يعد حساب فقدان ضغط مضخة الحريق عملية هندسية مهمة تستخدم لتحديد مقدار الضغط الذي يجب أن تولده مضخة الحريق لتوصيل تدفق المياه المطلوب إلى أبعد نقطة طلب للحماية من الحرائق. وهو يمثل جميع خسائر ومكاسب الضغط داخل نظام مضخات الحريق، مما يضمن عمل الرشاشات أو الصنابير أو بكرات الخراطيم بشكل فعال أثناء حالات طوارئ الحريق.
في أنظمة الحماية من الحرائق، حساب فقدان الضغط ليس اختياريًا. إنه مطلب أساسي لتصميم النظام واختيار المعدات والامتثال لمعايير السلامة من الحرائق مثل NFPA 20 وNFPA 13. يمكن أن يؤدي الحساب غير الدقيق إلى عدم كفاية ضغط المياه أو فشل النظام أو عمليات إعادة التصميم المكلفة بعد التثبيت.
تشرح هذه المقالة ما هو حساب فقدان ضغط مضخة الحريق، وسبب أهميته، وما هي العوامل التي تؤثر عليه، وكيف يتم حسابه في التطبيقات العملية لمضخة الحريق.
تم تصميم أنظمة الحماية من الحرائق لأسوأ السيناريوهات. أثناء الحريق، يجب أن يصل الماء إلى أعلى أو أبعد نقطة أو أكثر نقطة تتطلب هيدروليكيًا في النظام بمعدل تدفق وضغط محددين.
يضمن حساب فقدان الضغط ما يلي:
يمكن لمضخة الحريق المحددة أن تلبي متطلبات النظام
تصل المياه إلى جميع المناطق المحمية بشكل موثوق
تتوافق مضخات الحريق مع أكواد التصميم ومواصفات المشروع
يتم تجنب الحجم الزائد أو الأصغر لمضخات الحريق
يجتاز النظام اختبارات القبول والتفتيش
بدون حساب دقيق لفقد الضغط، قد تفشل مضخة الحريق في توفير الضغط الكافي عند نقطة الاستخدام، حتى لو كانت المضخة نفسها تعمل بشكل صحيح.
يشير فقدان الضغط إلى انخفاض ضغط الماء أثناء تدفقه عبر نظام الحماية من الحرائق. تحدث هذه الخسارة بسبب المقاومة الناتجة عن الأنابيب والتجهيزات والصمامات وتغييرات الارتفاع ومكونات النظام.
في نظام مضخة الحريق، يحدث فقدان الضغط في أعلى وأسفل المضخة. ومع ذلك، يركز حساب فقدان ضغط مضخة الحريق في المقام الأول على الخسائر النهائية، حيث يجب أن تتغلب المضخة على هذه الخسائر لتلبية طلب النظام.
يتم التعبير عن الضغط عادةً بـ:
PSI (جنيه لكل بوصة مربعة)
بار
متر عمود الماء
يتضمن حساب فقدان ضغط مضخة الحريق عدة مكونات يجب تقييمها معًا. يساهم كل مكون في الضغط الإجمالي الذي يجب أن تولده مضخة الحريق.
فقدان الاحتكاك هو فقدان الضغط الناجم عن تدفق المياه عبر الأنابيب. يعتمد ذلك على:
قطر الأنبوب
طول الأنبوب
مادة الأنابيب
معدل التدفق
خشونة الأنابيب الداخلية
مع زيادة معدل التدفق، يزداد فقدان الاحتكاك بشكل كبير. ولهذا السبب تعد بيانات التدفق الدقيقة ضرورية عند حساب فقدان ضغط مضخة الحريق.
تعمل الأنابيب الطويلة والأنابيب الأصغر حجمًا والتدفق العالي على زيادة فقدان الاحتكاك بشكل كبير.
توفر التركيبات والصمامات مقاومة إضافية لتدفق المياه. المساهمين المشتركين تشمل:
المرفقين
المحملات
فحص الصمامات
صمامات التحكم
موانع التدفق العكسي
يحتوي كل تركيب على طول مكافئ للأنبوب مما يزيد من فقدان الاحتكاك الكلي. في حساب فقدان ضغط مضخة الحريق، يجب تضمين هذه الأطوال المكافئة لضمان الدقة.
يحدث فقدان الارتفاع عندما يجب رفع الماء إلى ارتفاع أعلى. يُعرف هذا أيضًا بالرأس الثابت.
كقاعدة عامة:
كل 1 متر من الارتفاع يساوي 0.1 بار تقريبًا
كل 10 أقدام من الارتفاع تساوي حوالي 4.3 رطل لكل بوصة مربعة
تتطلب المباني الشاهقة وأنظمة التخزين المرتفعة حسابًا دقيقًا لخسارة الارتفاع، حيث يمكن لهذا المكون وحده أن يستهلك جزءًا كبيرًا من ضغط المضخة المتاحة.
تتطلب معايير الحماية من الحرائق الحد الأدنى من الضغط المتبقي في أبعد نقطة تفريغ.
تشمل الأمثلة ما يلي:
تتطلب أنظمة الرش ضغطًا محددًا عند رأس الرشاش
تتطلب أنظمة خراطيم الحريق الحد الأدنى من ضغط الفوهة
تتطلب أنظمة الصنبور ضغطًا متبقيًا كافيًا أثناء التدفق
وهذا الضغط المطلوب لا يعتبر خسارة، ولكن يجب إضافته إلى فقدان الضغط الكلي لتحديد ضغط تفريغ مضخة الحريق.
يقوم العديد من المهندسين بتضمين هامش أمان لمراعاة:
شيخوخة الأنابيب والتآكل الداخلي
توسيع النظام في المستقبل
أخطاء حسابية طفيفة
في حين أن المعايير لا تشجع الهوامش المفرطة، فإن البدل المعقول يساعد على ضمان موثوقية النظام على المدى الطويل.
يمكن التعبير عن المفهوم المبسط وراء حساب فقدان ضغط مضخة الحريق على النحو التالي:
ضغط مضخة الحريق المطلوبة =
فقدان الاحتكاك + فقدان الارتفاع + الضغط المتبقي المطلوب
يجب حساب كل مصطلح بدقة باستخدام الأساليب الهيدروليكية المقبولة وبيانات التصميم.
النقطة الأكثر بعدًا ليست دائمًا الأبعد ماديًا. إنها النقطة التي تتطلب أعلى مزيج من التدفق والضغط، وغالبًا ما تقع في:
أعلى ارتفاع
أطول مسافة الأنابيب
منطقة الرش الأكثر تطلبًا من الناحية الهيدروليكية
تحدد هذه النقطة الأداء المطلوب لمضخة الحريق.
يتم تعريف الطلب على تدفق النظام من خلال:
كثافة تصميم نظام الرش
بدل تيار خرطوم
متطلبات تدفق الأنابيب العمودية أو الصنبور
يؤثر طلب التدفق بشكل مباشر على فقدان الاحتكاك ويجب تحديده بدقة قبل بدء الحسابات.
يتم حساب فقدان احتكاك الأنابيب باستخدام الصيغ الهيدروليكية المقبولة، بناءً على:
حجم الأنابيب
طول الأنبوب
معدل التدفق
مادة الأنابيب
يشمل إجمالي فقدان الاحتكاك جميع أقسام الأنابيب المستقيمة من تفريغ المضخة إلى نقطة الطلب.
يجب تضمين جميع التركيبات والصمامات على طول مسار التدفق باستخدام طرق الطول المكافئ أو معامل الخسارة. تجاهل هذه الخسائر يمكن أن يؤدي إلى التقليل بشكل كبير من إجمالي فقدان الضغط.
قم بقياس المسافة العمودية من الخط المركزي لمضخة الحريق إلى نقطة الطلب. تحويل هذا الارتفاع إلى فقدان الضغط باستخدام قيم التحويل القياسية.
أضف الحد الأدنى من الضغط المطلوب في جهاز التفريغ، مثل:
ضغط تشغيل الرشاش
ضغط فوهة الخرطوم
وهذا يضمن أن النظام يعمل كما هو مصمم أثناء حدوث حريق.
يحدد الضغط المحسوب النهائي الضغط المقدر لمضخة الحريق المطلوبة. يجب أن تلبي مضخة الحريق المختارة هذا الضغط عند التدفق المطلوب مع الالتزام بالمعايير المعمول بها.
أحد الأخطاء الأكثر شيوعًا هو التقليل من فقدان الاحتكاك عن طريق تجاهل التركيبات أو استخدام أحجام الأنابيب غير الصحيحة. هناك مشكلة متكررة أخرى وهي الخطأ في تحديد نقطة الطلب البعيدة، مما يؤدي إلى عدم كفاية ضغط المضخة.
تشمل الأخطاء الأخرى ما يلي:
استخدام بيانات تدفق غير صحيحة
تطل على توسيع النظام في المستقبل
تطبيق هوامش أمان مفرطة تؤدي إلى مضخات كبيرة الحجم
لا يتم احتساب فقدان الضغط عبر صمامات التحكم وأجهزة التدفق العكسي
يتطلب الحساب الدقيق الخبرة والاهتمام بالتفاصيل والفهم الشامل لأنظمة الحماية من الحرائق.
يتطلب NFPA 20 اختيار مضخات الحريق لتلبية متطلبات النظام دون تجاوز حدود الأداء المسموح بها. في حين أن NFPA 20 لا يصف طريقة حسابية واحدة، إلا أنه يؤكد على ما يلي:
حسابات هيدروليكية دقيقة
الاختيار المناسب للمضخة بناءً على طلب النظام
التحقق من خلال اختبار القبول
وبالتالي فإن حساب فقدان ضغط مضخة الحريق يعد عنصرًا أساسيًا في تصميم النظام المتوافق مع NFPA.
كشركة مصنعة لمضخات الحريق، يؤثر حساب فقدان الضغط بشكل مباشر على:
اختيار نوع المضخة
الضغط والتدفق المقدر
حجم المحرك أو المحرك
اختيار وحدة التحكم
موثوقية النظام والامتثال
يعتمد المصنعون على الحسابات الدقيقة المقدمة من المصممين أو يقدمون الدعم الفني لضمان مطابقة مضخة الحريق المحددة لمتطلبات المشروع. تعمل المضخة المتوافقة جيدًا على تحسين كفاءة النظام وتقليل هدر الطاقة وإطالة عمر المعدات.
يعد حساب فقدان ضغط مضخة الحريق عملية بالغة الأهمية تضمن أداء أنظمة الحماية من الحرائق بشكل موثوق عند الحاجة إليها بشدة. من خلال الحساب الدقيق لفقد الاحتكاك، وفقدان الارتفاع، والضغط المتبقي المطلوب، يمكن للمهندسين والمقاولين اختيار مضخات الحريق التي تلبي متطلبات النظام والمتطلبات التنظيمية.
