Norma NFPA 20 dotycząca pomp przeciwpożarowych: Jak zbiornik wody przeciwpożarowej współpracuje z pompą
Utworzono Dzisiaj
Norma NFPA 20 dotycząca pomp pożarowych: Jak zbiornik wody przeciwpożarowej współpracuje z pompą
Pompa i zbiornik to jeden układ hydrauliczny określony przez dwie normy. Zbiornik musi zapewniać stabilne ssanie przy najniższym poziomie użytkowym, a nie przy pełnym poziomie, a układ wylotowy musi dostarczać przepływ testu odbiorczego bez tworzenia wirów ani zasysania powietrza. Należy skoordynować geometrię ssania, minimalny poziom, wylot i przepływ testowy, zanim którykolwiek pakiet zostanie wydany.
Wprowadzenie
Pompa pożarowa jest kupowana i instalowana jako pakiet, ale jest zasilana ze zbiornika, który należy do zakresu kogoś innego. NFPA 20 reguluje instalację pompy: silniki napędowe, sterownik, pompę podtrzymującą i test odbiorczy. NFPA 22 reguluje zbiornik, który ją zasila. Oba dokumenty spotykają się na ssaniu.
Niezgodność rzadko dotyczy pompy. Dotyczy warunków, jakie zbiornik stwarza na dnie poziomu rozbioru, oraz przepływu, jaki układ wylotowy może dostarczyć na poziomie, z którego pompa będzie pobierać.
W tym artykule opisano, jak obie normy dzielą pracę, co zbiornik musi zapewnić na ssaniu, jaki wpływ ma tarcie na wylocie na użyteczną rezerwę, czego wymaga test odbiorczy od kombinacji oraz od jakich cech zbiornika zależy pakiet pompowy.
Co reguluje NFPA 20
NFPA 20 to norma dotycząca instalacji stacjonarnych pomp do ochrony przeciwpożarowej, obejmująca zestaw pompowy, a nie źródło wody: pompę pożarową i jej napęd, czy to elektryczny, wysokoprężny czy turbinowy, sterownik, który ją uruchamia, funkcje nadzorcze i alarmowe, pompę podtrzymującą ciśnienie w systemie między zapotrzebowaniami oraz test odbiorczy.
Pakiet określa również warunki ssania, w jakich pracuje pompa, ponieważ pompa zasysająca z odległego zbiornika przez długi przewód to inny dobór niż pompa pobierająca wodę ze zbiornika znajdującego się poniżej. Norma nie projektuje zbiornika, ale zakłada, że zasilanie zapewnia użyteczne ssanie na najniższym poziomie.
To założenie jest punktem styku obu specyfikacji. NFPA 22 wymaga, aby zbiornik i jego wyposażenie obejmowały określony układ odpływowy i minimalny poziom, a NFPA 20 wymaga, aby pompa została zainstalowana i przetestowana w określonych warunkach ssania.
Zbiornik i pompa jako jeden system
Traktowanie zbiornika i pompy jako jednego systemu rozpoczyna się od ścieżki przepływu i cofa się wstecz. Woda jest zasysana przez otwór odpływowy, wzdłuż rury ssącej, do oka pompy i jest wtłaczana do systemu. W każdym punkcie liczą się dwie rzeczy: ile wysokości podnoszenia jest dostępne i czy przepływ jest czysty. Dostępna wysokość podnoszenia to wysokość statyczna od powierzchni wody do pompy pomniejszona o straty tarcia w rurze i kształtkach. Czystość przepływu to brak powietrza, wiru i przepływu rotacyjnego na ssaniu.
Krzywa pompy opisuje, co pompa może dostarczyć przy danej wysokości podnoszenia; układ otrzymuje przecięcie tej krzywej z oporem rurociągu. Zbiornik wpływa na obie strony: ustala wysokość podnoszenia na każdym poziomie, a jego układ wylotowy określa, ile strat tarcia można uniknąć. Zatem tych dwóch elementów nie można dobierać niezależnie; minimalny użyteczny poziom i układ wylotowy zarówno warunkują pompę.
Ssanie: podnoszenie, zanurzenie i zapobieganie wirów
Wysokość ssania to wysokość, na jaką pompa musi podnieść wodę, aby dotarła do jej wirnika, i odróżnia instalację ze zbiornikiem ssawnym od instalacji zalanej. Gdy powierzchnia wody znajduje się powyżej pompy, ssanie jest zalane i pompa ma dostępną dodatnią wysokość podnoszenia. Gdy pompa znajduje się poniżej powierzchni, ssanie odbywa się na podnoszeniu, a wysokość podnoszenia, którą pompa musi wytworzyć, aby podnieść wodę, jest odejmowana od wysokości podnoszenia, którą może dostarczyć.
Zanurzenie to głębokość wody nad otworem ssącym i decyduje o tym, czy pompa pobiera wodę prawidłowo. Zbyt małe zanurzenie powoduje, że wpływający strumień obraca się, tworząc wir, który zasysa powietrze do pompy i obniża jej wydajność oraz żywotność. Zespół płyty przeciwirowej na wylocie tłocznym wymagany przez NFPA 22 rozdział 14 jest standardowym rozwiązaniem i stanowi element zbiornika.
W przypadku zbiornika ssącego rozdział 14 wymaga również końcówki dzwonowej na kolanie podstawnym oraz zaworu zwrotnego, aby zbiornik nie mógł opróżnić się z powrotem przez pompę. Oba elementy są dostarczane wraz ze zbiornikiem i koordynowane z rozmiarem króćca ssącego.
Strata tarcia i jej wpływ na użyteczny zapas
Strata ciśnienia spowodowana tarciem w przewodzie ssawnym zmniejsza wysokość podnoszenia dostępną dla pompy, proporcjonalnie do kwadratu przepływu. Przy przepływie, jaki pompa pobiera podczas pożaru, strata ta jest największa, a jednocześnie wysokość podnoszenia statycznego ze zbiornika jest najmniejsza, ponieważ poziom znajduje się na dnie użytkowego zakresu. Te efekty występują w tym samym momencie zdarzenia, dlatego układ ssący jest oceniany łącznie przy przepływie projektowym i przy minimalnym poziomie.
Konsekwencją dla zbiornika jest zmniejszenie objętości użytkowej. Objętość użytkową mierzy się na króćcu ssawnym pompy aż do dolnego poziomu odcięcia; wszystko poniżej to objętość martwa. Jeśli strata ciśnienia na skutek tarcia jest wystarczająco duża, że pompa nie może utrzymać wymaganego przepływu przy minimalnym dozwolonym poziomie, poziom ten musi zostać podniesiony, co zmniejsza objętość użytkową i zwiększa całkowitą pojemność płaszcza. Dlatego właśnie rura ssawna jest dobierana na podstawie pojemności zbiornika zgodnie z Rozdziałem 14 i dlatego długi odcinek między zbiornikiem a pompą jest kwestią projektową, a nie szczegółem montażowym.
Przepływ testowy i próba odbiorcza
Próba odbiorcza to moment, w którym zbiornik i pompa są sprawdzane razem, i jest to jedyny test, który bada to połączenie w warunkach, które mają znaczenie. NFPA 20 wymaga, aby pompę przetestować po instalacji przy przepływach powyżej jej wydajności znamionowej, przy zamkniętym i otwartym odpływie, oraz aby wykazać, że dostarcza ona znamionowy przepływ i ciśnienie i nie rozwija żadnego stanu, który uniemożliwiłby jej pracę w eksploatacji.
Dla zbiornika test ma dwie konsekwencje. Zbiornik musi pomieścić wystarczającą objętość użytkową, aby dostarczać przepływ testowy przez czas jego trwania, i znajdować się na poziomie wymaganym przez test, co określa odcięcie niskiego poziomu i objętość powyżej niego.
Rezerwa musi zostać następnie przywrócona. NFPA 22 wymaga, aby pobrana objętość została uzupełniona w dozwolonym czasie napełniania, a zbiornik utrzymany na swoim poziomie gotowości przeciwpożarowej, więc układ napełniania musi zostać potwierdzony za pomocą pompy. Plan rozruchu, który przeprowadza test pompy i pozostawia zbiornik opróżniony, nie spełnia żadnego z tych standardów.
Cechy zbiornika, od których zależy pompa
Pierwsza grupa cech zbiornika, od których zależy pompa, to fizyczne rozmieszczenie na wylocie. Rozdział 14 omawia połączenia rurowe i armatury, a dla zbiornika ssawnego oznacza to rurę wylotową o rozmiarze dostosowanym do pojemności zbiornika, końcówkę dzwonową na kolanie podstawnym, zawór zwrotny w układzie oraz zespół płyty przeciwzawirowaniowej na wylocie. Rozmiary króćca i rury ssawnej muszą być skoordynowane: zbyt mały króciec ogranicza przepływ, jaki pompa może pobrać, a zbyt duży sprzyja tworzeniu się wirów przy wyższych prędkościach.
Druga grupa to poziom i geometria powierzchni wody. Minimalny poziom roboczy musi zapewniać odpowiednie zanurzenie w najniższym użytecznym punkcie, a zbiornik musi być tam wystarczająco płaski i szeroki. Zbiornik wąski u dołu lub z głębokim stożkiem umieszczającym wylot blisko dna może nie zapewnić stabilnego ssania, podczas gdy płytszy zbiornik o tej samej objętości sobie poradzi.
Trzecia grupa to dostęp i oprzyrządowanie: pompa musi być serwisowalna, zbiornik musi być możliwy do skontrolowania od wewnątrz, a Rozdział 14 wymaga oprzyrządowania do pomiaru poziomu i stanu na zbiorniku, aby stan rezerwy był raportowany do panelu sterowania i systemu nadzorczego.
Odpowiedzialność za interfejsy i kto za co odpowiada
Drugi poziom interfejsu to to, co należy do każdej ze stron, i jest to element najczęściej pozostawiany bez przypisania. Dostawca pompy potrzebuje danych o pojemności netto zbiornika, wysokości wylotu tłocznego nad fundamentem, minimalnego poziomu roboczego, charakterystyki oporów przewodu ssawnego oraz nastaw punktów zadziałania przyrządu poziomu. Bez nich pompa jest dobierana na podstawie założeń, a założeniem najczęściej błędnym jest to dotyczące poziomu wody.
Dostawca zbiornika odpowiada za układ odpływowy zgodnie z Rozdziałem 14, oświadczenie o pojemności netto wraz z jego punktem odniesienia, szczegóły układu ssącego, w tym płytę przeciwzawirowaniową i końcówkę dzwonową, minimalny poziom roboczy oraz wysokość wylotu nad wykończonym fundamentem. Właściciel odpowiada za układ uzupełniania i zabezpieczenie przed przepływem zwrotnym na linii napełniania, a inżynier odpowiedzialny za fundament i zakotwienie zgodnie z Rozdziałem 12.
Odpowiedzialność, którą należy wskazać w umowie, to koordynacja geometrii ssawnej i minimalnego poziomu. Jeśli zbiornik i pompa są kupowane osobno, jednemu dostawcy trzeba powierzyć to zadanie, w przeciwnym razie interfejs wypada między nimi i zostaje odkryty dopiero przy rozruchu, gdy pompa nie może utrzymać znamionowego przepływu z poziomu, który faktycznie zapewnia zbiornik.
Dokumenty do przekazania wraz z pakietem pompy
Pakiet przekazania przenosi stronę zbiornika interfejsu do pakietu pompy. Powinien zawierać rysunek ogólnego rozmieszczenia zbiornika z wylotem, przyrządy poziomu i ich wartości zadane, oświadczenie o pojemności netto wraz z jego punktem odniesienia, szczegół układu ssawnego obejmujący płytę przeciwzawirowaniową i końcówkę dzwonową, minimalny poziom roboczy oraz wysokość wylotu nad wykończonym fundamentem.
Powinien również zawierać zapisy potwierdzające, że połączenie działa: raport z testu odbiorczego zbiornika wymagany przez NFPA 22 rozdział 17, zapis testu odbiorczego pompy wymagany przez NFPA 20, zapisy kalibracji przyrządów poziomu, test układu napełniania wykazujący objętość przywróconą w dozwolonym czasie oraz instrukcję konserwacji napisaną zgodnie z NFPA 25 dla reżimu przeglądów, do którego odsyła rozdział 18. Bez nich następna osoba modyfikująca system pracuje bez informacji, które łączą obie połowy.
Interfejs zbiornik-pompa i kto jest właścicielem każdego elementu
Element interfejsu | Odniesienie | Wymagania pompy | Dostarczane przez |
Rura odpływowa | NFPA 22 rozdz. 14 | Zgodność z parametrami pompy na ssaniu | Zbiornik (z pompą) |
Kolano podstawowe | NFPA 22 rozdz. 14 | Wlot o niskim zakłóceniu | Zbiornik |
Zawór zwrotny | NFPA 22 rozdz. 14 | Zatrzymuje cofanie się spustu przez pompę | Zbiornik |
Płyta przeciwzawirowaniowa | NFPA 22 rozdz. 14 | Brak wiru lub powietrza przy przepływie | Zbiornik |
Minimalny poziom roboczy | NFPA 22 rozdz. 14 | Zanurzenie przy obniżaniu poziomu | Zbiornik (potwierdza pompa) |
Przyrządy poziomu | NFPA 22 rozdz. 14 | Sygnały alarmowe/nadzorcze | Zbiornik (ze sterownikiem) |
Uzupełnianie | NFPA 22 rozdz. 4 | Rezerwa pełna między zdarzeniami | Właściciel |
Opór ssania | Model hydrauliczny | Wysokość podnoszenia przy przepływie/min. poziomie | Orurowanie (skoordynowane) |
Rekordy odbioru | NFPA 22 rozdz. 17, NFPA 20 | Potwierdzenie wydajności znamionowej | Wykonawca/właściciel |
Cechy geometrii zbiornika i ich wpływ na pompę
Cecha zbiornika | Wpływ na pompę | Sprawdź | Odniesienie |
Minimalny poziom roboczy | Zanurzenie, najniższa wysokość podnoszenia | Stabilne ssanie przy przepływie? | NFPA 22 rozdz. 14 |
Wylot tłoczny | Ogranicza przepływ, ustala prędkość | Przepuszcza przepływ znamionowy? | NFPA 22 rozdz. 14 |
Kształt przy wylocie | Powierzchnia płaska na niskim poziomie | Stabilne obniżanie poziomu do odcięcia? | Rysunek zbiornika |
Płyta przeciwzawirowaniowa | Brak obrotu lub powietrza | Dobrany, prawidłowa wysokość? | NFPA 22 rozdz. 14 |
Przewód ssawny | Tarcie zmniejsza wysokość podnoszenia | Strata wysokości podnoszenia przy przepływie/min? | Model hydrauliczny |
Przyrządy poziomu | Sygnały sterownika | Nastawy skoordynowane? | NFPA 22 rozdz. 14 |
Wydajność napełniania | Prędkość przywracania | Przywraca w dozwolonym czasie? | NFPA 22 rozdz. 4 |
Zabezpieczenie przed cofnięciem przepływu | Odizolowuje rezerwę | Szczegółowa przerwa powietrzna? | Zasilanie zakładu |
O Center Enamel
Center Enamel (Shijiazhuang Zhengzhong Technology Co., Ltd.) projektuje i wytwarza zbiorniki magazynowe ze stali skręcanej, zbiorniki ze stali spawanej, zbiorniki z powłoką epoksydową nakładaną metodą termiczną, zbiorniki ocynkowane, naczynia ze stali nierdzewnej, zbiorniki ciśnieniowe, aluminiowe dachy kopułowe geodezyjne oraz dachy pływające. Firma posiada ponad 30 lat doświadczenia produkcyjnego i dostarczyła urządzenia do projektów w ponad 100 krajach. Aluminiowe dachy kopułowe geodezyjne są projektowane i wytwarzane zgodnie z API 650 Dodatek G, AWWA D108, Aluminum Design Manual, ASCE 7 i IBC, a w 2023 roku firma opracowała i wyeksportowała aluminiowy dach kopułowy o średnicy 72 m. Inżynieria, wytwarzanie, powłoki, kontrola jakości i serwis na miejscu są realizowane jako jeden zakres, dzięki czemu rysunki, podstawa obliczeń i dostarczone elementy mogą być wzajemnie ze sobą zgodne.
Najczęściej zadawane pytania
Jak pompa przeciwpożarowa pobiera wodę ze zbiornika?
Przez otwór wylotowy w zbiorniku połączony z ssaniem pompy rurą. Rozdział 14 NFPA 22 reguluje to połączenie: rura wylotowa jest dobierana według pojemności zbiornika, zbiornik ssący ma końcówkę dzwonową na kolanie podstawy, układ zawiera zawór zwrotny, a wylot jest wyposażony w zespół płyty przeciwzatorowej. NFPA 20 reguluje pompę, która przez niego pobiera wodę.
Czy rozmiar wylotu zbiornika wpływa na pompę?
Tak, w obu kierunkach. Zbyt mały wylot ogranicza przepływ, który pompa może pobrać, i zmusza ją do pracy poza zakresem znamionowym. Zbyt duży wylot zwiększa prędkość na otworze i sprzyja tworzeniu się wirów oraz zasysaniu powietrza po stronie ssawnej. Rozmiar dyszy i rozmiar rury ssawnej muszą być dobrane w powiązaniu z doborem pompy, a nie ustalane osobno.
Jaki jest wpływ tarcia w przewodzie ssawnym na objętość użytkową?
Zmniejsza to dostępną wysokość podnoszenia na pompie proporcjonalnie do kwadratu przepływu, a jest najgorsze przy przepływie projektowym, gdy poziom w zbiorniku jest najniższy. Jeśli strata jest wystarczająco duża, że pompa nie może utrzymać wymaganego przepływu przy minimalnym dozwolonym poziomie, poziom ten musi zostać podniesiony, co zmniejsza objętość użytkową i zwiększa całkowitą pojemność płaszcza, jaką musi zapewnić zbiornik.
Jaki przepływ testowy jest wymagany i jak jest mierzony?
NFPA 20 wymaga, aby zainstalowana pompa pożarowa została poddana testowi odbiorczemu po instalacji przy przepływach powyżej jej wydajności znamionowej, przy zamkniętym i otwartym wylocie, potwierdzając, że dostarcza znamionowy przepływ i ciśnienie oraz nie wytwarza warunków, które uniemożliwiłyby jej działanie w eksploatacji. Przepływ jest mierzony na wylocie pompy, przy czym zbiornik zasila pobór testowy, a poziom w zbiorniku jest monitorowany przez cały czas.
Dlaczego zanurzenie na wylocie zbiornika ma znaczenie?
Niewystarczające zanurzenie pozwala przepływowi na wlocie obracać się i tworzyć wir, który zasysa powietrze do pompy. W rezultacie pompa pracuje poniżej swojej krzywej wydajności i z czasem ulega uszkodzeniu. Z tego powodu NFPA 22 rozdział 14 wymaga zespołu płyty przeciwirowej na wylocie, a dzwon na kolanie ssawnym zbiornika ssawnego zapewnia dodatkową ochronę.
Na jakich cechach zbiornika opiera się pompa pożarowa?
Cztery grupy. Układ fizycznego odprowadzania wody zgodnie z rozdziałem 14: rura odpływowa o odpowiednim rozmiarze, końcówka dzwonowa, zawór zwrotny i zespół płyty przeciwzwarowej. Geometria powierzchni wody, tak aby minimalny poziom eksploatacyjny zapewniał odpowiednie zanurzenie. Dostęp i oprzyrządowanie, w tym przyrządy poziomu i stanu wymagane w rozdziale 14. Oraz cechy eksploatacyjne: układ uzupełniania, zabezpieczenie przed cofnięciem przepływu na linii napełniania i sygnały poziomu odczytywane przez sterownik.
Czego zestaw pompy pożarowej potrzebuje od dostawcy zbiornika?
Rysunek ogólnego rozmieszczenia zbiornika z wylotem, przyrządy poziomu i ich nastawy, zestawienie pojemności netto wraz z jej punktem odniesienia, szczegół układu ssania, minimalny poziom roboczy, wysokość wylotu nad wykończonym fundamentem oraz charakterystyki oporów przewodu ssącego. Bez nich pompa jest dobierana na podstawie założeń, a założeniem, które najczęściej okazuje się błędne, jest to dotyczące poziomu wody.
Pompa pożarowa i zbiornik wody pożarowej są określone przez dwie normy, ale stanowią jeden układ hydrauliczny, a ich połączeniem jest przewód ssący. Zbiornik musi zapewniać stabilne ssanie na najniższym użytkowym poziomie, wylot musi dostarczać przepływ, na który znamionowana jest pompa, bez tworzenia wirów, a oba elementy muszą zostać wspólnie potwierdzone w próbie odbiorczej, a następnie w próbie okresowej.
Prześlij nam typ i parametry znamionowe pompy, wymagany przepływ i ciśnienie, względne wysokości zbiornika i pompy oraz ograniczenia terenowe, a my zwrócimy geometrię zbiornika, układ wylotowy, minimalny poziom i zestaw oprzyrządowania, które pozwolą uruchomić oba pakiety jako jeden system.
Porozmawiaj z naszym zespołem inżynierów
Prześlij wymagania dotyczące obowiązku, podstawę objętości, obowiązujący kodeks i ograniczenia terenu, a nasz zespół inżynierów przedstawi specyfikację, którą dostawca będzie mógł wycenić, a recenzent zatwierdzić. Powiemy Ci również wprost, kiedy lepszym rozwiązaniem jest inny typ zbiornika lub inny zakres.
WhatsApp