Резервуары для хранения воды для систем пожаротушения: типы, роли и интеграция в систему
Создано Сегодня
Резервуары для хранения воды для систем противопожарной защиты: типы, роли и интеграция в систему
Бак — это элемент хранения в цепочке, которая также включает насос, магистраль, стояк и регулирующий клапан, а его размер определяется тем, что остальная часть цепочки фактически может забрать. Рассчитывайте резерв исходя из потребности на всасывании насоса, учитывайте трение между баком и насосом и рассматривайте бак и насосный агрегат как единую гидравлическую систему, которую нужно согласовывать и испытывать.
Введение
Пожарный резервуар для воды указывается в спецификации, закупается и устанавливается так, как если бы он был отдельной ёмкостью. Это не так. Он является одним элементом гидравлической цепи, и любое решение по резервуару, принятое без учёта остальной цепи, приходится пересматривать при пусконаладке, когда резервуар заполнен, трубопроводы подключены и кто-то обнаруживает, что насос не может обеспечить расход, обещанный расчётом.
Цепь проста в описании. Источник воды, резервуар, который её хранит, насос, который её перемещает, магистраль и стояк, которые её распределяют, регулирующий клапан, который поддерживает систему в готовности, и концевые элементы, которые её выпускают. Резервуар находится в середине этой цепи, и это единственный элемент, который что-либо хранит.
В этой статье рассматривается вся цепочка, где в качестве предмета выступает резервуар: для чего он нужен, чем он отличается от насоса, как схемы с мокрым, сухим трубопроводом и дренчерные системы по-разному его используют, как между ними располагается регулирующий клапан, как трение во всасывающей линии изменяет полезный объём и как система испытывается при установленном резервуаре. Используемые источники — NFPA 22, NFPA 13 и NFPA 20.
Элементы системы водоснабжения для пожаротушения
У каждой системы противопожарного водоснабжения один и тот же костяк. Вода поступает из источника, которым может быть городской магистральный водопровод, частная скважина или система подпитки. Она хранится, обычно в резервуаре, и именно этот запасенной объём отделяет подачу от потребления. Насос добавляет давление. Магистраль и стояк транспортируют её. Управляющий клапан поддерживает систему в заряженном и готовом состоянии. Концевые элементы выпускают её.
Два свойства делают резервуар критическим элементом. Это единственное место, где вода присутствует в значительном количестве, и единственный элемент, состояние которого не видно во время события. Насос заменяют, а повреждённый стояк изолируют, но резервуар, простоявший полным два года, должен быть исправен именно в нужный день.
NFPA 22 регулирует резервуар и его принадлежности: глава 14 — трубные соединения и фитинги, глава 12 — фундаменты в грунте, глава 17 — приёмочные испытания и глава 18 — осмотр и техническое обслуживание.
Роль резервуара в сравнении с ролью насоса
Резервуар и насос выполняют разные функции, и их смешение является источником длинного списка предотвратимых ошибок. Резервуар обеспечивает объём и, при установке на высоте, некоторый статический напор. Он не может создавать давление сверх того, что даёт высота, и не может обеспечивать регулируемый расход. Это делает насос, и NFPA 20 регулирует установку и её контроллер.
Следствие состоит в том, что две спецификации связаны через всасывание. Резервуар должен обеспечивать стабильное всасывание при самом низком уровне воды, допускаемом проектом, потому что момент, когда резерв почти исчерпан, — это когда насос наиболее важен. Там, где резервуар расположен на высоте, он выполняет часть работы насоса; на уровне земли насос выполняет всю её.
Схемы с мокрой трубой, сухой трубой и дренчерные
Тип системы определяет, как изображается резервуар и что должен покрывать запас. В системе с мокрыми трубами трубопровод заполнен водой, поэтому резервуар непрерывно обеспечивает спрос на спринклеры, а запас складывается из расхода на спринклеры и расхода на пожарные краны, каждый в течение своей продолжительности.
Система с сухими трубами вместо этого содержит сжатый воздух, и резервуар должен выполнять две функции. Он должен подавать воду, заполняющую систему при срабатывании оросителей, и поддерживать это заполнение при расходе, требуемом проектом. Заполнение — это реальный расход из запаса, и сухая система на протяжённой сети может потребовать значительного объёма за короткое время.
Система дренчерного типа открывает свои выпускные отверстия при обнаружении, и весь проектный расход высвобождается сразу, поэтому резервуар должен обеспечивать пиковый мгновенный спрос в течение полной продолжительности. Системы предварительного действия занимают промежуточное положение между сухими и мокрыми случаями, с задержкой обнаружения и заполнением, которое должно завершиться до того, как вода достигнет спринклеров.
Противопожарный клапан и резервуар
Противопожарный клапан — это место, где резервуар становится частью системы. В системе с мокрыми трубами сигнальный обратный клапан поддерживает давление в системе и открывается при потоке, а резервуар поддерживает заряд этой системы через линию заполнения. В системе с сухими трубами клапан сухих труб поддерживает давление воздуха и пропускает воду при срабатывании, а резервуар должен обеспечить достаточный объём и расход для заполнения системы, не опускаясь ниже уровня насоса.
Важным интерфейсом является сигнал уровня. Глава 14 NFPA 22 требует наличия приборов контроля уровня и состояния на резервуаре, и именно эти сигналы считывает панель управления для сообщения о низком уровне воды и использует система контроля для оценки резерва. Они должны быть заданы как согласованный набор с контроллером и насосом.
Также важно расположение заливки. Резервуар должен поддерживаться на уровне пожарного запаса с восстановлением отобранного объёма в течение допустимого времени пополнения, что делает его надёжным источником, а не резервуаром, который незаметно опустошается через утечку.
Всасывание, трение и результирующий полезный объём
Объём, который система может фактически отобрать, — это не объём, который вмещает резервуар, и разница обусловлена трением. Потери на трение в трубе между выходом резервуара и всасывающим патрубком насоса снижают располагаемый напор у насоса пропорционально квадрату расхода, и это наиболее выражено именно тогда, когда уровень в резервуаре находится у нижней границы полезного диапазона, а статический напор минимален.
Вот почему схема выпуска указана в главе 14, а не оставлена на усмотрение подрядчика по трубопроводам. Диаметр сливной трубы определяется вместимостью резервуара, нижнее колено всасывающего резервуара имеет раструбный конец, в схеме предусмотрен обратный клапан, а на выпускном отверстии установлен антивихревой пластинчатый узел. Ограниченный выпуск не просто теряет давление; он создаёт вихри и подсос воздуха.
Практическое правило: полезный объём измеряется на всасывании насоса, от нормального рабочего уровня до уровня отсечки низкого уровня, и труба между резервуаром и насосом входит в расчёт.
Испытание системы с резервуаром на месте
Испытание системы с установленным резервуаром-накопителем отличается от испытания её на общей магистрали, и разница заключается в резерве. Испытание расходом, проводимое от магистрали, подтверждает работоспособность трубопроводов и насоса. Испытание расходом, проводимое от резервуара, также подтверждает работоспособность резервуара, всасывающего устройства, линии наполнения и регуляторов уровня, и это единственный способ убедиться, что насос работает с тем резервом, который у него будет.
Последовательность ввода в эксплуатацию должна быть спланирована, а не выполняться наугад. Резервуар должен быть заполнен до нормального рабочего уровня, система должна находиться в рабочей конфигурации, а средства измерения уровня должны быть проверены до испытания расходом, а не после него. В главе 17 изложены требования к приёмочным испытаниям, включая совместный осмотр с уведомлением органа надзора.
Приёмочные испытания самого резервуара проводятся отдельно от испытания потоком, и оба мероприятия должны быть запланированы. Болтовой или сварной резервуар заполняется водой в соответствии с требованиями главы 17 и должен её удерживать. Испытание потоком, проведённое одновременно, быстрее выявляет утечки, поэтому, где позволяет график, эти два мероприятия следует скоординировать.
Регулярный режим испытаний и inspections
После ввода в эксплуатацию резервуар становится частью графика плановых испытаний, и регулярные испытания подтверждают, что резерв остаётся резервом. Приёмочные испытания насоса и периодические испытания потоком осуществляют сброс из резервуара, поэтому после них уровень должен быть восстановлен, а схема заполнения — снова подтверждена. Глава 18 относит пожизненный осмотр и техническое обслуживание резервуара к NFPA 25, и именно в соответствии с этим документом должно быть составлено руководство по техническому обслуживанию.
Глава 9 NFPA 25 специально охватывает водяные резервуары в рамках этого стандарта по инспекции, испытаниям и техническому обслуживанию, и она является ориентиром для регулярной программы владельца: рутинные проверки уровня и состояния, наружный осмотр покрытия, крыши, вентиляционных отверстий, переливных труб и опор, периодическое срабатывание и испытание клапанов, а также внутренний осмотр с интервалом, установленным стандартом для типа резервуара и состояния его покрытия.
Проверки, которые наиболее важны для резервного резервуара, выявляют медленную потерю. Полный резервуар, который не пополняется после испытания, имеет утечку или неисправный клапан. Резервуар, который пополняется чаще, чем ожидалось, имеет пропускающий клапан или дрейфующий прибор уровня. Оба случая проявляются в режиме эксплуатации задолго до отказа, поэтому уровень наполнения является единственным наиболее важным показателем в программе.
Где резервуар не подходит
Существуют четыре ситуации, в которых резервуар для хранения является неправильным решением, и их стоит распознать заранее. Первая — когда централизованное водоснабжение надёжно и само по себе уже обеспечивает требуемый расход, давление и продолжительность. В этом случае добавление резервуара создаёт дополнительную конструкцию и режим обслуживания, не увеличивая подачу.
Вторая — когда пространство не позволяет его разместить. Резервуар требуемого объёма имеет площадь застройки, фундамент и маршрут доставки, и на стеснённой площадке эти ограничения могут исключить его. Третья — когда хранимая вода не пригодна для требуемой задачи и не существует практичного способа её обработки.
Четвёртая — когда другая схема решает проблему проще. Разрывной резервуар изолирует пожарный насос от централизованного водоснабжения и может быть значительно меньше полного запаса. Водонапорная башня заменяет насос там, где напора достаточно. В каждом случае вопрос один и тот же: содержит ли элемент хранения весь запас или только то, что не может обеспечить остальная часть системы?
Цепочка противопожарного водоснабжения и вклад каждого элемента
Элемент | Стандарт | Функция | Забирает из резервуара |
Источник воды | Критерии водоснабжения | Наполняет и пополняет резервуар | Объём подпитки |
Резервуар для хранения | NFPA 22, гл. 14, соединения | Хранит резерв, развязывает подачу | Ничего (источник) |
Пожарный насос | NFPA 20 | Преобразует объём в расход и давление | Полный полезный объём |
Магистраль и стояк | NFPA 13 | Подаёт воду к выпускным отверстиям | Определяет сопротивление насоса |
Регулирующий клапан | NFPA 13 | Поддерживает систему под давлением | Объём заполнения + сигналы уровня |
Концевые элементы | NFPA 13 | Сброс при расчётном расходе | Определяет размер резерва |
Приборы измерения уровня | NFPA 22 гл. 14 | Сообщают состояние резерва | Сигналы уровня/состояния |
Устройство наполнения | NFPA 22 гл. 4 | Восстанавливает объём до противопожарного уровня | Объём для восполнения |
Как каждый тип системы использует резерв бака
Система | Трубопровод | Как используется бак | Резерв должен покрывать |
Мокрый трубопровод | Заполнен водой | Непрерывный расход при расчётном расходе | Спринклер + рукав, каждая продолжительность |
Сухотрубная система | Сжатый воздух | Заполнение, затем поддержание потребности | Заполнение системы + потребность спринклеров |
Предварительного действия | Воздух до обнаружения | Заполнить, затем подать воду | Заполнение + задержка + потребность спринклеров |
Поток | Пусто до открытия | Полный поток сразу | Полная продолжительность пиковой потребности |
Стояк/рукав | Заполненный водой | Струя из рукава через стояк | Продолжительность подачи из рукава |
Комбинированный | Заполнен водой | Спринклер + пожарный рукав вместе | Совмещённая потребность |
О компании Center Enamel
Center Enamel (Shijiazhuang Zhengzhong Technology Co., Ltd.) проектирует и изготавливает сборные резервуары из болтовых стальных конструкций, сварные стальные резервуары, резервуары с эпоксидным покрытием методом наплавления, 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 сервис на месте выполняются в рамках единого объёма работ, что обеспечивает взаимную согласованность чертежей, расчётной базы и поставленного оборудования.
Часто задаваемые вопросы
Какова роль бака в системе пожаротушения?
Это элемент хранения. Он содержит объём, который использует система, поддерживает этот объём доступным за счёт его нахождения на уровне пожарного запаса и пополнения в разрешённое время, и подаёт этот объём к всасывающему патрубку насоса. Он также разъединяет подачу и потребление, поэтому система, питаемая от бака, может пройти через событие, которое не смогла бы обеспечить городская магистраль.
Чем бак отличается от пожарного насоса в системе?
Резервуар обеспечивает хранимый объём и, если он расположен на высоте, некоторый статический напор. Насос обеспечивает регулируемый расход и давление, и им управляет NFPA 20. Резервуар не может выполнять работу насоса, а насос не может заменить резервуар, потому что только резервуар содержит запас, который сохраняется при потере входящего снабжения. Оба координируются через всасывающую линию, и резервуар должен обеспечивать стабильное состояние на самом низком рабочем уровне, а не только при полном заполнении.
Нужен ли резервуару клапан управления спринклерной системой?
Не на самом резервуаре. Управляющий клапан относится к спринклерной системе: сигнальный клапан в системе водозаполненной трубы, клапан сухотрубной системы или клапан-затвор. Участие резервуара осуществляется через линию наполнения, которая поддерживает систему в заряженном состоянии, приборы контроля уровня, которые сообщают, сохранён ли запас, и всасывающий патрубок, который подаёт объём при открытии клапана. Глава 14 охватывает трубные соединения и фитинги, которые обеспечивают эту взаимосвязь, включая выпускную трубу, размер которой определяется вместимостью резервуара, и узел антивихревой пластины на выпускном отверстии.
Как спринклерная система сухотрубного типа использует резервуар?
Двумя способами, и оба расходуют запас. Резервуар должен заполнить систему водой с расходом, требуемым проектом, как только сработают оросители, и он должен поддерживать это заполнение. Поскольку до этого момента трубопровод пуст, заполнение является реальным расходом из хранимого объёма, а не подпиткой системы, которая уже содержит воду, поэтому запас должен покрывать как заполнение, так и потребность спринклерной системы.
Влияет ли трение в трубах на то, какая часть резервуара может быть использована?
Да. Трение в линии всасывания снижает доступный напор на насосе пропорционально квадрату расхода, и это наиболее выражено при расчётном расходе с самым низким уровнем в баке. Поэтому труба между баком и насосом является частью расчёта размеров, а схема выпуска в главе 14, включая раструб на основании колена всасывающего бака и сборку антивихревой пластины, существует для того, чтобы эта потеря была предсказуемой и чтобы воздух не попадал во всасывание.
Как проводится испытание системы с установленным резервуаром?
При заполненном до нормального рабочего уровня резервуаре, системе в её рабочей конфигурации и предварительно проверенной аппаратуре измерения уровня, чтобы испытание потока задействовало резервуар, всасывающее устройство, линию наполнения и насос вместе. Собственное приёмочное испытание резервуара по главе 17 является отдельным требованием, и там, где позволяет график, эти два испытания следует скоординировать, чтобы испытание потока выявляло утечки быстрее, чем статическое испытание.
Нужно ли резервуару собственное испытание потока?
Он должен быть способен обеспечить поток, требуемый для испытаний, что является отдельным вопросом от того, нужно ли резервуару собственное специальное испытание. Приёмочные и периодические испытания потока насоса по NFPA 20 используют резервуар, поэтому резервуар должен обеспечивать этот поток из своего полезного объёма, а уровень должен быть восстановлен после испытания. Именно аппаратура измерения уровня и состояния подтверждает, что резерв был цел до испытания и восстановлен после него.
Когда резервуар не обеспечивает требуемую подачу?
Четыре распространённых случая. Когда общественное водоснабжение само по себе уже обеспечивает требуемый расход, давление и продолжительность. Когда нет места для занимаемой площади, фундамента и маршрута подачи. Когда хранимая вода не подходит для выполнения задачи и не может быть обработана. И когда другая схема справляется с задачей проще, например, разрывной бак для изоляции насоса от общественного водоснабжения, напорный бак, где создаваемого им напора достаточно, или гидроаккумулятор для небольшой системы без насоса.
Резервуар — это один элемент в цепочке, и указание его изолированно — это то, как проекты получают сосуд, который имеет неправильный размер для насоса, который он питает, и неправильную форму для площадки, на которой он стоит. Цепочка не сложна: источник, резервуар, насос, магистраль, стояк, регулирующий клапан, выпускные отверстия. Но каждое звено задаёт ограничение для следующего, и резервуар, поскольку он хранит объём и поскольку ничего о его состоянии не видно во время события, несёт ограничение, которое имеет наибольшее значение.
Поэтому рассчитывайте резерв на всасывании насоса, а не на патрубке, учитывайте трение между резервуаром и насосом, указывайте схему выпуска и средства измерения уровня как часть резервуара и планируйте испытания с резервуаром в контуре.
Сообщите нам тип системы, расчётный расход и продолжительность, схему всасывания и ограничения площадки, и мы предоставим геометрию резервуара, набор выходной и уровнемерной контрольно-измерительной аппаратуры, схему согласования с пожарным насосом и режим испытаний, замыкающий цепь.
Свяжитесь с нашей инженерной командой
Сообщите нам требуемый режим работы, основу для расчёта объёма, применимые нормы и ограничения площадки, и наша инженерная команда вернётся к вам со спецификацией, которую поставщик сможет оценить, а проверяющий — утвердить. Мы также прямо скажем вам, когда лучшим решением будет другой тип резервуара или другой объём работ.
WhatsApp