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穩(wěn)壓泵的壓力設(shè)定和揚(yáng)程確定技術(shù)

穩(wěn)壓泵的壓力設(shè)定和揚(yáng)程確定技術(shù)
時(shí)間:2014-09-09
在穩(wěn)高壓消防給水系統(tǒng)這個(gè)大題目下,有許多文章要做,需要作進(jìn)一步深入探討。我們已經(jīng)就穩(wěn)高壓給水系統(tǒng)與高壓、臨時(shí)高壓給水系統(tǒng)的區(qū)別、特點(diǎn)、穩(wěn)壓泵的流量等方面談了些看法,本文想著重說明穩(wěn)壓泵的揚(yáng)程確定和壓力設(shè)定,供同行們探討。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》(GBJ45-85)修訂本送審稿中規(guī)定的2.4m3,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。第一種情況當(dāng)穩(wěn)壓泵和消防主泵共用氣壓水罐,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。screen.width-333)this.width=screen.width-333&quo

  在穩(wěn)高壓消防給水系統(tǒng)這個(gè)大題目下,有許多文章要做,需要作進(jìn)一步深入探討。我們已經(jīng)就穩(wěn)高壓給水系統(tǒng)與高壓、臨時(shí)高壓給水系統(tǒng)的區(qū)別、特點(diǎn)、穩(wěn)壓泵的流量等方面談了些看法,本文想著重說明穩(wěn)壓泵的揚(yáng)程確定和壓力設(shè)定,供同行們探討。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。

XBD消防泵

  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》(GBJ45-85)修訂本送審稿中規(guī)定的2.4m3,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。第一種情況當(dāng)穩(wěn)壓泵和消防泵共用氣壓水罐,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。screen.width-333)this.width=screen.width-333"border=0>圖1VX――貯水容積;VS――穩(wěn)壓水容積;VΔΡ――緩沖水容積;V0――不動(dòng)水容積;P0――起始?jí)毫?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。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(guó)有關(guān)設(shè)計(jì)院的經(jīng)驗(yàn)P3-P20.02MPa,P4-P30.05MPa。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為穩(wěn)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。P3和P4均大于P2,大于消防主泵的揚(yáng)程。對(duì)以上壓力設(shè)定值的相對(duì)關(guān)系,國(guó)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4.3.4)。

  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。第二種情況當(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(duì)系統(tǒng)的壓力沖擊。對(duì)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。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。screen.width-333)this.width=screen.width-333"border=0>圖2注:圖2中,字母意義同圖1這種做法長(zhǎng)期以來未被質(zhì)疑而得到許可,是基于以下原因:

  (1)對(duì)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(jiǎn)便。

  (4)對(duì)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(duì)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(zhǎng)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)摹R虼?,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Hj′;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,ΔHΔΗ′。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Hy′《Hy,Hj′《Hj,即H′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(duì)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(zhǎng)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(zhǎng)、水壓高,當(dāng)消防給水管網(wǎng)長(zhǎng)期處于高壓狀態(tài)下運(yùn)行,對(duì)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(duì)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

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