Bồn chứa nước cho hệ thống phòng cháy chữa cháy: Các loại, vai trò và tích hợp hệ thống
Tạo vào Hôm nay
Bồn chứa nước cho hệ thống phòng cháy chữa cháy: Các loại, vai trò và tích hợp hệ thống
Bể chứa là phần tử lưu trữ trong một chuỗi cũng bao gồm bơm, ống chính, ống đứng và van điều khiển, và kích thước của nó được xác định bởi những gì phần còn lại của chuỗi thực sự có thể lấy ra. Định cỡ lượng dự trữ theo nhu cầu tại đầu hút của bơm, tính đến ma sát giữa bể và bơm, và coi bể cùng bộ bơm như một hệ thống thủy lực duy nhất cần được phối hợp và kiểm tra.
Giới thiệu
Một bể nước chữa cháy được chỉ định, mua và lắp đặt như thể nó là một bình chứa độc lập. Thực tế không phải vậy. Nó là một mắt xích trong chuỗi thủy lực, và mọi quyết định về bể được đưa ra mà không xem xét toàn bộ chuỗi đều phải được xem xét lại khi nghiệm thu, khi bể đã đầy và đường ống đã được kết nối và ai đó phát hiện ra rằng máy bơm không thể hút được lưu lượng như tính toán đã hứa.
Chuỗi này rất đơn giản để mô tả. Một nguồn nước, một bể chứa nước, một máy bơm vận chuyển nước, một đường ống chính và một ống đứng phân phối nước, một van điều khiển giữ hệ thống ở trạng thái sẵn sàng, và các phần tử đầu cuối xả nước. Bể nằm ở giữa chuỗi đó, và nó là phần tử duy nhất lưu trữ bất cứ thứ gì.
Bài viết này sẽ đi qua chuỗi nội dung đó với bể chứa là chủ thể: bể chứa dùng để làm gì, nó khác với máy bơm như thế nào, các bố trí ống ướt, ống khô và hệ thống xả ngập sử dụng bể chứa khác nhau ra sao, van điều khiển nằm giữa hai bên như thế nào, ma sát đường ống hút làm thay đổi thể tích khả dụng như thế nào, và hệ thống được kiểm tra với bể chứa tại chỗ như thế nào. Các tài liệu tham chiếu là NFPA 22, NFPA 13 và NFPA 20.
Các thành phần của nguồn cấp nước chữa cháy
Mỗi nguồn cấp nước chữa cháy đều có cùng một bộ khung. Nước đến từ một nguồn, có thể là đường ống cấp nước công cộng, giếng riêng hoặc hệ thống nước bổ sung. Nước được lưu trữ, thường trong một bồn chứa, và thể tích lưu trữ đó chính là yếu tố tách rời nguồn cung khỏi nhu cầu sử dụng. Một máy bơm tạo thêm áp lực. Một đường ống chính và một ống đứng dẫn nước. Một van điều khiển giữ hệ thống luôn được nạp đầy và sẵn sàng. Các thiết bị đầu cuối giải phóng nước.
Hai đặc tính khiến bồn chứa trở thành yếu tố then chốt. Đây là nơi duy nhất có nước với số lượng lớn, và là yếu tố duy nhất mà tình trạng của nó không thể quan sát được trong lúc sự cố xảy ra. Máy bơm có thể được thay thế và ống đứng bị hỏng có thể được cô lập, nhưng một bồn chứa đứng đầy nước suốt hai năm phải đảm bảo hoạt động đúng vào đúng ngày xảy ra sự cố.
NFPA 22 quy định về bồn chứa và các phụ kiện của nó: Chương 14 về các kết nối đường ống và phụ tùng, Chương 12 về móng trong lòng đất, Chương 17 về kiểm tra nghiệm thu và Chương 18 về kiểm tra và bảo trì.
Vai trò của bồn so với máy bơm
Bồn và máy bơm thực hiện những chức năng khác nhau, và việc nhầm lẫn giữa chúng là nguồn gốc của một danh sách dài các lỗi có thể tránh được. Bồn cung cấp thể tích và, trong một lắp đặt trên cao, một phần cột áp tĩnh. Nó không thể tạo ra áp suất vượt quá mức mà độ cao mang lại, và nó không thể cung cấp một lưu lượng được kiểm soát. Máy bơm làm điều đó, và NFPA 20 quy định về bộ thiết bị và bộ điều khiển của nó.
Hệ quả là hai thông số kỹ thuật được liên kết với nhau thông qua đường hút. Bồn phải đảm bảo một lực hút ổn định ở mức nước thấp nhất mà thiết kế cho phép, bởi vì thời điểm lượng dự trữ gần cạn kiệt chính là lúc máy bơm quan trọng nhất. Khi bồn được đặt trên cao, nó đảm nhận một phần công việc của máy bơm; ở mức mặt đất, máy bơm đảm nhận toàn bộ.
Các bố trí ống ướt, ống khô và hệ thống xả tràn
Loại hệ thống thay đổi cách bể được vẽ và những gì lượng dự trữ phải đáp ứng. Trong hệ thống ống ướt, đường ống được nạp đầy nước, vì vậy bể cung cấp liên tục cho nhu cầu của hệ thống sprinkler và lượng dự trữ là nhu cầu sprinkler cộng với lượng cho vòi nước, mỗi loại cho thời lượng riêng của nó.
Hệ thống ống khô thay vào đó chứa khí nén, và bể phải làm hai việc. Bể phải cung cấp lượng nước lấp đầy hệ thống khi các đầu phun hoạt động, và phải duy trì việc lấp đầy đó ở lưu lượng mà thiết kế yêu cầu. Việc lấp đầy là một sự tiêu hao thực sự đối với lượng dự trữ, và một hệ thống khô trên một mạng lưới dài có thể yêu cầu một thể tích đáng kể trong thời gian ngắn.
Hệ thống deluge mở các đầu ra khi phát hiện, và toàn bộ lưu lượng thiết kế được xả ra cùng một lúc, vì vậy bể phải cung cấp nhu cầu tức thời đỉnh điểm trong toàn bộ thời lượng. Hệ thống pre-action nằm giữa trường hợp khô và ướt, với độ trễ phát hiện và việc lấp đầy phải hoàn thành trước khi nước đến các đầu phun sprinkler.
Van điều khiển hệ thống phun nước và bồn chứa
Van điều khiển hệ thống phun nước là nơi bồn chứa trở thành một phần của hệ thống. Trong hệ thống ống ướt, van kiểm tra báo động giữ áp suất hệ thống và mở khi có dòng chảy, và bồn chứa duy trì áp suất cho hệ thống đó thông qua đường ống nạp. Trong hệ thống ống khô, van ống khô giữ áp suất khí và cho nước vào khi kích hoạt, và bồn chứa phải cung cấp đủ thể tích và lưu lượng để làm đầy hệ thống mà không hạ mức nước xuống dưới mức của máy bơm.
Giao diện quan trọng là tín hiệu mức nước. NFPA 22 Chương 14 yêu cầu thiết bị đo mức và tình trạng trên bồn chứa, và những tín hiệu đó là thứ mà bảng điều khiển đọc để báo cáo tình trạng thiếu nước và là thứ mà hệ thống giám sát sử dụng để đánh giá lượng dự trữ. Chúng phải được chỉ định như một bộ phối hợp với bộ điều khiển và máy bơm.
Ngoài ra còn có cách bố trí bổ sung. Bể phải được duy trì ở mức nước phục vụ chữa cháy với thể tích đã lấy ra được khôi phục trong thời gian bổ sung cho phép, biến nó thành một nguồn đáng tin cậy thay vì một bể chứa âm thầm cạn kiệt qua một chỗ rò rỉ.
Lực hút, ma sát và thể tích khả dụng thu được
Thể tích mà một hệ thống thực sự có thể lấy ra không phải là thể tích mà bể chứa, và sự khác biệt chính là ma sát. Tổn thất ma sát trong đường ống giữa đầu ra của bể và đầu hút của bơm làm giảm cột áp sẵn có tại bơm theo tỷ lệ với bình phương của lưu lượng, và nó tệ nhất đúng vào lúc mức nước trong bể ở đáy của dải khả dụng và cột áp tĩnh ở mức nhỏ nhất.
Đó là lý do tại sao cách bố trí đầu ra được quy định trong Chương 14 thay vì để cho nhà thầu đường ống quyết định. Đường ống xả được định cỡ theo dung tích bồn, khuỷu chân đế của bồn hút sử dụng đầu loe, cách bố trí có van một chiều, và đầu ra xả có cụm tấm chống xoáy. Đầu ra bị hạn chế không chỉ làm mất áp suất; nó còn tạo ra xoáy và cuốn khí.
Quy tắc thực tế: thể tích khả dụng được đo tại đầu hút của bơm, từ mức vận hành bình thường đến mức cắt thấp, và đường ống giữa bồn và bơm thuộc vào phần tính toán.
Kiểm tra hệ thống khi bồn đã được lắp đặt
Kiểm tra một hệ thống có lắp đặt bồn chứa khác với kiểm tra nó trên đường ống chính công cộng, và sự khác biệt nằm ở phần dự trữ. Thử nghiệm lưu lượng lấy từ đường ống chính chứng minh đường ống và máy bơm. Thử nghiệm lưu lượng lấy từ bồn cũng chứng minh bồn, bố trí hút, đường nạp và các bộ điều khiển mức, và đây là cách duy nhất để biết máy bơm hoạt động với phần dự trữ mà nó sẽ có.
Trình tự chạy thử nghiệm phải được lập kế hoạch thay vì chỉ cố gắng thực hiện. Bồn phải được nạp đến mức vận hành bình thường, hệ thống ở cấu hình vận hành, và thiết bị đo mức phải được chứng minh trước khi thử nghiệm lưu lượng thay vì sau đó. Chương 17 quy định các yêu cầu thử nghiệm nghiệm thu, bao gồm việc kiểm tra chung với cơ quan có thẩm quyền được thông báo.
Bài kiểm tra nghiệm thu của chính bồn tách biệt với bài kiểm tra lưu lượng, và cả hai đều phải được lên lịch. Bồn được bắt bu lông hoặc hàn được đổ đầy nước theo các yêu cầu của Chương 17 và phải giữ được nước. Bài kiểm tra lưu lượng được thực hiện cùng lúc sẽ phát hiện rò rỉ nhanh hơn, vì vậy khi lịch trình cho phép, hai bài kiểm tra nên được phối hợp với nhau.
Chế độ kiểm tra và thanh tra định kỳ
Sau khi đưa vào vận hành, bồn trở thành một phần của lịch trình kiểm tra thường xuyên, và các bài kiểm tra định kỳ xác nhận rằng lượng dự trữ vẫn còn là dự trữ. Các bài kiểm tra nghiệm thu máy bơm và kiểm tra lưu lượng định kỳ xả nước từ bồn, vì vậy mức nước phải được khôi phục sau đó và việc bố trí cấp nước phải được chứng minh lại. Chương 18 chuyển việc thanh tra và bảo trì bồn trong suốt vòng đời sang NFPA 25, và đó là tài liệu mà sổ tay bảo trì cần được biên soạn theo.
Chương 9 của NFPA 25 đề cập cụ thể đến bồn chứa nước trong tiêu chuẩn kiểm tra, thử nghiệm và bảo trì đó, và đây là tài liệu tham chiếu cho chương trình định kỳ của chủ sở hữu: kiểm tra mức nước và tình trạng thường xuyên, kiểm tra bên ngoài lớp phủ, mái, lỗ thông hơi, ống tràn và các giá đỡ, vận hành và thử nghiệm van định kỳ, và kiểm tra bên trong theo khoảng thời gian mà tiêu chuẩn quy định cho loại bồn và tình trạng lớp phủ của nó.
Các kiểm tra quan trọng nhất trên bồn dự phòng là phát hiện sự thất thoát chậm. Một bồn đầy không được nạp lại sau khi thử nghiệm có nghĩa là có rò rỉ hoặc van bị hỏng. Một bồn được nạp lại thường xuyên hơn dự kiến có nghĩa là van bị rò hoặc thiết bị đo mức bị trôi. Cả hai đều thể hiện trong mô hình vận hành rất lâu trước khi xảy ra hỏng hóc, đó là lý do tại sao mức nạp là con số quan trọng nhất trong chương trình.
Trường hợp bồn không phù hợp
Có bốn tình huống mà bể chứa là câu trả lời sai, và chúng đáng được nhận ra sớm. Thứ nhất là khi nguồn cấp công cộng đáng tin cậy và tự nó đã đáp ứng được lưu lượng, áp suất và thời gian yêu cầu. Khi đó, thêm một bể chứa chỉ thêm một kết cấu và một chế độ bảo trì mà không thêm nguồn cấp.
Thứ hai là khi không gian không thể chịu được nó. Một bể có thể tích yêu cầu cần có diện tích chiếm chỗ, móng và tuyến vận chuyển, và trên một công trường bị hạn chế, những ràng buộc đó có thể loại bỏ phương án này. Thứ ba là khi nước dự trữ không phù hợp với nhiệm vụ và không có biện pháp xử lý khả thi nào.
Thứ tư là khi một bố trí khác giải quyết vấn đề đơn giản hơn. Bể ngăn cách tách máy bơm chữa cháy khỏi nguồn cấp công cộng và có thể nhỏ hơn nhiều so với một lượng dự trữ đầy đủ. Bể chứa trên cao thay thế máy bơm khi cột áp đủ lớn. Trong mỗi trường hợp, câu hỏi đều như nhau: phần tử lưu trữ có chứa toàn bộ lượng dự trữ, hay chỉ chứa phần mà phần còn lại của chuỗi không thể cung cấp?
Chuỗi cung ứng nước chữa cháy và những gì mỗi yếu tố đóng góp
Yếu tố | Tiêu chuẩn | Chức năng | Lấy từ bể |
Nguồn nước | Tiêu chí cấp nước | Làm đầy và bổ sung bể | Khối lượng bổ sung |
Bể chứa | Đấu nối theo NFPA 22, Ch.14 | Giữ dự trữ, tách rời nguồn cấp | Không có (nguồn gốc) |
Máy bơm chữa cháy | NFPA 20 | Chuyển thể tích thành lưu lượng và áp suất | Toàn bộ thể tích khả dụng |
Ống chính và ống đứng | NFPA 13 | Dẫn nước đến các đầu ra | Xác định tổn thất ma sát của bơm |
Van điều khiển | NFPA 13 | Giữ hệ thống ở trạng thái tích nước | Tín hiệu thể tích làm đầy + mức nước |
Các phần tử đầu cuối | NFPA 13 | Xả ở lưu lượng thiết kế | Xác định kích thước dự trữ |
Thiết bị đo mức | NFPA 22 Ch.14 | Báo cáo trạng thái dự trữ | Tín hiệu mức/trạng thái |
Bố trí làm đầy | NFPA 22 Ch.4 | Khôi phục thể tích đến mức chữa cháy | Thể tích cần thay thế |
Cách Mỗi Loại Hệ Thống Sử Dụng Dự Trữ Bồn Chứa
Hệ thống | Đường ống | Cách Bồn Được Sử Dụng | Dự Trữ Phải Đáp Ứng |
Ống ướt | Chứa đầy nước | Lưu lượng duy trì ở lưu lượng thiết kế | Sprinkler + vòi phun nước, mỗi thời lượng |
Ống khô | Không khí có áp suất | Lấp đầy rồi duy trì nhu cầu | Lấp đầy hệ thống + nhu cầu phun sprinkler |
Tiền hành động | Không khí cho đến khi phát hiện | Làm đầy sau đó nạp nước | Làm đầy + trễ + nhu cầu sprinkler |
Xả lũ | Rỗng cho đến khi mở | Lưu lượng toàn phần cùng lúc | Thời gian duy trì nhu cầu đỉnh |
Ống đứng/ống mềm | Đầy nước | Dòng ống mềm qua ống đứng | Thời gian duy trì dòng ống mềm |
Kết hợp | Chứa đầy nước | Sprinkler + vòi phun nước cùng nhau | Nhu cầu chồng chất |
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 thống 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
Vai trò của bồn chứa trong hệ thống phòng cháy chữa cháy là gì?
Đây là thành phần lưu trữ. Nó chứa khối lượng nước mà hệ thống sử dụng, duy trì khối lượng đó luôn sẵn có bằng cách giữ ở mức phục vụ chữa cháy và bổ sung trong thời gian cho phép, đồng thời cung cấp khối lượng đó đến đầu hút của máy bơm. Nó cũng tách biệt nguồn cung với nhu cầu, đó là lý do tại sao một hệ thống được cấp từ bồn chứa có thể vận hành qua một sự cố mà đường ống cấp nước công cộng không thể đáp ứng.
Bồn chứa khác với máy bơm chữa cháy trong hệ thống như thế nào?
Bể chứa cung cấp thể tích dự trữ và, khi được đặt trên cao, một phần cột áp tĩnh. Máy bơm cung cấp lưu lượng và áp suất được kiểm soát, và NFPA 20 quy định về nó. Bể chứa không thể làm công việc của máy bơm, và máy bơm không thể thay thế bể chứa, vì chỉ có bể chứa mới giữ được lượng dự trữ tồn tại khi nguồn cấp đến bị mất. Hai bộ phận này được phối hợp thông qua đường hút, và bể chứa phải duy trì trạng thái ổn định ở mức sử dụng thấp nhất chứ không chỉ khi đầy.
Bồn có cần van điều khiển sprinkler không?
Không phải trên bản thân bồn chứa. Van điều khiển thuộc hệ thống phun nước chữa cháy: van kiểm tra báo động trong hệ thống ống ướt, van ống khô, hoặc van xả lũ. Sự tham gia của bồn chứa là thông qua đường ống nạp duy trì áp lực cho hệ thống, thiết bị đo mức báo cáo liệu lượng dự trữ có còn nguyên vẹn hay không, và đường hút cung cấp thể tích khi van mở. Chương 14 đề cập đến các kết nối đường ống và phụ kiện mang mối quan hệ đó, bao gồm đường ống xả được định cỡ theo dung tích bồn chứa và cụm tấm chống xoáy tại cửa xả.
Hệ thống ống khô sử dụng bồn như thế nào?
Theo hai cách, và cả hai đều sử dụng lượng dự trữ. Bồn phải làm đầy hệ thống bằng nước với lưu lượng mà thiết kế yêu cầu khi các đầu phun hoạt động, và phải duy trì việc làm đầy đó. Vì đường ống trống cho đến lúc đó, việc làm đầy là sự tiêu thụ thực sự vào thể tích dự trữ chứ không phải là bổ sung cho một hệ thống đã chứa nước, nên lượng dự trữ phải đáp ứng cả việc làm đầy lẫn nhu cầu sprinkler.
Ma sát đường ống có ảnh hưởng đến lượng nước có thể sử dụng từ bồn không?
Đúng vậy. Ma sát trong đường ống hút làm giảm cột áp sẵn có tại bơm, tỷ lệ với bình phương của lưu lượng, và nghiêm trọng nhất ở lưu lượng thiết kế khi mức nước trong bể ở mức thấp nhất. Do đó, đường ống giữa bể và bơm là một phần của tính toán kích thước, và bố trí đầu ra trong Chương 14, bao gồm đầu loe ở khuỷu chân của bể hút và cụm tấm chống xoáy, tồn tại để giữ cho tổn thất đó có thể dự đoán được và ngăn không khí lọt vào đường hút.
Hệ thống được kiểm tra như thế nào khi đã lắp đặt bể chứa?
Với bể chứa được làm đầy đến mức vận hành bình thường, hệ thống ở cấu hình vận hành và thiết bị đo mức được kiểm chứng trước tiên, để bài kiểm tra lưu lượng vận hành đồng thời bể chứa, bố trí hút, đường ống nạp và máy bơm. Bài kiểm tra nghiệm thu riêng của bể chứa theo Chương 17 là một yêu cầu riêng biệt, và khi lịch trình cho phép, hai việc này nên được phối hợp để bài kiểm tra lưu lượng phát hiện rò rỉ nhanh hơn so với kiểm tra tĩnh.
Bể chứa có cần bài kiểm tra lưu lượng riêng không?
Bể phải có khả năng cung cấp lưu lượng mà các bài kiểm tra yêu cầu, đây là một câu hỏi khác với việc bể có cần một bài kiểm tra riêng hay không. Các bài kiểm tra nghiệm thu máy bơm và kiểm tra lưu lượng định kỳ theo NFPA 20 lấy nước từ bể, vì vậy bể phải cung cấp lưu lượng đó từ thể tích khả dụng của mình và mức nước phải được khôi phục sau đó. Thiết bị đo mức và tình trạng chính là thứ chứng minh lượng dự trữ còn nguyên vẹn trước bài kiểm tra và được khôi phục sau đó.
Khi nào bồn chứa không cung cấp được nguồn cung cấp theo yêu cầu?
Bốn trường hợp phổ biến. Khi nguồn cấp công cộng đã tự đáp ứng đủ lưu lượng, áp suất và thời gian yêu cầu. Khi không có không gian cho diện tích chiếm chỗ, móng và tuyến dẫn. Khi nước dự trữ không phù hợp với nhiệm vụ và không thể xử lý. Và khi một bố trí khác thực hiện công việc đơn giản hơn, chẳng hạn như bể ngắt để tách bơm khỏi nguồn cấp công cộng, bể trên cao nơi cột áp mà nó cung cấp là đủ, hoặc bình áp lực cho một hệ thống nhỏ không có bơm.
Bồn chứa là một mắt xích trong chuỗi, và việc chỉ định nó một cách riêng lẻ chính là cách các dự án kết thúc với một bình chứa sai kích thước so với máy bơm mà nó cấp và sai hình dạng so với địa điểm mà nó đặt trên đó. Chuỗi này không phức tạp: nguồn, bồn chứa, máy bơm, đường ống chính, ống đứng, van điều khiển, các cửa ra. Nhưng mỗi mắt xích đặt ra một ràng buộc cho mắt xích tiếp theo, và bồn chứa, vì nó lưu trữ thể tích và vì không có gì về tình trạng của nó được nhìn thấy trong một sự kiện, mang ràng buộc quan trọng nhất.
Vì vậy, hãy định cỡ lượng dự trữ tại đầu hút của máy bơm thay vì tại vòi phun, tính đến ma sát giữa bồn chứa và máy bơm, chỉ định bố trí cửa ra và thiết bị đo mức như một phần của bồn chứa, và lập kế hoạch các bài kiểm tra với bồn chứa trong vòng lặp.
Hãy gửi cho chúng tôi loại hệ thống, lưu lượng và thời gian thiết kế, bố trí đầu hút và các ràng buộc tại công trường, và chúng tôi sẽ phản hồi hình học bể, bộ thiết bị đo mức và đầu ra, bố trí phối hợp với máy bơm chữa cháy và quy trình kiểm tra để hoàn thiện chuỗi.
Trao đổi với Đội ngũ Kỹ thuật của chúng tôi
Hãy gửi lưu lượng yêu cầu, cơ sở tính thể tích, quy chuẩn áp dụng và các ràng buộc tại công trường, 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 ràng với bạn khi một loại bể chứa khác hoặc một phạm vi khác là câu trả lời tốt hơn.
WhatsApp