Cài đặt áp lực bơm chữa cháy theo QCVN, NFPA

Để tìm hiểu về cài đặt áp lực cho trạm bơm chữa cháy, bao gồm bơm chữa cháy và bơm bù áp, chúng ta hãy cùng tham khảo 02 bộ tiêu chuẩn có giá trị tham chiếu cao hiện nay tại Việt Nam: QCVN 02:2020 Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về trạm bơm nước chữa cháy và NFPA 20:2013 Standard for the Installation of Stationary Pumps for Fire Protection

Tải về với định dạng PDF tại đây

1. Tiêu chuẩn áp dụng

Để tìm hiểu về cài đặt áp lực cho trạm bơm chữa cháy, bao gồm bơm chữa cháy và bơm bù áp, chúng ta hãy cùng tham khảo 02 bộ tiêu chuẩn có giá trị tham chiếu cao hiện nay tại Việt Nam:

• QCVN 02:2020 Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về trạm bơm nước chữa cháy

• NFPA 20:2013 Standard for the Installation of Stationary Pumps for Fire Protection

2. Một số định nghĩa

• Trạm bơm nước chữa cháy: Là tổ hợp thiết bị gồm máy bơm nước chữa cháy, bơm bù áp và phụ kiện được đấu nối thành một hệ thống để cung cấp nước chữa cháy cho các hệ thống chữa cháy. Phạm vi của trạm bơm nước chữa cháy được tính từ ống hút đến van chặn kết nối với đường ống

• Máy bơm nước chữa cháy: Là một bộ thiết bị lắp ráp bao gồm một bơm nước chữa cháy, động cơ truyền động, tủ điều khiển và các phụ kiện. Máy bơm nước chữa cháy gồm máy bơm chính, máy bơm dự phòng và máy bơm bù áp.

• Bơm bù áp: Là bơm được thiết kế để duy trì áp lực trên hệ thống chữa cháy giữa các giới hạn định sẵn khi hệ thống không lưu thông nước.

• Bơm nước chữa cháy: Là bơm cung cấp áp lực và lưu lượng nước dùng để chữa cháy

• Bơm tua bin trục đứng: Là bơm ly tâm trục đứng có một hoặc nhiều tầng cánh được lắp đồng trục với nhau và có đầu đẩy vuông góc với trục và đầu hút của bơm.

• Động cơ diesel: Là động cơ đốt trong, trong đó nhiên liệu được đốt hoàn toàn bằng nhiệt lượng sinh ra từ sự nén ép lượng khí cung cấp cho buồng đốt.

• Tủ điều khiển máy bơm nước chữa cháy: Là nhóm các thiết bị thực hiện công tác điều hành, theo cách thức định trước, sự chạy và ngừng của bộ truyền động bơm nước chữa cháy và thực hiện giám sát cũng như báo hiệu trạng thái và tình trạng của cụm bơm nước chữa cháy.

• Phương tiện ngắt kết nối: Là một thiết bị hoặc nhóm thiết bị hoặc các phương tiện khác có thể dùng để ngắt kết nối thành phần dẫn điện của một mạch khỏi nguồn điện.

• Mức nước chênh lệch: Là độ cao chênh lệch giữa mực nước của bơm và mực nước tĩnh của bể nước.

• Tín hiệu cảnh báo giám sát hoạt động của bơm nước chữa cháy: Là tín hiệu giám sát, thông báo về tình trạng hoạt động của bơm nước chữa cháy.

• Giá trị dòng điện bảo vệ quá tải roto động cơ điện: Là giá trị dòng điện được cài đặt để thiết bị bảo vệ quá tải động cơ hoạt động khi dòng điện chạy trong roto động cơ đạt đến giá trị này trong thời gian nhất định.

• Mất pha: Là hiện tượng mất đi một hoặc nhiều pha, nhưng không mất toàn bộ các pha của nguồn năng lượng nhiều pha.

• Thiết bị điều áp: Là thiết bị được thiết kế cho mục đích làm giảm, điều tiết, kiểm soát, hoặc giới hạn áp lực nước.

• Công tắc cô lập: Công tắc dùng để cô lập mạch điện khỏi nguồn cung cấp của nó. Công tắc không thể bị gián đoạn và được dùng để vận hành chỉ sau khi mạch đã được mở bằng các phương tiện khác.

• Công tắc chuyển đổi tự động (ATS): Thiết bị tự vận hành dùng để chuyển tải được kết nối từ nguồn điện này sang nguồn điện khác.

• Công tắc chuyển đổi thủ công: Công tắc vận hành bằng tay trực tiếp để chuyển một hoặc nhiều kết nối dẫn điện từ nguồn điện này sang nguồn điện khác.

• Van an toàn: Là van tự động mở cho dòng nước chảy qua ở áp lực bơm đã được cài đặt trước nhằm giới hạn áp lực trong hệ thống ở giá trị nhất định.

3. Cài đặt áp lực trạm bơm chữa cháy theo QCVN 02:2020

3.1. Yêu cầu về lưu lượng và cột áp của trạm bơm chữa cháy

3.1.1. Lưu lượng và cột áp của bơm nước chữa cháy

Bơm nước chữa cháy phải có đặc tính lưu lượng, cột áp đáp ứng yêu cầu sau và hình minh họa dưới đây:

• Lưu lượng lớn nhất của máy bơm nước chữa cháy không được nhỏ hơn 150% lưu lượng thiết kế.

• Cột áp của máy bơm nước chữa cháy ứng với lưu lượng thiết kế không được nhỏ hơn cột áp thiết kế.

• Cột áp của máy bơm nước chữa cháy ứng với lưu lượng bằng không (shutoff pressure) phải trong phạm vi từ 101% đến 140% cột áp thiết kế.

• Cột áp của máy bơm ứng với 150% lưu lượng thiết kế không được nhỏ hơn 65% cột áp thiết kế.

3.1.2. Lưu lượng máy bơm bù áp

• Lưu lượng của máy bơm bù áp được xác định theo tính toán, nhưng không nhỏ hơn 1% lưu lượng

• Áp lực đầu đẩy của máy bơm bù áp phải có khả năng duy trì áp lực thường trực trong hệ thống lớn hơn áp lực chữa cháy thiết kế từ 0,3 bar đến 0,8 bar.

3.2. Cài đặt áp lực làm việc của trạm bơm chữa cháy

Cài đặt áp lực làm việc (chạy/dừng) của bơm chữa cháy được quy định trong mục 2.2.5. trong QCVN 02:2020. Cụ thể như sau:

• Áp lực dừng của máy bơm bù áp bằng 115% áp lực làm việc của bơm chữa cháy cộng với áp suất tĩnh tại cửa hút của bơm bù.

• Áp lực khởi động máy bơm bù áp thấp hơn áp lực dừng của máy bơm này tối thiểu là 01 bar.

• Áp lực khởi động bơm nước chữa cháy chính thấp hơn áp lực khởi động máy bơm bù áp tối thiểu là 0,5 bar.

• Áp lực khởi động của máy bơm nước chữa cháy dự phòng thấp hơn áp lực khởi động của máy bơm nước chữa cháy chính tối thiểu là 01 bar.

• Áp lực mở các van an toàn hoặc van xả lưu lượng lớn hơn áp lực dừng của bơm bù áp từ 0,1 đến 0,5 bar.

• Các bơm nước chữa cháy chính và dự phòng đã được cài đặt khởi động tự động, phải được tắt thủ công bằng nút ấn ở tủ điều khiển bơm. Việc tắt tự động các máy bơm nước chữa cháy chỉ được phép sau khi tất cả các nguyên nhân khởi động, vận hành được trả về bình thường và sau thời gian chạy tối thiểu 10 phút tính từ khi bắt đầu các máy bơm tự động khởi động. Việc tắt tự động các máy bơm nước chữa cháy không áp dụng khi bơm là nguồn cấp nước của hệ thống chữa cháy tự động hoặc hệ thống ống nước đứng duy nhất của công trình.

Hình minh hoạ: Đường đặc tính lưu lượng, cột áp của máy bơm

4. Cài đặt áp lực trạm bơm chữa cháy theo NFPA 20:2013

Cài đặt áp lực làm việc (chạy/dừng) của bơm chữa cháy được quy định trong phụ lục A.14.2.6, cụ thể như sau:

4.1. Fire Pump Settings

The fire pump system, when started by pressure drop, should be arranged as follows:

• The jockey pump stop point should equal the pump churn pressure plus the minimum static supply pressure.

• The jockey pump start point should be at least 10 psi (0.68 bar) less than the jockey pump stop point.

• The fire pump start point should be 5 psi (0.34 bar) less than the jockey pump start point. Use 10 psi (0.68 bar) increments for each additional pump.

• Where minimum run times are provided, the pump will continue to operate after attaining these pressures. The final pressures should not exceed the pressure rating of the system.

• Where the operating differential of pressure switches does not permit these settings, the settings should be as close as equipment will permit. The settings should be established by pressures observed on test gauges.

4.2. Examples of fire pump settings

Follow (for SI units, 1 psi = 0.0689 bar):

• Pump: 1000 gpm, 100 psi pump with churn pressure of 115 psi

• Suction supply: 50 psi from city — minimum static; 60 psi from city — maximum static

• Jockey pump stop = 115 psi + 50 psi = 165 psi

• Jockey pump start = 165 psi − 10 psi = 155 psi

• Fire pump stop = 115 psi + 50 psi = 165 psi

• Fire pump start = 155 psi − 5 psi = 150 psi

• Fire pump maximum churn = 115 psi + 60 psi = 175 psi

• Where minimum-run timers are provided, the pumps will continue to operate at churn pressure beyond the stop setting. The final pressures should not exceed the pressure rating of the system components.

5. Ví dụ áp dụng

5.1. Dữ kiện hệ thống

• Bơm chính: Q = 94,6 l/s, H= 84 m (Giả thiết rằng đây cũng là áp lực làm việc mong muốn của hệ chữa cháy tại trạm bơm chữa cháy: Hs = 84m)

• Bơm bù áp: Q = 1 l/s, H = H = 93 m

• Bể nước chữa cháy đặt cùng cao độ với trục bơm chữa cháy (bỏ qua áp lực tĩnh tại đầu đẩy của trạm bơm chữa cháy)

• Các đại lượng:

  • Hs: Áp lực mong muốn của hệ thống

  • Hj: Áp lực bơm bù áp

  • Hp: Áp lực bơm chữa cháy

  • Hv: Áp lực cài đặt van an toàn, van xả áp

  • H(start): Áp lực cài đặt chạy bơm

  • H(stop): Áp lực cài đặt dừng bơm

  • Hp1, Hp2: Áp lực cài đặt bơm chữa cháy chính, bơm chữa cháy dự phòng

5.2. Cài đặt áp lực theo QCVN 02:2020

• Áp lực cài đặt dừng bơm bù áp: Hj(stop) = 115% × Hs = 1.15 × 84 = 97 m

• Áp lực cài đặt chạy bơm bù áp: Hj(start) = Hj(stop) – 1 bar = 97 – 1 × 10.2 = 86.8 m

• Áp lực cài đặt chạy bơm chữa cháy chính: Hp1(start)= Hj(start) – 0.5 bar (min) = 86.8 – 0.5 × 10.2 = 82 m

• Áp lực cài đặt chạy bơm chữa cháy dự phòng: Hp2(start) = Hp1(start) – 1 bar = 82 – 1 × 10.2 = 72 m

• Áp lực cài đặt dừng bơm chữa cháy: Không được phép dừng tự động bơm chữa cháy chính, chỉ được dừng thủ công bằng thao tác của người vận hành và lực lượng chữa cháy.

• Áp lực cài đặt mở van an toàn, van xả áp áp: Hv(open) = Hj(stop) + 0.1~0.5 bar = 97 + 0.3 × 10.2 = 100 m

5.3. Cài đặt áp lực theo NFPA 20:2013

• Áp lực cài đặt dừng bơm bù áp: Hj(stop) = 110~120% × Hs = 1.1 × 84 = 92 m

• Áp lực cài đặt chạy bơm bù áp: Hj(start) = Hj(stop) - 0.68 bar = 92 – 0.68 × 10.2 = 85 m

• Áp lực cài đặt dừng bơm chữa cháy: Hp(stop) = Hj(stop) = 92 m

• Áp lực cài đặt chạy bơm chữa cháy: Hp(start) = Hj(start) – 0.34bar = 85 – 0.34 × 10.2 = 82 m