پمپهای آتشنشانی , ساختار، عملکرد و استانداردها

آشنایی با خصوصیات و الزامات فنی پمپهای آتشنشانی (Stationary Pumps)

پمپهای آتشنشانی از حیاتی ترین تجهيزات نصب شده در يك مجموعه آتشنشانی به شمار میروند که باید در مواقع حساس، با ضریب اطمینان بالایی عملکرد صحیحی نشان دهند.

لذا اطمینان از نصب و عملکرد صحیح پمپ استانداردی جامع می طلبد که استاندارد NFPA برای این موضوع مرجع قابل قبولی ارائه داده است.

NFPA 20 با نام پمپ های ايستگاهی براي محافظت در برابر آتش ، در حكم مرجعی موثق جهانی، اطلاعات دقیق را درباره پمپ هاي آتشنشاني ارائه مي دهد.

ضمائم A و B – كه جزو استاندارد NFPA 20 نيستند – رئوس ارزشمندي درباره طراحي، نصب، آزمايش و نگهداري و عيب يابي پمپ های آتش نشانی بيان مي كنند.

در این مقاله به بررسی این نوع از پمپ ها، طبق استاندارد NFPA 20 می پردازیم که برای دانلود اصل استاندارد میتوانید از لینک زیر استفاده نمایید.

کاربرد پمپهای اتشنشانی: در موردي كه فشار تغذيه آب عمومي براي فعال كردن اسپرينكلرها خيلي كم است يا انشعاب آب عمومي تامين نشده است، استفاده از پمپهای آتشنشانی ضروري مي شود.
پمپهای آتشنشانی كمي گران هستند ولی براي مكان هايي كه به تقويت فشار آب نياز دارند يا تغذيه آب عمومي ندارند، بسيار ارزشمند هستند.

همچنین ،پمپ های آتشنشانی انواع و اندازه های مختلف دارند.

بيشتر پمپهای آتشنشانی محرك هاي ديزل يا الكتريكي دارند.
پمپ های تقويت فشار معمولا الكتريكي هستند در حاليكه استفاده از پمپ های ديزل برای مخازن آب اختصاصی مرسوم تر هستند.

ظرفيت پمپ ها از gpm 25 تا gpm 5000 و بيشتر و محدوده فشار آنها از 50 تا psi 125 و بيشتر متغیر است.
بعضي از آنها از نوع توربينی با محور عمودی هستند در حاليكه بقيه، پمپ های گريز از مركز هستند.

——————————–

جزییات پمپهای آتشنشانی طبق استاندارد NFPA 20

به خاطر اهمیت ویژه پمپ های آتشنشانی، NFPA استانداردهایی هم برای متریال و هم برای منحنی های عملکرد این پمپ ها وضع کرده است. یک پمپ آتشنشانی باید مطابق با استاندارد NFPA 20 باشد. تا حدودی، خصوصیات و منحنی عملکرد پمپ های آتشنشانی متفاوت از نمونه های دیگر می باشد.

در اینجا به برخی ویژیگی های این دسته پمپ ها، طبق استاندارد NFPA می پردازیم.

1) اصول پمپهای آتشنشانی هماهنگ با نفپا

ماکزیمم ایمنی و معیارهای فشار خروجی کل از اهمیت بالایی در این پمپ ها برخوردار است.

برخي از اصول بنيادين عبارتند از:

1- انتظار مي رود كه اين پمپ ها فشاري معادل 140-120 درصد نامي خود را (در شرايط نرخ جريان صفر) ايجاد كنند.
2- نقطه نامي پمپ، فشار و جريان معادل 100 درصد فشار و جريان نامي را ايجاد مي كند.
3- بيشترين نرخ جريان مورد انتظار از يك پمپ آتش نشاني، نرخ جرياني معادل 150 درصد نرخ جريان نامي در فشاري معادل 65 درصد فشار نامي است.

ويژگي هاي اين سه نقطه، به تعريف منحني مشخصه پمپ براي يك پمپ آتش نشاني خاص كمك مي كنند.

اندازه مناسب: يك پمپ آتشنشاني بايد به اندازه اي بزرگ باشد كه بتواند آب كافي (جريان و فشار) براي بيشترين جريان مورد انتظار از هر اسپرينكلر منفرد يا يك سيستم سيلابي همچنين يك مقدار اضافه (شيلينگ آتشنشاني) براي نيازهاي اطفاء حريق، را تامين كند.

مثلا، اگر بيشترين تقاضاي اسپرينكلر gpm 1000 در فشار psi 60 باشد و تقاضاي مورد نياز (شيلنگ آتش نشاني) gpm 500 باشد، آنگاه تامين دست كم gpm 1500 نرخ جريان در فشار psi 60 از مجموعه اي از پمپ آتش نشاني و آب عمومي يا مخزن اختصاصي انتظار مي رود.

2) انواع پمپ های آتشنشانی

پمپ های آتشنشانی مورد تأیید استاندارد NFPA 20 چهار نوع هستند:

1- پمپ های سانتریفوژ یک طبقه افقی Horizontal End Suction Centrifugal Pump
2- پمپ های عمودی خطی Vertical In-Line Pump
3- پمپ پمپ های دو مکشه Horizontal Split-Case or Double Suction Centrifugal Pump
۴- پمپ های عمودی توربینی Vertical Turbine Pump

3) منحنی عملکرد پمپ های آتشنشانی

بر طبق استاندارد NFPA 20 منحنی مشخصه پمپ های آتشنشانی به صورت زیر تعریف می شود:

الف) هد پمپ:  برای تمامی انواع پمپ، هد نقطه شات اف نباید از 140 درصد هد نقطه کاری تجاوز نماید.
ب) دبی و فشار : منحنی مشخصه پمپ باید از محل تلاقی دبی و فشار نقطه کاری و یا بالاتر از این نقطه عبور نماید. به عبارت دیگر در پمپ های آتشنشانی تلرانس منفی برای پمپ مجاز نمی باشد.
پ) بار اضافی: منحنی عملکرد پمپ باید به گونه ای باشد که در دبی های بیش از 150 درصد نقطه کاری، هد پمپ بیش از 65 درصد افت نکند.

—————————————————————–

سایر خصوصیات پمپ های آتشنشانی

– تمام اندازه گیریها و محاسبات باید برای آب تمیز با دمای 20 درجه سانتیگراد انجام شود.
– برای حالتی که دبی به 150 درصد نقطه کاری می رسد، توان مورد نیاز موتور می بایست مشخص شود و در صورت درخواست کارفرما توان نامی محرکه بر اساس این حالت انتخاب گردد.
– برای اطمینان از عملکرد پمپ ها در شرایط خواسته شده، سازنده می بایست هر پمپ را جداگانه با آب تست نماید و گواهینامه های تست را ارائه نماید. در گواهینامه تست می بایست منحنی عملکرد، توان جذبی موتور و منحنی بازده نشان داده شود.
– در مواقعی که پمپ می بایست مکش منفی انجام دهد نباید از پمپ های سانتریفوژ استفاده نمود.
– هر پمپ می بایستی پلاک جداگانه ای داشته باشد. در پلاک پمپ می بایست فشار کاری، دبی نقطه کاری، سرعت چرخش و فاکتورهای عملکرد موتور ذکر گردد.
– هر پمپ می بایستی دارای فشار سنج در سمت رانش و مکش باشد.
– پوسته هر پمپ می بایستی دارای شیر فشار شکن باشد.
– کوپلینگ موتور پمپ و سایر اجزا دورانی پمپ می بایستی مجهز به محافظ (گارد) باشد.

 موتورهای الکتریکی یا الکتروموتورهای پمپ ها طبق استاندارد

– الکتروموتورها می بایست بر طبق استاندارد NEMA MG-1 باشند.
– تمام الکتروموتورها می بایست مناسب جهت کارکرد دائم باشند.
– موتورها نباید سرویس فاکتور کمتر از 1.15 داشته باشند.
– در مواقعی که امکان پاشش آب وجود داشته باشد، الکتروموتورها می بایست از نوع TEFC باشند.
– در مواقعی که عدم قطعیت در تأمین برق وجود دارد، می بایست منبع قدرت یدکی تأمین شود.
– وقتی ژنراتور برای تأمین برق الکتروپمپ استفاده می شود، منبع انرژی می بایست الزامات استاندارد NFPA 110 را داشته باشد.

دیزل موتورهای پمپ آتشنشانی

– موتورهای دیزلی استفاده شده در پمپ های آتشنشانی، می بایست قابل اطمینان، با کیفیت بالا و برای سیستم های آتشنشانی طراحی شده باشد.
– در حالتی که موتور دیزل انتخاب شده است، می بایست دمای محیط و ارتفاع از سطح دریا مورد توجه قرار گیرد.
– پمپ و دیزل موتور می بایست توسط کوپلینگ های انعطاف پذیر کوپله شوند.
– دیزل موتورها می بایست مجهز به گاورنر باشند و قابلیت تنظیم سرعت دیزل بین 10 درصد شات اف و ماکزیمم بار کاری پمپ را داشته باشد.
– دیزل موتور باید دارای دستگاه خاموش کننده افزایش سرعت Over speed shut-down deviceباشد که وقتی سرعت 20 درصد افزایش می یابد دیزل خاموش گردد.
– موتور می بایست مجهز به سرعت سنج Tachometer باشد.
– موتور می بایست داری گیج فشار روغن باشد.
– موتور می بایست دارای نشانگر دما باشد.
– تمام نشانگر های کنترلی موتور می بایستی به طور مناسبی به تابلو کنترل متصل گردند.
– هر دیزل موتور می بایستی مجهز به دو باتری ذخیره باشد.
– هر باتری می بایستی دو برابر ظرفیت برای نگه داشتن سرعت میل لنگ که توسط سازنده توصیه شده است، دارا باشد.
– هر دو باتری می بایستی دارای کنتاکتورهای دستی کنترلی باشند تا وارد مدار گردند.
خ) تجهیزات جانبی
– شیرآلات مکش و رانش می بایستی از نوع دروازه ای OS&Y باشند.
– درمواقعی که بین قطر فلنج مکش و لوله مکش اختلاف سایز وجود دارد، یک تبدیل خارج از مرکز می بایست استفاده شود.
– درمواقعی که بین قطر فلنج رانش و لوله رانش اختلاف سایز وجود دارد، یک تبدیل مرکزی می بایست استفاده شود.
پمپ های آتشنشانی می بایستی دارای، شیر فشار شکن پوسته Casing relief valve، شیر تخلیه هوا در خروجی (برای پمپ های دو مکشه اسپلیت کیس) و فشار سنج باشند.

پمپ های جاکی Jockey Pumps

– پمپ های جاکی برای ثابت نگه داشتن فشار در تمام زمانها در سیستم آتشنشانی استفاده می شود.
– جاکی پمپ باید فشار خروجی کافی داشته باشد تا فشار مورد نظر سیستم محافظتی آتشنشانی تأمین گردد.
– پمپ های جاکی همچنین از ایجاد ضربه قوچ وقتی پمپ اصلی وارد مدار می شود جلوگیری می کند.

——————————

سیستم کنترلی پمپهای آتشنشانی با محرکه الکتریکی

– پانل می بایستی به طور ویژه برای کارکرد پمپ های آتشنشانی با محرکه الکتریکی ساخته شوند.
– تمام سیستم کنترلی باید قبل از ارسال از کارخانه توسط سازنده، مونتاژ، سیم کشی و تست گردند.
– طراحی سیستم کنترلی می بایست بسیار قابل اطمینان باشد.
– مفهوم هر لامپ و یا دکمه و مانند آن روی پانل می بایستی به گونه ای نوشته شود که امکان پاک کردن و یا از بین بردن آن نباشد.

پوشش Enclosure :
– پانل می بایستی به طور مطئمنی در برابر قطرات آب محافظت شود (حداقل مطابق توصیه های NEMA و IEC). وقتی که تجهیزات در محیط های بیرون و یا ویژه ای نصب می گردند، درجه حفاظت تابلو می بایستی مناسب باشد.
– پانل می بایستی کاملاً روی زمین مستقر شود.
– پانل های نوع ایستاده On stood یا دیواری می بایستی مجهز به تمام تجهیزات لازم جهت نصب باشند.
– پانل می بایستی به طور مطمئنی قفل شود.

راه اندازی و کنترل:
– راه اندازی و کنترل می بایستی بصورت دستی یا اتوماتیک باشد.
– کنترلر اتوماتیک باید خود عمل کننده Self-acting برای راه اندازی و محافظت الکتروموتور باشد.
– وقتی سویچ فشار استفاده می شود، باید سویچی استفاده شود که مستقل از تنظیمات بالا و پایین کالیبر در مدار کنترل باشد.
– برای تمام پمپ ها و همچنین پمپ جاکی، هر کنترلر باید سویچ فشار جداگانه مخصوص خودش را داشته باشد.
– برای حالت غیر اتوماتیک، سوئیچ عملکرد دستی روی کنترل پانل باید به گونه ای باشدکه موتور به صورت دستی روشن شود و عملکرد سوئیچ دستی تأثیری بر سوئیچ فشاری نداشته باشد. سیستم باید به گونه ای باشد تا موقع خاموش کردن دستی، سیستم در حالت کار باقی بماند.

تجهیزات سیگنال و آلارم
– یک نشانگر قابل رویت باید دسترسی توان در تمام فازها را نمایش دهد.
– نقص فاز یا برگشت فاز Phase reversal در ترمینال کنتاکتورهای موتور باید مونیتور شود. تمام فازها می بایستی مونیتور شوند.

– کنترلر باید مجهز به مدارات عملکرد زیر باشد:
الف) کارکرد موتور و پمپ
ب) دو فاز شدن جریان
پ) برگشت فاز
ت) کنترلر به منبع جایگزین Alternative source متصل شده است.

سیستم کنترلی پمپهای آتشنشانی با محرکه دیزلی

– کنترلرها می بایست به طور ویژه برای کارکرد پمپ آتشنشانی با محرکه دیزلی ساخته شوند.
– تمام سیستم کنترلی باید قبل از ارسال از کارخانه توسط سازنده، مونتاژ، سیم کشی و تست گردند.
– تمام کنترلرها باید دارای علامت Diesel Engine Fire Pump Controller باشند و نام سازنده دستگاه در محل مناسبی درج گردیده باشد.

– کنترلر می بایست تا جایی که عملاً امکان دارد نزدیک دیزل موتور باشد و در کنار آن نصب گردد.
– کنترلر باید در محلی نصب گردد و یا به طریقی محافظت گردد که امکان خرابی ناشی از پاشش آب از پمپ ها و یا اتصالات نباشد.
– پوشش باید مطابق استاندارد NFPA 70 باشد.

– راه اندازی و کنترل می بایستی به صورت اتوماتیک و یا غیر اتوماتیک باشد.
– منبع تغذیه اولیه کنترلر نباید برق ac باشد.
– وقتی سیستم کنترل فشار آب استفاده می شود، مدار کنترل باید سوئیچ فشاری داشته باشد که مستقل از تنظیمات بالا و پایین کالیبراسیون باشد.

– برای حالات زیر می بایست نشانگرها و آلارمهای جداگانه ای وجود داشته باشد:
1) از کار افتادن استارت اتوماتیک موتور
2) خاموش شدن موتور به خاطر سرعت غیر مجاز Over speed
3) خرابی باتری.
4) از کار افتادن شارژر باتری.
5) فشار بسیار پایین روغن در سیستم روانکاری
6) دمای سیستم خنک کاری
ث) اتصالات و سیم کشی
– اجزای سیم کشی کنترلر باید به صورتی باشد که برای کارکرد دائم مناسب باشد.

آزمايش هاي منظم دوره ای مورد نياز پمپهای آتشنشانی

فصل پنجم استاندارد NFPA 25، با نام ” بازرسي، آزمايش و نگهداري سيستم هاي اطفاء حريق بر مبناي آب” شامل اطلاعات كاملي از  تستهای پيشنهادی و دوره تكرار آنهاست.

پمپ هاي آتشنشاني، در هر نوع و اندازه اي نه تنها بايد بطور دوره اي و ترجيحا به روش روشن شدن خودكار (استارت اتوماتيك) آزمايش شوند بلكه گاه بايد دستي نيز روشن شوند.

برخی بر این باورند که اين پمپ ها بايد هفتگي آزمايش شوند (مانند آنچه در NFPA 20 آمده است ) و بقيه مي گويند پمپ هاي ديزل، هفتگي و پمپ هاي الكتريكي، ماهانه نيازمند آزمايش هستند.

اين آزمايش ها شامل آزمون راه اندازي و كاركردي (بدون جريان آب) هستند.

آزمايش جريان آب

همه پمپ هاي آتشنشاني بايد دست كم بطور سالانه در شرايط جريان آب كامل آزمايش شوند و ويژگي هاي آنها در شرايط دبي صفر، نقطه نامي و بيشترين خروجي اندازه گيري شود.

به دليل اين كه امكان دارد كارايي پمپ به تدريج كاهش يابد يا در اثر آسيب هاي موقت در مخزن آب مشكل ايجاد شود، به كمك نتايج سالانه آزمايش جريان آب مي توان به دقت اين مشكلات را نشان داد و پيش از نياز به وجود پمپ ها در شرايط اضطراري، به حل اين مشكلات كمك كرد.

از دبي سنج براي اندازه گيري نرخ جريان آب در يك سيستم بازچرخش استفاده مي شود. معمولا پمپ هاي آتشنشاني با دبي هاي نامي بيش از gpm 2500 براي آزمايش دبي سنج دارند، اگرچه ممكن است پمپ هاي كوچك نيز نياز به دبي سنج داشته باشند.

بازرسي كامل واحد

پمپ هاي آتشنشاني بايد دست كم هر هفته براي كنترل شرايط عمومي پمپ، محرك و كنترلر، بازرسي (و راه اندازي) شوند.

بازرسي بايد شامل خود پمپ، ياتاقان ها، محفظه آب بندي، مكش مخزن آب و رانش، صافي ها، كارايي پمپ، آژيرهاي قطع برق، مخازن سوخت و منابع تغذيه الكتريكي باشد.

محدوده بازرسي پمپ هاي آتش نشاني ديزل و بنزيني بايد شامل باتري ها، سطح روغن، سيستم خنك كننده، تسمه ها و شيلنگ ها، و شرايط مكانيكي عمومي موتور باشد.

محرك ديزل هاي آتش نشاني، مانند خودرو يا كاميون، به تنظيم ساليانه و ديگر نگهداري هايي كه توسط سازنده مشخص شده است، نياز دارد و يك مكانيك ديزل متخصص بايد اين كار را انجام دهد.
تمام كاركردهاي كنترلر پمپ آتشنشاني بايد حداقل ساليانه آزمايش شوند. سازنده كنترلر مي تواند متخصص محلي را براي كمك در انجام اين آزمايش ها، معرفي كند.

پس از پايان آزمايش ها، بايد گزارشي از آزمون شامل آزمايش هاي انجام شده و تنظيم همه ابزارهاي داراي تاخير زماني تهيه شود. گزارش بايد شامل نتايج آزمايش كاركرد پمپ، محرك و كنترلر باشد. مقايسه نتايج سال به سال مي تواند مشكلات را پيش از جدي شدن آن آشكار سازد.

آزمون پذيرش

مولفين و بيشتر بيمه گذاران و مراجع داراي قدرت اجرايي موافقند كه تست پذيرش براي يك پمپ آتشنشاني مشخص در هر سيستم نصب شده جديد، ضروري است.

NFPA20 آزمايش هاي پذيرش يك پمپ آتش نشاني تازه نصب شده را لازم مي داند و در فصل 11  معيار مشخصي را ارائه مي دهد.

” آزمون سه نقطه ای ” و منحني مشخصه پمپ، يك آزمون پايه اي براي كمترين نرخ جريان است كه البته مولفين پيشنهاد مي كنند كه در آزمايش هاي پذيرش، پنج نقطه مورد آزمايش برداشت شود.

واحد كنترل پمپ آتشنشاني نيز در آزمايش پذيرش داراي مراحلي است. NFPA 20 شش استارت دستي و شش استارت خودكار و يك حداقل زمان كاركرد پنج دقيقه اي براي محرك پمپ مي خواهد.

پمپ هاي آتشنشاني الكتريكي نيز بايد با اندازه گيري ولتاژ و جريان الكتريكي در شرايط جريان مختلف، آزمايش شوند.

متخصصان پمپ آتشنشاني، شامل سازندگان و نصب كنندگان، آزمايش هاي پذيرش را به طور متداول انجام مي دهند. اگر پروانه پمپ بطور اشتباهی نصب شده باشد يا در مسير مكش، انسداد وجود داشته باشد، آزمايش پذيرش، موقعيت خوبي براي يافتن اين مشكلات است.

پایان