يتضمن تحديد ضغط مضخة الحريق المطلوبة تقييم الطلب على التدفق والارتفاع وفقدان الاحتكاك ومتطلبات ضغط النظام ومعايير تصميم الحماية من الحرائق. يشرح هذا الدليل كيفية حساب ضغط مضخة الحريق واختيار مضخة الحريق المناسبة لأنظمة الحماية من الحرائق الموثوقة.
يعد اختيار مضخة الحريق الصحيحة أحد أهم القرارات عند تصميم نظام الحماية من الحرائق. يجب أن توفر مضخة الحريق كمية كافية من الماء عند الضغط المطلوب للتأكد من أن الرشاشات والصنابير والأنابيب العامة ومحطات الخراطيم وغيرها من معدات الحماية من الحرائق يمكن أن تعمل بفعالية أثناء حالات الطوارئ.
أحد الأسئلة الأكثر شيوعًا التي يطرحها أصحاب المباني ومقاولو الحماية من الحرائق والمهندسين ومصممي الأنظمة هو: كيف يمكنك تحديد ضغط مضخة الحريق المطلوب؟
الجواب لا يكمن ببساطة في اختيار مضخة الضغط الأعلى المتوفرة. يمكن للمضخة كبيرة الحجم أو المختارة بشكل غير صحيح أن تؤدي إلى تكاليف غير ضرورية وضغط زائد على النظام ومشاكل محتملة في المعدات. من ناحية أخرى، قد تفشل المضخة التي لا يمكنها توفير الضغط الكافي في تلبية الطلب الهيدروليكي لنظام الحماية من الحرائق.
يتمثل النهج الصحيح في تحديد التدفق والضغط المطلوبين للنظام استنادًا إلى التصميم الهيدروليكي ثم اختيار مضخة حريق يمكنها تلبية تلك المتطلبات بموجب معايير الحماية من الحرائق المعمول بها.
تشرح هذه المقالة العوامل الرئيسية المشاركة في تحديد ضغط مضخة الحريق المطلوبة وتوفر إطارًا عمليًا لاختيار مضخة الحريق.
ضغط مضخة الحريق هو الضغط الذي تولده مضخة الحريق لتحريك المياه من خلال نظام الحماية من الحرائق. تتم مناقشته عادةً من حيث الضغط عند تفريغ المضخة، وغالبًا ما يتم قياسه بوحدة رطل لكل بوصة مربعة أو بار أو كيلو باسكال أو متر من رأس الماء.
ومع ذلك، فإن الضغط المطلوب عند مضخة الحريق ليس بالضرورة هو نفس الضغط المطلوب عند الرشاش أو مخرج الخرطوم البعيد.
أثناء انتقال الماء عبر النظام، يفقد الضغط بسبب:
يجب أن توفر مضخة الحريق ضغطًا كافيًا للتغلب على هذه الخسائر مع الاستمرار في توفير الحد الأدنى من الضغط المطلوب عند النقطة الأكثر تطلبًا هيدروليكيًا في النظام.
ولهذا السبب يجب دائمًا تحديد ضغط مضخة الحريق كجزء من الحساب الهيدروليكي الإجمالي بدلاً من تحديده بشكل مستقل.
المفهوم الأساسي لتحديد ضغط مضخة الحريق المطلوبة هو:
ضغط مضخة الحريق المطلوب = ضغط النظام المطلوب + فقدان الضغط + فقدان الارتفاع - ضغط الشفط المتوفر
يوفر هذا الحساب نقطة بداية عملية لتحديد الضغط الذي تحتاج مضخة الحريق إلى توفيره.
العوامل الأربعة الرئيسية هي:
يمكن أن يكون لكل عامل تأثير كبير على الاختيار النهائي لمضخة الحريق.
قبل تحديد ضغط المضخة، يجب تحديد تدفق النار المطلوب.
تم تصميم أنظمة الحماية من الحرائق حول التدفق والضغط. يجب أن تكون المضخة قادرة على توفير تدفق المياه المطلوب عند الضغط المطلوب.
قد يعتمد التدفق المطلوب على نوع نظام الحماية من الحرائق والتطبيق. على سبيل المثال، قد يتضمن النظام ما يلي:
يتم تحديد الطلب الهيدروليكي بشكل عام من خلال منطقة الحماية من الحرائق الأكثر تطلبًا أو السيناريو المحدد في تصميم النظام.
على سبيل المثال، لنفترض أن نظام الحماية من الحرائق يتطلب تدفقًا قدره 1000 جالون في الدقيقة. ويجب اختيار مضخة الحريق على أساس قدرتها على توصيل هذا التدفق مع الحفاظ على الضغط الذي يتطلبه النظام.
المضخة التي توفر ضغطًا مرتفعًا ولكن التدفق غير كافٍ ليست مناسبة. وبالمثل، فإن المضخة ذات التدفق الكافي ولكن الضغط غير الكافي لا يمكنها تلبية طلب النظام.
ولذلك،يجب دائمًا مراعاة التدفق والضغط معًا عند اختيار مضخة الحريق.
والخطوة التالية هي تحديد الحد الأدنى من الضغط المطلوب عند النقطة الأكثر تطلبًا هيدروليكيًا في النظام.
غالبًا ما توجد هذه النقطة عند الرشاش أو مخرج الأنبوب أو وصلة الخرطوم. وقد يقع أيضًا على ارتفاع أعلى أو في منطقة ذات مقاومة هيدروليكية كبيرة.
يعتمد الضغط المطلوب على نوع معدات الحماية من الحرائق التي يتم توفيرها ومعايير تصميم النظام.
بالنسبة لأنظمة الرش، يتأثر الضغط المطلوب بالحد الأدنى لضغط تشغيل الرشاش وكثافة التفريغ أو التدفق المطلوب.
بالنسبة لأنظمة الأنابيب القائمة، يجب مراعاة الضغط المطلوب عند توصيلات الخرطوم.
المبدأ الأساسي هو أن مضخة الحريق يجب أن توفر ضغطًا كافيًا بحيث يظل الضغط المطلوب متاحًا عند النقطة الأكثر تطلبًا بعد حساب جميع الخسائر الهيدروليكية.
يفقد الماء الضغط أثناء تدفقه عبر الأنابيب. وهذا ما يُعرف بفقد الاحتكاك.
يعتمد مقدار فقدان الاحتكاك على عدة عوامل، بما في ذلك:
عادةً ما تخلق الأنابيب الأصغر خسائر احتكاك أكبر من الأنابيب الأكبر حجمًا عندما تحمل نفس التدفق.
ومع زيادة التدفق، تزداد خسائر الاحتكاك أيضًا. وهذا يعني أن مضخة الحريق المصممة لتطبيقات التدفق العالي قد تتطلب ضغطًا أكبر بكثير من المضخة التي تخدم نظامًا أصغر.
عادةً ما تحسب الحسابات الهيدروليكية فقدان الاحتكاك في الأنابيب الرئيسية والخطوط الفرعية والتجهيزات والصمامات والمكونات الأخرى.
للحصول على حجم دقيق لمضخة الحريق، يجب تقييم مسار التدفق بالكامل من تفريغ المضخة إلى المنفذ الأكثر تطلبًا.
يعد الارتفاع عاملاً رئيسيًا آخر في تحديد ضغط مضخة الحريق المطلوبة.
عندما يجب ضخ المياه إلى ارتفاع أعلى، يلزم ضغط إضافي. وهذا مهم بشكل خاص في:
وكتقريب هندسي عام، يتطلب كل 10 أمتار من فرق الارتفاع حوالي 0.98 بار من الضغط الإضافي. في الوحدات المعتادة بالولايات المتحدة، مطلوب ما يقرب من 0.433 رطل لكل بوصة مربعة لكل قدم زيادة في الارتفاع.
على سبيل المثال، إذا كانت مضخة الحريق يجب أن تزود المياه إلى المعدات الموجودة على ارتفاع 30 مترًا فوق المضخة، فسيتطلب النظام حوالي 2.94 بار من الضغط الإضافي للتغلب على فرق الارتفاع.
ويجب أن يضاف هذا الضغط إلى الضغط المطلوب عند النقطة البعيدة وإلى خسائر الاحتكاك في جميع أنحاء نظام الأنابيب.
يمكن أن يؤدي تجاهل الارتفاع إلى ظهور مضخة حريق كافية عند مستوى الأرض ولكنها لا توفر ضغطًا كافيًا عند أعلى نقطة في النظام أو أبعدها.
تعتبر إمدادات المياه المتاحة أحد الاعتبارات الحاسمة الأخرى.
لا تعمل مضخة الحريق دائمًا من مصدر مياه منخفض الضغط. في العديد من المنشآت، تستقبل المضخة الماء من:
إذا كان مصدر المياه يوفر بالفعل بعض الضغط، فإن هذا الضغط المتاح يمكن أن يساهم في الضغط الإجمالي الذي يتطلبه النظام.
على سبيل المثال، إذا كان الحساب الهيدروليكي يشير إلى أن النظام يتطلب 10 بار عند تفريغ المضخة ولكن يمكن أن يوفر مصدر المياه بشكل موثوق 3 بار عند شفط المضخة، فقد تحتاج المضخة إلى إضافة حوالي 7 بار من الضغط، وفقًا للتصميم الهيدروليكي الكامل.
ومع ذلك، يجب تقييم إمدادات المياه المتاحة بعناية. الضغط الساكن والضغط المتبقي ليسا متماثلين.
يتم قياس الضغط الساكن عندما يكون التدفق قليلًا أو معدومًا. الضغط المتبقي هو الضغط المتاح أثناء تدفق الماء.
يجب تقييم أنظمة الحماية من الحرائق في ظل ظروف التدفق المتوقعة، لأن ضغط إمدادات المياه قد ينخفض بشكل كبير عندما يزيد الطلب.
الضغط المقدر لمضخة الحريق هو الضغط الذي صممت المضخة لتوفيره عند التدفق المقدر لها.
على سبيل المثال، يمكن تصنيف مضخة الحريق على النحو التالي:
يجب تقييم المضخة بناءً على منحنى أدائها الكامل وليس على النقطة المقدرة لها وحدها.
مضخات الحريق عمومًا قادرة على العمل عبر مجموعة من ظروف التدفق. لذلك، يجب فحص منحنى أداء المضخة مقابل طلب النظام للتأكد من أن المضخة المختارة تعمل ضمن نطاق الأداء المطلوب.
عند اختيار المضخة، يجب على المهندسين مراعاة العلاقة بين:
يوفر منحنى المضخة معلومات قيمة حول كيفية أداء المضخة في ظل ظروف التشغيل المختلفة.
ضغط التدوير، المعروف أيضًا باسم ضغط الإغلاق، هو الضغط الذي تنتجه المضخة عندما لا يكون هناك تدفق للمياه من خلال التفريغ.
يعد هذا أحد الاعتبارات المهمة لأن ضغط النظام يمكن أن يزيد بشكل كبير عندما تبدأ مضخة الحريق ولكن يكون التدفق قليلًا أو معدومًا.
قد يكون للمضخة ضغط مقدر يبلغ 100 رطل لكل بوصة مربعة عند التدفق المقدر، ولكن قد يكون ضغط الطحن أعلى.
يجب أن تكون مكونات النظام، بما في ذلك الأنابيب والصمامات والتجهيزات وغيرها من المعدات، قادرة على التعامل مع الضغط الذي يمكن أن يحدث أثناء التشغيل.
وهذا هو أحد الأسباب التي تجعل اختيار مضخة الحريق لا يعتمد فقط على ضغط التفريغ المقدر.
يعد منحنى أداء مضخة الحريق أحد أهم المستندات لاختيار وتقييم مضخة الحريق.
يوضح منحنى مضخة الحريق النموذجية العلاقة بين التدفق والضغط.
يمكن أن يساعد المنحنى المهندسين على تحديد:
يجب مقارنة نقطة طلب النظام مع منحنى المضخة للتحقق من أن المضخة يمكنها تلبية التدفق والضغط المطلوبين.
على سبيل المثال، إذا أشار الحساب الهيدروليكي إلى أن النظام يتطلب 1000 جالون في الدقيقة عند 120 رطل لكل بوصة مربعة، فيجب أن تكون المضخة المحددة قادرة على تقديم هذا الأداء على الأقل في حالة التشغيل المطلوبة.
وينبغي أيضًا تقييم منحنى المضخة وفقًا لمعايير الحماية من الحرائق ومتطلبات المشروع المعمول بها.
يجب تحديد ضغط مضخة الحريق وفقًا للقوانين والمعايير واللوائح المحلية المعمول بها.
بالنسبة للعديد من أنظمة الحماية من الحرائق التجارية والصناعية، يعد NFPA 20 مرجعًا مهمًا لاختيار وتركيب مضخات الحريق الثابتة.
ومع ذلك، يمكن أن تختلف المتطلبات المطبقة اعتمادًا على:
بالإضافة إلى NFPA 20، قد تنطبق معايير أخرى على الرشاشات والأنابيب العامة وصنابير إطفاء الحرائق وإمدادات المياه والاختبار.
ومن المهم التمييز بينمتطلبات أداء مضخة الحريقومتطلبات التصميم الهيدروليكي للنظام. يوفر NFPA 20 متطلبات تركيب مضخة الحريق وأدائها، بينما تحدد المعايير والحسابات الهيدروليكية الأخرى الطلب الفعلي على المياه لنظام الحماية من الحرائق.
يجب على مهندسي الحماية من الحرائق المحترفين مراجعة تصميم النظام الكامل والمتطلبات المطبقة قبل اختيار المضخة النهائية.
النظر في مثال مبسط.
يتطلب نظام الحماية من الحرائق المتطلبات التالية:
باستخدام الحساب الأساسي:
الضغط المطلوب لمضخة الحريق = 7 + 1.5 + 2 − 2
يبلغ ضغط المضخة الإضافي المطلوب حوالي 8.5 بار.
يجب بعد ذلك تحديد المضخة بناءً على التدفق المطلوب عند حوالي 8.5 بار من الضغط الإضافي، مع الأخذ في الاعتبار أيضًا منحنى المضخة الكامل، وضغط التدوير، وإمدادات المياه المتاحة، والمعايير المعمول بها.
هذا مثال مبسط. تعد الحسابات الهيدروليكية الفعلية لمضخة الحريق أكثر تفصيلاً ويجب أن تأخذ في الاعتبار شبكة الأنابيب الكاملة وجميع المكونات ذات الصلة.
أحد الأخطاء الشائعة هو اختيار المضخة بناءً على الضغط فقط.
مضخة الحريق هي جهاز التدفق والضغط. يجب النظر في كلا المعلمتين في وقت واحد.
خطأ آخر هو تجاهل الارتفاع. النظام الذي يعمل بشكل جيد على مستوى الأرض قد لا يوفر ضغطًا كافيًا في الطوابق العليا.
يعد الفشل في حساب فقدان الاحتكاك مشكلة شائعة أخرى. يمكن لخطوط الأنابيب الطويلة وشبكات الأنابيب المعقدة أن تؤدي إلى خسائر كبيرة في الضغط.
ومن المهم أيضًا عدم الاعتماد فقط على ضغط إمدادات المياه الثابت. عادةً ما يكون الضغط المتبقي المتوفر في ظل ظروف التدفق أكثر صلة بأداء النظام الهيدروليكي.
وأخيرًا، قد يكون اختيار مضخة ذات ضغط زائد أمرًا صعبًا أيضًا. قد يتطلب الضغط الزائد على النظام معدات إضافية لتقليل الضغط ويمكن أن يزيد من تكاليف النظام.
يجب اختيار مضخة الحريق الصحيحة بعد الانتهاء من التحليل الهيدروليكي لنظام الحماية من الحرائق.
تتضمن عملية الاختيار الأساسية ما يلي:
يجب أن يوفر الاختيار النهائي للمضخة تدفقًا وضغطًا كافيين دون خلق ضغط زائد غير ضروري.
الحساب الهيدروليكي ليس سوى جزء واحد من مشروع ناجح للحماية من الحرائق. إن جودة وموثوقية مضخة الحريق نفسها لها نفس القدر من الأهمية.
يجب أن تكون الشركة المصنعة لمضخة الحريق المؤهلة قادرة على توفير بيانات دقيقة عن أداء المضخة، والوثائق الفنية، ومعلومات الاختبار، والشهادة المناسبة للتطبيق المقصود.
اعتمادًا على متطلبات المشروع، قد يحتاج العملاء إلى مضخات حريق كهربائية، أو مضخات حريق بمحركات الديزل، أو مضخات الفارس، أو مضخات توربينية عمودية، أو مضخات شفط نهائية، أو مضخات حريق منفصلة.
بالنسبة للمشاريع التي تتطلب معدات معتمدة، يجب على العملاء أيضًا التحقق من أن المضخة المحددة والمكونات المرتبطة بها تلبي متطلبات الاعتماد والاعتماد المطلوبة.
يجب أن تكون الشركة المصنعة الموثوقة أيضًا قادرة على دعم العملاء في اختيار المضخة ومنحنيات الأداء والمواصفات الفنية والوثائق المطلوبة للموافقة على المشروع.
يعد تحديد ضغط مضخة الحريق المطلوبة خطوة حاسمة في تصميم نظام موثوق للحماية من الحرائق. لا يمكن تحديد الضغط الصحيح من خلال النظر إلى المضخة وحدها. يجب أن يتم حسابه بناءً على المتطلبات الهيدروليكية الكاملة للنظام.
وتشمل العوامل الأكثر أهمية التدفق المطلوب، والحد الأدنى من الضغط عند النقطة الأكثر تطلبًا، وفقدان الاحتكاك، والارتفاع، وضغط إمدادات المياه المتاحة، وخصائص أداء مضخة الحريق.
يجب أن توفر مضخة الحريق المختارة بشكل صحيح التدفق المطلوب عند الضغط المطلوب أثناء التشغيل ضمن الأداء المطبق ومتطلبات النظام.
بالنسبة لمهندسي الحماية من الحرائق والمقاولين والاستشاريين ومتكاملي الأنظمة، فإن فهم هذه المبادئ يجعل من السهل تحديد مضخة الحريق المناسبة وتجنب أخطاء الحجم الشائعة. سواء كان المشروع يتطلب مضخة حريق كهربائية، أو مضخة حريق بمحرك ديزل، أو مضخة الفارس، أو مجموعة مضخات حريق كاملة، فإن الحسابات الهيدروليكية الدقيقة والتقييم الدقيق لأداء المضخة ضرورية للحماية من الحرائق التي يمكن الاعتماد عليها.
.jpg)