saugseite. Die Düsengröße und die Saugrohrgröße müssen auf die Pumpenauswahl abgestimmt werden und dürfen nicht getrennt festgelegt werden.
Welche Auswirkung hat die Saugreibung auf das nutzbare Volumen?
Er verringert die an der Pumpe verfügbare Förderhöhe proportional zum Quadrat des Durchflusses und ist am ungünstigsten beim Auslegungsdurchfluss, wenn der Tank seinen niedrigsten Stand hat. Ist der Verlust so hoch, dass die Pumpe den erforderlichen Durchfluss beim minimal zulässigen Stand nicht halten kann, muss dieser Stand angehoben werden, was das nutzbare Volumen verringert und die Bruttomantelkapazität erhöht, die der Tank bereitstellen muss.
Welcher Prüfdurchfluss ist erforderlich und wie wird er gemessen?
NFPA 20 verlangt, dass die installierte Feuerlöschpumpe nach der Installation bei Durchflüssen über ihrer Nennleistung abgenommen wird, mit geschlossenem und offenem Auslass, wobei nachgewiesen wird, dass sie den Nenndurchfluss und -druck liefert und keine Bedingung entsteht, die ihre Funktion im Betrieb beeinträchtigen würde. Der Durchfluss wird am Pumpenauslass gemessen, wobei der Tank die Testentnahme liefert und der Tankstand durchgehend überwacht wird.
Warum ist die Eintauchtiefe am Tankauslass wichtig?
Unzureichende Eintauchtiefe lässt die Strömung an der Öffnung rotieren und einen Wirbel bilden, der Luft in die Pumpe zieht. Das Ergebnis ist eine Pumpe, die unterhalb ihrer Kennlinie arbeitet und mit der Zeit Schaden nimmt. NFPA 22 Kapitel 14 schreibt aus diesem Grund die Anti-Wirbel-Plattenbaugruppe am Auslass vor, und ein Glockenende am Sockelkrümmer eines Saugtanks bietet zusätzlichen Schutz.
Auf welche Tankmerkmale ist die Feuerlöschpumpe angewiesen?
Vier Gruppen. Die physische Abflussanordnung nach Kapitel 14: das dimensionierte Abflussrohr, das Glockenende, das Rückschlagventil und die Antivortex-Plattenbaugruppe. Die Wasseroberflächengeometrie, damit der minimale Betriebspegel eine ausreichende Überdeckung gewährleistet. Zugang und Instrumentierung, einschließlich der Pegel- und Zustandsinstrumente, die Kapitel 14 vorschreibt. Und die Betriebsmerkmale: die Nachfüllanordnung, der Rückflussschutz an der Füllleitung und die Pegelsignale, die der Controller liest.
Was benötigt das Feuerlöschpumpenpaket vom Tanklieferanten?
Die allgemeine Anordnungszeichnung des Tanks mit dem Auslassstutzen, den Füllstandsmessgeräten und ihren Sollwerten, die Erklärung des Nettovolumens mit ihrem Bezugspunkt, das Detail der Sauganordnung, der minimale Betriebsfüllstand, die Höhe des Auslasses über dem fertigen Fundament und die Reibungseigenschaften der Saugleitung. Ohne diese wird die Pumpe anhand von Annahmen ausgewählt, und die Annahme, die am häufigsten falsch ist, ist die zum Wasserstand.
Eine Feuerlöschpumpe und ein Feuerlöschwassertank werden durch zwei Normen spezifiziert, bilden aber ein hydraulisches System, und die Verbindung ist die Saugseite. Der Tank muss auf dem niedrigsten nutzbaren Füllstand eine stabile Saugwirkung bereitstellen, der Auslass muss den Durchfluss liefern, für den die Pumpe ausgelegt ist, ohne Verwirbelungen zu erzeugen, und beide müssen gemeinsam in der Abnahmeprüfung und anschließend in der wiederkehrenden Prüfung nachgewiesen werden.
Senden Sie uns den Pumpentyp und die Nennleistung, den erforderlichen Durchfluss und Druck, die relativen Höhen von Tank und Pumpe sowie die standortspezifischen Einschränkungen, und wir liefern Ihnen die Tankgeometrie, die Auslassanordnung, den Mindestfüllstand und die Instrumentierung, die es ermöglichen, die beiden Komponenten als ein System in Betrieb zu nehmen.
Sprechen Sie mit unserem Engineering-Team
Senden Sie die Aufgabe, die Volumenbasis, den maßgeblichen Code und die Standortbeschränkungen, und unser Engineering-Team wird mit einer Spezifikation zurückkommen, die ein Lieferant bepreisen und ein Prüfer genehmigen kann. Wir werden Ihnen auch klar sagen, wann ein anderer Tanktyp oder ein anderer Umfang die bessere Antwort ist.
WhatsApp