穩壓泵的壓力設定值決定于穩壓泵揚程,穩壓泵的揚程一般不另行計算,而是采用消防主泵的揚程,其原因在于設置穩壓泵的目的是使消防給水管網(wǎng)的水壓穩定。而在集中穩高壓給水系統中,這樣確定的穩壓泵揚程及設定壓力值,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施水壓要求這一基本前提出發(fā),提出確定穩壓泵揚程和設定壓力的新思路,并按3 種情況分別作出說(shuō)明。 在穩高壓消防給水系統這個(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)就穩高壓給水系統與高壓、臨時(shí)高壓給水系統的區別、特點(diǎn)、穩壓泵的流量等方面談了些看法,本文想著(zhù)重說(shuō)明穩壓泵的揚程確定和壓力設定,供同行們探討。

穩壓泵的揚程和壓力設定值的確定,要區分3種情況:

(1) 穩高壓消防給水系統中,穩壓泵與消防主泵共用氣壓水罐;

(2) 穩高壓消防給水系統中,穩壓泵設氣壓水罐;

(3) 穩高壓消防給水系統中,有穩壓泵而無(wú)氣壓水罐。至于消防給水系統中設置用以替代消防水箱的氣壓水罐, 而其水調節容量不論為18m3 , 12m3 ,6m3 ,還是《自動(dòng)噴水滅火系統設計規范》( GBJ 45 -85) 修訂本送審稿中規定的2. 4m3 ,都不在本文討論范圍,文章所涉及的氣壓水罐指水調節容量為450L及以下的氣壓水罐。

當系統設有氣壓水罐,而氣壓水罐不貯存消防主泵啟動(dòng)前消防所需的水量,氣壓水罐的設置,其目的只在于:

(1) 控制穩壓泵的啟停;

(2) 緩解穩壓泵啟停過(guò)于頻繁;

(3) 緩沖因停泵水錘原因而造成的對系統的壓力沖擊。圖1 對這種情況,常規做法是將穩壓泵啟動(dòng)壓力,即壓力下限值略高于消防主泵揚程,穩壓泵的停泵壓力,即壓力上限值按氣壓水罐工作壓力比,即氣壓水罐調節容積確定,也有按經(jīng)驗系數值確定的,其方法與第一種情況相仿,以圖示表示見(jiàn)圖2 。相應于P3和P4 的水位為h3 和h4 , h3 與h4 之間區域的水容積為緩沖水容積。也有將消防主泵的啟動(dòng)壓力值設置在氣壓水罐內的,如果這樣則圖2 就轉換成圖1形式。

這種做法長(cháng)期以來(lái)未被質(zhì)疑而得到許可,是基于以下原因:

(1) 對穩壓泵的功能是為了使消防給水管網(wǎng)水壓穩定的理解存在片面性和表面化。

(2)認為消防泵,包括消防主泵和穩壓泵,不必要象生活泵那樣要計及效率和能耗。同時(shí)為穩妥起見(jiàn),認為水泵揚程高,管網(wǎng)壓力高不會(huì )有壞處,于消防滅火有利。

(3) 按消防設計流量計算消防主泵揚程,再據此以計算穩壓泵設定壓力值和揚程,較為簡(jiǎn)便。

(4)對消防方面的技術(shù)問(wèn)題沒(méi)有深究。

但情況正在起變化,隨著(zhù)穩高壓給水系統日益得到重視,由于集中穩高壓給水系統的應用,對某些問(wèn)題有了新的認識:

(1) 水泵揚程高、管網(wǎng)壓力高在有些情況不是好事。管網(wǎng)長(cháng)期處于高壓狀態(tài)下運行,容易加劇滲漏、引起管道配件移位等問(wèn)題發(fā)生。

(2) 消防主泵啟動(dòng)次數少,可以不必要象生活泵那樣計及效率及能耗,而穩壓泵情況不同,啟停頻繁,完全不考慮穩壓泵的效率和能耗是不妥當的。因此,有必要在滿(mǎn)足最不利處滅火設施消防用水水壓和水量要求的前提下,確定穩壓泵的揚程和壓力設定值。

當消防主泵工作時(shí):消防設計流量為Qs ;最不利處滅火設施在消防時(shí)要求的水壓為Hx ;最不利處滅火設施與消防主泵的標高差為ΔΗ; 管網(wǎng)為通過(guò)消防設計流量所需的沿程水頭損失為Hy ;管網(wǎng)為通過(guò)消防設計流量所需的局部水頭損失為Hj ,則消防主泵的揚程為: H = Hx + ΔH + Hy + Hj (1)

當穩壓泵工作時(shí):穩壓泵的流量為1L/ s 或5L/ s ;最不利處滅火設施在消防時(shí)要求的水壓仍為Hx ;最不利處滅火設施與穩壓泵的標高差為ΔH′,當穩壓泵為低位敷設,與消防主泵同在消防水泵房時(shí),ΔΗ′與ΔH 數值相當接近; 管網(wǎng)為通過(guò)穩壓流量所需的沿程水頭損失為Hy′;管網(wǎng)為通過(guò)穩壓流量所需的局部水頭損失為H′j ;則穩壓泵的揚程為: 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, 穩壓泵的流量遠遠小于消防主泵流量, 因此H y ′n Hy , H j ′nHj ,即H′n H。結論是H′≠H ,在滿(mǎn)足最不利處滅火設施消防水壓要求的前提下, 穩壓泵的揚程可以不等于消防主泵的揚程, 穩壓泵的揚程可以低于消防主泵的揚程。

這個(gè)結論會(huì )帶來(lái)設計人員的幾重顧慮:

(1) 不好理解。一般都認為消防主泵的揚程就是消防所需的壓力,但不理解不同的設計流量允許有不同的消防所需壓力。因此從表面上看,穩壓泵的揚程低于消防主泵的揚程似乎不好理解,但實(shí)質(zhì)上,這兩者都是以滿(mǎn)足最不利處滅火設施消防用水水壓要求為前提的。區別在于消防主泵流量大,穩壓泵流量小,即使都為了滿(mǎn)足同一地點(diǎn)、同一目的、同一用途的水壓要求,而由于消防設計流量和穩壓流量數值的差別,使兩種泵的揚程有所不同。但即使兩種泵的揚程不同,從保證消防水壓要求方面,不會(huì )存在問(wèn)題。

(2) 對管網(wǎng)運行存在疑慮,在實(shí)際運行時(shí),當氣壓水罐為壓力P4 、最高水位h4 時(shí), 穩壓泵停泵; 當管網(wǎng)存在滲漏,而水位下降至h3 時(shí),穩壓泵啟動(dòng);穩壓泵一經(jīng)啟動(dòng),氣壓水罐水位上升,當上升至h4 時(shí),穩壓泵停泵;當消防給水管網(wǎng)滅火設施開(kāi)始出水用于火災撲救時(shí), 氣壓水罐內水位下降至h3 , 即使穩壓泵啟動(dòng),而水位繼續下降至h2 或壓力下降至P2時(shí),消防主泵啟動(dòng),并以消防設計流量供水,此時(shí)消防主泵揚程高于穩壓泵揚程P4 ,穩壓泵自然在消防主泵工作時(shí)不起作用,因此穩壓泵的揚程高低與否,不會(huì )影響消防給水管網(wǎng)的正常運行。

將穩壓泵的揚程確定與消防主泵的揚程計算區別開(kāi)來(lái)存在的缺點(diǎn)在于:

(1) 兩番計算,以消防設計流量計算消防主泵揚程,以穩壓流量計算穩壓泵揚程,就比只計算消防主泵的揚程要繁復,往往不被設計部門(mén)所接受。

(2) 穩壓裝置定型產(chǎn)品已問(wèn)世。這類(lèi)產(chǎn)品中的穩壓泵規格、性能由于不可能具體知道消防給水工程最不利處滅火設施的高程,管網(wǎng)形式,管道長(cháng)度和管徑大小,因此穩壓泵的揚程都按消防主泵揚程而定。要精確確定穩壓泵的揚程和壓力設定值只在具體工程中才能做到。

區別穩壓泵與消防主泵的揚程在一般工程中是可以忽略的,當管網(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:集中穩高壓給水系統其管網(wǎng)大、管道長(cháng)、水壓高,當消防給水管網(wǎng)長(cháng)期處于高壓狀態(tài)下運行,對管網(wǎng)是不利的,而使其在足夠的、而又不致于過(guò)高的壓力工況下運行,應該說(shuō)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(guò)多,管線(xiàn)段存在較多的彎頭承受內水壓力的薄弱環(huán)節,降低穩壓泵揚程,使之低于消防主泵的揚程,以緩解消防給水管網(wǎng)壓力偏高問(wèn)題,應當說(shuō)是一種十分有效的措施,唯一不足之處是設計部門(mén)需兩次計算,分別計算消防主泵和穩壓泵的流量。

但這種做法即使如此,也可推行,因為就保證最不利處滅火設施的水壓要求是可靠的,就保證滅火設施的流量要求(消防時(shí)的消防設計流量、穩壓時(shí)的穩壓流量) 也是合理的。從理論上也是有依據,也更準確。