في مجال الحماية من الحرائق، الموثوقية غير قابلة للتفاوض. يجب أن يعمل كل مكون — بدءًا من لوحة التحكم وحتى رأس الرشاش الأخير — تمامًا كما تم تصميمه تحت الضغط. أحد الجوانب الحاسمة ولكن التي يُساء فهمها في كثير من الأحيان لأداء مضخة الحريق هونفاذ مضخة الحريق. يعد فهم ماهية الجريان وكيفية حدوثه وسبب أهميته أمرًا ضروريًا للمهندسين والمقاولين ومديري المرافق الذين يهدفون إلى ضمان ضغط وتدفق ثابت للمياه أثناء حالات الطوارئ المتعلقة بالحريق.
نفاذ مضخة الحريقيشير إلى الحد الأقصى لمعدل التدفق الذي يمكن للمضخة توصيله تحت أقل قدر من الضغط، عادةً عندما يكون ضغط التفريغ عند أدنى نقطة له على منحنى أداء المضخة. وهو يمثلنهاية منحنى المضخةحيث تعمل المضخة بما يتجاوز قدرتها المقدرة.
بعبارات بسيطة، يحدث الجريان عندما تقوم المضخة بتفريغ الماء بمعدل تدفق أعلى بكثير من نقطة التشغيل المصممة لها، مما يؤدي إلى انخفاض الضغط بشكل كبير. غالبًا ما يكون هذا الموقف غير مرغوب فيه، لأنه قد يؤدي إلى عدم استقرار النظام والضغط الميكانيكي.
تحتوي كل مضخة حريق - سواء كانت تعمل بالكهرباء أو تعمل بالديزل - علىمنحنى الأداءيوضح العلاقة بين التدفق (GPM أو L/min) والرأس (الضغط). النقطة تصنيفهو المكان الذي من المتوقع أن تعمل فيه المضخة بكفاءة أكبر، في حين أننقطة النفاذيقع بعيدًا عن يمين هذا المنحنى.
يحدث نفاذ مضخة الحريق عادة في ظل ظروف معينة حيث تكون مقاومة النظام منخفضة للغاية، مثل:
أنظمة الأنابيب المفتوحة أو المكسورة– يمكن أن يؤدي انفجار الأنبوب أو الصمام المفتوح في اتجاه مجرى النهر إلى تقليل المقاومة بشكل كبير، مما يسمح للمضخة بتصريف مياه أكثر مما هو مقصود.
تصميم نظام غير صحيح- يمكن أن تؤدي أنابيب التفريغ ذات الحجم الرديء، أو الحجم الكبير للمضخات، أو الحسابات غير الكافية لفقد الاحتكاك إلى دفع المضخات نحو ظروف الجريان.
اختبار أو عملية غير لائقة- أثناء اختبارات التشغيل أو الصيانة، عندما تكون صمامات التفريغ مفتوحة على مصراعيها أو يتم استخدام عدادات التدفق بشكل غير صحيح، يمكن أن تصل المضخة إلى نقطة الجريان مؤقتًا.
أنظمة ذات رأس ثابت منخفض أو أنظمة تغذية بالجاذبية- عندما يتم سحب المضخات من مصادر ذات رفع ثابت بسيط ويوفر النظام ضغطًا خلفيًا قليلًا، يمكن أن يتجاوز التدفق القيم المقدرة بسهولة.
بينما قد يحدث نفاذ مؤقت أثناء الاختبار،التشغيل المستمر عند التشغيلهي علامة حمراء تتطلب تصحيحًا فوريًا.
عند الجريان، تعمل مضخة الحريق في ظل ظروف هيدروليكية قاسية. تدور المكره بشكل أسرع من الأمثل للحفاظ على التدفق الزائد، مما يسبب الاهتزاز وضغط المحمل وانحراف العمود. وينتج عن هذاارتداء سابق لأوانه, فشل الختم، وممكنتحمل ارتفاع درجة الحرارة.
عندما يتجاوز التدفق حدود التصميم، قد ينخفض ضغط الشفط إلى ما دون ضغط البخار، مما يسبب التجويف. وهذا لا يؤدي إلى تآكل أسطح المكره فحسب، بل يقلل أيضًا من الكفاءة الإجمالية، مما يؤدي إلى تدهور الأداء على المدى الطويل.
توفر المضخة التي تعمل عند الجريان تدفقًا عاليًا ولكن ضغطًا منخفضًا، وهو عكس ما يحتاجه نظام الحماية من الحرائق تمامًا. وقد يؤدي ذلك إلى عدم كفاية ضغط المياه عند الرشاشات البعيدة أو صمامات الخراطيم، مما يضر بفعالية مكافحة الحرائق.
يحدد معيار NFPA 20، وهو معيار تركيب مضخة الحريق، أنه يجب اختيار المضخات لتوفير الضغط المناسب عند التدفقات المطلوبة. إن المضخة التي تعمل بالقرب من ظروف الجريان تنتهك هذا المبدأ، مما يشير إلى سوء تصميم النظام أو اختياره.
إن تشغيل المضخة خارج نطاقها الفعال يستهلك المزيد من الطاقة ويزيد من تكرار الصيانة. تتآكل المحامل والأختام والوصلات بشكل أسرع، مما يؤدي إلى زيادة تكاليف التشغيل على المدى الطويل.
للكشف عن نفاذ مضخة الحريق أو التنبؤ به، يشير المهندسون إلىمنحنى أداء المضخةالمقدمة من قبل الشركة المصنعة.
الالجانب الأيسر من المنحنىيمثل رأس الإغلاق (لا يوجد تدفق، الحد الأقصى للضغط).
الالقسم الأوسطتمثل أفضل نقطة كفاءة (BEP)، حيث تعمل المضخة بسلاسة وكفاءة.
القسم أقصى اليمينهومنطقة النفاذ، حيث يزداد التدفق ولكن الضغط ينخفض بشكل كبير.
تدفق Runout عادة140-150% من التدفق المقدرلمعظم مضخات الحريق بالطرد المركزي. يتطلب معيار NFPA 20 أن تعمل المضخات دون تجاوز حدود الشركة المصنعة التي تصل إلى 150% من السعة المقدرة. إن العمل بعد هذه النقطة يخاطر بعدم الاستقرار والاهتزاز والضرر.
يعد اختيار المضخة الصحيحة للتطبيق هو الطريقة الأكثر فعالية لتجنب نفاد المياه. يجب أن يأخذ الاختيار في الاعتبار إجمالي الرأس ومعدل التدفق المطلوب وخسائر احتكاك النظام. العمل بشكل وثيق مع أمُصنِّع مُدرج في قائمة UL ومتوافق مع NFPA 20يضمن أن منحنى المضخة يتوافق مع ظروف النظام الحقيقية.
تأكد من أن أنظمة الأنابيب والصمامات والتجهيزات ذات حجم صحيح للحفاظ على الضغط الخلفي الكافي. إذا كانت أنابيب التفريغ كبيرة جدًا أو كانت مقاومة النظام منخفضة جدًا، فسوف تقوم المضخة بنقل الماء الزائد.
في بعض الحالات، يمكن أن يؤدي تركيب أجهزة تحديد التدفق - مثل لوحات الفتحات أو صمامات التحكم في التدفق - إلى منع المضخة من تجاوز نطاق التدفق الآمن. ومع ذلك، ينبغي تطبيقها بحذر ووفقًا لمعايير الحماية من الحرائق.
يساعد اختبار الأداء المنتظم على اكتشاف حالات النفاذ المحتملة قبل أن تسبب أي ضرر. أثناء اختبارات التدفق السنوية، يجب على الفنيين تسجيل بيانات التدفق والضغط والطاقة، ومقارنتها بمنحنى أداء الشركة المصنعة.
العديد من مصممي الأنظمة يبالغون في حجم المضخات "لتكون آمنة"، ولكن هذا غالبًا ما يؤدي إلى نفاد المياه أو التشغيل غير الفعال. تضمن المضخة ذات الحجم المناسب الضغط الأمثل بمعدلات التدفق المطلوبة دون المخاطرة بالإفراط في التفريغ.
أثناء الاختبار الروتيني، قد تصل مضخات الحريق مؤقتًا إلى معدلات تدفق قريبة من الجريان. وهذا مقبول تحتظروف الاختبار الخاضعة للرقابةبشرط ألا تظل المضخة في تلك الحالة.
تشمل أفضل الممارسات أثناء الاختبار ما يلي:
افتح صمامات الاختبار تدريجيًا حتى تصل إلى 150% من التدفق المقدر، ثم أغلقها ببطء.
مراقبة قراءات الاهتزاز والضوضاء والضغط.
سجل ضغوط الشفط والتفريغ عند كل نقطة اختبار.
مقارنة النتائج بمنحنى الأداء المعتمد لتحديد الانحرافات.
إذا كانت المضخة تنتج تدفقًا زائدًا باستمرار عند ضغط منخفض، فقد يشير ذلك إلى ضواغط مهترئة، أو إعدادات غير صحيحة، أو مشكلات في تصميم النظام.
يمكن أن يكون لتجاهل النفاذ عواقب خطيرة على مستوى التشغيل والسلامة:
فشل النظام أثناء حالة طوارئ الحريقبسبب الضغط غير الكافي.
الأعطال الميكانيكية المتكررةمما يؤدي إلى إصلاحات مكلفة.
انخفاض عمر المضخة، مما يتطلب الاستبدال المبكر.
عدم الامتثال التنظيمي، والتي يمكن أن تؤثر على شهادات التأمين والسلامة.
تعتمد أنظمة الحماية من الحرائق على الأداء الهيدروليكي المتوازن. إن المضخة التي لا تستطيع الحفاظ على تشغيل مستقر في ظل ظروف العالم الحقيقي تشكل خطراً ليس فقط على الممتلكات ولكن أيضًا على الأرواح.
فكر في مبنى شاهق مجهز بمضخة حريق بقدرة 750 جالونًا في الدقيقة و100 رطل لكل بوصة مربعة. أثناء اختبار التدفق، لاحظ المهندسون أن المضخة توفر 1,150 جالونًا في الدقيقة عند 60 رطل لكل بوصة مربعة فقط. يشير هذا إلى أن المضخة تعمل بالقرب من أو عند نفادها. يمكن أن تشمل الأسباب المحتملة ما يلي:
أنابيب التفريغ الكبيرة جدًا تقلل من مقاومة النظام.
حساب رأس النظام غير صحيح أثناء التصميم.
المكره البالية يزيد من قدرة التدفق.
سيكون الحل هو التحقق من مقاومة النظام، وإعادة معايرة أدوات الاختبار، والتأكد من حجم المكره مع الشركة المصنعة.
نفاذ مضخة الحريقهو أكثر من مجرد مصطلح تقني، فهو حدود أداء تفصل بين التشغيل الآمن والفشل المحتمل. يساعد فهم هذا المفهوم المهندسين وأصحاب المنشآت ومتخصصي الحماية من الحرائق على تصميم وصيانة أنظمة موثوقة توفر التدفق والضغط المناسبين عند الحاجة الماسة.
من خلال اختيار المضخات ذات الحجم المناسب، والحفاظ على توازن النظام، والالتزام بمعايير NFPA 20، يمكنك منع حالات النفاذ والتأكد من أن نظام الحماية من الحرائق الخاص بك يظل موثوقًا به في كل حالة طوارئ.
