تغییرات مهم در ویرایش ۲۰۱۳ پمپ های آتشنشانی

استاندارد نصب پمپ های ایستگاهی جهت حفاظت حریق شامل الزامات اندازه‌گیری جریان متناوب می‌باشد که دبی سنجی، تغییرات و اصلاحات پمپ‌های water mist حفاظت از حریق و الزامات کنترل‌کننده‌های محدودیت سرویس (limited service controllers) از آن جمله می‌باشند.

ویرایش ۲۰۱۳ استاندارد NFPA 20 (استاندارد نصب پمپ‌های ایستگاهی حفاظت از حریق) شامل تغییرات مهمی به منظور توضیح مسائل معمول است. در این مبحث در مورد بعضی از مسائل که شامل ذخیره سوخت و قابلیت تبدیل انرژی که احتمالاً قرار بوده در ویرایش ۲۰۱۶ استاندارد NFPA 20 مورد بررسی قرار گیرد، نیز صحبت شده است. بدلیل اینکه بحث پیرامون فراخوانی مسائل تبدیل انرژی جهت تجزیه و تحلیل در ویرایش ۲۰۱۳ دارای محدودیت زمانی بوده و برای این نسخه بسیار دیر شده، ممکن است در ویرایش ۲۰۱۶ توضیح کافی در این مورد آورده شود. در ادامه خلاصه‌ای از الزامات مهم و جدید و اصول پیرامون آن آمده است.

برای کمک به فهم این تغییرات، مختصری راجع به فشار خروجی پمپ‌های حریق و والوهای تنظیم فشار بحث شده است.

عملکرد فشار

فشار خروجی پمپ های حریق

پمپ‌های سانتریفوژ حریق با فرستادن آب به درون پروانه در حال چرخش، باعث افزایش فشار آن می‌شوند. مقدار آبی که به درون پروانه می‌رود، تعیین کننده میزان خروجی جریان پایین‌دستی پمپ حریق می‌باشد. خروجی بزرگتر منجر به جریان یافتن بیشتر آب می‌شود. تا زمانی که خروجی‌ای وجود نداشته باشد، آب به درون پمپ جریان نمی‌یابد و تنها در اطراف پروانه می‌لغزد. درون پمپ بیشترین فشار هنگامی ایجاد می‌گردد که در شرایط عدم خروجی (لغزش) کار کند. NFPA 20 افزایش فشار لغزش تا ۴۰ درصد نرخ فشار را مجاز می‌داند. فشار لغزش معمولاً ۱۰ تا ۲۰ درصد در پمپ‌های افقی حریق، نرخ فشار را افزایش می‌دهد. NFPA پمپی را نیاز دارد که حداقل در ۶۵ درصد نرخ فشار، ۱۵۰ درصد دبی داشته باشد. بطور معمول فشار مکش نسبت معکوس با دبی دارد. اگر دبی افزایش پیدا کند، فشار آب‌دهی کاهش می‌یابد. فشار خروجی عبارت است از مجموع فشار ورودی بعلاوه فشار افزوده‌شده توسط پمپ حریق (شکل زیر).

والوهای تنظیم فشار (Pressure regulating valves)

spring loading و pilot operation دو نمونه از مکانیسم‌های عملیاتی والوهای تنظیم فشار می‌باشند. والوهای اولیه تنظیم فشار دارای یک فنر پشتی بوده (spring loading) و مکانیسم آنها نیز براساس تنش اولیه ایجادشده بر روی فنر بود. در بعضی از این والوها تنش اولیه متغیر بود، در حالی که در انواع دیگر، این تنش توسط کارخانه تنظیم می‌گردید. هنگامی که نیرو با افزایش فشار آب ایجاد می‌گردد، فنر این نیرو را دریافت کرده و والو را باز کرده و این عمل تا زمان تعدیل نیرو ادامه پیدا می‌کند. این مکانیسمی است که معمولاً در والوهای کوچک آزادسازی فشار، والوهای کوچک در لاین‌های حسگری که از مکانیسم pilot operated بهره می‌برند و در ایستگاه‌های کاهش فشار لاین‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد.

والوهای pilot operated از سیستم فشار آب در پشت دیافراگم جهت باز و بسته کردن آن استفاده می‌کنند. یک لاین کوچک با مکانیسم کنترلی مابین قسمت پشتی دیافراگم و جریان بالادستی متصل گردیده تا فشار لازم برای قسمت پشتی دیافراگم تأمین کند. یک لاین حسگر pilot بسته به نوع کاربرد، در پشت دیافراگم به قسمت جریان بالادستی، پایین‌دستی یا هر دو جریان متصل می‌گردد. این لاین حسگر جهت افزایش یا کاهش فشار در قسمت پشتی دیافراگم مورد استفاده قرار می‌گیرد.

والوهای رهاسازی فشار (Pressure relief valves)

والوهای رهاسازی فشار اضافی بر روی مسیر خروجی اولیه جهت تنظیم فشار نصب می‌گردند. به این صورت که اجازه جریان یافتن آب درون لاین را به والو می‌دهند تا پمپ حریق در فشاری کمتر از فشار مشخص‌شده در منحنی پمپ کار کند. جریان راه یافته به والو تخلیه فشار ممکن است به اتمسفر تخلیه گردیده یا مجدداً به لاین مکش بازگردد. در پمپ‌های قدیمی، نصب‌کننده‌ها از یک فنر بزرگ کارگذاری شده در والو استفاده می‌کردند. تنظیم این فنر جای گرفته در والو مشکل بوده و احتمال خطا می‌رفت. همچنین پیش از اینکه کاملاً باز شود، ۲۵ درصد از نقطه تنظیم اولیه تخلیه فشار فراتر می‌رفت.

در مونتاژ پمپ‌های جدید عمدتاً از والوهای تخلیه فشار اضافی که pilot operated با یک لاین حسگر که از جریان بالادستی والو متصل‌شده به پشت دیافراگم می‌باشند، استفاده می‌گردد. تحت شرایط عدم جریان، مسیر خروجی بصورت نرمال بوسیله دیافراگم بسته نگه داشته می‌شود. اگر فشار جریان بالادستی بیشتر از نقطه تنظیم والو باشد، آب از پشت دیافراگم تخلیه شده، دیافراگم را حرکت داده و به اندازه مسیر جریان درون والو تخلیه فشار را افزایش می‌دهد.

والوهای کاهش فشار (Pressure reducing valves)

این والوها در مسیر اصلی جریان نصب شده و فشار پایین‌دستی را تنظیم می‌کنند. این والوها ممکن است از مکانیسم فنر جهت کنترل جریان فشار پایین‌دستی استفاده نمایند. فشار ورودی و خروجی می‌بایست جهت تنظیم تنش اولیه والو مشخص باشد.

والوهای کاهش فشار دارای یک لاین حسگر متصل شده به جریان پایین‌دستی والو و پشت دیافراگم می‌باشند. در شرایط عدم جریان (no-flow) مسیر اصلی جریان بصورت نرمال توسط دیافراگم بسته است. اگر فشار جریان پایین‌دستی بالاتر از نقطه تنظیم شده باشد، فشار آب در قسمت پشتی دیافراگم رها گردیده و اندازه مسیر جریان درون والو کاهش فشار را کم می‌کند.

والوهای سوپاپ فشار پایین (کنترل مکش پمپ: Low suction throttling valves)

این والوها در مسیر ابتدایی جهت ممانعت از کاهش فشار به زیر فشار تنظیم شده، نصب می‌گردند. آنها pilot operated می‌باشند و یک لاین حسگر متصل از مسیر مکش پمپ به مسیر پشت دیافراگم دارند. در شرایط نرمال، مسیر ورودی آب باز است. اگر فشار مسیر مکش به زیر نقطه تنظیم والو کاهش پیدا کند، فشارآب در پشت والو رها شده و اندازه مسیر جریان به درون والو را کاهش می‌دهد.

والوهای پرکن مخزن  (Tank fill)

والوهای پرکن مخزن در مسیر ابتدایی آب جهت کنترل جریان آب به درون مخزن نصب می‌گردند. این والوها pilot operated هستند و می‌توانند با یک سلونوئید والو یا یک لاین حسگر از تانک به قسمت پشت دیافراگم کنترل شوند. در شرایط نرمال، مسیر اصلی آب توسط دیافراگم بسته شده است. در سلونوئید والو، بازشدن سلونوئید باعث آزادشدن فشار از قسمت پشتی دیافراگم گردیده، دیافراگم حرکت کرده و این منجر به بازشدن مسیراصلی آب می‌شود. اگر والو پرکن مخزن از نوع حساس به فشار باشد، کاهش فشار در لاین حسگر باعث آزادشدن فشار پشت دیافراگم شده، دیافراگم حرکت کرده و منجر به بازشدن مسیر اصلی آب می‌گردد.

والوهای چندمنظوره (Multiple function valves)

به وسیله استفاده از لاین‌های حسگر چندمنظوره، یک والو pilot operated می‌تواند آماده اجرای کاربردهای چندمنظوره شود. برای مثال: اضافه کردن یک لاین حسگر متصل به جریان بالادستی والو اجازه می‌دهد که پرکن مخزن مانع از کاهش فشار جریان بالادستی به زیر نقطه تنظیم شده شود.

دامنه NFPA 20 شامل پمپ های نصب شده تحت استاندارد NFPA 13D نمی‌شود. NFPA 13D مربوط به طراحی و نصب سیستم‌های اتوماتیک اسپرینکلر جهت حفاظت در برابر خطرات حریق خانه‌هایی با یک یا دو خانواده ساکن یا خانه‌های پیش‌ساخته می‌شود. اگرچه دامنه موضوعات NFPA 20 به صورت ویژه این نوع پمپ ها را استثناء نمی‌کند، ولی NFPA 13D نیاز نداردکه پمپ ها و مراجع NFPA 20 را منحصراً بعنوان مرجع استاندارد ذکر کند.

یکی از اهداف NFPA13D ترغیب ساکنین به نصب سیستم‌های اسپرینکلر باکاهش هزینه‌های آن است. این موضوع هنگامی پیچیده‌تر می‌گردد که مجوزهای محلی NFPA 13D برای خانه‌هایی که دارای یک یا دو خانواده ساکن نباشند، مورد استفاده قرار می‌گیرد. هنگامی که این مجوزها برای ساختمان‌های آپارتمانی و دیگر انواع معمول که قاعدتاً می‌بایست از استاندارد NFPA 25 پیروی کنند، استفاده شود، الزاماتی که طبق استاندارد NFPA 25 جهت بازرسی، تست و نگهداری مورد نیاز م‌یباشند، فراهم نمی‌گردد.

کنترل‌کننده‌ها (controllers)

استفاده از کنترل‌کننده‌های محدودیت سرویس جهت کدهای چندگانه مورد بحث واقع می‌شوند. آنها اولین بار در NFPA 20 با عنوان فراهم‌آوری کنترل‌کننده‌ها برای موتورهایی باقدرت اسب بخار پایین‌تر و فراهم کردن یک جایگزین کم هزینه برای به حداقل رساندن هزینه تجهیز مدارس با سیستم‌های اسپرینکلر معرفی گردیدند. با معرفی اولیه آنها بسیاری از پارامترها تغییر کرده‌اند. کنترلکننده‌های full-service اکنون برای موتورهایی با اسب بخار پایین در دسترس می‌باشند و تفاوت عمده‌ای بین آنها و کنترل‌کننده‌های محدودیت سرویس در کاهش هزینه‌ها وجود دارد (تفاوت هزینه تولید حدود ۱۰۰ دلار است).

نگرانی دیگر استفاده از کنترل‌کننده‌های محدودیت سرویس برای کاربردهایی است که در NFPA 20 در نظر گرفته نشده است. این کاربردهای پیش‌بینی نشده شامل پمپ های فوم در آشیانه‌های هواپیما یا استفاده از این تجهیزات در مکان‌هایی با ریسک‌های بالای حضور کاربر است که جهت بالا بردن قابلیت اطمینان، کنترل‌کننده‌های full-service مورد نیاز می‌باشد. طرح‌های پیشنهادی قبلی برای تغییر الزامات بر روی کنترل‌کننده‌های محدودیت سرویس متنوع‌اند. بعضی موافق حذف کلی آنها هستند و بعضی موافق ازمیان برداشتن محدودیت ۳۰ اسب بخار می‌باشند. همچنین، هیچ تحلیل آماری جهت ارزیابی قابلیت اطمینان محدودکننده‌های کنترلی صورت نگرفته است.

دو مسئله در رابطه با ترمزهای مغناطیس گرمایی وجود دارد که درکنترل‌کننده‌های محدودیت سرویس تا پیش از ویرایش ۲۰۱۳ در NFPA 20 مجاز شناخته می‌شد. اولین نگرانی مربوط است به زمان وقفه مجاز ۲۰۰ ثانیه‌ای که جهت ترمزهای مغناطیس گرمایی در نظر گرفته شده بود و باعث صدمه زدن به موتور درگیرشده می‌گردید. هنگامی که این اتفاق می‌افتد، کنترل‌کننده محدودیت سرویس ممکن است توسط فردی که بی‌اطلاع از غیرعملیاتی بودن موتور می‌باشد، مجدداً ریست گردد.

نگرانی دوم زمان زیاد جهت ریست مجدد کنترل‌کننده محدودیت سرویس می‌باشد، بدلیل اینکه ترمزهای مغناطیس گرمایی می‌بایست پیش از ریست مجدد، کاملاً خنک شوند. در مورد حریق، این زمان تأخیر ممکن است بحران‌زا باشد. یک بررسی اجمالی در مورد جایگزینی موتور پمپ ها نشان داد که موتورهایی با ۲۵ اسب بخار یا کمتر نسبت به موتورهای قوی‌تر بارها مورد تعویض قرار گرفته بودند.

این نقص در کنترل‌کننده‌های محدودیت سرویس با توافق بر تغییر الزامات سیستم ترمز در محدودکننده‌ها در مقابل کنترل‌کننده‌های full service رفع گردید. این مسئله ممکن است در آینده تفاوت قیمت آنها را کاهش دهد.

منبع: ماهنامه مهندسی حفاظت از حریق