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摘要：消防水泵的作用是提供灭火所需的水量和水压。若设置或维护不当产生故障,势必造成不必要的损失。从消防水泵的设置场所,性能和测试要求,相关电气线路的敷设,不应设过载保护,控制方式及维护保养几方面阐述了个人观点。
关键词：消防水泵；技术要求；控制；应用
中图分类号：V221+.91文献标识码：A 文章编号：
引言：
多数消防水源提供的消防用水,都需要消防水泵进行加压,以满足灭火时对水压和水量的要求。水泵由于设置、维护不当产生故障势必影响灭火救援,造成不必要的损失。在此,笔者针对工作中遇到的消防水泵问题谈一谈个人的理解。
1.消防泵的技术要求
1.1 性能要求
消防泵的应用场合特殊,在使用消防泵时,由于情况紧急,多处需要用水,且用水量剧增,不可能要求操作人员严格按照泵额定状态操作,消防人员很可能会大开阀门操作,此时,泵必须保证水压不能下降太多,以免影响灭火效果。另外,在用水量减少时,压力又不能太高,否则必须使用耐压更高的软管和管道附件,从而使投资增加很多。由于火场用水量时大时小,因此消防泵必须既可在大流量下稳定运行,又可在小流量下稳定运行。这实际上就是要求消防泵的扬程)流量性能曲线比较平坦,使泵在大流量下扬程不会有较大的下降,小流量下扬程又不会太高,而且工作范围宽。
1.2 紧急情况适应性要求
火灾发生时情况瞬息万变,而且总是十万火急不能有片刻的耽误,所以要求消防泵必须有这方面的适应性。
这种适应性主要表现在:¹遇到火情消防泵能及时启动;º当用水量陡增甚至超过消防泵正常工作范围,也可以通过适当的调整达到要求的性能。
1.3可靠性要求
可靠性是消防泵特点中最为重要的一点。由于消防泵通常情况下是不运行的,而仅仅是在一年中维护性地运行数小时,紧急情况下操作的可靠性无法得到验证。当然,消防系统的可靠性涉及到很多方面,如有泵本身的,有控制系统的,还有管路系统的等。单从泵本身来说影响可靠性的因素主要有以下几方面。
1.3.1泵主要部件是否有足够强度
通常情况下,消防系统中消防泵的进出口阀门都是保持常开状态的,这是因为消防系统不常用,如果阀门常闭有可能出现锈死,紧急情况打不开。这样,阀门常开对于泵的操作来说是不利的。泵在阀门大开的情况下启动,泵的各个部件将承受非常大的扭矩,这对泵的各部件的强度要求提高了。
1.3.2结构是否合理
由于消防泵流量大、扬程高,所形成的推力相当大,如果没有适当的平衡措施,巨大的轴向推力会损坏轴承。
1.3.3选择的材料是否适于特殊介质。
1.3.4驱动机是否可靠
消防泵的工作范围很宽,有时甚至需要在超出正常范围的情况下短时间工作,所以在选配驱动机时,都应考虑到足够的富裕度。
1.3.5驱动机的控制系统是否可靠
要使消防泵能够在紧急情况下发挥作用,控制系统的可靠性是非常重要的,所以控制系统必须能够准确、快速地动作。
2.消防水泵的控制
2.1控制电压
在民规第24.6.2.1规定,设在消火栓箱中的启动消防水泵的按钮及启泵信号灯的控制回路应采用50V以下的安全电压。第24.9.11中规定:消防联动装置的直接操作电源电压应采用24V。这主要是防止使用消火栓时,有水溢出使消火栓箱及水枪带电伤及消防队员。
2.2 启动控制
消火栓泵有三个地方可控制启动，①根据“建规”和5高层民用建筑设计防火规范6(以下简称“高规”)要求,在室内消火栓箱处直接启动。②根据“自动报警规范”要求,在消防控制室控制。
2.3 故障控制
根据“自动报警规范”第4.2.1条要求,消防控制室应能显示消防设备的故障状态。由于技术问题,对电源切断等简单的故障信号消防控制能够显示,而对其他故障信号如消防水泵过负荷故障信号由于在“自动报警规范”,“民规”都没有明确说明实现办法,施工实际中往往避开这一点,影响了控制室对设备故障的正确检测。
2.4 消火栓按钮启动
用消火栓的手报代替消火栓按钮启泵在工程实际中比较流行,工程中多采用双触电按钮,一触点作手报用,将报警信号传送到火灾报警控制器,另一触点作启泵按钮用,把启泵信号传送到控制室经双切按盒启动。但根据“建规”第8.6.2(九)条,“高规”第7.4.6.7条:每个消火栓处应设直接启动消防水泵的按钮。而手报按钮启动泵是将火灾信号反馈到报警联动控制器,经确认后再由控制器启动消防水泵。并不是直接启动消防水泵。而且,这种代替方式对自动报警系统提出了较高的要求。在目前,由于自动报警系统误报率高及运行费用等问题,部分建筑的自动报警系统往往带病运行甚至不開通,难以发挥其应有的作用。因此笔者认为,最好不要提倡用手报来代替消火栓按钮启动消防水泵。
3.技术改进
3.1 消防泵在发生火情时能及时启动
3.1.1控制系统能在接到信号后几秒钟内将驱动电机、柴油发动机或事故柴油发电机组启动。
3.1.2消防泵应有良好的吸入特性,入口损失小,从而避免泵在运行中出现汽蚀现象;由于消防泵启动时都很紧急,没有时间灌泵,所以泵的入口必须有一定的倒灌高度,这同样是为了保证泵有入口正压以免发生汽蚀,以保证泵可以迅速安全地启动。
3.2 消防泵应配置变频调速装置
当水用量剧增甚至超过正常工作范围时,仍然要求保证水量的情况下也要保证压力,这时仅凭泵本身的特性是达不到的,可以通过预先在系统中设置的变频调速机构在短时间内使电机转速提高,所以,当流量增大而扬程达不到要求时,可通过提高电机转速,使扬程按转速的二次方的倍率大幅度提高,从而满足实际的要求。变频调速装置投资并不大,可在主回路和事故备用回路中安装,这样使泵的操作范围更宽。
3.3 所有部件应具备足够的强度和刚度
泵的所有部件都应有足够的强度和刚度以适应大启动扭矩,甚至还要适应超出正常操作范围的操作,因此泵轴应为整体、加粗的刚性轴;叶轮叶片也应在正常设计的基础上考虑加厚;径向和推力轴承应选用品质优良的高负荷型轴承。
3.4泵结构设计应合理
泵在运行中形成的巨大轴向推力可以用合理的结构设计得到平衡,譬如大流量消防泵应采用双吸式,如果因某些原因必须使用单吸式特别是大流量悬臂叶轮,则必须采用适当的平衡设计,以避免在使用中轴承因承受不了过大的推力而损坏造成消防泵无法工作。
3.5部件材料应具有良好的耐腐蚀性
对于使用海水作消防水的场合,泵体叶轮等接触海水的部件材料必须耐海水腐蚀且有足够的腐蚀裕度。另外,由于海中的藻类和贝壳类动植物繁殖很快,如果不采取措施有效地杀死这些生物,极易堵塞泵的进口,一旦贝壳被吸入叶轮还会打断叶片,因此海水消防水池必须进行化学处理,同时泵的材料选择也应考虑化学药剂的腐蚀。
3.6合理选用泵型
选用泵型时,应选择使用流量在泵的额定流量的90%~150%之间,因为流量超过泵的额定流量的140%时,泵的性能将因为必需汽蚀余量过大而受到很大影响;而流量小于90%,因为效率过低而不推荐使用。
3.7应合理选配驱动机
在选配驱动机时,由于标准规定电机的使用系数不得超过1.15,电机在任何工况下的最大功率不能超过额定功率乘以使用系数1.15,因此功率的选择不能按常规的额定功率加上10%~20%的富裕度,而应综合考虑大流量启动功率、最大运行时的功率,有时还应考虑超出额定功率50%甚至更多的富裕度,这就需要根据所选用泵的性能曲线来确定。
3.8应设置单独的控制器
消防泵的控制器必须独立,不能与其他设备共用,包括消防稳压泵和消防系统中的压力开关的压力感应元件,且可以承受瞬时压力达到2176MPa而不影响测量精度。控制回路应能在所有的外界控制回路失灵时,仍能通过内部控制或其它方式启动消防泵。
4.结语：
综上所述,消防泵的有别于普通工业流程泵,针对这些特点我们可以对它进行专门的控制和改进,使消防泵能保持良好的技术性能，在火灾发生时发挥更大作用。
参考文献：
[1] 陈送财.建筑给排水[M].北京:机械工业出版社,2005.
[2] 张言荣,高 红,花铁森.智能建筑消防自动化技术[M].北京:机械工业出版社,2009.
[3] 自动喷水灭火系统设计规范[S].北京:中国计划出版社,2004
[4] 民用建筑电气设计规范[S].北京:中国计划出版社,2008.
关键词：消防水泵；技术要求；控制；应用
中图分类号：V221+.91文献标识码：A 文章编号：
引言：
多数消防水源提供的消防用水,都需要消防水泵进行加压,以满足灭火时对水压和水量的要求。水泵由于设置、维护不当产生故障势必影响灭火救援,造成不必要的损失。在此,笔者针对工作中遇到的消防水泵问题谈一谈个人的理解。
1.消防泵的技术要求
1.1 性能要求
消防泵的应用场合特殊,在使用消防泵时,由于情况紧急,多处需要用水,且用水量剧增,不可能要求操作人员严格按照泵额定状态操作,消防人员很可能会大开阀门操作,此时,泵必须保证水压不能下降太多,以免影响灭火效果。另外,在用水量减少时,压力又不能太高,否则必须使用耐压更高的软管和管道附件,从而使投资增加很多。由于火场用水量时大时小,因此消防泵必须既可在大流量下稳定运行,又可在小流量下稳定运行。这实际上就是要求消防泵的扬程)流量性能曲线比较平坦,使泵在大流量下扬程不会有较大的下降,小流量下扬程又不会太高,而且工作范围宽。
1.2 紧急情况适应性要求
火灾发生时情况瞬息万变,而且总是十万火急不能有片刻的耽误,所以要求消防泵必须有这方面的适应性。
这种适应性主要表现在:¹遇到火情消防泵能及时启动;º当用水量陡增甚至超过消防泵正常工作范围,也可以通过适当的调整达到要求的性能。
1.3可靠性要求
可靠性是消防泵特点中最为重要的一点。由于消防泵通常情况下是不运行的,而仅仅是在一年中维护性地运行数小时,紧急情况下操作的可靠性无法得到验证。当然,消防系统的可靠性涉及到很多方面,如有泵本身的,有控制系统的,还有管路系统的等。单从泵本身来说影响可靠性的因素主要有以下几方面。
1.3.1泵主要部件是否有足够强度
通常情况下,消防系统中消防泵的进出口阀门都是保持常开状态的,这是因为消防系统不常用,如果阀门常闭有可能出现锈死,紧急情况打不开。这样,阀门常开对于泵的操作来说是不利的。泵在阀门大开的情况下启动,泵的各个部件将承受非常大的扭矩,这对泵的各部件的强度要求提高了。
1.3.2结构是否合理
由于消防泵流量大、扬程高,所形成的推力相当大,如果没有适当的平衡措施,巨大的轴向推力会损坏轴承。
1.3.3选择的材料是否适于特殊介质。
1.3.4驱动机是否可靠
消防泵的工作范围很宽,有时甚至需要在超出正常范围的情况下短时间工作,所以在选配驱动机时,都应考虑到足够的富裕度。
1.3.5驱动机的控制系统是否可靠
要使消防泵能够在紧急情况下发挥作用,控制系统的可靠性是非常重要的,所以控制系统必须能够准确、快速地动作。
2.消防水泵的控制
2.1控制电压
在民规第24.6.2.1规定,设在消火栓箱中的启动消防水泵的按钮及启泵信号灯的控制回路应采用50V以下的安全电压。第24.9.11中规定:消防联动装置的直接操作电源电压应采用24V。这主要是防止使用消火栓时,有水溢出使消火栓箱及水枪带电伤及消防队员。
2.2 启动控制
消火栓泵有三个地方可控制启动，①根据“建规”和5高层民用建筑设计防火规范6(以下简称“高规”)要求,在室内消火栓箱处直接启动。②根据“自动报警规范”要求,在消防控制室控制。
2.3 故障控制
根据“自动报警规范”第4.2.1条要求,消防控制室应能显示消防设备的故障状态。由于技术问题,对电源切断等简单的故障信号消防控制能够显示,而对其他故障信号如消防水泵过负荷故障信号由于在“自动报警规范”,“民规”都没有明确说明实现办法,施工实际中往往避开这一点,影响了控制室对设备故障的正确检测。
2.4 消火栓按钮启动
用消火栓的手报代替消火栓按钮启泵在工程实际中比较流行,工程中多采用双触电按钮,一触点作手报用,将报警信号传送到火灾报警控制器,另一触点作启泵按钮用,把启泵信号传送到控制室经双切按盒启动。但根据“建规”第8.6.2(九)条,“高规”第7.4.6.7条:每个消火栓处应设直接启动消防水泵的按钮。而手报按钮启动泵是将火灾信号反馈到报警联动控制器,经确认后再由控制器启动消防水泵。并不是直接启动消防水泵。而且,这种代替方式对自动报警系统提出了较高的要求。在目前,由于自动报警系统误报率高及运行费用等问题,部分建筑的自动报警系统往往带病运行甚至不開通,难以发挥其应有的作用。因此笔者认为,最好不要提倡用手报来代替消火栓按钮启动消防水泵。
3.技术改进
3.1 消防泵在发生火情时能及时启动
3.1.1控制系统能在接到信号后几秒钟内将驱动电机、柴油发动机或事故柴油发电机组启动。
3.1.2消防泵应有良好的吸入特性,入口损失小,从而避免泵在运行中出现汽蚀现象;由于消防泵启动时都很紧急,没有时间灌泵,所以泵的入口必须有一定的倒灌高度,这同样是为了保证泵有入口正压以免发生汽蚀,以保证泵可以迅速安全地启动。
3.2 消防泵应配置变频调速装置
当水用量剧增甚至超过正常工作范围时,仍然要求保证水量的情况下也要保证压力,这时仅凭泵本身的特性是达不到的,可以通过预先在系统中设置的变频调速机构在短时间内使电机转速提高,所以,当流量增大而扬程达不到要求时,可通过提高电机转速,使扬程按转速的二次方的倍率大幅度提高,从而满足实际的要求。变频调速装置投资并不大,可在主回路和事故备用回路中安装,这样使泵的操作范围更宽。
3.3 所有部件应具备足够的强度和刚度
泵的所有部件都应有足够的强度和刚度以适应大启动扭矩,甚至还要适应超出正常操作范围的操作,因此泵轴应为整体、加粗的刚性轴;叶轮叶片也应在正常设计的基础上考虑加厚;径向和推力轴承应选用品质优良的高负荷型轴承。
3.4泵结构设计应合理
泵在运行中形成的巨大轴向推力可以用合理的结构设计得到平衡,譬如大流量消防泵应采用双吸式,如果因某些原因必须使用单吸式特别是大流量悬臂叶轮,则必须采用适当的平衡设计,以避免在使用中轴承因承受不了过大的推力而损坏造成消防泵无法工作。
3.5部件材料应具有良好的耐腐蚀性
对于使用海水作消防水的场合,泵体叶轮等接触海水的部件材料必须耐海水腐蚀且有足够的腐蚀裕度。另外,由于海中的藻类和贝壳类动植物繁殖很快,如果不采取措施有效地杀死这些生物,极易堵塞泵的进口,一旦贝壳被吸入叶轮还会打断叶片,因此海水消防水池必须进行化学处理,同时泵的材料选择也应考虑化学药剂的腐蚀。
3.6合理选用泵型
选用泵型时,应选择使用流量在泵的额定流量的90%~150%之间,因为流量超过泵的额定流量的140%时,泵的性能将因为必需汽蚀余量过大而受到很大影响;而流量小于90%,因为效率过低而不推荐使用。
3.7应合理选配驱动机
在选配驱动机时,由于标准规定电机的使用系数不得超过1.15,电机在任何工况下的最大功率不能超过额定功率乘以使用系数1.15,因此功率的选择不能按常规的额定功率加上10%~20%的富裕度,而应综合考虑大流量启动功率、最大运行时的功率,有时还应考虑超出额定功率50%甚至更多的富裕度,这就需要根据所选用泵的性能曲线来确定。
3.8应设置单独的控制器
消防泵的控制器必须独立,不能与其他设备共用,包括消防稳压泵和消防系统中的压力开关的压力感应元件,且可以承受瞬时压力达到2176MPa而不影响测量精度。控制回路应能在所有的外界控制回路失灵时,仍能通过内部控制或其它方式启动消防泵。
4.结语：
综上所述,消防泵的有别于普通工业流程泵,针对这些特点我们可以对它进行专门的控制和改进,使消防泵能保持良好的技术性能，在火灾发生时发挥更大作用。
参考文献：
[1] 陈送财.建筑给排水[M].北京:机械工业出版社,2005.
[2] 张言荣,高 红,花铁森.智能建筑消防自动化技术[M].北京:机械工业出版社,2009.
[3] 自动喷水灭火系统设计规范[S].北京:中国计划出版社,2004
[4] 民用建筑电气设计规范[S].北京:中国计划出版社,2008.