بوستر پمپ آتش نشانی
بوستر پمپ آتش نشانی یک عضو مهم در سیستمهای اطفا حریق است که برای افزایش فشار و جریان آب در شبکه انتقال آب استفاده میشود. این دستگاه در نقاطی نصب میشود که فشار آب شهری برای مقابله با آتش سوزی کافی نیست. بوستر پمپهای آتش نشانی نقش مهمی در تامین آب با فشار و دبی مناسب برای مقابله با آتش سوزی، به ویژه در ساختمانهای بلند یا مکانهایی که فشار آب شهری کافی نیست، ایفا میکنند.
بوستر پمپ آتش نشانی چگونه کار میکند؟
بوستر پمپ آتش نشانی، سیستم پمپاژ پیشرفته است که برای افزایش فشار و جریان آب در شبکه آتش نشانی استفاده میشود. بوستر پمپ آتش نشانی از یک پمپ آب اصلی، یک پمپ رزرو و در برخی موارد یک جوکی پمپ (پمپ پیشرو) تشکیل شده است. وقتی سیستم اطفا حریق فعال میشود یا فشار آب در شبکه کاهش مییابد، بوستر پمپ به طور خودکار شروع به کار میکند. این پمپ وظیفه اصلی تامین آب با فشار و دبی مورد نیاز را بر عهده دارد.
انواع بوستر پمپ آتش نشانی
- بوستر پمپ دور ثابت: در این نوع، پمپها با سرعت ثابتی کار میکنند.
- بوستر پمپ دور متغیر: در این نوع، سرعت پمپ ها قابل تنظیم است.
- بوستر پمپ با پمپهای موازی: شامل چند پمپ که به صورت موازی به هم متصل شدهاند.
- بوستر پمپ با پمپهای سری: شامل چند پمپ که به صورت سری به هم متصل شدهاند.
- بوستر پمپ با موتور الکتریکی: از موتور الکتریکی برای راه اندازی پمپها استفاده میکند.
- بوستر پمپ با موتور بنزینی: از موتور بنزینی برای راه اندازی پمپها استفاده میکند.
- بوستر پمپ با جوکی پمپ: علاوه بر پمپهای اصلی و رزرو، دارای یک پمپ جوکی (پیشرو) نیز هست.
استانداردهای بوستر پمپ آتش نشانی
بوستر پمپهای آتش نشانی بخش مهمی از سیستم اطفا حریق هستند که باید طبق استانداردها، طراحی و نصب شوند. در ساختمانهای مجهز به سیستم اضطراری، یکی از پمپها باید توان ارائه سیستم اضطراری را داشته باشد. در غیر این صورت، محرک پمپ رزرو باید موتور دیزل باشد. پمپ و الکتروموتور باید روی شاسی یکپارچه از جنس ورق فولادی نصب شوند و همراستا باشند. دستگاهها استاندارد NFPA را به عنوان مرجع اصلی برای طراحی، نصب و نگهداری سیستمهای آتش نشانی باید رعایت کنند.
قیمت بوستر پمپ آتش نشانی
قیمت بوستر پمپ آتش نشانی با توجه به مدل و نوع نیاز مشتری متفاوت است. بر همین اساس برای آگاهی از آخرین قیمت بوستر پمپ آتش نشانی با مشاوران ایمن گستر تهران پویا تماس بگیرید.
نصب بوستر پمپ آتش نشانی
نصب بوستر پمپ آتش نشانی فرآیند حیاتی برای تضمین کارکرد درست سیستمهای اطفای حریق است. باید محل نصب جایی انتخاب شود که دسترسی آسان به پمپها و تجهیزات کنترلی فراهم باشد و دارای تهویه مناسب و دور از خطراتی مثل سیلاب و آتشسوزی باشد. نصب شاسی و پایههای مناسب برای پمپها و اطمینان از استحکام و تراز بودن پایهها از مهمترین نکات مهم در هنگام نصب است که باید به آنها توجه کنید.
تعیین مشخصات بوستر پمپ آتش نشانی
قبل از هر چیزی مهندسان و طراحان عزیز باید توجه داشته باشند که برای محاسبه اجزای مختلف سیستم بوستر پمپ باید از محاسبات هیدورلیکی استفاده کنند. محاسبات به طراح اجازه میدهد؛ ضمن کاهش هزینههای اجرایی و تجهیزات، کارآیی سیستم اسپرینکلر نیز افزایش یابد و با اطمینان بیشتری نسبت به عملکرد سیستم بوستر پمپ آتش نشانی که مسئولیت محافظت از جان افراد را دارد، گزارشات تهیه شود.
برای محاسبه پمپهای آتش نشانی به دو مولفه هد و دبی نیاز داریم و سنجش و انتخاب بوستر پمپ آتش نشانی بر اساس توان الکتریکی الکتروموتور (کیلووات، اسب بخار و…) غیراصولی است. در ادامه با تعیین این دو مولفه آشنایی میشویم.
شرکت ایمن گستر تهران پویا با سابقه چند ساله در طراحی به روش محاسبات هیدرولیکی توانسته است؛ تجربه خوبی در طراحی و اجرای سیستم اطفا حریق بدست آورده است. این تجربه، حاصل استفاده از دانش متخصصین، نخبگان دانشگاهی، صنعتی و همکاری با کارفرمایان خوش نام در سراسر ایران صورت گرفته است.
دبی چیست؟
میزان حجم جریان عبوری در واحد زمان، دبی تعریف میشود. برای تصرفهای مختلف که بر اساس نوع کاربری، ارتفاع و مساحت زیربنا تعیین میشود، میزان دبی مورد نیاز بوستر پمپ آتش نشانی در سیستمهای ایمنی حریق به صورت زیر تعیین میشود:
حداقل ظرفیت آب دهی پمپ آب آتش نشانی برای ساختمانهای کلاس S1 و S2 باید برابر با دبی مورد نیاز سیستم اسپرینکلر و برای ساختمانهای کلاس S3 باید برابر با جمع دبی سیستم اسپرینکلر با سیستم لوله ایستاده کلاس چهار در نظر گرفته شود.
در کاربریهای جداسازی نشده، ناحیه خطر (کم خطر، خطر معمولی) به این صورت تعیین میشود که اولویت با سختگیرانهترین ناحیه خطر یا بالاترین میزان خطر میباشد. در کاربریهای جداسازی شده، میتوان براساس هر ناحیه خطر سیستم اسپرینکلر را مورد ارزیابی قرار داد. پس از انتخاب ناحیه طراحی در هر کاربری، بیشترین میزان دبی انتخاب میشود.
یکی از روشهای محاسبه دبی بوستر پمپ آتش نشانی برای ناحیه خطر (در محاسبات هیدرولیک) استفاده از روش “مساحت/چگالی” است که در جدول زیر قابل مشاهده میباشد:
محور قائم، مساحت ناحیه طراحی در هر ناحیه خطر میباشد. محور افقی، چگالی دبی (دبی تقسیم بر مساحت) است. خطوط پررنگ برای هر ناحیه خطر مشخص کننده، حق انتخابهایی است که برای یک پمپ میتوان داشت. به عنوان مثال برای یک کاربری کم خطر با مساحت ناحیه طراحی ۱۵۰۰ فوت مربع (یا ۱۳۹ مترمربع) چگالی دبی برابر با ۰٫۱ gpm/ft2 است. از حاصلضرب دو عدد چگالی و مساحت ناحیه طراحی مقدار دبی برای پمپ مورد نظر (۱۵۰ gpm) بدست میآید.
دبی مورد نیاز سیستم لوله ایستاده کلاس چهار برابر با ۱۰۰ gpm میباشد که در ساختمانهای گروه S3 مجموع مقداری که از جدول بالا بدست میآید و این مقدار باید درنظر گرفته شود.
هد چیست؟
الکتروپمپهای بوستر پمپ آتش نشانی باید به گونهای انتخاب شوند تا در هر زمان آب مورد نیاز با فشار لازم در خروجی بالاترین وسیله اطفای حریق وجود داشته باشد. حداقل فشار سیستم اسپرینکلر برای دورترین مصرف کننده اسپرینکلر ۰٫۵ bar و حداقل فشار لازم برای سیستم لوله ایستاده در دورترین مصرف کننده در کلاس S1 و S2 برابر با ۲ bar و در کلاس S3 برابر با ۴ bar میباشد.
بهترین راه محاسبه فشار مورد نیاز در بوستر پمپ آتش نشانی استفاده از نرم افزارهای هیدرولیک میباشد که خروجی مورد تایید دارند. اما برای محاسبه سرانگشتی جهت تعیین فشار در نقطه عملکرد پمپ میتوان از رابطه زیر استفاده کرد:
P_T=P_1+P_2+P_3
P1: افت فشار ناشی از اصطکاک و اتصالات (برحسب متر). طول L برابر با طولانیترین مسیر لوله کشی از پمپ تا دورترین مصرف کننده میباشد.
P_1=0.06*L
P2: حداقل فشار لازم برای دورترین مصرف کننده سیستم اسپرینکلر و لوله ایستاده (برحسب متر)
P3: ارتفاع از محل قرارگیری بوستر پمپ تا سقف بالاترین طبقهای که سیستم اسپرینکلر و لوله ایستاده نصب شده است (برحسب متر).
اجزای بوستر پمپ
پمپها: اصلیترین جز مجموعه بوستر پمپ محسوب میشوند و وظیفه آنها تامین جریان و فشار مورد نیاز سیستم است که با توجه به نوع کارکرد در مجموعه بوستر پمپ به سه نوع اصلی، رزرو و جوکی (پمپ پیشرو) تقسیم میشوند.
پمپ اصلی چیست؟
این نوع از پمپها وظیفه تامین دبی و هد مورد نیاز را برعهده دارند. این پمپ باید به تنهایی متناسب با میزان مورد نیاز از دبی و فشار باشد.
پمپ رزرو چیست؟
جهت اطمینان از عملکرد سیستم پمپاژ، یک پمپ با مشخصات مشابه پمپهای اصلی قرارداده میشود. در بوستر پمپهای آتش نشانی، وجود پمپ رزرو درصورتی که پمپها از نوع فهرست شده باشند، ضرورتی ندارد؛ ولی برای پمپهای استاندارد، تعبیه یک پمپ رزرو الزامی است.
پمپ جوکی (پمپ پیشرو) چیست؟
پمپ اصلی، باعث افزایش مصرف انرژی و کاهش عمر پمپ میگردد. به همین دلیل به منظور تامین دبی آب برای مصارف کم، از پمپهای کوچکتری استفاده میشود. دبی این پمپ معمولا کمتر از پمپ اصلی و هد آن، برابر با هد پمپهای اصلی و رزرو میباشد. با افت فشار در سیستم، اولین پمپی که وارد مدار میشود، جوکی پمپ یا پمپ پیشرو است که به همین دلیل از این نام استفاده میشود. وجود نشتیها و مصارف کم توسط این پمپ تامین میگردد.
الکتروموتور: نیروی محرکه پمپ باید از منبع خارجی تامین شود که در اکثر بوستر پمپها از الکتروموتور به عنوان محرک پمپ استفاده میشود. منطقه استفاده از پمپ و الکتروموتور، شرایط ایمنی الکتروموتور (IP) را تعیین میکند. به دلیل اینکه نیروی محرکه پمپ توسط الکتروموتور تامین میشود، بنابراین توان مصرفی الکتروموتورها بستگی به مشخصات پمپها دارد.
کلکتور مکش و دهش: کلکتور برای جمع آوری سیال و تزریق به خروجی مورد نظر به کار میرود. کلکتور مکش که در خط مکش پمپ (بین مخزن آب و پمپ) قرار میگیرد وظیفه جمع آوری آب از منبع را دارد و کلکتور خروجی یا دهش (بین پمپ و رایزر) وظیفه جمع آوری آب خروجی از پمپ (آب پرفشار) و تزریق آن به مصرف کننده یا رایزر را دارد. به همین دلیل باید توانایی تحمل فشار بالایی داشته باشند و باید از لولههای بدون درز استفاده شود.
سایز کلکتور دهش باید بر اساس رایزرهای متصل به آن انتخاب شده و یک سایز از بزرگترین رایزر بیشتر انتخاب شده و حداقل ۴ اینچ در نظر گرفته شود. در صورتی که تعداد رایزرهای متصل به کلکتور خروجی در بوستر پمپ آتش نشانی بیش از ۳ عدد باشد، میتوان از رابطه ذیل استفاده نمود.
شیر قطع کن: از این نوع شیرها برای کنترل جریان و همچنین جداسازی سیستم به منظور تعمیرات استفاده میشود. در صورتی که سایز لولهها بزرگ باشد از شیرهای چدنی و برای لولههای معمولی یا کوچک از شیرهای برنجی استفاده میشود.
به صورت معمول، شیرهای پروانهای باعث اغتشاش جریان میشوند. این موضوع به خصوص در خط مکش پمپ اهمیت زیادی پیدا میکند و به همین دلیل پیشنهاد میشود در خط مکش پمپ، از شیر OS&Y استفاده گردد. استفاده از این نوع شیرها باعث کاهش آسیب به پرههای پمپ میشود.
شیر یکطرفه: برای جلوگیری از برگشت آب به پمپ و جلوگیری از صدمه ناشی از ضربه قوچ، از شیر یکطرفه استفاده میشود. شیرهای یکطرفه مکانیزمهای مختلفی دارند که مکانیزم ثقلی و فنری از سادهترین آنها میباشند. مشکل استفاده از مکانیزم ثقلی، برگشت جریان (به میزان کم) و مشکل استفاده از مکانیزم فنری، از بین رفتن حالت ارتجاعی فنر میباشد.
کاربرد استفاده از شیرهای یکطرفه در سیستمهای ایمنی حریق (اطفای اسپرینکلر) عبارتند از: ورودی انشعاب آب شهری به کلکتور خروجی، خروجی از مخزن به سمت پمپ، خروجی پمپ به سمت کلکتور خروجی، ابتدای رایز، انشعاب لوله ایستاده آتش نشانی (FDC) بعد از شیر سیامی، بعد از شیر قطع کن در هر طبقه.
صافی: به دلیل اینکه سیال جاری از مخزن به پمپ حاوی ذرات ریز هستند، باعث ایجاد ضربه یا چسبندگی به پرههای پمپ شده و عمر مفید آن را کاهش میدهد. برای جلوگیری از این پدیده پیشنهاد میشود؛ ورودی هر سیستم یک صافی (ترجیحا از نوع Y شکل) استفاده شود. برای سیستمهای آتش نشانی به دلیل کارکرد جداگانه هر پمپ و جهت بسته نشدن مسیر پمپها، باید برای هر پمپ از یک صافی مجزا استفاده شود.
لرزه گیر: مکانیزم پمپهای سانتریفیوژ باعث ایجاد ارتعاش و سر و صدا میشود به این منظور و برای جلوگیری از انتقال این ارتعاش به سازه ساختمان باید ارتعاش بوستر پمپ به خوبی دفع شود. برای دفع ارتعاش از لرزهگیر در کلکتور مکش و دهش استفاده میشود. هنگامی که دبی خروجی از پمپها زیاد شود، ارتعاش در بوستر پمپ نیز زیاد میشود. از کاربردهای مهم لرزه گیرها، استفاده در قسمت Suction و Discharge پمپها میباشد، که علاوه بر جذب لرزشهای موجود، قابلیت حذف ضربه قوچ و شوکهای به وجود آمده را دارند.
تابلوی برق: تابلوی برق وسیلهای است که سیستم مکانیکی و الکتریکی را هماهنگ میکند و طراحی مناسب تابلو میتواند، نقش بسزایی در کارکرد مطلوب بوستر پمپ داشته باشد. تابلوهای برق و فرمان باید الکتروموتورها و پمپها را از خطرات احتمالی نظیر نوسانات شدید در شبکه برق و خشک کار کردن پمپها و… محافظت کند. همچنین تابلو باید از نظر ایمنی نیز مورد تایید باشد.
تعیین بوستر پمپ آتش نشانی
ساختمانی با ۷ طبقه تجاری بالاتر از تراز خیابان و ۳ طبقه پارکینگ پایینتر از تراز خیابان را در نظر بگیرید. ارتفاع هر طبقه (فاصله کف هر طبقه تا کف طبقه بالایی) برابر با ۳ متر میباشد و بوستر پمپ آتش نشانی در طبقه زیرزمین سوم نصب میشود. مطلوب است تعیین دبی و هد بوستر پمپ آتش نشانی به صورت سرانگشتی محاسبه گردد.
با توجه به جدول ناحیه خطر که در بالاتر آورده شده است این ساختمان ناحیه خطر کلاس S3 دارد و باید محاسبات هیدرولیکی به همراه گزارش ارائه شود ولی در اینجا به صورت سرانگشتی محاسبه خواهیم کرد. تصرف این ساختمان ترکیبی از تصرف تجاری و پارکینگ است و چون تصرف تجاری از نوع گروه خطر دوم است این گروه را انتخاب میکنیم (پارکینگ از نوع خطرمعمولی گروه یک است).
تعیین دبی
از نمودار چگالی/ مساحت ناحیه طراحی را برابر با ۱۵۰۰ ft2 انتخاب میکنیم و چگالی دبی برابر با ۰٫۲ gpm/ft2 میباشد. حاصلضرب این دو عدد برابر با دبی سیستم اسپرینکلر میباشد.
Q_Sprinkler=1500*0.2=300 gpm
Q_Standpipe=100 gpm
Q_BoosterPump=100+300=400 gpm
تعیین هد
ارتفاع پمپ تا بالاترین طبقه برابر با ۱۱ طبقه (۳ طبقه پارکینگ + ۱ طبقه همکف + ۷ طبقه تجاری) و هر طبقه ارتفاع ۳ متر است. بنابراین ارتفاع پمپ تا سقف بالاترین طبقه برابر با ۳۳ متر میباشد.
P_3=33 m
در کلاس خطر S3 حداقل فشار پشت جعبه هوزریل برابر با ۴ bar یا ۴۰ متر است. بنابراین:
P_2=40 m
بیشترین مسافت طول لوله کشی بستگی به نوع ساختمان دارد ولی به عنوان محاسبه سرانگشتی میتوان طول کل لوله کشی را ۱٫۵ برابر ارتفاع پمپ تا بالاترین طبقه درنظر گرفت. (فقط برای این مثال)
P_1=0.06*(1.5*33)≈۳ m
بنابراین فشار کل موردنیاز سیستم بوسترپمپ برابر است با:
P_Boosterpump=P_1+P_2+P_3=3+40+33=76 m
وظیفه کنترلر PLC این است که بوستر پمپ را طوری کنترل کند که در شبکه مصرف فشار و دبی مطلوب، ایجاد گردد و استهلاک نیز در پمپها به طور مساوی تقسیم گردد. سیستمهای به کار رفته در تابلوهای فرمان و قدرت بوستر پمپ باید امکانات مناسبی به شرح زیر ایجاد نمایند:
- امکان کنترل و فرمان دهی به تعداد نامحدود پمپ
- امکان تغییر برنامه ریزی جهت کنترل سیستم به طور دلخواه
- برنامه کنترل خاص برای سیستمهای آتش نشانی و سیستمهای اطفا حریق اتوماتیک
- کنترلرهای حرارتی
- کنترلرهای تغییر فاز و مدارات محافظ لازم
- امکان انتخاب خروجیهای لازم جهت اضافه نمودن مدارات الکترو مکانیکی یا الکترونیکی جانبی
- امکان اضافه نمودن سنسورها و میکروسوئیچهای ورودی به سیستم.
مخزن دیافراگمی: در صورتی که سیال مورد استفاده در سیستم پمپاژ از نوع غیرقابل تراکم باشد میتوان از این نوع مخزن استفاده نمود. با توجه به غیرقابل تراکم بودن آب، لازم است تا بخشی از سیستم پمپاژ به صورت ارتجاعی قابلیت جذب انرژی به صورت دهش یا مکش را دارا باشد. مخزن دیافراگمی این قابلیت را دارد که فشار آب را با فشردن هوای داخل مخزن دیافراگمی ذخیره سازی کند و در صورت نیاز دوباره آن را به سیستم بازگرداند.
تحت فشار بودن دائمی سیستم پمپاژ علاوه بر نمایش دادن نشتیها، میتواند عملکرد صحیح پرشرسوئیچها روی پمپ را نیز تضمین نماید. مخزن دیافراگمی در جلوگیری از به وجود آمدن تنشهای بزرگ در اثر پدیده ضربه قوچ آب، نقش مهمی بازی میکند.
از طرف دیگر برای جلوگیری از ازدیاد روشن و خاموش شدن پمپها، سعی میشود از مخزن دیافراگمی استفاده گردد تا امکان عمر مفید پمپها افزایش یابد؛ هر چند این وظیفه را میتوان به پمپ جوکی نیز محول نمود تا مصارف کوچک را پاسخگو باشد اما به دلایلی که ذکر شد، ترکیبی از پمپ جوکی و مخزن دیافراگمی، توصیه میگردد که باعث جلوگیری از روشن و خاموش شدنهای مکرر پمپهای اصلی گردد.
انتخاب صحیح مخزن دیافراگمی در بوستر پمپ آتش نشانی نیازمند محاسبات بر مبنای تعداد دفعات خاموش و روشن شدن در بازه زمانی مشخص و همچنین پیش فرضهای کارخانه تولید کننده است.
پرشرسوئیچ: برای اینکه مقدار محدوده فشار مجاز کاری بوستر پمپ را معین کنیم، از پرشر سوئیچ استفاده مینمائیم. هر پرشرسوییچ شامل کران بالا و پایین است که به تابلوی برق یک پمپ متصل میشود. در بوستر پمپ آتش نشانی با رسیدن فشار کلکتور خروجی به حد بالای پرشرسوییچ کارکرد پمپ مربوطه متوقف میشود و با رسیدن فشار کلکتور خروجی به حد پایین پرشرسوییچ، کارکرد پمپ مربوطه شروع خواهد شد.
مانومتر: در بوستر پمپ آتش نشانی برای اندازه گیری فشار ورودی بوستر پمپ، فشار خروجی بوستر پمپ و فشار تک تک پمپها از مانومتر استفاده میشود. مانومترها فشار استاتیکی داخل لوله را اندازه گیری میکنند و در زمانی که هیچگونه مصرفی در سیستم نباشد، فشار استاتیک در تمامی بخشهای یک طبقه ( با یک کد ارتفاعی در سیستم لوله کشی) یکسان خواهد بود.
اتصالات، تبدیلها و فلنجها: برای اتصال قطعات مختلف بوستر پمپ به یکدیگر از اتصالات و فلنجها استفاده میشود که بنابر نوع و حجم بوستر پمپ از اتصالات و فلنجهای جوشی، رزوهای یا شیاری استفاده میشود.
شاسی: پمپها 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 الکتروموتورها و پمپهای مصرفی در بوستر پمپ دارد. درصورت عدم بالانس شاسی و عدم توازن نیروهای به وجود آمده ناشی از ارتعاش سیستم، نیروی زیادی به پوسته پمپ و همچنین اجزای مختلف بوستر پمپ وارد میشود و باعث بروز خطاهای جبران ناپذیری خواهد شد.
کوپلینگ: کوپلینگها حرکت دورانی موتور را به شفت پمپ منتقل کرده و باعث چرخش شفت و پروانه میشود. قبل از اتصال کوپلینگ شفت پمپ و موتور، باید از هم محور بودن این دو اطمینان حاصل کرد. هم راستا نبودن محورها به سه طریق اتفاق میافتد:
- عدم هم راستایی با جابه جایی محوری
- عدم هم راستایی زاویهای
- ترکیب در حالت قبلی
کوپلینگهای انعطاف پذیر تا اندازهای قادر به جبران نا هم راستایی ما بین شفت پمپ و الکتروموتور میباشند.