สถานีดับเพลิง ธนบุรี -:- Thonburi Fire Brigade

Fire Pump ( ปั๊มน้ำดับเพลิง )

ปั๊มน้ำ คือ อุปกร์ที่ช่วยส่งผ่านพลังงาน จากแหล่งต้นกำเนิดไปยังของเหลว ก๊าซ หรือ ของเหลวที่มีของแข็งเป็นส่วนประกอบ (Slurries) เพื่อทำให้ของเหลวเคลื่อนที่จากตำแหน่งหนึ่งไปยังอีกตำแหน่งหนึ่งที่อยู่สูงกว่าหรือ ในระยะทางที่ไกลออกไป โดยการเพิ่มพลังงานเข้าไปในระบบ โดยจุดเริ่มต้นของเครื่องปั๊มน้ำนี้มีประวัติศาสตร์ที่ยาวนานมากกว่า 2,000 ปีก่อนคริสตศักราช ซึ่งในช่วงเริ่มแรกมีการใช้พลังงานที่ได้จากมนุษย์ สัตว์ ต่อมาจึงได้ใช้พลังงานจากธรรมชาติ เช่น พลังงานจากลมและน้ำเป็นแหล่งต้นกำเนิด ซึ่งในช่วงแรกเพียงเพื่อการอุปโภคบริโภคและทำการเกษตรเท่านั้น
ปั๊มน้ำดับเพลิง (Fire Pump) นั้นก็เป็นปั๊มน้ำชนิดหนึ่ง ที่เป็นส่วนหนึ่งของระบบน้ำดับเพลิงแบบสปริงเกอร์ (Fire Sprinkler) หรือ ระบบ Fire Hose ที่จะทำหน้าที่ป้อนน้ำเข้าสู่ระบบ ด้วยปริมาณ และแรงดันที่เพียงพอต่อการทำงานของระบบดับเพลิงที่ออกแบบไว้

ระบบปั๊มน้ำดับเพลิง ประกอบด้วย

          ในระบบเครื่องสูบน้ำดับเพลิง ประกอบไปด้วยส่วนสำคัญดังต่อไปนี้
                      1. เครื่องสูบน้ำรักษาแรงดัน (Jockey Pump)
                      2. เครื่องสูบน้ำดับเพลิง (Fire Pump)
                      3. ตู้ควบคุมเครื่องสูบน้ำรักษาแรงดัน (Jockey Pump Controller)
                      4. ตู้ควบคุมเครื่องสูบน้ำดับเพลิง (Fire Pump Controller)
                      5. Pressure Relief Valve

          การทำงานของระบบเครื่องสูบน้ำดับเพลิง ขึ้นอยู่กับความต้องการน้ำภายในเส้นท่อดับเพลิง วิศวกรผู้ออกแบบ จะเป็นผู้กำหนดระดับของความดันที่สถานะต่างๆ ในการเริ่ม และหยุดการทำงานของระบบเครื่องสูบน้ำดับเพลิง โดยปกติ จะมิอยู่ 3 ระดับ ในกรณีเป็นเครื่องสูบน้ำดับเพลิงที่ใช้ต้นกำลังแบบ เครื่องยนต์ดีเซล และมี 4 ระดับ ในกรณีเป็นเครื่องสูบน้ำดับเพลิงที่ใช้ต้นกำลังแบบ มอเตอร์ไฟฟ้า การตั้งค่าดูที่หัวข้อ "การตั้งค่า Pressure Switch ของ Fire Pump และ Jocky Pump"

                                 Images: articles

รูป ระบบเครื่องสูบน้ำดับเพลิง

เครื่องหมายและมาตราฐาน ของปั๊มน้ำดับเพลิง

การดูแลและทดสอบ ปั๊มน้ำดับเพลิง (Fire Pump) ควรกระทำโดยผู้ตรวจสอบบุคคลที่สาม (third-party agency) ของ UL หรือ FM Global ส่วนมาตราฐานในการติดตั้งที่เป็นที่ยอมรับคือ NFPA ย่อมาจาก National Fire Protection Association (NFPA 20 Standard for the Installation of Stationary Fire Pumps for Fire Protection)

หมายเหตุ Website นี้ไม่ได้รับการรับรองจาก UL , FM , NFPA รูปที่นำมาแสดงเพื่อต้องให้ทราบถึงรูปร่างหน้าตาสัญลักษณ์เท่านั้น

ต้นกำลังปั๊มน้ำดับเพลิง

ปั๊มน้ำดับเพลิง (Fire Pump) มีต้นกำลังหลายแบบใช้ มอเตอร์ไฟฟ้า (Electric Motor) , เครื่องยนต์ดีเซล (Diesel Engine) หรือบางโอกาสอาจพบ แบบกังหันไอน้ำ (Steam Turbine)

รูป ปั๊มน้ำดับเพลิงแบบมอเตอร์ไฟฟ้า (Eletric Motor Fire Pump)

รูป ปั๊มน้ำดับเพลิงแบบดีเซล (Diesel Engine Fire Pump)

รูป ปั๊มน้ำดับเพลิงแบบกังหันไอน้ำ (Stream Turbine Fire Pump)

การตั้งค่า Pressure Switch ของ Fire Pump และ Jocky Pump

Pressure Switch คืออุปกรณ์ควบคุมที่ติดตั้งอยู่ในตู้ควบคุม Controller ของ Fire Pump และ Jocky Pump มีหน้าที่ในการควบคุมการทำงานของ Pump ดังกล่าว เมื่อความดันของน้ำในท่อน้ำดับเพลิงลดลงต่ำผิดปกติจาก Set point ที่ตั้งไว้ เล็กน้อยแผงควบคุมจะสั่งงานให้ Jocky Pump ทำงานเพื่อเพิ่มแรงดันเข้าสู่ระบบ แต่ถ้าความดันลดต่ำลงอย่างมาก ซึ่งอาดจะเกิดขึ้นจาก มีการใช้งานน้ำจากหัวดับเพลิง มีหัวสปริงเกอร์แตก ทำให้ความดันตกลงอย่างมากแผงควบคุม จะสั่งงานให้ Fire Pump ทำงาน ดังนั้น การตั้งค่า Pressure Switch จึงเป็นสิ่งสำคัญที่ควรจะต้องเรียนรู้เพื่อให้ระบบป้องกันอัคคีภัยทำงานได้ตามวัตถุประสงค์ สิ่งที่ควรเรียนรู้มีดังนี้

รูป ตู้ควบคุมปั๊มน้ำดับเพลิง (Fire Pump Controller)

1. ลำดับการทำงานของ Fire Pump และ Jockey Pump เป็นดังนี้

1.1 ปั๊มน้ำรักษาระดับแรงดัน (Jockey Pump) จะเริ่มทำงานก่อน
1.2 ปั๊มน้ำดับเพลิง (Fire Pump) จะทำงานต่อถ้า ปั๊มน้ำรักษาระดับแรงดัน (Jocky Pump) ทำงานแล้วยังไม่สามารถเพิ่มแรงดันในระบบได้

2. ให้ใส่ Orifice Check Valve ที่ท่อน้ำดับเพลิงก่อนต่อเข้า Pressure Switch จำนวน 2 ตัว และมีระยะห่างกันอย่างน้อย 1.5 เมตร (Orifice Check Valve คือ Check Valve แบบ Swing Check Valve ที่ติดกลับข้าง (ให้ Flow Direction หันทิศจาก Flow Switch ไปทาง Header ของท่อประธาน) และให้เจาะรูที่ Valve Disc ขนาดเท่ากับเส้นผ่านศูนย์กลาง 3/32 นิ้ว

3. หลักการตั้ง Pressure Switch ของ Fire Pump และ Jockey Pump มีดังนี้

3.1 Jockey Pump

3.1.1 จุด Stop เท่ากับ Churn Pressure ของ Fire Pump บวกMinimum Static Pressure ของ Water Supply ที่จ่ายให้ Pump
3.1.2 จุด Start เท่ากับ จุด Stop ลบ 10 PSI
3.1.3 การตั้งจุด Stop และจุด Start สำหรับ Jockey Pump ให้ตั้งตามข้อ 3.1.1 และ 3.1.2 ทุกชุด ไม่ว่าจะมี Jockey Pump มากกว่า 1 ตัวก็ตาม

3.2 Fire Pump

3.2.1 จุด Start ของ Fire Pump ชุดแรก เท่ากับ จุด Start ของ Jockey Pump ลบ 5 PSI จุด Start ชุดต่อไปให้ตั้งลดลงทุกๆ 10 PSI ตลอด
3.2.2 การ Stop ของ Fire Pump ให้ใช้วิธี Manual Stop ทุกตัว แต่ควรตั้งจุด Stop เท่ากับ Churn Pressure บวก Maximum Static Pressure ของ Water Supply
3.2.3 การนับจำนวน Fire Pump ให้นับจาก Electric Fire Pump ก่อนเสมอ

หมายเหตุ
ค่า Churn Pressure คือค่า Pressure สูงสุดของ Fire Pump ที่ Flow เท่ากับ 0 GPM (No Flow) (ให้ดูจาก Performance Curve ของ Fire Pump)
ค่า Minimum Static Pressure และ Maximum Static Pressure ของ Water Supply ให้กำหนดเท่ากับ 0 SPI ในกรณีที่ Water Storage Tank อยู่ต่ำกว่าหรือระดับเดียวกันกับระดับ Fire Pump แต่หาก Water Storage Tank อยู่สูงกว่ามาก ต้องคิดค่า Static Pressure ในการตั้ง Pressure Setting ด้วย
การ Test การทำงานของ Fire Pump ทั้งแบบขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้า และเครื่องยนต์ดีเซลต้องทดสอบความดันอย่างน้อยที่ Flow 3 จุด คือ

Churn Pressure ที่ 0% Rated Flow
Pressure ที่ 100% Rated Flow
Pressure ที่ 150% Rated Flow

เสร็จแล้วนำค่า Pressure - Flowrate ไป Plot Curve และเปรียบเทียบกับ Curve ที่โรงงานผู้ผลิต Fire Pump ส่งให้ตอนขออนุมัติวัสดุ โดยค่า Pressure ที่วัดได้จริงต้องมีค่าไม่น้อยกว่า 95% ของค่า Pressure ที่ได้จาก Curve ของโรงงานผู้ผลิต หากต่ำกว่านี้ต้องให้ผู้แทนจำหน่าย / ผู้รับเหมา ทำหนังสือชี้แจงเหตุผล
หาก Churn Pressure ที่วัดได้มีค่าเกิน 175 PSI ต้องติดตั้ง Pressure Relief Valve ที่ Fire Pump แต่ละตัวด้วย
ตัวอย่าง

Diesel Fire Pump (FP- 01, FP- 02) 1,000 GPM, 125 PSI
Electric Fire Pump (FP- 03, FP- 04) 1,000 GPM, 125 PSI
Jockey Pump (JP- 01, JP- 02)
จาก Performance Curve ของ Fire Pump

จุด Stop ของ JP-01, JP-02
จุด Start ของ JP-01, JP-02
จุด Start ของ FP-03
จุด Start ของ FP-04
จุด Start ของ FP-01
จุด Start ของ FP-02
=
=
=
=
=
=
147 + 0
147 - 10
137 - 5
132 - 10
122 - 10
112 - 10
=
=
=
=
=
=
147
137
132
122
112
102
PSI
PSI
PSI
PSI
PSI
PSI
จุด Stop ของ FP-01 to FP-04
=
Manual Stop แต่ตั้ง Pressure Switch ให้ Stop ที่
147 + 0
=
147
PSI

หมายเหตุ บทความนี้คัดลอกมาจาก http://www.iecm.co.th/iso_knowledge_fp.htm มีการเพิ่มเติมและแก้ไขบางส่วน

การทดสอบ Fire Pump ที่ max flow (150% rated capacity)

ตอบกรณี (ติดตั้งที่หน้างานแล้ว)
โดยปกติแล้วที่ระบบ Fire pump จะมี Flow meter ติดมาด้วย และเราจะต้องติดวาล์วก่อนถึง Flow Meter ในระยะ 5D ของขนาดท่อ และเราจะติดวาล์วหลัง Flow meter ที่ระยะ 2D ของขนาดท่อ เราจะ test 0% 100% 150 % โดยการ Adjust วาล์วที่ด้านหลัง Flow Meter (วาล์วที่ระยะ2D) เราก็จดค่าที่ได้นำมา plot graph ของ flow rate ได้

ตอบ(กรณี ขั้นตอนพิจารณา ออกแบบ)
โดยปกติแล้ว ปั้มที่ประกอบกับFire pump ตัวนั้นจะต้องมี capacity มากกว่าจุดใช้งานก็คือจุด 100% rated capacity ไม่ต่ำกว่า 50% อยู่แล้ว หมายความว่า ถ้าจุดใช้งาน 100% สมมุติได้ flow 500 gpm ปั้มที่ซื้อมานั้นต้องทำ flow ได้ไม่ตำกว่า 750 gpm ซึ้งเป็นเรื่องปกติของการซื้อปั้มอยู่แล้วว่าต้องเลือกจุดใช้งานให้อยู่ กลางๆ curve คือให้เหลือ ทั้ง head และ flow ครับ

อ้างอิงข้อมูล

http://www.thaiengineering.com/webboardold/question.asp?QID=8778

เอกสารอ้างอิง

http://www.geocities.com/gears05/en_pump.htm
http://en.wikipedia.org/wiki/Fire_pump
http://www.armstrongpumps.com/present_newsletter.asp?groupid=7&nlfile=00_00_044
http://www.firesystems.net/installation/sprinkler-systems.htm
http://www.iecm.co.th/iso_knowledge_fp.htm
http://www.joslynclark.com/pumps.htm
http://www.thaiengineering.com/webboardold/question.asp?QID=8778
http://weerpro.page.tl