ขนาดปั๊มดับเพลิง (Fire Pump — NFPA 20) ตรวจปั๊มดับเพลิงตาม NFPA 20-2022 — รูปร่างเส้นโค้ง (shutoff ≤ 140%, เฮด ≥ 65% ที่ 150% flow), แรงดันดูดที่ 150% flow, จุดทำงานในระบบตาม NFPA 13, ขนาดปั๊ม jockey และการลดกำลังเครื่องยนต์ดีเซล
ค่าที่กรอกจะถูกจำไว้ในเบราว์เซอร์นี้ ทฤษฎีและสมการ ใบสเปก (Datasheet) อ้างอิง
ทำความเข้าใจการตรวจปั๊มดับเพลิง (NFPA 20 / NFPA 13) เครื่องมือคำนวณนี้ทำอะไร ตรวจว่าปั๊มดับเพลิงที่เลือกผ่านเกณฑ์ NFPA 20-2022 ครบทั้ง 4 ด้าน:
§4.8.6.1 รูปร่างเส้นโค้ง — shutoff ไม่เกิน 140% ของเฮดพิกัด (120% สำหรับเทอร์ไบน์แนวตั้ง), เฮดที่อัตราไหลพิกัด ≥ เฮดพิกัด, เฮดที่ 150% ของอัตราไหลพิกัด ≥ 65% ของเฮดพิกัด การทดสอบรับมอบจริงตาม §14.2.6 วัดที่ 3 จุดนี้§4.16 แรงดันดูด — ความดันเกจที่หน้าแปลนดูด ≥ 0 psi g ที่ทุกอัตราการไหลถึง 150% ของพิกัด ถ้าแหล่งน้ำเป็นท่อประปาสาธารณะ เกณฑ์เพิ่มเป็น 20 psi g (§4.16.2)§4.27 ปั๊ม jockey — ปั๊มรักษาแรงดันขนาดประมาณ 1% ของอัตราไหลพิกัด และเฮด shutoff + 10 psi เพื่อไม่ให้ปั๊มหลักสตาร์ตเพราะการรั่วเล็กน้อยในระบบ§11.6.4 การลดกำลังเครื่องยนต์ดีเซล — ลดตามระดับความสูง (1% ต่อ 1,000 ft เหนือ 300 ft) และอุณหภูมิอากาศ (1% ต่อ 10 °F เหนือ 77 °F)§4.8.6.1 — กฎ 3 จุดของเส้นโค้งปั๊ม NFPA 20 บังคับให้รูปร่างเส้นโค้งปั๊มอยู่ใน “ซอง” ที่กำหนด — ไม่ใช่แค่ส่งน้ำได้ที่จุดพิกัด แต่ต้องมี รูปร่างที่เหมาะสม ไม่ชันเกินไป (ความดันสูงเกินตอนวาล์วปิด) และไม่แบนเกินไป (เฮดตกเมื่อไหลเกิน)
§4.8.6.1.4 — เพดาน churn: ที่ Q = 0 เฮดของปั๊ม ≤ 140% ของเฮดพิกัด ถ้าเกิน ระบบท่ออาจรับความดันเกินพิกัดตอนวาล์วปิด§4.8.6.1.1 — จุดพิกัด: ที่ Q = Qrated เฮด ≥ เฮดพิกัด (≥ 142 psi) — เงื่อนไขพื้นฐาน§4.8.6.1.5 — ไหลเกิน (150%): ที่ Q = 1.5 × Qrated เฮด ≥ 65% ของเฮดพิกัด สำคัญที่สุด เพราะเพลิงไหม้จริงมักดึงน้ำเกินพิกัด (สปริงเกลอร์หลายหัวเปิดพร้อมสายดับเพลิง)ค่าปัจจุบันในตาราง: พิกัด 3,302 GPM / 142 psi, shutoff = 130% (อยู่ในซอง), เฮดที่ 150% flow ≈ 62.5% (ไม่ผ่าน §4.8.6.1.5)
§4.16 — แรงดันดูด ≥ 0 psi g ปั๊มดับเพลิงต้องมีความดันเกจด้านดูด ≥ 0 psi g ตลอดเวลา (ไม่เป็นสุญญากาศ) — ความดันติดลบที่ด้านดูด เสี่ยงการเกิดโพรงไอ (cavitation) และดึงอากาศเข้าทางกันรั่วเพลา
เมื่อแหล่งน้ำเป็นท่อประปาสาธารณะ §4.16.2 เข้มขึ้นเป็น ≥ 20 psi g เพื่อไม่ดึงความดันในท่อเมืองลงจนกระทบผู้ใช้น้ำรายอื่น
NPSH a = h atm + h static − h vapor − h friction
ความเสียดทานคิดที่ 150% ของอัตราไหลพิกัด เพราะเป็นจุดที่ NFPA ทดสอบ — ความเสียดทานมากที่สุด NPSHa ต่ำที่สุด จึงเป็นกรณีเลวร้ายสุด
§4.27 — ปั๊ม jockey (รักษาแรงดัน) ระบบดับเพลิงต้องคงแรงดันในท่อตลอดเวลา การรั่วเล็กน้อยที่ check valve ฟิตติ้ง และหัวสปริงเกลอร์ทำให้ความดันค่อย ๆ ตก ถ้าให้ปั๊มหลักขนาดใหญ่สตาร์ตทุกครั้ง มอเตอร์จะสตาร์ต-หยุดบ่อย ลูกปืนสึกและเกิดไฟกระชาก
ปั๊ม jockey ขนาดเล็ก (~1% ของอัตราไหลพิกัด) สตาร์ตก่อนเพราะตั้งเฮดสูงกว่า shutoff ของปั๊มหลักประมาณ 10 psi ปั๊มหลักจะสตาร์ตเฉพาะเมื่อระบบดับเพลิงเปิดจริง
§11.6.4 — การลดกำลังเครื่องยนต์ดีเซล ที่ระดับความสูงมากขึ้น อากาศเบาบางลง ออกซิเจนต่อจังหวะน้อยลง กำลังเครื่องยนต์จึงลด เช่นเดียวกับเมื่ออากาศร้อน ความหนาแน่นอากาศลดลง NFPA 20 §11.6.4 ให้กฎอย่างง่าย (เชิงเส้น 1% ต่อหน่วย):
P derated = P nameplate ⋅ ( 1 − 0.01 ⋅ 1000 ft Δ Alt ) ⋅ ( 1 − 0.01 ⋅ 10 ∘ F Δ T )
ที่ระดับความสูง ≤ 300 ft และอุณหภูมิ ≤ 77 °F ตัวลดกำลัง = 1.0 ถ้าเกิน 5,000 ft หรือ 122 °F ให้ใช้ข้อมูลจริงจากผู้ผลิตเครื่องยนต์ — กฎ 1% ต่อหน่วยเป็นค่าประมาณทางวิศวกรรม ไม่ใช่ข้อมูลทดสอบ SAE J1349
NFPA 13 §22.4 — Hazen–Williams สำหรับท่อจ่าย NFPA 13 กำหนดให้คำนวณความเสียดทานในท่อด้วย Hazen–Williams (ไม่ใช่ Darcy–Weisbach) — สูตรเชิงประสบการณ์ที่แม่นพอสำหรับน้ำประมาณ 15 °C ในช่วงอัตราการไหลของระบบดับเพลิง
h f [ m ] = C 1.85 ⋅ d 4.87 10.67 ⋅ L ⋅ Q 1.85
Q ใน m³/s, L และ d ใน m — ผลเป็นเมตรของน้ำ ค่า C มาตรฐาน (NFPA 13 Table 22.4.4.7):
เหล็กไม่บุ (ระบบเปียก): C = 120 เหล็กดำ (ระบบแห้ง / preaction — กัดกร่อน): C = 100 เหล็กหล่อเหนียวบุซีเมนต์: C = 140 ทองแดง / CPVC / HDPE: C = 150 ใช้ค่าท่อใหม่ในการออกแบบ ระบบที่ใช้งานมานาน วิศวกรมักลดค่า C ลงประมาณ 10 หน่วยเพื่อเผื่อ
วิธีใช้เครื่องมือคำนวณ 1. เลือก preset: 5 แบบครอบคลุม 500 / 750 / 1,000 / 1,500 GPM ตารางเส้นโค้งจะเติมให้อัตโนมัติ2. แก้เป็นแคตตาล็อกจริง: แก้ Q / H / NPSHr ในตาราง 5 จุดให้ตรงกับผู้ผลิต แล้วเลือกจุด BEP3. รูปแบบการติดตั้ง: แนวนอน / เทอร์ไบน์แนวตั้ง / อินไลน์แนวตั้ง — มีผลต่อเพดาน shutoff4. แหล่งน้ำและท่อดูด: ใช้คำนวณ NPSHa ที่ 150% flow และตรวจ §4.165. ภาระและท่อจ่าย: ประเภทความเสี่ยงตาม NFPA 13 + ท่อจ่าย สร้างเส้นความต้องการของระบบและจุดทำงาน6. อ่านผล: การ์ดผลลัพธ์สรุปผลรวม และตารางเกณฑ์บอกว่าข้อใดผ่านหรือตกข้อจำกัด ตรวจ ปั๊ม 1 ตัว / ภาระ 1 กรณี — ระบบที่มีหลายปั๊มขนานหรืออนุกรมต้องใช้แบบจำลองเต็มรูปแบบ ตาราง 5 จุดสมมุติว่าเฮดลดลงต่อเนื่องตามอัตราการไหล — เส้นโค้งที่มีช่วงไม่เสถียร (hump) ต้องตรวจเพิ่มเอง Hazen–Williams ใช้กับท่อจ่ายเท่านั้น — การคำนวณสมดุลโครงข่ายสปริงเกลอร์ทั้งระบบต้องทำแยก (ดูเครื่องคำนวณสปริงเกลอร์) การตรวจแรงดันดูดเป็นสภาวะคงตัว — แรงดันกระแทกตอนปั๊มสตาร์ตต้องคำนวณแยก (เครื่องคำนวณแรงดันกระแทกในท่อ) NFPA 20-2022 — Standard for the Installation of Stationary Pumps for Fire Protection (เกณฑ์หลักทั้งหมดในหน้านี้) NFPA 13-2022 — Standard for the Installation of Sprinkler Systems (§19.3.3 ประเภทความเสี่ยง, §22.4 Hazen–Williams) NFPA 14 — Standard for the Installation of Standpipe and Hose Systems (ภาระท่อยืน Class I) Hickey, H.E. — Hydraulics for Fire Protection , NFPA Press (ตัวอย่าง Aurora 750 GPM, Ex 8-2 — กรณีตรวจสอบ) Williams, G.S. & Hazen, A. (1905) — Hydraulic Tables (สูตร Hazen–Williams) SAE J1349 — มาตรฐานพิกัดกำลังเครื่องยนต์ที่ NFPA 20 §11.6.4 อ้างอิง 