Tiêu chuẩn Máy bơm chữa cháy NFPA 20: Bể nước chữa cháy tương tác với máy bơm như thế nào
Tạo vào Hôm nay
Tiêu chuẩn máy bơm chữa cháy NFPA 20: Cách bể nước chữa cháy kết nối với máy bơm
Máy bơm và bể là một hệ thống thủy lực được quy định bởi hai tiêu chuẩn. Bể phải cung cấp lực hút ổn định ở mức khả dụng thấp nhất, không phải ở mức đầy, và bố trí đầu ra phải đáp ứng lưu lượng thử nghiệm chấp nhận mà không tạo xoáy hoặc cuốn khí. Cần phối hợp hình học lực hút, mức tối thiểu, đầu ra và lưu lượng thử nghiệm trước khi phát hành bất kỳ gói nào.
Giới thiệu
Máy bơm chữa cháy được mua và lắp đặt như một gói hoàn chỉnh, nhưng nó được cấp nước từ một bồn chứa thuộc phạm vi trách nhiệm của bên khác. NFPA 20 quy định việc lắp đặt máy bơm: động cơ dẫn động, bộ điều khiển, máy bơm bù áp và kiểm tra nghiệm thu. NFPA 22 quy định bồn chứa cung cấp nước cho máy bơm. Hai tiêu chuẩn này gặp nhau tại điểm hút.
Sự bất đồng hiếm khi liên quan đến máy bơm. Mà là về tình trạng mà bồn chứa tạo ra ở đáy mức nước hạ thấp, và về lưu lượng mà bố trí đầu ra có thể cung cấp ở mức nước mà máy bơm sẽ hút.
Bài viết này trình bày cách hai tiêu chuẩn phân chia công việc, bể phải đáp ứng những gì tại cửa hút, ma sát cửa xả ảnh hưởng thế nào đến dự trữ khả dụng, bài kiểm tra nghiệm thu yêu cầu gì ở sự kết hợp, và gói bơm phụ thuộc vào những tính năng nào của bể.
NFPA 20 quy định những gì
NFPA 20 là tiêu chuẩn cho việc lắp đặt máy bơm cố định dùng cho chữa cháy, và nó bao gồm cụm máy bơm chứ không phải nguồn cấp nước: máy bơm chữa cháy và động cơ dẫn động của nó, dù là điện, diesel hay tuabin, bộ điều khiển khởi động nó, các chức năng giám sát và báo động, máy bơm bù duy trì áp suất hệ thống giữa các lần có nhu cầu, và thử nghiệm nghiệm thu.
Bộ tiêu chuẩn cũng quy định điều kiện hút mà máy bơm hoạt động, bởi vì một máy bơm hút từ bể chứa ở xa qua một đường ống dài là một lựa chọn khác với máy bơm hút từ bể chứa bên dưới nó. Tiêu chuẩn không thiết kế bể chứa, nhưng giả định rằng nguồn cấp tạo ra khả năng hút sử dụng được ở mức xấu nhất.
Giả định đó chính là điểm giao thoa giữa hai tiêu chuẩn. NFPA 22 yêu cầu bồn chứa và các phụ kiện của nó phải bao gồm một bố trí xả được chỉ định và mức tối thiểu, và NFPA 20 yêu cầu máy bơm phải được lắp đặt và thử nghiệm theo một điều kiện hút được nêu rõ.
Bồn chứa và máy bơm như một hệ thống
Coi bồn chứa và máy bơm như một hệ thống bắt đầu từ đường dẫn dòng chảy và làm ngược trở lại. Nước được hút qua một cửa xả, dọc theo ống hút, vào mắt bơm và được đẩy vào hệ thống. Tại mỗi điểm, hai điều quan trọng là: có bao nhiêu cột áp sẵn có và dòng chảy có sạch hay không. Cột áp sẵn có là cột áp tĩnh từ mặt nước đến máy bơm, trừ đi tổn thất ma sát trong ống và các phụ kiện. Độ sạch của dòng chảy là sự vắng mặt của không khí, xoáy lốc và dòng chảy quay tại điểm hút.
Đường cong bơm mô tả những gì bơm có thể cung cấp so với một cột áp nhất định; hệ thống nhận được giao điểm của đường cong đó với sức cản của đường ống. Bồn chứa ảnh hưởng đến cả hai phía: nó thiết lập cột áp ở mọi mức, và cách bố trí đầu ra của nó quyết định mức tổn thất ma sát có thể tránh được. Vì vậy, hai yếu tố này không thể được lựa chọn độc lập; mức sử dụng tối thiểu và cách bố trí đầu ra đều chi phối bơm.
Hút: chiều cao nâng, độ ngập và phòng chống xoáy
Chiều cao hút là độ cao mà bơm phải nâng nước lên để đến cửa hút của nó, và nó phân biệt việc lắp đặt bồn hút với việc lắp đặt ngập nước. Khi mặt nước nằm trên bơm, đường hút được ngập và bơm có cột áp dương sẵn có. Khi bơm nằm dưới mặt nước, đường hút ở trạng thái nâng, và cột áp mà bơm phải tạo ra để đưa nước lên sẽ bị trừ đi từ cột áp mà nó có thể cung cấp.
Độ ngập là độ sâu của nước phía trên miệng hút, và nó quyết định việc máy bơm có hút sạch hay không. Độ ngập quá ít và dòng chảy đi vào miệng hút sẽ xoay tròn, tạo thành xoáy nước cuốn không khí vào máy bơm và làm giảm hiệu suất cũng như tuổi thọ của máy. Cụm tấm chống xoáy tại cửa xả theo yêu cầu của NFPA 22 Chương 14 là biện pháp khắc phục tiêu chuẩn, và đây là một tính năng của bồn.
Đối với bồn hút, Chương 14 cũng yêu cầu một đầu chuông trên khuỷu chân và một van một chiều để bồn không thể xả ngược qua máy bơm. Cả hai đều là hạng mục bàn giao của bồn, được phối hợp với kích thước ống hút.
Tổn thất ma sát và tác động của nó đến lượng dự trữ khả dụng
Tổn thất ma sát trong đường ống hút làm giảm cột áp mà máy bơm có sẵn, tỷ lệ thuận với bình phương của lưu lượng. Tại lưu lượng mà máy bơm hút trong quá trình chữa cháy, tổn thất đó là lớn nhất, và đồng thời cột áp tĩnh từ bể là nhỏ nhất, vì mực nước ở đáy của dải sử dụng được. Những tác động đó xảy ra tại cùng một điểm trong sự kiện, đó là lý do tại sao bố trí đường ống hút được đánh giá ở lưu lượng thiết kế và ở mức nước tối thiểu cùng một lúc.
Hệ quả đối với bồn chứa là thể tích khả dụng bị giảm. Thể tích khả dụng được đo tại đầu hút của bơm xuống đến mức cắt thấp; mọi thứ bên dưới là thể tích chết. Nếu tổn thất ma sát đủ lớn khiến bơm không thể duy trì lưu lượng yêu cầu ở mức tối thiểu được phép, thì mức đó phải được nâng lên, làm giảm thể tích khả dụng và tăng dung tích tổng của vỏ bồn. Đó là lý do tại sao đường ống hút được định cỡ theo dung tích bồn chứa trong Chương 14, và tại sao một đoạn chạy dài giữa bồn chứa và bơm là một vấn đề thiết kế chứ không phải là một chi tiết lắp đặt.
Lưu lượng thử nghiệm và lần chạy nghiệm thu
Thử nghiệm nghiệm thu là nơi bồn chứa và máy bơm được chứng minh cùng nhau, và đây là thử nghiệm duy nhất kiểm chứng sự kết hợp dưới các điều kiện quan trọng. NFPA 20 yêu cầu máy bơm phải được thử nghiệm sau khi lắp đặt ở các lưu lượng vượt quá công suất định mức của nó, với đường xả đóng và mở, và phải chứng minh rằng nó cung cấp lưu lượng và áp suất định mức và không phát sinh tình trạng nào khiến nó ngừng hoạt động trong quá trình vận hành.
Đối với bồn chứa, thử nghiệm có hai hàm ý. Bồn chứa phải chứa đủ thể tích khả dụng để cung cấp lưu lượng thử nghiệm trong suốt thời gian của nó, và phải ở mức mà thử nghiệm yêu cầu, điều này xác định ngưỡng cắt mức thấp và thể tích phía trên ngưỡng đó.
Lượng nước dự trữ cũng phải được khôi phục sau đó. NFPA 22 yêu cầu thể tích đã lấy ra phải được khôi phục trong thời gian bổ sung cho phép và bể phải được duy trì ở mức phục vụ chữa cháy, vì vậy phương án bổ sung phải được chứng minh bằng máy bơm. Một kế hoạch chạy thử nghiệm máy bơm và để bể ở mức thấp không đáp ứng cả hai tiêu chuẩn.
Các đặc điểm bể mà máy bơm phụ thuộc vào
Nhóm tính năng bồn chứa đầu tiên mà máy bơm phụ thuộc vào là cách bố trí vật lý tại đầu xả. Chương 14 đề cập đến các kết nối đường ống và phụ kiện, và đối với bồn hút, điều đó có nghĩa là một đường ống xả có kích thước theo dung tích bồn, một đầu loe trên khuỷu chân, một van một chiều trong hệ thống bố trí, và một cụm tấm chống xoáy tại cửa xả. Kích thước vòi phun và ống hút phải được phối hợp với nhau: một vòi phun quá nhỏ sẽ hạn chế lưu lượng mà máy bơm có thể hút, trong khi một vòi phun quá lớn sẽ khuyến khích hiện tượng xoáy ở vận tốc cao hơn.
Nhóm thứ hai là mức nước và hình học của mặt nước. Mức vận hành tối thiểu phải đảm bảo độ ngập đủ tại điểm sử dụng thấp nhất, và bể phải đủ phẳng và rộng tại đó. Một bể hẹp ở đáy, hoặc có đáy hình nón sâu đặt đầu ra gần sàn, có thể không tạo được lực hút ổn định trong khi một bể nông hơn cùng thể tích sẽ xử lý được.
Nhóm thứ ba là truy cập và thiết bị đo lường: máy bơm phải có thể bảo trì được, bồn phải có thể kiểm tra từ bên trong, và Chương 14 yêu cầu thiết bị đo mức và tình trạng trên bồn để trạng thái dự trữ được báo cáo tới bảng điều khiển và hệ thống giám sát.
Trách nhiệm giao diện và ai sở hữu cái gì
Cấp độ thứ hai của giao diện là những gì mỗi bên sở hữu, và đây là hạng mục thường bị bỏ ngỏ nhất. Nhà cung cấp máy bơm cần dữ liệu dung tích thực của bồn, cao độ của cửa xả so với móng, mức vận hành tối thiểu, đặc tính ma sát của đường ống hút và các điểm đặt thiết bị đo mức. Nếu không có những thông số đó, máy bơm được chọn dựa trên các giả định, và giả định thường sai nhất là giả định về mực nước.
Nhà cung cấp bồn chịu trách nhiệm về bố trí xả theo Chương 14, báo cáo dung tích thực với mốc chuẩn của nó, chi tiết bố trí đầu hút bao gồm tấm chống xoáy và đầu chuông, mức vận hành tối thiểu, và cao độ đầu ra phía trên móng hoàn thiện. Chủ sở hữu chịu trách nhiệm về bố trí nạp lại và bảo vệ chống dòng chảy ngược trên đường nạp, và kỹ sư chịu trách nhiệm chính về móng và neo giữ theo Chương 12.
Trách nhiệm phải được nêu rõ trong hợp đồng là việc phối hợp hình học đầu hút và mức tối thiểu. Nếu bồn và bơm được mua riêng, một nhà cung cấp phải được giao nhiệm vụ đó, nếu không giao diện sẽ nằm giữa hai bên và chỉ được phát hiện khi chạy thử nghiệm thu, khi bơm không thể duy trì lưu lượng định mức từ mức mà bồn thực tế cung cấp.
Tài liệu bàn giao kèm theo bộ bơm
Bộ tài liệu bàn giao mang phần phía bồn của giao diện vào bộ bơm. Bộ tài liệu phải bao gồm bản vẽ bố trí chung của bồn với cửa xả, các thiết bị đo mức và điểm đặt của chúng, bản khai báo dung tích thực với mốc chuẩn, chi tiết bố trí đầu hút bao gồm tấm chống xoáy và đầu chuông, mức vận hành tối thiểu, và cao độ cửa xả so với móng hoàn thiện.
Nó cũng phải bao gồm các hồ sơ chứng minh sự kết hợp này hoạt động: báo cáo nghiệm thu bồn chứa theo yêu cầu của NFPA 22 Chương 17, hồ sơ nghiệm thu máy bơm theo yêu cầu của NFPA 20, hồ sơ hiệu chuẩn thiết bị đo mức, bài kiểm tra bố trí cấp nước cho thấy thể tích được khôi phục trong thời gian cho phép, và sách hướng dẫn bảo trì được biên soạn theo NFPA 25 cho chế độ kiểm tra mà Chương 18 quy định. Nếu không có những tài liệu này, người tiếp theo sửa đổi hệ thống sẽ làm việc mà không có thông tin kết nối hai nửa lại với nhau.
Giao diện giữa bồn và bơm và ai sở hữu từng yếu tố
Yếu tố giao diện | Tham chiếu | Yêu cầu của bơm | Do bên nào cung cấp |
Ống xả | NFPA 22 Ch.14 | Phù hợp với thông số bơm tại đầu hút | Bồn (có bơm) |
Cút đế | NFPA 22 Ch.14 | Lối vào ít nhiễu động | Bồn |
Van một chiều | NFPA 22 Ch.14 | Ngăn chảy ngược qua bơm | Bồn |
Tấm chống xoáy | NFPA 22 Ch.14 | Không có xoáy hoặc khí tại lưu lượng | Bồn |
Mức vận hành tối thiểu | NFPA 22 Ch.14 | Độ ngập khi hạ mức nước | Bồn (bơm xác nhận) |
Thiết bị đo mức | NFPA 22 Ch.14 | Tín hiệu báo động/giám sát | Bồn (có bộ điều khiển) |
Nạp lại | NFPA 22 Ch.4 | Duy trì đầy đủ giữa các sự kiện | Chủ sở hữu |
Ma sát đầu hút | Mô hình thủy lực | Cột áp tại lưu lượng/mức tối thiểu | Đường ống (được phối hợp) |
Hồ sơ nghiệm thu | NFPA 22 Ch.17, NFPA 20 | Bằng chứng về hiệu suất định mức | Nhà thầu/chủ sở hữu |
Các đặc điểm hình học của bồn và những gì chúng thay đổi đối với bơm
Đặc điểm bồn | Ảnh hưởng đến bơm | Kiểm tra | Tham chiếu |
Mức vận hành tối thiểu | Độ ngập, cột áp thấp nhất | Hút ổn định tại lưu lượng? | NFPA 22 Ch.14 |
Cửa xả | Giới hạn lưu lượng, đặt vận tốc | Đạt lưu lượng định mức? | NFPA 22 Ch.14 |
Hình dạng gần cửa xả | Bề mặt phẳng ở mức thấp | Mức rút ổn định đến ngưỡng cắt? | Bản vẽ bể |
Tấm chống xoáy | Không quay hoặc có khí | Đã định cỡ, cao độ chính xác? | NFPA 22 Ch.14 |
Đường ống hút | Ma sát làm giảm cột áp | Cột áp tổn thất tại lưu lượng/phút? | Mô hình thủy lực |
Thiết bị đo mức | Tín hiệu bộ điều khiển | Điểm đặt được phối hợp? | NFPA 22 Ch.14 |
Công suất nạp | Tốc độ khôi phục | Khôi phục trong thời gian cho phép? | NFPA 22 Ch.4 |
Bảo vệ chống dòng chảy ngược | Cô lập dự trữ | Có khe hở không khí chi tiết? | Nguồn cung cấp tại chỗ |
Giới thiệu về Center Enamel
Center Enamel (Shijiazhuang Zhengzhong Technology Co., Ltd.) thiết kế và chế tạo bồn chứa bằng thép bu lông, bồn thép hàn, bồn phủ epoxy liên kết nóng chảy, bồn mạ kẽm, bồn thép không gỉ, bình áp lực, mái vòm trắc địa bằng nhôm và mái nổi. Công ty có hơn 30 năm kinh nghiệm sản xuất và đã cung cấp thiết bị cho các dự án tại hơn 100 quốc gia. Mái vòm trắc địa bằng nhôm được thiết kế và chế tạo theo API 650 Phụ lục G, AWWA D108, Sổ tay Thiết kế Nhôm, ASCE 7 và IBC, và công ty đã phát triển và xuất khẩu mái vòm nhôm đường kính 72 m vào năm 2023. Kỹ thuật, chế tạo, phủ, kiểm soát chất lượng và dịch vụ tại công trường được xử lý như một phạm vi duy nhất, đó là lý do tại sao các bản vẽ, cơ sở tính toán và phần cứng được giao có thể đối chiếu với nhau.
Câu hỏi thường gặp
Máy bơm chữa cháy hút từ bể chứa như thế nào?
Thông qua một cửa xả trên bể được nối với đầu hút của máy bơm bằng một đường ống. NFPA 22 Chương 14 quy định về kết nối đó: đường ống xả được định cỡ theo dung tích bể, bể hút có đầu chuông trên khuỷu chân, bố trí có van một chiều, và cửa xả có cụm tấm chống xoáy. NFPA 20 quy định về máy bơm hút qua đó.
Kích thước cửa xả của bể có ảnh hưởng đến máy bơm không?
Có, theo cả hai hướng. Đầu ra quá nhỏ sẽ hạn chế lưu lượng mà máy bơm có thể hút và buộc máy bơm phải hoạt động ngoài phạm vi định mức. Đầu ra quá lớn sẽ làm tăng vận tốc tại cửa mở và tạo điều kiện hình thành xoáy và cuốn khí tại đầu hút. Kích thước vòi phun và kích thước ống hút phải được phối hợp với việc lựa chọn máy bơm, không thể giải quyết riêng lẻ.
Tác động của ma sát đường ống hút lên thể tích sử dụng được là gì?
Nó làm giảm cột áp khả dụng tại máy bơm theo tỷ lệ với bình phương của lưu lượng, và tệ nhất là ở lưu lượng thiết kế khi mức nước trong bể ở mức thấp nhất. Nếu tổn thất đủ lớn khiến máy bơm không thể duy trì lưu lượng yêu cầu ở mức tối thiểu cho phép, thì mức đó phải được nâng lên, điều này làm giảm thể tích khả dụng và tăng dung tích tổng của vỏ bể mà bể phải cung cấp.
Lưu lượng thử nghiệm yêu cầu là bao nhiêu và được đo như thế nào?
NFPA 20 yêu cầu máy bơm chữa cháy đã lắp đặt phải được kiểm tra nghiệm thu sau khi lắp đặt ở các lưu lượng vượt quá công suất định mức, với đường xả đóng và mở, chứng minh rằng máy bơm cung cấp lưu lượng và áp suất định mức và không phát sinh tình trạng nào khiến máy bơm ngừng hoạt động trong quá trình sử dụng. Lưu lượng được đo tại đầu xả của máy bơm, với bồn chứa cung cấp lượng nước thử nghiệm và mức nước trong bồn được theo dõi trong suốt quá trình.
Tại sao độ ngập tại đầu ra của bồn chứa lại quan trọng?
Vì độ ngập không đủ khiến dòng chảy tại cửa hút xoay và tạo thành xoáy, kéo không khí vào bơm. Kết quả là bơm hoạt động dưới đường cong của nó và bị hư hại theo thời gian. NFPA 22 Chương 14 yêu cầu cụm tấm chống xoáy tại cửa xả vì lý do đó, và một đầu chuông trên khuỷu chân của bể hút giúp bảo vệ thêm.
Bơm chữa cháy dựa vào những tính năng nào của bể?
Bốn nhóm. Bố trí xả vật lý theo Chương 14: ống xả có kích thước, đầu chuông, van một chiều và cụm tấm chống xoáy. Hình học mặt nước, để mức vận hành tối thiểu đảm bảo độ ngập đủ. Tiếp cận và thiết bị đo lường, bao gồm các thiết bị đo mức và tình trạng mà Chương 14 yêu cầu. Và các tính năng vận hành: bố trí bổ sung nước, bảo vệ chống dòng chảy ngược trên đường ống nạp và các tín hiệu mức mà bộ điều khiển đọc.
Cụm máy bơm chữa cháy cần gì từ nhà cung cấp bồn chứa?
Bản vẽ bố trí tổng thể bể chứa với cửa xả, các thiết bị đo mức và điểm đặt của chúng, bảng công bố dung tích thực với mốc chuẩn, chi tiết bố trí đường hút, mức vận hành tối thiểu, cao độ của cửa xả so với móng hoàn thiện, và đặc tính ma sát của đường ống hút. Nếu không có những thông tin đó, máy bơm được chọn dựa trên các giả định, và giả định thường sai nhất là giả định về mực nước.
Một máy bơm chữa cháy và một bể nước chữa cháy được quy định bởi hai tiêu chuẩn, nhưng chúng là một hệ thống thủy lực, và điểm kết nối là đầu hút. Bể phải cung cấp đầu hút ổn định ở mức thấp nhất có thể sử dụng, đầu ra phải cung cấp lưu lượng mà máy bơm được định mức mà không tạo xoáy, và cả hai phải được chứng minh cùng nhau trong thử nghiệm nghiệm thu và sau đó trong thử nghiệm định kỳ.
Hãy gửi cho chúng tôi loại máy bơm và định mức, lưu lượng và áp suất yêu cầu, cao độ tương đối của bể và máy bơm cùng các ràng buộc tại công trường, và chúng tôi sẽ trả lại hình học bể, bố trí đầu xả, mức tối thiểu và bộ thiết bị đo lường để hai gói thiết bị có thể được đưa vào vận hành như một hệ thống.
Liên hệ với đội ngũ kỹ thuật của chúng tôi
Hãy gửi nhiệm vụ, cơ sở thể tích, mã quản lý và các ràng buộc của địa điểm, và đội ngũ kỹ thuật của chúng tôi sẽ phản hồi bằng một bản đặc tả mà nhà cung cấp có thể báo giá và người thẩm định có thể phê duyệt. Chúng tôi cũng sẽ nói rõ với bạn khi một loại bồn khác hoặc một phạm vi khác là câu trả lời tốt hơn.
WhatsApp