Стандарт пожарных насосов NFPA 20: Как пожарный резервуар взаимодействует с насосом
Создано Сегодня
Стандарт NFPA 20 для пожарных насосов: как пожарный резервуар взаимодействует с насосом
Насос и резервуар представляют собой единую гидравлическую систему, определяемую двумя стандартами. Резервуар должен обеспечивать стабильное всасывание при минимально допустимом уровне, а не при полном уровне, а конфигурация выпускного отверстия должна обеспечивать приёмочный расход без образования вихрей и подсоса воздуха. Согласуйте геометрию всасывания, минимальный уровень, выпускное отверстие и испытательный расход до выпуска любого из узлов.
Введение
Пожарный насос приобретается и устанавливается как комплектное изделие, но питается он от резервуара, который относится к зоне ответственности другого исполнителя. NFPA 20 регулирует монтаж насоса: приводы, контроллер, жокей-насос и приёмочные испытания. NFPA 22 регулирует питающий его резервуар. Эти два стандарта сходятся во всасывающем патрубке.
Разногласия редко касаются самого насоса. Они касаются состояния, которое резервуар обеспечивает в нижней точке водоотбора, и расхода, который выпускное устройство способно обеспечить на том уровне, с которого будет забирать насос.
В этой статье изложено, как два стандарта разделяют работу, что резервуар должен обеспечивать на всасывании, как трение в выпускном отверстии влияет на полезный запас, что приёмочное испытание требует от комбинации, и от каких особенностей резервуара зависит насосный агрегат.
Что регулирует NFPA 20
NFPA 20 — это стандарт установки стационарных насосов для пожаротушения, и он охватывает насосный агрегат, а не водоснабжение: пожарный насос и его привод, будь то электрический, дизельный или турбинный, контроллер, который его запускает, функции контроля и сигнализации, жокей-насос, поддерживающий давление в системе между запросами, и приёмочные испытания.
Стандарт также фиксирует условия всасывания, при которых работает насос, поскольку насос, поднимающий воду из удалённого резервуара по длинной линии, — это иной выбор, чем насос, забирающий воду из резервуара, расположенного ниже него. Стандарт не проектирует резервуар, но предполагает, что подача обеспечивает пригодное всасывание при наихудшем уровне.
Это допущение — точка соприкосновения двух спецификаций. NFPA 22 требует, чтобы резервуар и его принадлежности включали заданную схему сброса и минимальный уровень, а NFPA 20 требует, чтобы насос был установлен и испытан при заявленном условии всасывания.
Резервуар и насос как единая система
Рассмотрение резервуара и насоса как единой системы начинается с пути потока и идёт в обратном направлении. Вода забирается через выпускное отверстие, по всасывающему трубопроводу поступает в глазок рабочего колеса насоса и подаётся в систему. В каждой точке важны две вещи: какой располагаемый напор имеется и является ли поток чистым. Располагаемый напор — это статический напор от поверхности воды до насоса за вычетом потерь на трение в трубе и фитингах. Чистота потока — это отсутствие воздуха, вихрей и вращательного потока на всасывании.
Кривая насоса описывает, что насос может обеспечить при заданном напоре; система получает пересечение этой кривой с сопротивлением трубопровода. Резервуар влияет на обе стороны: он задаёт напор на каждом уровне, а его выходное устройство определяет, какая часть потерь на трение может быть избегнута. Таким образом, их нельзя выбирать независимо; минимально допустимый уровень и конфигурация выходного устройства оба обусловливают насос.
Всасывание: подъём, заглубление и предотвращение вихрей
Высота всасывания — это высота, на которую насос должен поднять воду, чтобы она достигла его рабочего колеса, и она отличает установку с всасывающим резервуаром от затопленной. Когда уровень воды находится выше насоса, всасывание затоплено, и насос располагает положительным напором. Когда насос находится ниже уровня поверхности, всасывание работает с подъёмом, и напор, который насос должен создать для подъёма воды, вычитается из напора, который он может обеспечить.
Погружение — это глубина воды над всасывающим отверстием, и оно определяет, будет ли насос всасывать чисто. При слишком малом погружении поток, поступающий во всасывающее отверстие, вращается, образуя вихрь, который затягивает воздух в насос и снижает его производительность и срок службы. Антивихревая пластина в узле выпускного отверстия, требуемая главой 14 NFPA 22, является стандартным решением, и это элемент резервуара.
Для всасывающего резервуара глава 14 также требует раструб на основании колена и обратный клапан, чтобы резервуар не мог опорожняться обратно через насос. Оба элемента поставляются с резервуаром и согласуются с размером всасывающего патрубка.
Потери на трение и их влияние на полезный запас
Потери на трение во всасывающей линии уменьшают напор, доступный насосу, пропорционально квадрату расхода. При расходе, который насос забирает во время пожара, эти потери максимальны, и в тот же момент статический напор от резервуара минимален, поскольку уровень находится на нижней границе полезного диапазона. Эти эффекты совпадают в одной точке события, поэтому всасывающая система оценивается при расчётном расходе и минимальном уровне одновременно.
Последствие для резервуара — уменьшение полезного объёма. Полезный объём измеряется от всасывающего патрубка насоса до уровня отсечки низкого уровня; всё, что ниже, — мёртвый запас. Если потери на трение настолько велики, что насос не может обеспечить требуемый расход при минимально допустимом уровне, этот уровень приходится повышать, что уменьшает полезный объём и увеличивает полную вместимость корпуса. Вот почему диаметр всасывающего трубопровода определяется по вместимости резервуара в соответствии с главой 14, и почему длинный участок между резервуаром и насосом является вопросом проектирования, а не деталью монтажа.
Испытательный расход и приёмочный прогон
Приёмочное испытание — это момент, когда резервуар и насос проверяются совместно, и это единственное испытание, которое проверяет комбинацию в значимых условиях. NFPA 20 требует, чтобы насос был испытан после установки при расходах выше его номинальной производительности, с закрытым и открытым нагнетанием, и чтобы было продемонстрировано, что он обеспечивает номинальный расход и давление и не развивает состояния, которое остановило бы его работу в эксплуатации.
Для резервуара испытание имеет два следствия. Резервуар должен вмещать достаточный полезный объём, чтобы обеспечивать испытательный расход в течение его длительности, и находиться на уровне, требуемом испытанием, что определяет отсечку низкого уровня и объём выше неё.
Резерв также должен быть восстановлен впоследствии. NFPA 22 требует, чтобы отобранный объём был восстановлен в течение допустимого времени пополнения, а резервуар поддерживался на уровне пожарного запаса, поэтому схема наполнения должна быть подтверждена с помощью насоса. План ввода в эксплуатацию, который выполняет испытание насоса и оставляет резервуар опорожнённым, не соответствует ни одному из стандартов.
Характеристики резервуара, от которых зависит насос
Первая группа характеристик резервуара, от которых зависит насос, — это физическая компоновка в зоне нагнетания. В главе 14 рассматриваются трубные соединения и фитинги, и для всасывающего резервуара это означает напорный трубопровод, размер которого определяется вместимостью резервуара, раструб на днищевом отводе, обратный клапан в системе и антивихревая пластина на выходе нагнетания. Размеры патрубка и всасывающей трубы должны быть согласованы: заниженный патрубок ограничивает расход, который может обеспечить насос, а завышенный способствует вихреобразованию при более высоких скоростях.
Вторая группа — это уровень и геометрия водной поверхности. Минимальный рабочий уровень должен обеспечивать достаточное погружение в самой низкой рабочей точке, и резервуар должен оставаться достаточно плоским и широким в этом месте. Резервуар, узкий внизу или с глубоким конусом, размещающим выпускное отверстие near пола, может не обеспечить стабильное всасывание там, где более мелкий резервуар того же объёма справился бы.
Третья группа — это доступ и контрольно-измерительные приборы: насос должен быть обслуживаемым, резервуар — осматриваемым изнутри, а глава 14 требует оснащения резервуара приборами контроля уровня и состояния, чтобы информация о резервном состоянии передавалась на панель управления и в систему диспетчерского контроля.
Обязанности по интерфейсам и кто за что отвечает
Второй уровень интерфейса — это то, чем владеет каждая сторона, и именно этот пункт чаще всего остаётся невостребованным. Поставщику насоса необходимы данные о чистой вместимости резервуара, отметка выпускного патрубка над фундаментом, минимальный рабочий уровень, характеристики трения всасывающей линии и уставки приборов контроля уровня. Без них насос подбирается на основе допущений, и чаще всего ошибочным оказывается допущение об уровне воды.
Поставщик резервуара отвечает за схему сброса согласно Главе 14, заявление о чистой вместимости с его исходным уровнем, деталировку всасывающего устройства, включая антивихревую пластину и раструб, минимальный рабочий уровень и отметку выпускного отверстия над готовым фундаментом. Владелец отвечает за схему пополнения и защиту от обратного потока на линии наполнения, а ответственный инженер — за фундамент и анкеровку согласно Главе 12.
Ответственность, которую необходимо указать в договоре, — это координация геометрии всасывания и минимального уровня. Если резервуар и насос приобретаются отдельно, одному поставщику должна быть поручена эта задача, иначе интерфейс окажется между ними и будет обнаружен только при пусконаладке, когда насос не сможет обеспечить номинальный расход с уровня, который фактически обеспечивает резервуар.
Документы, передаваемые вместе с насосным агрегатом
Пакет передаваемых документов переносит сторону интерфейса, относящуюся к резервуару, в состав насосного агрегата. Он должен содержать общий вид резервуара с выпускным патрубком, приборы уровня и их уставки, ведомость полезной вместимости с её отсчётной базой, деталь всасывающего устройства, включая антивихревую пластину и раструб, минимальный рабочий уровень и отметку выпускного патрубка над чистовой поверхностью фундамента.
Он также должен содержать записи, подтверждающие работоспособность комбинации: отчёт о приёмочных испытаниях резервуара, требуемый главой 17 NFPA 22, запись о приёмочных испытаниях насоса, требуемая NFPA 20, записи о калибровке приборов уровня, результаты испытания системы заполнения, показывающие восстановление объёма в пределах допустимого времени, и руководство по техническому обслуживанию, составленное в соответствии с NFPA 25 для режима inspections, предусмотренного главой 18. Без всего этого следующий человек, который будет модифицировать систему, будет работать без информации, связывающей обе половины.
Интерфейс между резервуаром и насосом и ответственность за каждый элемент
Элемент интерфейса | Ссылка | Требования насоса | Поставляется |
Нагнетательный трубопровод | NFPA 22 гл. 14 | Соответствует характеристике насоса на всасывании | Резервуар (с насосом) |
Опорное колено | NFPA 22 гл. 14 | Вход с низким возмущением потока | Резервуар |
Обратный клапан | NFPA 22 гл. 14 | Предотвращает обратный слив через насос | Резервуар |
Антивихревая пластина | NFPA 22 гл. 14 | Отсутствие вихря или воздуха при расходе | Резервуар |
Минимальный рабочий уровень | NFPA 22 гл. 14 | Заглубление при сработке | Резервуар (подтверждается насосом) |
Приборы измерения уровня | NFPA 22 гл. 14 | Аварийные/контрольные сигналы | Резервуар (с контроллером) |
Пополнение | NFPA 22 гл. 4 | Поддержание полного запаса между событиями | Владелец |
Сопротивление на всасывании | Гидравлическая модель | Напор при расходе/мин. уровне | Трубопроводы (скоординированные) |
Акты приёмки | NFPA 22 гл. 17, NFPA 20 | Подтверждение номинальных характеристик | Подрядчик/владелец |
Особенности геометрии резервуара и их влияние на насос
Особенность резервуара | Влияние на насос | Проверка | Справочник |
Минимальный рабочий уровень | Заглубление, минимальный напор | Стабильное всасывание при расходе? | NFPA 22 гл. 14 |
Выпускной патрубок | Ограничивает расход, задаёт скорость | Пропускает номинальный расход? | NFPA 22 гл. 14 |
Форма у выпускного отверстия | Поверхность ровная на низком уровне | Стабильное понижение уровня до отсечки? | Чертеж резервуара |
Антивихревая пластина | Без вращения и воздуха | Подобрано, правильная высота? | NFPA 22 гл.14 |
Всасывающая линия | Трение снижает напор | Потеря напора при расходе/мин? | Гидравлическая модель |
Уровнемеры | Сигналы контроллера | Уставки согласованы? | NFPA 22 гл. 14 |
Заполняющая способность | Скорость восстановления | Восстанавливается за допустимое время? | NFPA 22 гл. 4 |
Защита от обратного потока | Изолирует резерв | Детализирован воздушный зазор? | Подача на объекте |
О Center Enamel
Center Enamel (Shijiazhuang Zhengzhong Technology Co., Ltd.) проектирует и изготавливает сборные резервуары из стали с болтовым соединением, сварные стальные резервуары, резервуары с эпоксидным покрытием методом напыления, оцинкованные резервуары, сосуды из нержавеющей стали, сосуды под давлением, алюминиевые геодезические купольные крыши и плавающие крыши. Компания имеет более чем 30-летний опыт производства и поставила оборудование для проектов в более чем 100 странах. Алюминиевые геодезические купольные крыши проектируются и изготавливаются в соответствии с API 650 Приложение G, AWWA D108, Руководством по проектированию алюминиевых конструкций, ASCE 7 и IBC, а в 2023 году компания разработала и экспортировала алюминиевую купольную крышу диаметром 72 м. Проектирование, изготовление, нанесение покрытий, контроль качества и шеф-монтаж выполняются в рамках единого объёма работ, благодаря чему чертежи, расчётная база и поставленное оборудование могут быть согласованы между собой.
Часто задаваемые вопросы
Как пожарный насос забирает воду из резервуара?
Через выпускное отверстие в резервуаре, соединенное с всасывающим патрубком насоса трубой. Глава 14 NFPA 22 регулирует это соединение: диаметр выпускной трубы определяется вместимостью резервуара, всасывающий резервуар имеет колоколообразный конец на основании колена, конструкция включает обратный клапан, а выпускное отверстие оснащено антивихревой пластиной. NFPA 20 регулирует насос, который через него забирает воду.
Влияет ли размер выпускного отверстия резервуара на насос?
Да, в обоих направлениях. Слишком маленький выпуск ограничивает поток, который может создать насос, и вынуждает насос работать за пределами его номинального диапазона. Слишком большой выпуск повышает скорость в отверстии и способствует образованию вихрей и подсосу воздуха на всасывании. Размер насадки и размер всасывающего трубопровода должны быть согласованы с выбором насоса, а не определяться отдельно.
Каково влияние трения во всасывающей линии на полезный объём?
Это снижает располагаемый напор на насосе пропорционально квадрату расхода, и хуже всего это проявляется при расчётном расходе, когда уровень в резервуаре минимален. Если потери настолько велики, что насос не может обеспечить требуемый расход при минимально допустимом уровне, этот уровень приходится повышать, что уменьшает полезный объём и увеличивает общую вместимость корпуса, которую должен обеспечивать резервуар.
Какой испытательный расход требуется и как он измеряется?
NFPA 20 требует, чтобы установленный пожарный насос был подвергнут приёмочным испытаниям после монтажа при расходах выше его номинальной производительности, как при закрытом, так и при открытом напорном патрубке, подтверждая, что он обеспечивает номинальные расход и давление и не развивает состояния, которое могло бы помешать его работе в эксплуатации. Расход измеряется на напорном патрубке насоса, при этом резервуар обеспечивает подачу воды для испытания, а уровень в резервуаре контролируется на протяжении всего испытания.
Почему важно заглубление выпускного отверстия резервуара?
Из-за недостаточного погружения поток на входном отверстии начинает вращаться и образует вихрь, который затягивает воздух в насос. В результате насос работает ниже своей характеристики и со временем повреждается. По этой причине глава 14 NFPA 22 требует установки антивихревой пластины на выпускном отверстии, а раструб на колене основания всасывающего резервуара обеспечивает дополнительную защиту.
От каких особенностей резервуара зависит пожарный насос?
Четыре группы. Физическая схема сброса по главе 14: всасывающий трубопровод с патрубком, раструбный конец, обратный клапан и сборка антивихревой пластины. Геометрия поверхности воды, чтобы минимальный рабочий уровень обеспечивал достаточное погружение. Доступ и контрольно-измерительные приборы, включая приборы уровня и состояния, требуемые главой 14. И эксплуатационные особенности: схема подпитки, защита от обратного потока на линии заполнения и сигналы уровня, которые считывает контроллер.
Что нужно насосному агрегату пожаротушения от поставщика резервуара?
Общий вид резервуара с выпускным патрубком, приборы уровня и их уставки, ведомость чистой вместимости с её отсчётной базой, деталь схемы всасывания, минимальный рабочий уровень, отметка выпускного патрубка над готовым фундаментом и характеристики сопротивления всасывающей линии. Без этого насос подбирается исходя из допущений, и чаще всего ошибочным оказывается допущение об уровне воды.
Пожарный насос и противопожарный резервуар для воды задаются двумя стандартами, но они представляют собой одну гидравлическую систему, и их соединением является всасывание. Резервуар должен обеспечивать стабильное всасывание на самом низком рабочем уровне, выход должен подавать расход, на который рассчитан насос, без вихреобразования, и оба элемента должны быть проверены совместно в приёмочном испытании и впоследствии в периодическом.
Пришлите нам тип и характеристики насоса, требуемый расход и давление, относительные отметки резервуара и насоса, а также ограничения площадки, и мы предоставим геометрию резервуара, схему выпуска, минимальный уровень и комплект контрольно-измерительных приборов, которые позволят ввести оба комплекта в эксплуатацию как единую систему.
Свяжитесь с нашей инженерной командой
Сообщите режим работы, объёмную основу, применимый код и ограничения площадки, и наша инженерная команда вернётся со спецификацией, которую поставщик сможет оценить, а рецензент — утвердить. Мы также прямо скажем вам, когда другой тип резервуара или другой объём работ будет лучшим решением.
WhatsApp