پمپ آتش نشانی

پمپ آتش نشانی چیست؟

یکی از اصلی ترین بخش از تجهیزات آتش نشانی پمپ آتش نشانی می باشد که آب مورد نیاز عملیات اطفا حریق را جهت فعال کردن تجهیزات نصب شده در محل و یا محلی که آب تعبیه نشده است تامین می کند.

انواع پمپ آتش نشانی:

• پمپ آتش نشانی عمودی خطی (Vertical In Line Fire Pump)

پمپ های آتش نشانی عمودی خطی به علت طراحی خاص فضای کمتری اشغال می کنند و جهت استفاده در ساختمان ها به دلیل فضای محدود مناسب می باشند.این پمپ ها معمولا به صورت خطی در امتداد لوله نصب می شوند. ورودی و خروجی این پمپ ها بر یک محور قرار دارند و هنگامی استفاده می شوند که طول عمر پمپ و مصرف کم انرژی مد نظر باشد

• پمپ آتش نشانی عمودی توربینی (Vertical Turbine Fire Pump)

پمپ های آتش نشانی عمودی توربینی نوعی از پمپ های سانتریفیوژ هستند که برای استخراج آب از داخل قنات ها و سفره های آب زیر زمینی کاربرد دارند. این پمپ ها به پمپ شفت خطی نیز شناخته شده هستند. تفاوت پمپ آتش نشانی عمودی توربینی با پمپ های کف کش این می باشد که نیروی محرکه کفکش درون آب قرار دارد در صورتی که در پمپ های توربینی نیرو محرکه سطح زمین قرار می گیرد. یک شفت بلند موتور پمپ آتش نشانی عمودی توربینی را به پروانه آن متصل می کند. معمولا موتور های دیزلی یا موتور های AC به این پمپ ها کوپل می شوند.

• پمپ آتش نشانی سانتریفیوژ افقی (End Suction Pump)

پمپ های آتش نشانی سانتریفیوژ افقی از جمله پر کاربرد ترین پمپ های در بازار هستند که در انواع دیزلی، مکشی، هیدرولیکی و غیره وجود دارند.پمپ های آتش نشانی سانتریفیوژ افقی بر اساس نیروی گریز از مرکز عمل می کنند. از یک پروانه درون پوسته تشکیل شده است و این گونه عمل می کند که آب به مرکز پروانه وارد و تسط نیروی گریز از مرکز به محیط پروانه انتقال و فشار را افزایش می دهد و از بخش خروجی خارج می شود

• پمپ آتش نشانی دو مکشه (Split Case Pump)

پمپ های آتش نشانی دو مکشه از سری پمپ های گریز از مرکز می باشند. این پمپ از نوع پمپ های افقی می باشد که محفظه حلزونی تک طبقه دارد. اجزای این پمپ قابل تعویض هستند.پروانه پمپ اسپلیت کیس از نوع شعاعی بسته و دارای دو ورودی سیال می باشد. پروانه این پمپ دارای نیروی محوری نیست و به صورت استاتیکی و دینامیکی عمل می کند. محور پمپ از لحاظ نشت سیال مورد پمپاژ کاملا آب بندی بوده و روی محور در محل آب بندی ها با بوش محافظ پوشش داده شده است. یاتاقان های پمپ نیاز به روغن کاری در طول عمر مفید خود ندارند زیرا بلبرینگ شیار دار آن دارای پوشش می باشند.

مؤلفه‌های مهم در پمپ :

هد پمپ ( حداکثر فشار افت هد):

متأثر از فشار خروجی از پمپ (از تقسیم فشار بر چگالی سیال و شتاب گرانش، ارتفاع مصور خروجی از پمپ به دست می‌آید) برای محاسبه‌ی هد می‌بایست همه‌ی موارد زیر محاسبه و با یکدیگر جمع شوند:

الف) فشار موردنیاز جهت غلبه بر نیروی جاذبه‌ی آب در اثر فاصله‌ی عمودی پمپ با آخرین مصرف‌کننده (آخرین اسپرینکلر یا آخرین لوله ایستاده)

ب) افت فشار طولی در اثر زبری نسبی لوله (محاسبه به‌روش‌های هیزین ویلیامز، دارسی ویسباخ و غیره که می‌توان از نرم‌افزارهایی نظیر پایپ نت یا اتواسپرینکلر نیز استفاده کرد)

ج) حداقل فشار مور نیاز خود مصرف‌کننده (مثلاً برای یک اسپرینکلر حداقل 0.5 bar و حداکثر فشار 12 bar)

د) افت فشار محلی (ناشی از عبور سیال از اتصالات مثل زانویی ها، شیرهای مسیر و غیره)

 دبی پمپ (حداکثر مصرف دبی جریان):

ظرفیت دهی سیال که مفهوم سرعت سیال در مساحت عبوری از آن را می‌دهد، به‌عبارتی‌دیگر مقدار حجم سیالی که در مدت‌زمانی مشخص بتواند پر کند که در بحث پمپ به‌ویژه در کشورمان واحد GPM (گالن بر دقیقه) پرکاربرد است.

برای محاسبه دبی پمپ:

الف) مساحت تحت پوشش لوله ایستاده و اسپرینکلر

ب) تعداد لوله ایستاده و اسپرینکلر

ج) مساحت مفروض (assumed) لوله ایستاده و اسپرینکلرها

د) و انواع و طرح ساختمان مؤثر است

که برآورد هرکدام خود یک مبحث طولانی و خارج از محدوده این مقاله می‌تواند باشد.

به‌جز دو مؤلفه‌های اصلی مذکور، سایر مؤلفه‌های مهم، نظیر توان، راندمان، BEP، NPSHr و غیره نیز بسیار اهمیت دارند مثلاً برای عدم خلل در پمپ (بحث کاویتاسیون تبخیری و حباب‌های مخرب هوا در پمپ می‌بایست NPSHa را محاسبه کرده و بزرگ‌تر از NPSHr در نظر بگیریم که در بخش آخر به جزئیات آن پرداخته می‌شود.

منحنی عملکرد (مشخصه) پمپ

این منحنی مانند DNA پمپ است که در کاتالوگ‌های شرکت‌ها به‌صورت یک نمودار با محور افقی دبی و محور عمودی هد نمایش داده می‌شود. در این نمودار سایر مشخصات مهم پمپ (موارد مطروحه در بخش 3 بخش قبل (مؤلفه‌های پمپ) وجود دارند که ناحیه‌ی سمت چپ (دبی بسیار کم) ناحیه کم راندمان و ناحیه‌ی سمت راست (دبی بسیار زیاد) ناحیه کم راندمان خطرناک است که موجب خیز شفت و آسیب یاتاقان‌ها می‌شوند، درنتیجه بهترین راندمان می‌تواند در نواحی وسطی منحنی باشد.)BEP)

محل تلاقی منحنی سیستم (محاسبات مفروض) و منحنی عملکرد (منحنی پمپ موردنظر)، نقطه عملکرد (duty point) است.

نحوه تحلیل فشار سیستم در بوستر پمپ نیز به شکل زیر محاسبه میشود:

فشار سیستم = فشار مکش + فشار بوستر – افت مربوطه به پمپ – افت ناشی از شیرهای کاهش فشار.

اجزای اصلی یک بوستر پمپ آتش نشانی

بوستر پمپ های اطفای حریق از دو پمپ اصلی و یک جوکی پمپ که بر روی یک شاسی مادر نصب شده اند تشکیل میشوند. در ادامه به تشریح این موارد پرداخته ایم.

1– جوکی پمپ :

برای تامین فشارهای ناشی از نشت و یا احیانا مصارف کم اطفا حریق. در واقع وظیفه اصلی آن این است که مانع استارت و استاپ های مکرر پمپ های اصلی در مواقعی که حریقی وجود ندارد شود و خودش به تنهایی فشار لازم را تامین کند.

2– کلکتور:

از یک سمت به سیستم تست و از سمت دیگر به شبکه مصرف متصل می شود. در بوستر پمپ های آتش نشانی بزرگ بر روی کلکتور یک فلومتر نصب می شود تا این امکان وجود داشته باشد که حجم زیادی از آب دورریز نشود و بوسیله آن عملکرد پمپ تحت کنترل درآید.

3– تبدیل هم مرکز

4– شیر یکطرفه

5– منبع دیافراگمی

6- استفاده از شیر پروانه ای (که البته در استاندارد NFPA چنین الزامی وجود ندارد)

7– سوئیچ فشار

8– گیج فشار

9 – شیر تستگ

10– شیر اطمینان

اجزای تشکیل دهنده بوستر پمپ:

 الکتروپمپ ها:

در سیستم بوستر پمپ آبرسانی می توان از انواع مختلفی از الکتروپمپ ها شامل تک یا چند پروانه، افقی، عمودی، کوپل مستقیم و یا کوپلینگ دار، سه فاز و تکفاز و … بهره گرفت. بر حسب نیازهای موجود تعداد و مدل آنها را میتوان انتخاب کرد. ملاک انتخاب پمپ برای بوستر پمپ ها امکان کارکرد هر دو پمپ است. بنابراین دبی آب بین پمپ ها تقسیم خواهد شد. یعنی اگر کارکرد پمپ اول به میزان مورد نیاز جوابگو نباشد پمپ بعدی برای کمک وارد مدار میشود.

البته در بوستر پمپ‌های آتش نشانی با توجه به حساسیتهای بالاتر حتما باید از دو پمپ اصلی استفاده کرد. هر یک از الکتروپمپ‌ ها به تنهایی قادر به تأمین هد و دبی مورد نیاز کل باشند. در این حالت یکی از الکتروپمپ‌ ها بعنوان پمپ اصلی و دیگری بعنوان رزرو با همان مشخصات پمپ اصلی انتخاب خواهد شد. البته باید در نظر داشت هر یک از پمپ‌ ها از یک پرشر سوئیچ مجزا دستور خواهند گرفت.

تجهیزات اندازه گیری و کنترل فشار:

تجهیزات اندازه گیری و کنترل فشار مورد استفاده در بوستر پمپ آب در مدل های دور متغیر و دور ثابت متفاوت است. اغلب اوقات در بوستر پمپ های آتش نشانی و یا آبرسانی دور ثابت به تعداد الکتروپمپ ها از پرشرسوئیچ های تک ضرب یک مرحله ای استفاده می شود که فشار هر یک بر اساس نیاز سیستم تنظیم می شود.

در بوستر های دور ثابت از دو سوئیچ فشار برای کنترل فشار حداقل و حداکثر سیستم استفاده می شود. مقدار محدوده فشار مجاز کاری بوستر پمپ برای واحد کنترل با استفاده از سوئیچ فشار تعیین می شود.

در بوستر پمپ های دور متغیر از پرشر ترانسمیتر استفاده می شود. پرشر ترانسمیتر فشار خروجی را در هر لحظه حس کرده و آن را به اینورتر یا دستگاه دریافت کننده انتقال میدهد. بر اساس میزان این فشار حالت کارکرد الکترو پمپ ها تغییر میکند.

کلکتور:

کلکتورها در سیستم بوستر پمپ به دو نوع فولادی سیاه و یا گالوانیزه تقیسم می شوند. معمولا در بوستر پمپ آتش نشانی از لوله های مانسمان یا درزدار فشار قوی سیاه استفاده می شود که پس از ساخت از ضد زنگ و رنگ برای پوشش آنها استفاده میشود. کلکتور یا از لوله و اتصالات گالوانیزه بصورت فیتینگی ساخته می شود و یا بوسیله لوله های مانسمان یا درزدار فشار قوی با آبکاری گالوانیزه گرم تولید می شود.

تابلو کنترل و فرمان:

تابلوی برق یا فرمان وسیله ای است که سیستم مکانیکی و الکتریکی را هماهنگ می کند. بر حسب مدل بوستر پمپ که ممکن است از نوع دور ثابت یا دور متغیر باشد، تابلو کنترل می تواند شاما امکانات مختلفی باشد. تابلو فرمان اغلب دارای نمایشگر برای نمایش حالات کارکرد سیستم و انجام تنظیمات مختلف است. بدنه تابلو ها معمولا از نوع گالوانیزه با پوشش رنگ الکترواستاتیک با ضخامت مناسب با ابعاد آن است.

طراحی مناسب تابلو می تواند نقش به سزایی در کارکرد مطلوب بوستر پمپ داشته باشد. تابلو های بر و فرمان باید الکتروموتور ها و پمپ ها را از خطرات احتمالی نظیر نوسانات شدید در شبکه برق و خشک کار کردن پمپ ها و غیره محافظت کنند. همچنین تابلو باید از نظر ایمنی نیز مورد تائید باشد .وظیفه کنترلر (PLC)این است که بوستر را طوری کنترل کند که در شبکه مصرف فشار و دبی مطلوب ایجاد گردد و استهلاک نیز در پمپ ها بطور مساوی تقسیم گردد.

منبع تحت فشار:

منبع تحت فشار در بوستر پمپ آب برای جلوگیری از ضربه قوچ و کارکرد کمتر الکتروپمپ ها و تثبیت فشار در سیستم لوله کشی استفاده می شود. منابع تحت فشار در خروجی الکتروپمپ ها نصب می شود و فشار آب خروجی منبع، مستقیما به منبع وارد می شود.

منابع تحت فشار بر حسب نوع و کاربرد و قدرت بوستر پمپ ها در انواع دیافراگمی قابل تعویض، تیوپی قابل تعویض، و در فشار های کاری مختلف 8 بار، 10 بار، 16 بار تا دمای 60 الی 90 درجه سانتی گراد از برندهای مختلف انتخاب می شوند.

در بوستر پمپ هایی که از کنترلر برای کنترل کارکرد استفاده می شود حجم مخازن دیافراگمی مورد نیاز کمتر از حجم محاسبه شده خواهد بود. زیرا کنترلر با برنامه ریزی صحیح می تواند بخشی از عملکرد مخزن دیافراگمی را پوشش دهد. این منبع به واسطه لوله یا اتصال قابل انعطاف به کلکتور دهش متصل می گردد و فقط در مدل های دور ثابت مورد استفاده قرار می گیرد.

شیر آلات:

شیر آلاتی که در بوستر پمپ ها استفاده میشود بر حسب دبی و فشار کاری میتواند متغیر باشد. معمولا از سایز 3 اینچ به بالا از شیرآلات چدنی و در سایزهای پائین تر از نوع برنجی استفاده می گردد. فشار کاری شیرآلات استفاده شده در بوستر پمپ آبرسانی بسته به فشار کاری می تواند از نوع PN16 – PN10 و یا PN20 و یا بالاتر انتخاب شود.

لرزه گیر:

لرزه گیرها بیشتر از نوع لاستیکی مهاردار انتخاب می شوند. این تجهیز را به دو حالت می توان نصب کرد. در حالت اول روی کلکتورهای اصلی ورودی و خروجی ، در مجموع شامل دو عدد و در حالت دوم در ورودی و خروجی هر پمپ به ازای هر پمپ دو عدد از آنها استفاده میشود. رنج فشار لرزه گیرها بسته به ظرفیت بوستر متفاوت است.

اتصالات تبدیلی و فلنجها:

برای اتصال قطعات مختلف بوسترپمپ به هم از اتصالات و فلنج ها استفاده می شود. بر اساس نوع و حجم بوسترها از اتصالات و فلنجهای جوشی یا دنده ای استفاده می شود

شاسی:

برای تجمیع بوستر پمپ مجموعه الكتروپمپ های بخش مکش، بخش دهش و تابلوی کنترل و فرمان بر روی يك شاسی اصلی نصب میشوند. پمپ ها و الکتروموتورها باید روی یک شاسی مناسب قرار گیرند تا از ارتعاش و حرکت آنها جلوگیری کند. مقاومت شاسی و نوع آن بستگی به وزن و حجم الکتروموتور ها و پمپ های استفاده شده دارد.

استاندارد های بوسترپمپ آتش نشانی

برای بوسترهای اطفای حریق استاندارد متنوع و زیادی وجود دارد. سازمان آتش نشانی نیز یک پیش نویس به همین منظور تهیه کرده است. اما از مشهورترین استاندارد ها می توان موارد زیر را نام برد:

1- استاندارد NFPA : که شناخته شده ترین و معتبرترین استاندارد است.

2- EN 12845 استاندارد اروپایی : که بعلت حضور برند های اروپایی (مانند ایتالیایی، آلمانی و گاها انگلیسی) در کشور ما معمولا از این استاندارد استفاده می شود.

ذکر این نکته لازم است که استاندارد NFPA در بیشتر نقاط دنیا قابل اتک اتر می باشد. حال که استاندارد NFPA بعنوان معتبرترین استاندارد در زمینه طراحی و الزامات بوستر پمپ های آتش نشانی در زیر به معرفی مختصری از آن می پردازیم.

National Fire Protection Association (NFPA) یک سازمان بزرگ معتبر است که اهداف زیر را دنبال می کند:

1. کاهش بار جهانی حریق و خطرات ناشی از آن.
2. ارائه کدهای عمومی و استانداردهای اطفای حریق (چیزی در حدود 300 کد و استاندارد).
3. تخقیق و آموزش.

تفاوت میان کد و استاندارد: کدهای NFPA کارهای که باید انجام شود را مشخص می کند و استانداردهای آن مشخص می کنند که این کدها چگونه باید اجرا شوند.

دقت کنید بدلیل وجود فشار بالا درون لوله های خروجی از بوستر پمپهای خانگی و آنشنشانی حتما از لوله پلی اتیلن فشار قوی باید استفاده نمائید.

تفاوت های بوستر پمپ های آتش نشانی و آبرسانی

1- یک بوستر پمپ آتش نشانی حتما باید سه جز زیر را داشته باشد:

• یک الکتروپمپ
• یک موتور دیزل
• یک جوکی پمپ

2- در بوستر پمپ های اطفای حریق به ازای هر پمپ یک تابلو برق مجزا باید وجود داشته باشد. در اینجا ما برای الکتروپمپ موتور دیزل و جوکی پمپ یک تابلو برق جداگانه داریم. یعنی همانند بوستر پمپ های آبرسانی نیست، که بطور مثال اگر سه پمپ داشته باشیم تنها یک تابلو برق وظیفه کنترل سیستم بوسترپمپ را بعهده دارد.

3- در بوستر های اطفای حریق در بخش مکش ، کلکتوری وجود ندارد.

4- در اینجا برای هر پمپ دو عدد سوئیچ فشار وجود دارد که یکی از سوئیچ ها به عنوان رزو و استندبای قرار دارد.

5- در زیر پرشر سوئیچ یک شیر تست وجود دارد که در صورت باز کردن این شیر پمپ ها استارت می کنند.

بعلت اینکه بوستر پمپ های آتش نشانی برای مدت طولانی خاموش است و صرفا در موقع حریق استارت می شود به همین دلیل همین باید برای هر پمپ دو پرشر سوئیچ داشته باشیم که در صورت عمل نکردن یکی، دیگری وارد شود. همچنین بوسترها باید بصورت دوره ای تست شود و از نظر عملکردی نیز تضمین شود و تعبیه شیر تست به همین خاطر است.

6- در بوستر پمپهای اطفای حریق هر یک از پمپ ها یک منبع دیافراگمی جداگانه بر روی خط دهش خود دارند.