لا يبقى الماء دائمًا في حالة سائلة تحت جميع ظروف الضغط. عند درجة حرارة معينة، يمكن أن يبدأ الماء في التبخر عندما ينخفض ضغطه المطلق إلى ضغط البخار أو أقل منه.
داخل مضخة حريق الطرد المركزي، يمكن أن يصبح الضغط منخفضًا بشكل خاص بالقرب من عين المكره، حيث يدخل الماء إلى المكره الدوار. إذا كان الضغط غير كاف، يمكن أن تتشكل فقاعات بخار صغيرة. عندما يتحرك الماء عبر المكره إلى مناطق الضغط العالي، تنهار الفقاعات.
هذه هي الآلية الأساسية للتجويف.
يتم تقييم العلاقة بين إمدادات المياه والمضخة '؛s بشكل شائع باستخدام NPSH. يحدد NFPA 20 NPSH فيما يتعلق بالضغط المطلق عند شفط المضخة وضغط بخار السائل. يجب أن توفر حالة الشفط المتاحة NPSH كافيًا لمتطلبات تشغيل المضخة و#39؛s.
.jpg)
هناك عدة شروط يمكن أن تقلل من NPSH المتاح لمضخة الحريق
انخفاض مستوى الماء في خزان الشفط
خسائر احتكاك أنابيب الشفط المفرطة
أنابيب الشفط صغيرة الحجم
سرعة التدفق المفرطة في خط الشفط
مكونات الشفط المحظورة أو المقيدة
عدد مفرط من التركيبات أو تغييرات مفاجئة في الاتجاه
ارتفاع درجة حرارة الماء
عدم كفاية غمر المضخة
الارتفاع المفرط فوق مصدر المياه
تكوين أنابيب الشفط سيئة
تكوين دوامة عند تناول الماء
تشغيل المضخة بما يتجاوز الظروف الهيدروليكية المقصودة
نظرًا لأن هذه العوامل غالبًا ما ترتبط بتصميم النظام وتركيبه بدلاً من المضخة نفسها، فإن منع التجويف يتطلب التعاون بين الشركة المصنعة لمضخة الحريق ومصمم النظام والمقاول وفريق التشغيل.
يرمز NPSH إلى صافي رأس الشفط الإيجابي. هناك مفهومان مهمان بشكل خاص: NPSH متاح وNPSH مطلوب.
NPSH متاح (NPSha)يمثل ظروف الشفط التي توفرها المنشأة. يعتمد ذلك على عوامل مثل مستوى الماء، والضغط الجوي، ودرجة حرارة الماء، وفقدان أنابيب الشفط، والضغط عند مدخل المضخة.
مطلوب NPSH (NPSHr)يمثل الحد الأدنى من حالة الشفط التي تتطلبها المضخة عند نقطة تشغيل معينة. ويرتبط بتصميم المضخة وسرعتها ومعدل تدفقها ويتم توفيره عادةً من قبل الشركة المصنعة للمضخة من خلال بيانات الأداء.
المبدأ الأساسي واضح ومباشر: يجب أن يكون NPSH المتوفر كافيًا للمضخة '؛ تتطلب NPSH في ظل ظروف التشغيل المعمول بها. توضح مواد NFPA 20 أن NPSH غير الكافي يمكن أن يسمح بتبخر الماء عند مدخل المضخة، مما ينتج عنه فقاعات تنهار داخل المضخة وتسبب الضوضاء والاهتزاز والأضرار المحتملة.
لهذا السبب، ينبغي أخذ NPSH في الاعتبار أثناء اختيار مضخة الحريق وتصميم النظام بدلاً من التحقيق فيه فقط بعد ظهور مشكلة في المضخة.
يمكن أن يؤثر التجويف على مضخة الحريق بعدة طرق.
يتداخل تكوين فقاعات البخار مع الحركة السلسة للماء عبر المكره. عندما يصبح التجويف أكثر شدة، قد تفشل المضخة في تحقيق التدفق والضغط المتوقعين.
بالنسبة لنظام الحماية من الحرائق، يعد هذا مصدر قلق بالغ لأن غرض المضخة '؛ هو توفير إمدادات المياه التي يتطلبها نظام الحماية من الحرائق.
أحد أكثر أعراض التجويف التي يمكن التعرف عليها هو الضوضاء غير الطبيعية. قد تصدر مضخة التجويف صوتًا يُقارن أحيانًا بالحصى أو الحجارة الصغيرة التي تتحرك عبر المضخة.
قد يزداد الاهتزاز أيضًا لأن التكوين السريع لفقاعات البخار وانهيارها يخلق قوى هيدروليكية غير مستقرة.
ومع ذلك، فإن الضوضاء أو الاهتزاز وحده لا يثبت حدوث التجويف. يمكن أن تؤدي المشكلات الميكانيكية أو الهيدروليكية الأخرى إلى ظهور أعراض مشابهة، لذا من الضروري استكشاف الأخطاء وإصلاحها بشكل صحيح.
يمكن أن يؤدي انهيار الفقاعة المتكرر بالقرب من المكره إلى تأثيرات ضغط موضعية على الأسطح المعدنية. قد يؤدي التجويف المطول إلى تآكل السطح، والتنقر، وتدهور المكونات الهيدروليكية.
تعتمد شدة الضرر على ظروف التشغيل والمدة وتصميم المضخة والمواد وشدة التجويف.
تعتبر مضخة الحريق جزءًا من نظام سلامة الحياة. يمكن أن يؤدي التشغيل المستمر في ظل ظروف الشفط السيئة إلى تقليل موثوقية المعدات وربما زيادة متطلبات الصيانة.
لهذا السبب، ينبغي التعامل مع تجنب التجويف كجزء من استراتيجية الموثوقية الشاملة لنظام مضخة الحريق.
قد يواجه متخصصو الحماية من الحرائق عدة علامات تحذيرية عند التحقق من التجويف المحتمل
ضجيج غير عادي من المضخة
زيادة الاهتزاز
انخفاض غير متوقع في التدفق
الفشل في تحقيق ضغط التفريغ المتوقع
الضغط المتقلب أو أداء المضخة غير المستقر
الضرر أو التنقر على المكره
التغيرات في أداء المضخة بمعدلات تدفق أعلى
ضغط شفط منخفض بشكل غير طبيعي
تدهور الأداء عندما يصبح منسوب المياه منخفضا
والنقطة المهمة بشكل خاص هي أن التجويف يمكن أن يصبح أكثر وضوحًا مع زيادة التدفق. نظرًا لأن متطلبات المضخة NPSH يمكن أن تختلف باختلاف نقطة التشغيل، فيجب تقييم ظروف الشفط في ظروف التشغيل ذات الصلة بدلاً من تقييم نقطة اختبار واحدة مناسبة فقط.
يبدأ منع التجويف بالتصميم الهيدروليكي الصحيح.
يجب اختيار المضخة وفقًا للتدفق والضغط والسرعة ومصدر المياه وظروف النظام المطلوبة.
يجب مراجعة بيانات أداء الشركة المصنعة للمضخة '؛ بعناية، بما في ذلك المعلومات المتاحة فيما يتعلق بمتطلبات NPSH.
إن اختيار المضخة فقط وفقًا للتدفق والضغط المقننين دون مراعاة ظروف الشفط يمكن أن يخلق مشاكل لاحقًا.
يجب أن يوفر مصدر المياه ظروف شفط كافية طوال نطاق التشغيل المتوقع.
بالنسبة للخزانات، هذا يعني النظر في أدنى مستوى للمياه العاملة بدلاً من افتراض أن الخزان سيكون ممتلئًا دائمًا.
بالنسبة لمضخات الحريق التوربينية العمودية، يعد مستوى المياه وغمر المضخة ذا أهمية خاصة. يتضمن NFPA 20 أحكامًا محددة تتناول الغمر ومنع التجويف المفرط في منشآت المضخات التوربينية العمودية.
يجب تصميم أنابيب الشفط لتقليل خسائر الاحتكاك غير الضرورية والسرعة المفرطة.
يمكن للأنبوب الصغير جدًا أن يزيد من فقدان الضغط بين مصدر المياه والمضخة. كل فقدان إضافي للضغط يقلل من حالة الشفط المتاحة للمضخة.
يعالج NFPA 20 أيضًا أبعاد وقيود أنابيب الشفط لأن ظروف الشفط تؤثر بشكل مباشر على أداء مضخة الحريق.
يمكن للصمامات والتجهيزات والمصافي والمخفضات والمرفقين والمكونات الأخرى أن تؤدي إلى فقدان الضغط.
وينبغي إيلاء اهتمام خاص لجانب الشفط من المضخة. أي قيود تقلل الضغط بشكل كبير عند مدخل المضخة يمكن أن تساهم في عدم كفاية NPSH.
يتضمن NFPA 20 المتطلبات التي تحكم الأجهزة المسموح بها في أنابيب شفط مضخة الحريق ويؤكد على الترتيبات التي لا تقيد تشغيل المضخة.
هندسة أنابيب الشفط مهمة.
يمكن أن تؤدي التغييرات المفاجئة في الاتجاه، والمخفضات سيئة الترتيب، وأطوال الأنابيب المستقيمة غير الكافية، وأنماط التدفق غير المواتية إلى حدوث اضطراب وتدفق غير متساوٍ يدخل إلى المضخة.
الهدف هو تزويد المضخة بتدفق مستقر ومضغوط بدرجة كافية يدخل إلى مدخل الشفط.
يمكن أن يؤدي انخفاض مستوى الماء إلى تقليل رأس الشفط المتاح للمضخة. في الخزانات المفتوحة وتطبيقات الحفر الرطبة، يمكن أن يساهم الغمر غير الكافي أيضًا في تكوين الدوامة.
يمكن للدوامة إدخال الهواء إلى تدفق الشفط والتأثير سلبًا على تشغيل المضخة.
بالنسبة لمضخات الحريق التوربينية العمودية ذات السعة الكبيرة، يتعرف NFPA 20 على وجه التحديد على العلاقة بين الغمر ومنع الدوامة وNPSH والتجويف.
تؤثر درجة حرارة الماء على ضغط البخار. ومع زيادة درجة حرارة الماء، يزداد ضغط البخار أيضًا، مما قد يقلل الهامش بين الضغط عند مدخل المضخة وضغط بخار الماء.
ولذلك، ينبغي النظر في درجات حرارة الماء غير العادية عند تقييم ظروف الشفط.
لا ينبغي تقييم مضخة الحريق بناءً على الحسابات النظرية فحسب. يمكن أن يساعد الاختبار في تحديد ظروف الشفط والتفريغ الفعلية.
أثناء التشغيل والاختبار الدوري، يمكن أن توفر قياسات الضغط والتدفق ذات الصلة معلومات مفيدة حول ما إذا كانت المضخة تعمل في ظل الظروف المتوقعة.
إذا لوحظت ضوضاء غير عادية أو اهتزاز أو تقلبات في ضغط الشفط أو أداء غير متوقع، فيجب فحص نظام الشفط بدلاً من افتراض أن المضخة نفسها معيبة.
يعد ضغط الشفط أحد أكثر العوامل المفيدة عند استكشاف مشكلة التجويف المشتبه بها وإصلاحها.
ومع ذلك، فإن ضغط الشفط الموضح على المقياس لا يعادل تلقائيًا NPSH المتوفر. تتضمن حسابات NPSH الضغط المطلق والارتفاع وضغط بخار السائل وعوامل أخرى.
يعد هذا التمييز مهمًا لأن قراءة مقياس الشفط وحدها قد لا توفر معلومات كافية لتحديد ما إذا كانت المضخة تحتوي على كمية كافية من NPSH.
يتضمن NFPA 20 متطلبات قياس ضغط الشفط ويتعرف على الظروف التي قد يكون فيها مقياس الضغط/الفراغ المركب ضروريًا.
لإجراء تحقيق كامل، يجب على المهندسين تقييم ضغط الشفط الفعلي، ومستوى الماء، ودرجة الحرارة، ومعدل التدفق، وفقدان الأنابيب، والارتفاع، والشركة المصنعة للمضخة '؛s بيانات NPSH.
ليس بالضرورة.
يمكن أن ينجم التجويف عن التفاعل بين تصميم المضخة وظروف التركيب. حتى مضخة الحريق المصنعة بشكل صحيح يمكن أن تتعرض للتجويف إذا تم تركيبها في ظروف شفط غير مناسبة.
ولهذا السبب، يتم تقاسم مسؤولية الوقاية من التجويف عبر دورة حياة المشروع.
يجب على الشركة المصنعة للمضخة تقديم بيانات دقيقة عن الأداء الهيدروليكي ومتطلبات التطبيق. يجب على مصمم النظام تقييم إمدادات المياه وظروف الشفط. يجب على المقاول تركيب أنابيب ومعدات الشفط بشكل صحيح. أثناء التشغيل، يجب اختبار النظام في ظل ظروف التشغيل المناسبة.
وهذا مهم بشكل خاص للمشاريع التي تنطوي على مضخات حريق عالية القدرة، وخطوط أنابيب الشفط الطويلة، والمنشآت المرتفعة، وإمدادات المياه منخفضة المستوى، والمضخات التوربينية العمودية.
يجب على الشركة المصنعة لمضخة الحريق المحترفة أن تفكر في منع التجويف أثناء تصميم المضخة والتحليل الهيدروليكي والاختبار ودعم التطبيق.
يحدد التصميم الهيدروليكي للمضخة كيفية دخول الماء إلى المكره وتحركه عبر المضخة. يساعد اختبار الأداء في التحقق من العلاقة بين التدفق والضغط والسرعة ومعلمات التشغيل الأخرى.
بالنسبة للتطبيقات الخاصة بالمشروع، يمكن للمصنعين أيضًا توفير المعلومات اللازمة لتقييم نظام الشفط، بما في ذلك منحنيات أداء المضخة وبيانات NPSH القابلة للتطبيق.
بالنسبة لمشاريع الحماية من الحرائق، تساعد هذه المعلومات الفنية المهندسين على اتخاذ قرارات أفضل عند تصميم ترتيبات إمدادات المياه والشفط.
.jpg)
يحدث تجويف مضخة الحريق عندما يصبح ضغط الماء الداخل إلى المضخة غير كافٍ، مما يسمح بتكوين فقاعات البخار ثم انهيارها داخل المضخة. يمكن أن تسبب الحالة ضوضاء واهتزازات وانخفاض الأداء الهيدروليكي وتلف المكونات على المدى الطويل.
المفهوم الأكثر أهمية لمنع التجويف هو NPSH الكافي. يتم تحديد NPSH المتوفر من خلال التركيب وإمدادات المياه، في حين أن NPSH المطلوب يتعلق بالمضخة وظروف تشغيلها.
ولذلك فإن الوقاية الفعالة تتطلب أكثر من مجرد اختيار مضخة ذات معدل التدفق والضغط الصحيح. يجب مراعاة حجم أنبوب الشفط ومستوى المياه وارتفاع المضخة ودرجة حرارة الماء والتجهيزات والقيود والغمر وظروف التشغيل الفعلية.
بالنسبة لأنظمة الحماية من الحرائق، تعد ظروف الشفط الموثوقة ضرورية لضمان قدرة مضخة الحريق على تقديم الأداء المطلوب عند الحاجة إليها. يمكن أن يساعد العمل مع شركة مصنعة لمضخات الحريق ذات الخبرة أثناء اختيار المضخة وتصميم النظام وتركيبه واختباره في تحديد مخاطر التجويف المحتملة قبل أن تصبح مشاكل في المعدات أو نظام الحماية من الحرائق.
