Norme NFPA 20 sur les pompes à incendie : comment le réservoir d'eau d'incendie s'interface avec la pompe
Créé le Aujourd'hui
Norme NFPA 20 pour les pompes à incendie : comment le réservoir d'eau d'incendie s'interface avec la pompe
La pompe et le réservoir forment un seul système hydraulique spécifié par deux normes. Le réservoir doit présenter une aspiration stable au niveau utilisable le plus bas, et non au niveau plein, et la configuration de la sortie doit fournir le débit de l'essai de réception sans vortex ni entraînement d'air. Coordonnez la géométrie de l'aspiration, le niveau minimal, la sortie et le débit d'essai avant la validation de l'un ou l'autre des ensembles.
Introduction
Une pompe à incendie est achetée et installée sous forme d'ensemble, mais elle est alimentée par un réservoir qui relève du périmètre d'un autre intervenant. La NFPA 20 régit l'installation de la pompe : les moteurs d'entraînement, le contrôleur, la pompe jockey et l'essai de réception. La NFPA 22 régit le réservoir qui l'alimente. Les deux se rejoignent au niveau de l'aspiration.
Le désaccord porte rarement sur la pompe. Il porte sur la condition que présente le réservoir au bas du niveau de prélèvement, et sur le débit que l'aménagement de la sortie peut fournir au niveau auquel la pompe effectuera son prélèvement.
Cet article expose comment les deux normes répartissent le travail, ce que le réservoir doit présenter à l'aspiration, ce que le frottement de sortie fait à la réserve utilisable, ce que l'essai de réception exige de la combinaison, et de quelles caractéristiques du réservoir dépend l'ensemble de la pompe.
Ce que la norme NFPA 20 régit
La NFPA 20 est la norme pour l'installation des pompes fixes de protection incendie, et elle couvre l'ensemble du groupe de pompage plutôt que l'alimentation en eau : la pompe incendie et son moteur d'entraînement, qu'il soit électrique, diesel ou à turbine, le contrôleur qui la démarre, les fonctions de surveillance et d'alarme, la pompe jockey qui maintient la pression du système entre les demandes, et l'essai de réception.
Le forfait fixe également la condition d'aspiration dans laquelle la pompe fonctionne, car une pompe aspirant depuis un réservoir éloigné via une longue conduite constitue un choix différent d'une pompe puisant dans un réservoir situé en dessous. La norme ne conçoit pas le réservoir, mais suppose que l'alimentation présente une aspiration utilisable au niveau le plus défavorable.
Cette hypothèse est le point de convergence des deux spécifications. La NFPA 22 exige que le réservoir et ses accessoires comprennent un agencement de refoulement spécifié et un niveau minimal, et la NFPA 20 exige que la pompe soit installée et testée dans des conditions d'aspiration définies.
Le réservoir et la pompe comme un seul système
Traiter le réservoir et la pompe comme un seul système commence par le cheminement de l'eau et remonte le fil. L'eau est aspirée par un orifice de refoulement, le long d'une conduite d'aspiration, jusqu'à l'œil de la pompe, puis est poussée dans le système. À chaque point, deux éléments comptent : la hauteur disponible et la propreté de l'écoulement. La hauteur disponible correspond à la hauteur statique depuis la surface de l'eau jusqu'à la pompe, diminuée de la perte de charge par frottement dans la conduite et les raccords. La propreté de l'écoulement se traduit par l'absence d'air, de vortex et de rotation à l'aspiration.
La courbe de la pompe décrit ce que la pompe peut fournir pour une hauteur manométrique donnée ; le système obtient l'intersection de cette courbe avec la résistance de la tuyauterie. Le réservoir affecte les deux côtés : il fixe la hauteur manométrique à chaque niveau, et sa configuration de sortie détermine la part de perte de charge évitable. Ainsi, les deux ne peuvent pas être sélectionnés indépendamment ; le niveau minimal utilisable et la configuration de sortie conditionnent tous deux la pompe.
Aspiration : hauteur d'aspiration, immersion et prévention des vortex
La hauteur d'aspiration est la hauteur que la pompe doit élever l'eau pour atteindre son œil, et elle distingue une installation avec réservoir d'aspiration d'une installation en charge. Lorsque la surface de l'eau se situe au-dessus de la pompe, l'aspiration est en charge et la pompe dispose d'une hauteur manométrique positive. Lorsque la pompe se situe sous la surface, l'aspiration est en hauteur d'aspiration, et la hauteur manométrique que la pompe doit créer pour amener l'eau est soustraite de la hauteur manométrique qu'elle peut fournir.
La submergence est la profondeur d'eau au-dessus de l'ouverture d'aspiration, et elle détermine si la pompe aspire correctement. Une submergence trop faible et le flux entrant dans l'aspiration tourne, formant un vortex qui entraîne de l'air dans la pompe et réduit ses performances et sa durée de vie. L'ensemble de plaque anti-vortex à la sortie de refoulement exigé par la NFPA 22 chapitre 14 est le remède standard, et il s'agit d'une caractéristique du réservoir.
Pour un réservoir d'aspiration, le chapitre 14 exige également un embout en cloche sur le coude de base et un clapet anti-retour afin que le réservoir ne puisse pas se vider par la pompe. Les deux sont des livrables du réservoir, coordonnés avec la dimension de l'aspiration.
Perte par frottement et son effet sur la réserve utilisable
La perte de charge par frottement dans la conduite d'aspiration réduit la hauteur disponible de la pompe, proportionnellement au carré du débit. Au débit que la pompe absorbe lors d'un incendie, cette perte est à son maximum, et au même moment la hauteur statique du réservoir est à son minimum, car le niveau se situe au bas de la plage utilisable. Ces effets se produisent au même point de l'événement, c'est pourquoi la configuration d'aspiration est évaluée au débit de conception et au niveau minimum simultanément.
La conséquence pour le réservoir est une réduction du volume utile. Le volume utile est mesuré à l'aspiration de la pompe jusqu'au niveau d'arrêt bas ; tout ce qui se trouve en dessous constitue le volume mort. Si la perte de charge est suffisamment élevée pour que la pompe ne puisse pas maintenir le débit requis au niveau minimal autorisé, ce niveau doit être relevé, ce qui réduit le volume utile et augmente la capacité brute de l'enveloppe. C'est pourquoi la conduite d'aspiration est dimensionnée en fonction de la capacité du réservoir selon le chapitre 14, et pourquoi une longue distance entre le réservoir et la pompe constitue un problème de conception plutôt qu'un détail d'installation.
Débit d'essai et essai de réception
L'essai de réception est le moment où le réservoir et la pompe sont éprouvés ensemble, et c'est le seul essai qui met à l'épreuve la combinaison dans les conditions qui comptent. La NFPA 20 exige que la pompe soit testée après installation à des débits supérieurs à sa capacité nominale, avec le refoulement fermé et ouvert, et qu'elle démontre qu'elle fournit le débit et la pression nominaux et ne développe aucune condition susceptible d'empêcher son fonctionnement en service.
Pour le réservoir, l'essai a deux implications. Le réservoir doit contenir un volume utilisable suffisant pour alimenter le débit d'essai pendant sa durée, et se trouver au niveau requis par l'essai, ce qui détermine le seuil de coupure basse et le volume au-dessus de celui-ci.
La réserve doit également être reconstituée par la suite. La NFPA 22 exige que le volume prélevé soit reconstitué dans le délai de remplissage autorisé et que le réservoir soit maintenu à son niveau de service incendie, de sorte que l'installation de remplissage doit être validée avec la pompe. Un plan de mise en service qui exécute l'essai de la pompe et laisse le réservoir à sec ne satisfait ni l'une ni l'autre des normes.
Caractéristiques du réservoir dont dépend la pompe
Le premier groupe de caractéristiques du réservoir dont dépend la pompe est la disposition physique au refoulement. Le chapitre 14 traite des raccordements et accessoires de tuyauterie, et pour un réservoir d'aspiration, cela signifie une conduite de refoulement dimensionnée selon la capacité du réservoir, un col de cygne sur le coude de base, un clapet anti-retour dans la disposition, et un ensemble de plaque anti-vortex à la sortie de refoulement. Les dimensions de la buse et de la conduite d'aspiration doivent être coordonnées : une buse sous-dimensionnée limite le débit que la pompe peut aspirer, une buse surdimensionnée favorise la formation de vortex à des vitesses plus élevées.
Le deuxième groupe concerne le niveau et la géométrie de la surface de l'eau. Le niveau minimal d'exploitation doit assurer une immersion suffisante au point utilisable le plus bas, et le réservoir doit rester plat et suffisamment large à cet endroit. Un réservoir étroit au fond, ou comportant un cône profond plaçant la sortie près du radier, peut ne pas offrir une aspiration stable là où un réservoir moins profond de même volume y parviendrait.
Le troisième groupe concerne l'accès et l'instrumentation : la pompe doit être maintenable, le réservoir inspectable de l'intérieur, et le chapitre 14 exige une instrumentation de niveau et d'état sur le réservoir afin que l'état de réserve soit signalé au panneau de commande et au système de supervision.
Responsabilités d'interface et qui possède quoi
Le deuxième niveau de l'interface est ce que chaque partie possède, et c'est l'élément le plus souvent laissé sans propriétaire. Le fournisseur de pompe a besoin de la donnée de capacité nette du réservoir, de l'élévation de la sortie de refoulement au-dessus de la fondation, du niveau minimal de fonctionnement, des caractéristiques de frottement de la conduite d'aspiration et des points de consigne de l'instrument de niveau. Sans ces éléments, la pompe est sélectionnée sur la base d'hypothèses, et l'hypothèse la plus souvent erronée est celle concernant le niveau d'eau.
Le fournisseur du réservoir est responsable de l'agencement de décharge selon le chapitre 14, de la déclaration de capacité nette avec son repère, du détail de l'agencement d'aspiration incluant la plaque anti-vortex et l'extrémité en cloche, du niveau minimal d'exploitation et de l'élévation de la sortie au-dessus de la fondation finie. Le propriétaire est responsable de l'agencement de remplissage et de la protection contre le retour d'eau sur la conduite de remplissage, et l'ingénieur responsable est responsable de la fondation et de l'ancrage selon le chapitre 12.
La responsabilité qui doit être nommée dans le contrat est la coordination de la géométrie d'aspiration et du niveau minimum. Si le réservoir et la pompe sont achetés séparément, un fournisseur doit se voir confier cette tâche, sinon l'interface tombe entre eux et n'est découverte qu'à la mise en service, lorsque la pompe ne peut pas maintenir le débit nominal depuis le niveau que le réservoir fournit réellement.
Documents à remettre avec l'ensemble pompe
Le dossier de remise porte le côté réservoir de l'interface dans l'ensemble pompe. Il doit contenir le plan d'ensemble du réservoir avec la sortie de refoulement, les instruments de niveau et leurs points de consigne, la déclaration de capacité nette avec son repère, le détail de l'agencement d'aspiration incluant la plaque anti-vortex et l'extrémité en cloche, le niveau de fonctionnement minimum, et l'élévation de la sortie au-dessus de la fondation finie.
Il doit également contenir les enregistrements qui prouvent que la combinaison fonctionne : le rapport d'essai de réception du réservoir exigé par la NFPA 22 chapitre 17, l'enregistrement d'essai de réception de la pompe exigé par la NFPA 20, les enregistrements d'étalonnage de l'instrument de niveau, l'essai du dispositif de remplissage montrant le volume restauré dans le délai autorisé, et le manuel de maintenance rédigé conformément à la NFPA 25 pour le régime d'inspection auquel le chapitre 18 le destine. Sans ces éléments, la prochaine personne à modifier le système travaille sans les informations qui relient les deux moitiés.
L'interface réservoir-pompe et qui possède chaque élément
Élément d'interface | Référence | Besoins de la pompe | Fourni par |
Tuyau de refoulement | NFPA 22 Ch.14 | Correspond à la caractéristique de la pompe à l'aspiration | Réservoir (avec pompe) |
Coude de base | NFPA 22 Ch.14 | Entrée à faible perturbation | Réservoir |
Clapet anti-retour | NFPA 22 Ch.14 | Empêche le retour de vidange par la pompe | Réservoir |
Plaque anti-vortex | NFPA 22 Ch.14 | Pas de vortex ni d'air au débit | Réservoir |
Niveau minimal de fonctionnement | NFPA 22 Ch.14 | Immersion au rabattement | Réservoir (confirmé par la pompe) |
Instruments de niveau | NFPA 22 Ch.14 | Signaux d'alarme/de supervision | Réservoir (avec contrôleur) |
Remplissage | NFPA 22 Ch.4 | Réserve pleine entre les événements | Propriétaire |
Frottement à l'aspiration | Modèle hydraulique | Hauteur au débit/niveau minimal | Tuyauterie (coordonnée) |
Dossiers de réception | NFPA 22 Ch.17, NFPA 20 | Preuve de performance nominale | Entrepreneur/propriétaire |
Caractéristiques géométriques du réservoir et ce qu'elles changent pour la pompe
Caractéristique du réservoir | Effet sur la pompe | Vérifier | Référence |
Niveau minimal de fonctionnement | Submersion, hauteur la plus basse | Aspiration stable au débit ? | NFPA 22 Ch.14 |
Sortie de refoulement | Limite le débit, fixe la vitesse | Débit nominal atteint ? | NFPA 22 Ch.14 |
Forme près de la sortie | Surface plane à bas niveau | Abaissement stable jusqu'à l'arrêt ? | Dessin du réservoir |
Plaque anti-vortex | Pas de rotation ni d'air | Dimensionné, élévation correcte ? | NFPA 22 Ch.14 |
Ligne d'aspiration | Le frottement réduit la hauteur | Hauteur perdue au débit/min ? | Modèle hydraulique |
Instruments de niveau | Signaux du contrôleur | Points de consigne coordonnés ? | NFPA 22 Ch.14 |
Capacité de remplissage | Vitesse de restauration | Restauration dans le délai autorisé ? | NFPA 22 Ch.4 |
Protection contre le refoulement | Isole la réserve | Dispositif de coupure d'air détaillé ? | Alimentation du site |
À propos de Center Enamel
Center Enamel (Shijiazhuang Zhengzhong Technology Co., Ltd.) conçoit et fabrique des réservoirs de stockage en acier boulonné, des réservoirs en acier soudé, des réservoirs en époxy fusionné, des réservoirs galvanisés, des cuves en acier inoxydable, des appareils à pression, des toits en dôme géodésique en aluminium et des toits flottants. L'entreprise possède plus de 30 ans d'expérience en production et a fourni des équipements à des projets dans plus de 100 pays. Les toits en dôme géodésique en aluminium sont conçus et fabriqués conformément à l'API 650 Annexe G, AWWA D108, au Aluminum Design Manual, à l'ASCE 7 et à l'IBC, et l'entreprise a développé et exporté un toit en dôme en aluminium de 72 m de diamètre en 2023. L'ingénierie, la fabrication, le revêtement, le contrôle qualité et le service sur site sont traités comme un seul périmètre, ce qui permet de concilier les plans, la base de calcul et le matériel livré les uns avec les autres.
Questions fréquemment posées
Comment une pompe à incendie aspire-t-elle depuis un réservoir de stockage ?
Par un orifice de refoulement dans le réservoir relié à l'aspiration de la pompe par une conduite. Le chapitre 14 de la NFPA 22 régit ce raccordement : la conduite de refoulement est dimensionnée selon la capacité du réservoir, un réservoir d'aspiration reçoit un bout en cloche sur le coude de base, l'installation comporte un clapet anti-retour et l'orifice de refoulement reçoit un ensemble plaque anti-vortex. La NFPA 20 régit la pompe qui aspire à travers ce raccordement.
La dimension de l'orifice du réservoir affecte-t-elle la pompe ?
Oui, dans les deux sens. Une sortie trop petite limite le débit que la pompe peut aspirer et force la pompe à fonctionner en dehors de sa plage nominale. Une sortie trop grande augmente la vitesse à l'ouverture et favorise la formation de vortex et l'entraînement d'air à l'aspiration. La taille de la buse et la taille du tuyau d'aspiration doivent être coordonnées avec le choix de la pompe, et non déterminées séparément.
Quel est l'effet du frottement à l'aspiration sur le volume utilisable ?
Il réduit la hauteur disponible à la pompe proportionnellement au carré du débit, et c'est pire au débit de conception avec le réservoir à son niveau le plus bas. Si la perte est suffisamment élevée pour que la pompe ne puisse pas maintenir le débit requis au niveau minimal autorisé, ce niveau doit être relevé, ce qui réduit le volume utilisable et augmente la capacité brute de l'enveloppe que le réservoir doit fournir.
Quel débit d'essai est requis et comment est-il mesuré ?
La NFPA 20 exige que la pompe à incendie installée soit soumise à un essai de réception après l'installation, à des débits supérieurs à sa capacité nominale, avec le refoulement fermé puis ouvert, afin de prouver qu'elle fournit le débit et la pression nominaux et qu'elle ne développe aucune condition susceptible d'empêcher son bon fonctionnement en service. Le débit est mesuré au refoulement de la pompe, le réservoir alimentant le prélèvement d'essai et le niveau du réservoir étant surveillé tout au long de l'essai.
Pourquoi l'immersion à la sortie du réservoir est-elle importante ?
Un enfoncement insuffisant laisse l'écoulement à l'ouverture tourner et former un vortex, qui aspire l'air dans la pompe. Le résultat est une pompe dont les performances sont inférieures à sa courbe et qui subit des dommages au fil du temps. La norme NFPA 22, chapitre 14, exige l'ensemble de plaque anti-vortex à la sortie de refoulement pour cette raison, et un embout en cloche sur le coude de base d'un réservoir d'aspiration ajoute une protection supplémentaire.
De quelles caractéristiques du réservoir la pompe à incendie dépend-elle ?
Quatre groupes. L'agencement physique de refoulement selon le chapitre 14 : la conduite de refoulement dimensionnée, le col de cygne, le clapet anti-retour et l'ensemble de plaque anti-vortex. La géométrie de la surface de l'eau, afin que le niveau minimal d'exploitation assure une immersion suffisante. L'accès et l'instrumentation, y compris les instruments de niveau et d'état exigés par le chapitre 14. Et les caractéristiques d'exploitation : le dispositif de remplissage, la protection contre le retour d'eau sur la conduite de remplissage et les signaux de niveau lus par le contrôleur.
De quoi le groupe de pompage incendie a-t-il besoin de la part du fournisseur de réservoir ?
Le plan d'ensemble du réservoir avec la sortie de refoulement, les instruments de niveau et leurs points de consigne, la déclaration de capacité nette avec son repère, le détail de la configuration d'aspiration, le niveau minimal d'exploitation, l'élévation de la sortie au-dessus de la fondation finie, et les caractéristiques de frottement de la conduite d'aspiration. Sans ces éléments, la pompe est sélectionnée sur la base d'hypothèses, et l'hypothèse la plus souvent erronée est celle concernant le niveau d'eau.
Une pompe à incendie et un réservoir d'eau d'incendie sont spécifiés par deux normes, mais ils forment un seul système hydraulique, et le point de jonction est l'aspiration. Le réservoir doit présenter une aspiration stable au niveau utilisable le plus bas, la sortie doit délivrer le débit pour lequel la pompe est dimensionnée sans créer de vortex, et les deux doivent être validés ensemble lors de l'essai de réception puis lors de l'essai périodique.
Envoyez-nous le type et les caractéristiques de la pompe, le débit et la pression requis, les élévations relatives du réservoir et de la pompe ainsi que les contraintes du site, et nous vous fournirons la géométrie du réservoir, l'agencement du refoulement, le niveau minimum et l'ensemble d'instrumentation qui permettent de mettre en service les deux ensembles comme un seul système.
Parlez à notre équipe d'ingénierie
Envoyez le service, la base de volume, le code applicable et les contraintes du site, et notre équipe d'ingénierie reviendra avec une spécification qu'un fournisseur peut chiffrer et qu'un réviseur peut approuver. Nous vous dirons également clairement quand un autre type de réservoir ou un autre périmètre constitue la meilleure réponse.
WhatsApp