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穩(wěn)壓泵壓力設(shè)定的三種不同情況說明
穩(wěn)壓泵壓力設(shè)定的三種不同情況說明
[來源：未知]??? [作者白云泵業(yè)]??? [日期：2016-11-29 09:54]??? [熱度：]
穩(wěn)壓泵的揚(yáng)程和壓力設(shè)定值的確定，要區(qū)分3種情況: (1) 穩(wěn)高壓消防給水系統(tǒng)中，穩(wěn)壓泵與消防主泵共用氣壓水罐； (2) 穩(wěn)高壓消防給水系統(tǒng)中，穩(wěn)壓泵設(shè)氣壓水罐； (3) 穩(wěn)高壓消防給水系統(tǒng)中，有穩(wěn)壓泵而無氣壓水罐。至于消防給水系統(tǒng)中設(shè)置用以替代消防水箱的氣壓水罐， 而其水調(diào)節(jié)容量不論為18m3 ， 12m3 ，6m3 ，還是《自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》( GBJ 45 -85) 修訂本送審稿中規(guī)定的2.4m3 ，白云泵業(yè)都不在本文討論范圍，文章所涉及的氣壓水罐指水調(diào)節(jié)容量為450L及以下的氣壓水罐。
穩(wěn)壓泵的壓力設(shè)定值決定于穩(wěn)壓泵揚(yáng)程，穩(wěn)壓泵的揚(yáng)程一般不另行計(jì)算，而是采用消防主泵的揚(yáng)程，其原因在于設(shè)置穩(wěn)壓泵的目的是使消防給水管網(wǎng)的水壓穩(wěn)定。而在集中穩(wěn)高壓給水系統(tǒng)中，這樣確定的穩(wěn)壓泵揚(yáng)程及設(shè)定壓力值，往往使消防給水管網(wǎng)始終處于較高壓力工況，因而使管網(wǎng)內(nèi)水壓與管道及其接口的承壓能力這一對矛盾趨于突出。從保證最不利處滅火設(shè)施水壓要求這一基本前提出發(fā)，提出確定穩(wěn)壓泵揚(yáng)程和設(shè)定壓力的新思路，并按3 種情況分別作出說明。
1、第一種情況
當(dāng)消防給水系統(tǒng)只設(shè)穩(wěn)壓泵而不設(shè)氣壓水罐時(shí)，情況和第二種情況基本相同，穩(wěn)壓泵的揚(yáng)程和壓力設(shè)定值按穩(wěn)壓流量計(jì)算，仍以滿足最不利處滅火設(shè)施消防用水壓力要求為前提。區(qū)別在于:有氣壓水罐時(shí)，壓力傳感和水位傳感裝置設(shè)置在氣壓水罐內(nèi)，無氣壓水罐時(shí)，壓力傳感裝置設(shè)置在管道上。此時(shí)穩(wěn)壓泵的揚(yáng)程仍可低于消防主泵的揚(yáng)程值。
2、第二種情況
當(dāng)穩(wěn)壓泵和消防主離心泵共用氣壓水罐，且氣壓水罐不用于替代消防水箱，只起滿足消防主泵啟動(dòng)前消防所需水量和水壓；以及通過水位和壓力傳感器以控制穩(wěn)壓泵啟停和消防主泵啟動(dòng)時(shí)，在該氣壓水罐內(nèi)主要有3 個(gè)壓力設(shè)定值，如圖1所示。P2 為消防主泵啟動(dòng)壓力， P3 為穩(wěn)壓泵啟動(dòng)壓力， P4 為穩(wěn)壓泵停泵壓力， 按我國有關(guān)設(shè)計(jì)院的經(jīng)驗(yàn)P3 - P2=0. 02MPa ， P4 - P3=0. 05MPa 。相應(yīng)于P2 、P3 和P4 壓力值的水位為h2 、h3 和h4 。h2水位線下的水調(diào)節(jié)容積，按《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》的規(guī)定為450L ， h2～ h3 區(qū)段的水容積為緩沖水容積， h3～ h4 區(qū)段的水容積為穩(wěn)壓水容積。這種情況，穩(wěn)壓泵的壓力設(shè)定值為P3 和P4 ，P3 為壓泵壓力設(shè)定下限值， 即穩(wěn)壓泵啟動(dòng)壓力；P4 為穩(wěn)壓泵壓力設(shè)定上限值， 即穩(wěn)壓泵停泵壓力。
圖1 補(bǔ)氣式、隔膜式氣壓水罐
V X— 貯水容積；
V S —穩(wěn)壓水容積；
VΔΡ —緩沖水容積；
V 0 —不動(dòng)水容積；
P0 —起始?jí)毫Γ?/span>
P1 —最低工作壓力；
P2 —最高工作壓力，滅火消防主泵啟動(dòng)壓力；
P3 —穩(wěn)壓水容積下限壓力，穩(wěn)壓消防水泵啟動(dòng)壓力；
P4 —穩(wěn)壓水容積上限壓力，穩(wěn)壓消防水泵停止壓力；
h0 —起始水位；
h1 —消防貯水容積下限水位；
h2 —消防貯水容積上限水位；
h3 —穩(wěn)壓水容積下限水位；
h4 —穩(wěn)壓水容積上限水位。
P3 和P4 均大于P2，大于消防主泵的揚(yáng)程。對以上壓力設(shè)定值的相對關(guān)系，國內(nèi)技術(shù)界意見是一致的，并已將有關(guān)要求納入推薦性規(guī)范《氣壓給水設(shè)計(jì)規(guī)范》(CECS76∶95) 的有關(guān)條文(見規(guī)范條文41314) 。如果說要探討，也只限于P3 和P4 壓力設(shè)定值高于P2 多少的問題。
3、第三種情況
當(dāng)系統(tǒng)設(shè)有氣壓水罐，而氣壓水罐不貯存消防主泵啟動(dòng)前消防所需的水量，氣壓水罐的設(shè)置，其目的只在于: (1) 控制穩(wěn)壓泵的啟停； (2) 緩解穩(wěn)壓泵啟停過于頻繁； (3) 緩沖因停泵水錘原因而造成的對系統(tǒng)的壓力沖擊。
圖2 補(bǔ)氣式、隔膜式氣壓水罐
注:圖2 中，字母意義同圖1
對這種情況，常規(guī)做法是將穩(wěn)壓泵啟動(dòng)壓力，即壓力下限值略高于消防主多級(jí)泵揚(yáng)程，穩(wěn)壓泵的停泵壓力，即壓力上限值按氣壓水罐工作壓力比，即氣壓水罐調(diào)節(jié)容積確定，也有按經(jīng)驗(yàn)系數(shù)值確定的，其方法與第一種情況相仿，以圖示表示見圖2 。相應(yīng)于P3和P4 的水位為h3 和h4 ，h3 與h4 之間區(qū)域的水容積為緩沖水容積。也有將消防主泵的啟動(dòng)壓力值設(shè)置在氣壓水罐內(nèi)的，如果這樣則圖2就轉(zhuǎn)換成圖1形式。
這種做法長期以來未被質(zhì)疑而得到許可，是基于以下原因: (1) 對穩(wěn)壓泵的功能是為了使消防給水管網(wǎng)水壓穩(wěn)定的理解存在片面性和表面化。(2)認(rèn)為消防泵，包括消防主泵和穩(wěn)壓泵，不必要象生活泵那樣要計(jì)及效率和能耗。同時(shí)為穩(wěn)妥起見，認(rèn)為水泵揚(yáng)程高，管網(wǎng)壓力高不會(huì)有壞處，于消防滅火有利。(3) 按消防設(shè)計(jì)流量計(jì)算消防主泵揚(yáng)程，再據(jù)此以計(jì)算穩(wěn)壓泵設(shè)定壓力值和揚(yáng)程，較為簡便。(4)對消防方面的技術(shù)問題沒有深究。但情況正在起變化，隨著穩(wěn)高壓給水系統(tǒng)日益得到重視，由于集中穩(wěn)高壓給水系統(tǒng)的應(yīng)用，對某些問題有了新的認(rèn)識(shí): (1) 水泵揚(yáng)程高、管網(wǎng)壓力高在有些情況不是好事。管網(wǎng)長期處于高壓狀態(tài)下運(yùn)行，容易加劇滲漏、引起管道配件移位等問題發(fā)生。
(2) 消防主泵啟動(dòng)次數(shù)少，可以不必要象生活泵那樣計(jì)及效率及能耗，而穩(wěn)壓泵情況不同，啟停頻繁，完全不考慮穩(wěn)壓泵的效率和能耗是不妥當(dāng)?shù)?。因此，有必要在滿足最不利處滅火設(shè)施消防用水水壓和水量要求的前提下，確定穩(wěn)壓泵的揚(yáng)程和壓力設(shè)定值。
當(dāng)消防主泵工作時(shí):消防設(shè)計(jì)流量為Qs ；最不利處滅火設(shè)施在消防時(shí)要求的水壓為Hx ；最不利處滅火設(shè)施與消防主泵的標(biāo)高差為ΔΗ； 管網(wǎng)為通過消防設(shè)計(jì)流量所需的沿程水頭損失為Hy ；管網(wǎng)為通過消防設(shè)計(jì)流量所需的局部水頭損失為Hj ，則消防主泵的揚(yáng)程為:
H = Hx + ΔH + Hy + Hj (1)
當(dāng)穩(wěn)壓泵工作時(shí):穩(wěn)壓泵的流量為1L/ s 或5L/ s ；最不利處滅火設(shè)施在消防時(shí)要求的水壓仍為Hx ；最不利處滅火設(shè)施與穩(wěn)壓泵的標(biāo)高差為ΔH′，當(dāng)穩(wěn)壓泵為低位敷設(shè)，與消防主泵同在消防水泵房時(shí)，ΔΗ′與ΔH 數(shù)值相當(dāng)接近； 管網(wǎng)為通過穩(wěn)壓流量所需的沿程水頭損失為Hy′；管網(wǎng)為通過穩(wěn)壓流量所需的局部水頭損失為H′j ；則穩(wěn)壓泵的揚(yáng)程為:
H′= Hx + ΔH′+ Hy ′+ Hj ′ (2)
比較公式(1) 和(2) ， Hx = Hx ，ΔH · ΔΗ′。沿程水頭損失和局部水頭損失都決定于流量， 穩(wěn)壓泵的流量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于消防主泵流量， 因此H y ′n Hy ， H j ′nHj ，即H′n H。結(jié)論是H′≠H ，在滿足最不利處滅火設(shè)施消防水壓要求的前提下， 穩(wěn)壓泵的揚(yáng)程可以不等于消防主泵的揚(yáng)程， 穩(wěn)壓泵的揚(yáng)程可以低于消防主泵的揚(yáng)程。這個(gè)結(jié)論會(huì)帶來設(shè)計(jì)人員的幾重顧慮:
(1) 不好理解。一般都認(rèn)為消防主泵的揚(yáng)程就是消防所需的壓力，但不理解不同的設(shè)計(jì)流量允許有不同的消防所需壓力。因此從表面上看，穩(wěn)壓泵的揚(yáng)程低于消防主泵的揚(yáng)程似乎不好理解，但實(shí)質(zhì)上，這兩者都是以滿足最不利處滅火設(shè)施消防用水水壓要求為前提的。區(qū)別在于消防主泵流量大，穩(wěn)壓泵流量小，即使都為了滿足同一地點(diǎn)、同一目的、同一用途的水壓要求，而由于消防設(shè)計(jì)流量和穩(wěn)壓流量數(shù)值的差別，使兩種泵的揚(yáng)程有所不同。但即使兩種泵的揚(yáng)程不同，從保證消防水壓要求方面，不會(huì)存在問題。
(2) 對管網(wǎng)運(yùn)行存在疑慮，在實(shí)際運(yùn)行時(shí)，當(dāng)氣壓水罐為壓力P4 、最高水位h4 時(shí)， 穩(wěn)壓泵停泵； 當(dāng)管網(wǎng)存在滲漏，而水位下降至h3 時(shí)，穩(wěn)壓泵啟動(dòng)；穩(wěn)壓泵一經(jīng)啟動(dòng)，氣壓水罐水位上升，當(dāng)上升至h4 時(shí)，穩(wěn)壓泵停泵；當(dāng)消防給水管網(wǎng)滅火設(shè)施開始出水用于火災(zāi)撲救時(shí)， 氣壓水罐內(nèi)水位下降至h3 ， 即使穩(wěn)壓泵啟動(dòng)，而水位繼續(xù)下降至h2 或壓力下降至P2時(shí)，消防主泵啟動(dòng)，并以消防設(shè)計(jì)流量供水，此時(shí)消防主泵揚(yáng)程高于穩(wěn)壓泵揚(yáng)程P4 ，穩(wěn)壓泵自然在消防主泵工作時(shí)不起作用，因此穩(wěn)壓泵的揚(yáng)程高低與否，不會(huì)影響消防給水管網(wǎng)的正常運(yùn)行。將穩(wěn)壓泵的揚(yáng)程確定與消防主泵的揚(yáng)程計(jì)算區(qū)別開來存在的缺點(diǎn)在于：
(1) 兩番計(jì)算，以消防設(shè)計(jì)流量計(jì)算消防主泵揚(yáng)程，以穩(wěn)壓流量計(jì)算穩(wěn)壓泵揚(yáng)程，就比只計(jì)算消防主泵的揚(yáng)程要繁復(fù)，往往不被設(shè)計(jì)部門所接受。
(2) 穩(wěn)壓裝置定型產(chǎn)品已問世。這類產(chǎn)品中的穩(wěn)壓泵規(guī)格、性能由于不可能具體知道消防給水工程最不利處滅火設(shè)施的高程，管網(wǎng)形式，管道長度和管徑大小，因此穩(wěn)壓泵的揚(yáng)程都按消防主泵揚(yáng)程而定。要精確確定穩(wěn)壓泵的揚(yáng)程和壓力設(shè)定值只在具體工程中才能做到。區(qū)別穩(wěn)壓泵與消防主泵的揚(yáng)程在一般工程中是可以忽略的，當(dāng)管網(wǎng)小，壓力值低時(shí)更是如此。而在另一些情況下是可予以重視，也是十分必要的，如:集中穩(wěn)高壓給水系統(tǒng)其管網(wǎng)大、管道長、水壓高，當(dāng)消防給水管網(wǎng)長期處于高壓狀態(tài)下運(yùn)行，對管網(wǎng)是不利的，而使其在足夠的、而又不致于過高的壓力工況下運(yùn)行，應(yīng)該說是更安全些，尤其對于某些工程環(huán)境條件不夠如意，如土質(zhì)差，支座和支墩不完全到位，接口方式不理想，管道在施工時(shí)避讓過多，管線段存在較多的彎頭承受內(nèi)水壓力的薄弱環(huán)節(jié)，降低穩(wěn)壓泵揚(yáng)程，使之低于消防主泵的揚(yáng)程，以緩解消防給水管網(wǎng)壓力偏高問題，應(yīng)當(dāng)說是一種十分有效的措施，唯一不足之處是設(shè)計(jì)部門需兩次計(jì)算，分別計(jì)算消防主泵和穩(wěn)壓泵的流量。但這種做法即使如此，也可推行，因?yàn)榫捅ＷC最不利處滅火設(shè)施的水壓要求是可靠的，就保證滅火設(shè)施的流量要求(消防時(shí)的消防設(shè)計(jì)流量、穩(wěn)壓時(shí)的穩(wěn)壓流量) 也是合理的。從理論上也是有依據(jù)，也更準(zhǔn)確。
關(guān)鍵字：穩(wěn)壓泵,消防泵,消防主泵,消防給水系統(tǒng)
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