مخازن ذخیره آب برای سیستمهای حفاظت آتش: انواع، نقشها و یکپارچهسازی سیستم
مخزن عنصر ذخیرهسازی در زنجیرهای است که همچنین شامل پمپ، لوله اصلی، رایزر و شیر کنترل است، و اندازه آن بر اساس آنچه بقیه زنجیره واقعاً میتواند بکشد تعیین میشود. ذخیره را بر اساس تقاضا در مکش پمپ اندازهگیری کنید، اصطکاک بین مخزن و پمپ را در نظر بگیرید، و مخزن و بسته پمپ را بهعنوان یک سیستم هیدرولیک واحد که باید هماهنگ و آزمایش شود در نظر بگیرید.
مقدمه
مخزن آب آتشنشانی به گونهای مشخص، خریداری و نصب میشود که گویی یک مخزن مستقل است. اما اینگونه نیست. این مخزن یکی از اجزای یک زنجیره هیدرولیکی است و هر تصمیمی درباره مخزن که بدون در نظر گرفتن بقیه زنجیره گرفته شود، باید در زمان راهاندازی دوباره بررسی شود؛ زمانی که مخزن پر است و لولهکشی متصل شده و کسی متوجه میشود که پمپ نمیتواند آنچه را که محاسبات وعده داده بود، تأمین کند.
توصیف این زنجیره ساده است. یک منبع آب، یک مخزن که آن را ذخیره میکند، یک پمپ که آن را جابهجا میکند، یک لوله اصلی و یک رایزر که آن را توزیع میکنند، یک شیر کنترل که سیستم را آماده نگه میدارد، و اجزای انتهایی که آن را تخلیه میکنند. مخزن در میانه این زنجیره قرار دارد و تنها جزئی است که چیزی را ذخیره میکند.
این مقاله این زنجیره را با محوریت تانک بررسی میکند: تانک برای چه کاری است، چگونه با پمپ تفاوت دارد، چگونه آرایشهای لولهکشی تر، لولهکشی خشک و سیلآب به شکلهای متفاوت از آن بهره میگیرند، چگونه شیر کنترل بین این دو قرار میگیرد، چگونه اصطکاک مکش حجم قابل استفاده را تغییر میدهد، و چگونه سیستم با تانک در جای خود آزمایش میشود. مراجع NFPA 22، NFPA 13 و NFPA 20 هستند.
عناصر یک منبع آب حفاظت در برابر آتش
هر منبع تأمین آب حفاظت در برابر آتش دارای ساختار یکسانی است. آب از یک منبع میآید که ممکن است لوله اصلی عمومی، چاه خصوصی یا سیستم آب جبرانی باشد. آب ذخیره میشود، معمولاً در یک مخزن، و همان حجم ذخیرهشده است که تأمین را از تقاضا جدا میکند. یک پمپ فشار را اضافه میکند. یک لوله اصلی و یک رایزر آن را حمل میکنند. یک شیر کنترل سیستم را شارژ و آماده نگه میدارد. عناصر انتهایی آن را آزاد میکنند.
دو ویژگی مخزن را به عنصر حیاتی تبدیل میکند. این تنها جایی است که آب به مقدار زیاد وجود دارد، و تنها عنصری است که وضعیت آن در هنگام رویداد قابل مشاهده نیست. پمپ تعویض میشود و رایزر آسیبدیده جدا میشود، اما مخزنی که دو سال پر ایستاده است باید در همان روز درست باشد.
NFPA 22 مخزن و متعلقات آن را اداره میکند: فصل ۱۴ برای اتصالات و fittings لوله، فصل ۱۲ برای فونداسیونهای درون زمین، فصل ۱۷ برای آزمون پذیرش و فصل ۱۸ برای بازرسی و نگهداری.
نقش مخزن در برابر نقش پمپ
مخزن و پمپ کارهای متفاوتی انجام میدهند و اشتباه گرفتن آنها منبع فهرست بلندی از خطاهای قابل اجتناب است. مخزن حجم و در نصب مرتفع، مقداری هد استاتیک فراهم میکند. نمیتواند فشاری بیش از آنچه ارتفاع به آن میدهد ایجاد کند و نمیتواند جریان کنترلشدهای تحویل دهد. پمپ این کار را انجام میدهد و NFPA 20 بر مجموعه و کنترلر آن حاکم است.
نتیجه این است که دو مشخصات از طریق مکش به هم مرتبط هستند. مخزن باید در پایینترین سطح آب مجاز طراحی، مکش پایدار ارائه دهد، زیرا لحظهای که ذخیره تقریباً تمام شده است زمانی است که پمپ بیشترین اهمیت را دارد. جایی که مخزن مرتفع است بخشی از کار پمپ را انجام میدهد؛ در سطح زمین پمپ تمام آن را انجام میدهد.
آرایشهای لوله تر، لوله خشک و سیلآب
نوع سیستم تعیین میکند که مخزن چگونه ترسیم شود و ذخیره باید چه چیزی را پوشش دهد. در سیستم لولهکشی مرطوب، لولهکشی با آب پر میشود، بنابراین مخزن بهطور پیوسته تقاضای اسپرینکلر را تأمین میکند و ذخیره عبارت است از تقاضای اسپرینکلر بهعلاوهٔ سهم شلنگ، هر یک برای مدت زمان خودش.
سیستم لولهکشی خشک بهجای آن هوای فشرده را نگه میدارد و مخزن باید دو کار انجام دهد. باید آبی را تأمین کند که هنگام عمل کردن سرها سیستم را پر میکند، و باید آن پر شدن را با دبی مورد نیاز طراحی پایدار نگه دارد. پر شدن یک برداشت واقعی از ذخیره است و یک سیستم خشک روی شبکهای طولانی میتواند در مدت کوتاهی حجم قابلتوجهی طلب کند.
سیستم سیلآسا خروجیهای خود را هنگام تشخیص باز میکند و کل دبی طراحی یکجا آزاد میشود، بنابراین مخزن باید اوج تقاضای لحظهای را برای تمام مدت تأمین کند. سیستمهای پیشعمل میان حالت خشک و مرطوب قرار میگیرند، با تأخیری در تشخیص و پر شدنی که باید پیش از رسیدن آب به اسپرینکلرها کامل شود.
شیر کنترل اسپرینکلر و مخزن
شیر کنترل اسپرینکلر جایی است که مخزن بخشی از سیستم میشود. در سیستم لولهکشی تر، شیر بررسی آلارم فشار سیستم را حفظ میکند و با جریان باز میشود، و مخزن آن سیستم را از طریق خط پرکننده شارژ نگه میدارد. در سیستم لولهکشی خشک، شیر لوله خشک فشار هوا را حفظ میکند و در هنگام فعالسازی آب را وارد میکند، و مخزن باید حجم و جریان کافی را برای پر کردن سیستم بدون افتادن به زیر سطح پمپ تأمین کند.
رابط مهم، سیگنال سطح است. فصل ۱۴ NFPA 22 ابزار دقیق سطح و وضعیت را روی مخزن الزامی میکند، و این سیگنالها همان چیزی هستند که پنل کنترل برای گزارش وضعیت آب کم میخواند و سیستم نظارتی برای ارزیابی ذخیره از آنها استفاده میکند. آنها باید بهعنوان یک مجموعه هماهنگ با کنترلر و پمپ مشخص شوند.
همچنین آرایش پرکردن وجود دارد. مخزن باید در سطح آمادگی آتشنشانی خود نگه داشته شود و حجم برداشتشده در زمان مجاز پرکردن دوباره جبران شود تا منبعی قابلاعتماد باشد، نه مخزنی که بیصدا از طریق نشتی خالی میشود.
مکش، اصطکاک و حجم قابلاستفاده حاصل از آن
حجمی که یک سیستم واقعاً میتواند برداشت کند همان حجمی نیست که مخزن در خود دارد، و تفاوت آن اصطکاک است. افت اصطکاک در لوله بین خروجی مخزن و مکش پمپ، هد موجود در پمپ را به نسبت مربع دبی کاهش میدهد، و دقیقاً زمانی بدترین حالت است که سطح مخزن در پایینترین بخش باند قابلاستفاده باشد و هد استاتیک در کمترین مقدار خود باشد.
به همین دلیل است که چیدمان خروجی در فصل ۱۴ مشخص شده است و به پیمانکار لولهکشی واگذار نمیشود. لوله تخلیه بر اساس ظرفیت مخزن اندازهگیری میشود، زانویی پایه یک مخزن مکش دارای انتهای زنگولهای است، چیدمان شامل یک شیر یکطرفه است و خروجی تخلیه دارای مجموعه صفحه ضد گرداب است. یک خروجی محدودشده تنها فشار را از دست نمیدهد؛ بلکه گردابها و ورود هوا را نیز ایجاد میکند.
قاعده عملی: حجم قابل استفاده در مکش پمپ، از سطح عملیاتی عادی تا قطع سطح پایین اندازهگیری میشود و لوله بین مخزن و پمپ باید در محاسبه لحاظ شود.
آزمایش سیستم با مخزن در جای خود
آزمایش یک سیستم با مخزن ذخیره نصبشده با آزمایش آن روی شبکه اصلی متفاوت است و تفاوت در ذخیره است. آزمایش جریان گرفتهشده از شبکه اصلی، لولهکشی و پمپ را اثبات میکند. آزمایش جریان گرفتهشده از مخزن همچنین مخزن، آرایش مکش، خط پرکن و کنترلهای سطح را اثبات میکند و تنها راه دانستن این است که پمپ با ذخیرهای که خواهد داشت عمل میکند.
توالی راهاندازی باید برنامهریزی شود نه اینکه تلاش شود. مخزن باید تا سطح عملیاتی عادی خود پر شود، سیستم در پیکربندی عملیاتی خود باشد و ابزار دقیق سطح قبل از آزمایش جریان و نه بعد از آن اثبات شود. فصل ۱۷ الزامات آزمایش پذیرش را تعیین میکند، از جمله بازرسی مشترک با مرجع اطلاعدادهشده.
آزمون پذیرش خود مخزن از آزمون جریان جدا است و هر دو باید زمانبندی شوند. مخزن پیچومهرهای یا جوشی مطابق الزامات فصل ۱۷ با آب پر میشود و باید آن را نگه دارد. آزمون جریان که همزمان انجام شود نشتیها را سریعتر پیدا میکند، بنابراین در جایی که برنامه زمانبندی اجازه میدهد، این دو باید هماهنگ شوند.
نظام آزمون و بازرسی دورهای
پس از راهاندازی، مخزن بخشی از برنامه آزمون روتین میشود و آزمونهای دورهای تأیید میکنند که ذخیره هنوز یک ذخیره است. آزمونهای پذیرش پمپ و جریان دورهای از مخزن تخلیه میکنند، بنابراین سطح باید پس از آن بازگردانده شود و ترتیب پر کردن دوباره اثبات شود. فصل ۱۸ بازرسی و نگهداری عمر مفید مخزن را به NFPA 25 ارجاع میدهد و این همان سندی است که کتابچه نگهداری باید بر اساس آن نوشته شود.
فصل ۹ استاندارد NFPA 25 به طور خاص مخازن آب را در چارچوب آن استاندارد بازرسی، آزمون و نگهداری پوشش میدهد و مرجع برنامه دورهای مالک است: بررسیهای روتین سطح و وضعیت، بازرسی خارجی پوشش، سقف، دریچههای هوا، سرریز و تکیهگاهها، بهرهبرداری و آزمون دورهای شیرها، و بازرسی داخلی در فاصلهای که استاندارد برای نوع مخزن و وضعیت پوشش آن تعیین میکند.
بررسیهایی که در یک مخزن آمادهبهکار بیش از همه اهمیت دارند، افت آهسته را آشکار میکنند. مخزن پُری که پس از یک آزمون دوباره پر نشده باشد، نشتی یا شیر معیوب دارد. مخزنی که بیشتر از انتظار دوباره پر میشود، شیری دارد که عبور میکند یا سطحسنجی که منحرف شده است. هر دو مورد مدتها پیش از وقوع خرابی در الگوی بهرهبرداری نمایان میشوند و به همین دلیل سطح پر شدن، تکعدد مهمترین در برنامه است.
جایی که مخزن جا نمیشود
چهار موقعیت وجود دارد که در آن مخزن ذخیره پاسخ نادرست است و ارزش دارد که زودتر آنها را تشخیص دهید. نخستین موقعیت جایی است که تأمین عمومی قابل اعتماد است و خودش از پیش جریان، فشار و مدت زمان مورد نیاز را برآورده میکند. در این حالت افزودن مخزن، یک سازه و یک برنامه نگهداری اضافه میکند بدون آنکه تأمینی اضافه شود.
دومین موقعیت جایی است که فضا توان تحمل آن را ندارد. مخزنی با حجم مورد نیاز دارای سطح اشغال، فونداسیون و مسیر تحویل است و در یک سایت محدود، این محدودیتها میتوانند آن را منتفی کنند. سومین موقعیت جایی است که آب ذخیرهشده برای وظیفه مورد نظر مناسب نیست و هیچ تصفیه عملی وجود ندارد.
چهارمین موقعیت جایی است که چیدمانی متفاوت مسئله را به شکلی سادهتر حل میکند. مخزن جداکننده، پمپ آتشنشانی را از تأمین عمومی جدا میکند و میتواند بسیار کوچکتر از یک ذخیره کامل باشد. مخزن مرتفع جای پمپ را میگیرد جایی که ارتفاع کافی باشد. در هر مورد پرسش یکسان است: آیا عنصر ذخیرهسازی کل ذخیره را در خود نگه میدارد، یا فقط آنچه را که بقیه زنجیره نمیتواند تأمین کند؟
زنجیره تأمین آب حفاظت در برابر آتش و آنچه هر عنصر به آن کمک میکند
عنصر | استاندارد | عملکرد | از مخزن میگیرد |
منبع آب | معیارهای تأمین آب | مخزن را پر و تکمیل میکند | حجم جبرانی |
مخزن ذخیره | اتصالات NFPA 22، فصل ۱۴ | ذخیره را نگه میدارد، تأمین را جدا میکند | هیچچیز (مبدأ) |
پمپ آتشنشانی | NFPA 20 | حجم را به جریان و فشار تبدیل میکند | حجم کامل قابل استفاده |
لوله اصلی و رایزر | NFPA 13 | آب را به خروجیها میرساند | اصطکاک پمپ را تعیین میکند |
شیر کنترل | NFPA 13 | سیستم را شارژ نگه میدارد | حجم پرکردن + سیگنالهای سطح |
عناصر پایانی | NFPA 13 | تخلیه در جریان طراحی | اندازه ذخیره را تعیین میکند |
ابزارهای سطح | NFPA 22 فصل ۱۴ | وضعیت ذخیره را گزارش میدهد | سیگنالهای سطح/وضعیت |
ترتیب پرکردن | NFPA 22 فصل ۴ | حجم را به سطح آتش بازمیگرداند | حجم برای جایگزینی |
نحوه استفاده هر نوع سیستم از ذخیره مخزن
سیستم | لولهکشی | نحوه استفاده از مخزن | ذخیره باید پوشش دهد |
لوله تر | پر از آب | کشش پایدار در جریان طراحی | اسپرینکلر + شیلنگ، هر کدام با مدت زمان |
لوله خشک | هوای فشرده | پر کردن سپس تأمین تقاضا | پر کردن سیستم + تقاضای اسپرینکلر |
پیشعملکرد | هوا تا زمان تشخیص | پر کردن سپس ورود آب | پر کردن + تأخیر + تقاضای اسپرینکلر |
سیلآسا | تخلیه تا باز شدن | جریان کامل بهیکباره | مدت زمان کامل اوج تقاضا |
لوله قائم/شیلنگ | پر از آب | جریان شیلنگ از طریق رایزر | مدت زمان جریان شیلنگ |
ترکیبی | پر از آب | اسپرینکلر + شیلنگ با هم | تقاضای همپوشان |
درباره Center Enamel
سنتر انامل (شرکت فناوری شانگهای ژنگژونگ، با مسئولیت محدود) مخازن ذخیرهسازی فولادی پیچومهرهای، مخازن فولادی جوشی، مخازن اپوکسی پیوندی ذوبی، مخازن گالوانیزه، ظروف فولاد ضد زنگ، مخازن تحت فشار، سقفهای گنبدی ژئودزیک آلومینیومی و سقفهای شناور را طراحی و تولید میکند. این شرکت بیش از ۳۰ سال تجربه تولید دارد و تجهیزات را به پروژههایی در بیش از ۱۰۰ کشور تأمین کرده است. سقفهای گنبدی ژئودزیک آلومینیومی بر اساس API 650 پیوست G، AWWA D108، راهنمای طراحی آلومینیوم، ASCE 7 و IBC طراحی و تولید میشوند و این شرکت در سال ۲۰۲۳ یک سقف گنبدی آلومینیومی با قطر ۷۲ متر را توسعه داده و صادر کرده است. مهندسی، ساخت، پوششدهی، کنترل کیفیت و خدمات در محل به صورت یک مجموعه واحد انجام میشود، به همین دلیل نقشهها، مبنای محاسبات و سختافزار تحویلشده میتوانند با یکدیگر تطبیق داده شوند.
سوالات متداول
نقش مخزن در سیستم حفاظت آتش چیست؟
این عنصر ذخیرهسازی است. حجمی را که سیستم از آن استفاده میکند نگه میدارد، آن حجم را با نگه داشتن در سطح سرویس آتشنشانی خود و پر کردن مجدد در زمان مجاز در دسترس نگه میدارد و آن حجم را به مکش پمپ تحویل میدهد. همچنین تأمین را از تقاضا جدا میکند، به همین دلیل سیستمی که از مخزن تغذیه میشود میتواند از رویدادی عبور کند که لوله اصلی عمومی نمیتوانست پشتیبانی کند.
مخزن چه تفاوتی با پمپ آتشنشانی در سیستم دارد؟
مخزن حجم ذخیرهشده و در صورت ارتفاعدار بودن، مقداری هد استاتیک فراهم میکند. پمپ جریان و فشار کنترلشده را تأمین میکند و NFPA 20 بر آن حاکم است. مخزن نمیتواند وظیفه پمپ را انجام دهد و پمپ نمیتواند جایگزین مخزن شود، زیرا تنها مخزن ذخیرهای را نگه میدارد که از دست رفتن منبع ورودی را دوام میآورد. این دو از طریق مکش هماهنگ میشوند و مخزن باید در پایینترین سطح قابل استفاده وضعیت پایداری ارائه دهد، نه فقط زمانی که پر است.
آیا مخزن به شیر کنترل اسپرینکلر نیاز دارد؟
روی خود مخزن نیست. شیر کنترل متعلق به سیستم اسپرینکلر است: شیر بررسی آلارم در سیستم لولهکشی تر، شیر لولهکشی خشک، یا شیر سیلابی. دخالت مخزن از طریق خط پرکنندهای است که سیستم را شارژ نگه میدارد، ابزار دقیق سطح که گزارش میدهد آیا ذخیره سالم است، و مکشی که حجم را هنگام باز شدن شیر تحویل میدهد. فصل ۱۴ اتصالات لوله و اتصالاتی را که این رابطه را حمل میکنند پوشش میدهد، از جمله لوله تخلیه با اندازهگیری شده بر اساس ظرفیت مخزن و مجموعه صفحه ضد گرداب در خروجی تخلیه.
سیستم لوله خشک چگونه از مخزن استفاده میکند؟
به دو روش، و هر دو از ذخیره استفاده میکنند. مخزن باید سیستم را با آب با دبی مورد نیاز طراحی پر کند، زمانی که سرها عمل کنند، و باید آن پر شدن را حفظ کند. از آنجا که لولهکشی تا آن زمان خالی است، پر شدن یک برداشت واقعی از حجم ذخیرهشده است نه جبران سیستمی که قبلاً آب دارد، بنابراین ذخیره باید هم پر شدن و هم تقاضای اسپرینکلر را پوشش دهد.
آیا اصطکاک لوله بر میزان قابل استفاده بودن مخزن تأثیر میگذارد؟
بله. اصطکاک در خط مکش، هد موجود در پمپ را به تناسب مربع جریان کاهش میدهد و بدترین حالت آن در جریان طراحی با پایینترین سطح مخزن رخ میدهد. بنابراین لوله بین مخزن و پمپ بخشی از محاسبه ابعاد است و آرایش خروجی در فصل ۱۴، شامل انتهای زنگولهای روی زانویی پایه مخزن مکش و مجموعه صفحه ضدگردابه، برای قابل پیشبینی نگه داشتن این افت و جلوگیری از ورود هوا به مکش وجود دارد.
سیستم با نصب مخزن ذخیره چگونه آزمایش میشود؟
با پر بودن مخزن تا سطح عملیاتی معمول آن، سیستم در پیکربندی عملیاتی خود و ابتدا اثباتشده بودن ابزار دقیق سطح، بهگونهای که آزمون جریان، مخزن، آرایش مکش، خط پرکن و پمپ را با هم به کار اندازد. آزمون پذیرش خود مخزن تحت فصل ۱۷ یک الزام جداگانه است، و در جایی که برنامه اجازه میدهد، این دو باید هماهنگ شوند تا آزمون جریان سریعتر از آزمون ایستا نشتی را پیدا کند.
آیا مخزن به آزمون جریان اختصاصی خود نیاز دارد؟
باید بتواند جریان مورد نیاز آزمونها را تأمین کند، که پرسشی متفاوت از این است که آیا مخزن به آزمون اختصاصی خود نیاز دارد یا نه. آزمونهای پذیرش پمپ و جریان دورهای تحت NFPA 20 از مخزن آب میگیرند، بنابراین مخزن باید آن جریان را از حجم قابل استفاده خود تحویل دهد و سطح باید پس از آن بازگردانده شود. ابزار دقیق سطح و وضعیت همان چیزی است که اثبات میکند ذخیره پیش از آزمون دستنخورده بوده و پس از آن بازگردانده شده است.
چه زمانی مخزن تأمین مورد نیاز را فراهم نمیکند؟
چهار حالت رایج. زمانی که منبع عمومی بهتنهایی جریان، فشار و مدتزمان مورد نیاز را برآورده میکند. زمانی که فضایی برای ردپا، فونداسیون و مسیر انتقال وجود ندارد. زمانی که آب ذخیرهشده برای کار مورد نظر مناسب نیست و قابل تصفیه نیست. و زمانی که چیدمانی متفاوت کار را بهسادگی بیشتری انجام میدهد، مانند یک مخزن شکست برای جدا کردن پمپ از منبع عمومی، یک مخزن مرتفع که ارتفاع تأمینشده توسط آن کافی است، یا یک مخزن تحت فشار برای یک سیستم کوچک بدون پمپ.
مخزن یک عنصر در یک زنجیره است، و مشخص کردن آن بهصورت مجزا همان چیزی است که باعث میشود پروژهها به مخزنی برسند که برای پمپی که تغذیه میکند اندازه اشتباه دارد و برای محلی که روی آن قرار میگیرد شکل اشتباه دارد. زنجیره پیچیده نیست: منبع، مخزن، پمپ، لوله اصلی، رایزر، شیر کنترل، خروجیها. اما هر حلقه محدودیتی بر حلقه بعدی اعمال میکند، و مخزن، چون حجم را ذخیره میکند و چون هیچ چیز درباره وضعیت آن در طول یک رویداد قابل مشاهده نیست، محدودیتی را حمل میکند که بیشترین اهمیت را دارد.
بنابراین ذخیره را در مکش پمپ اندازهگیری کنید نه در نازل، اصطکاک بین مخزن و پمپ را در نظر بگیرید، آرایش خروجی و ابزار دقیق سطح را بهعنوان بخشی از مخزن مشخص کنید، و آزمونها را با حضور مخزن در حلقه برنامهریزی کنید.
نوع سیستم، دبی و مدت زمان طراحی، آرایش مکش و محدودیتهای محل را برای ما ارسال کنید و ما هندسه مخزن، مجموعه خروجی و ابزار دقیق سطح، آرایش هماهنگی با پمپ آتشنشانی و رژیم آزمایشی که زنجیره را تکمیل میکند را به شما بازمیگردانیم.
با تیم مهندسی ما صحبت کنید
دبی، مبنای حجم، کد حاکم و محدودیتهای سایت را ارسال کنید، و تیم مهندسی ما با مشخصاتی بازخواهد گشت که تأمینکننده بتواند قیمتگذاری کند و بازبین بتواند تأیید کند. همچنین صراحتاً به شما خواهیم گفت که چه زمانی نوع تانک متفاوت یا محدوده متفاوت پاسخ بهتری است.