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穩(wěn)壓泵的壓力設定和揚程確定技術|最新資料
在穩(wěn)高壓消防給水系統這個大題目下，有許多文章要做，需要作進一步深入探討。我們已經就穩(wěn)高壓給水系統與高壓、臨時高壓給水系統的區(qū)別、特點、穩(wěn)壓泵的流量等方面談了些看法，本文想著重說明穩(wěn)壓泵的揚程確定和壓力設定，供同行們探討。 圖1
VX――貯水容積； VS――穩(wěn)壓水容積； VΔΡ――緩沖水容積； V0――不動水容積； P0――起始壓力； P1――最低工作壓力； P2――最高工作壓力，滅火消防主泵啟動壓力； P3――穩(wěn)壓水容積下限壓力，穩(wěn)壓消防水泵啟動壓力； 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為消防主泵啟動壓力，P3為穩(wěn)壓泵啟動壓力，P4為穩(wěn)壓泵停泵壓力，按我國有關設計院的經驗P3-P20．02MPa，P4-P30．05MPa。相應于P2、P3和P4壓力值的水位為h2、h3和h4。h2水位線下的水調節(jié)容積，按《高層民用建筑設計防火規(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)壓泵的壓力設定值為P3和P4，P3為穩(wěn)壓泵壓力設定下限值，即穩(wěn)壓泵啟動壓力；P4為穩(wěn)壓泵壓力設定上限值，即穩(wěn)壓泵停泵壓力。P3和P4均大于P2，大于消防主泵的揚程。對以上壓力設定值的相對關系，國內技術界意見是一致的，并已將有關要求納入推薦性規(guī)范《氣壓給水設計規(guī)范》(CECS76∶95）的有關條文(見規(guī)范條文4.3.4)。如果說要探討，也只限于P3和P4壓力設定值高于P2多少的問題。 第二種情況 當系統設有氣壓水罐，而氣壓水罐不貯存消防主泵啟動前消防所需的水量，氣壓水罐的設置，其目的只在于：(1)控制穩(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的壓力沖擊。 對這種情況，常規(guī)做法是將穩(wěn)壓泵啟動壓力，即壓力下限值略高于消防主泵揚程，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，即氣壓水罐調節(jié)容積確定，也有按經驗系數值確定的，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。  圖2 注：圖2中，字母意義同圖1 這種做法長期以來未被質疑而得到許可，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水壓穩(wěn)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(wěn)壓泵，不必要象生活泵那樣要計及效率和能耗。同時為穩(wěn)妥起見，認為水泵揚程高，管網壓力高不會有壞處，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(wěn)壓泵設定壓力值和揚程，較為簡便。(4)對消防方面的技術問題沒有深究。 但情況正在起變化，隨著穩(wěn)高壓給水系統日益得到重視，由于集中穩(wěn)高壓給水系統的應用，對某些問題有了新的認識：(1)水泵揚程高、管網壓力高在有些情況不是好事。管網長期處于高壓狀態(tài)下運行，容易加劇滲漏、引起管道配件移位等問題發(fā)生。(2)消防主泵啟動次數少，可以不必要象生活泵那樣計及效率及能耗，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的。 因此，有必要在滿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(wěn)壓泵的揚程和壓力設定值。 當消防主泵工作時：消防設計流量為Qs；最不利處滅火設施在消防時要求的水壓為Hx；最不利處滅火設施與消防主泵的標高差為ΔΗ；管網為通過消防設計流量所需的沿程水頭損失為Hy；管網為通過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(wěn)壓泵工作時：穩(wěn)壓泵的流量為1L/s或5L/s；最不利處滅火設施在消防時要求的水壓仍為Hx；最不利處滅火設施與穩(wěn)壓泵的標高差為ΔH′，當穩(wěn)壓泵為低位敷設，與消防主泵同在消防水泵房時，ΔΗ′與ΔH數值相當接近；管網為通過穩(wěn)壓流量所需的沿程水頭損失為Hy′；管網為通過穩(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)壓泵的流量遠遠小于消防主泵流量，因此Hy′《Hy，Hj′《Hj，即H′H。結論是H′≠H，在滿足最不利處滅火設施消防水壓要求的前提下，穩(wěn)壓泵的揚程可以不等于消防主泵的揚程，穩(wěn)壓泵的揚程可以低于消防主泵的揚程。這個結論會帶來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(wěn)壓泵的揚程低于消防主泵的揚程似乎不好理解，但實質上，這兩者都是以滿足最不利處滅火設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、同一目的、同一用途的水壓要求，而由于消防設計流量和穩(wěn)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，不會存在問題。 (2)對管網運行存在疑慮，在實際運行時，當氣壓水罐為壓力P4、最高水位h4時，穩(wěn)壓泵停泵；當管網存在滲漏，而水位下降至h3時，穩(wěn)壓泵啟動；穩(wěn)壓泵一經啟動，氣壓水罐水位上升，當上升至h4時，穩(wěn)壓泵停泵；當消防給水管網滅火設施開始出水用于火災撲救時，氣壓水罐內水位下降至h3，即使穩(wěn)壓泵啟動，而水位繼續(xù)下降至h2或壓力下降至P2時，消防主泵啟動，并以消防設計流量供水，此時消防主泵揚程高于穩(wěn)壓泵揚程P4，穩(wěn)壓泵自然在消防主泵工作時不起作用，因此穩(wěn)壓泵的揚程高低與否，不會影響消防給水管網的正常運行。 將穩(wěn)壓泵的揚程確定與消防主泵的揚程計算區(qū)別開來存在的缺點在于： (1)兩番計算，以消防設計流量計算消防主泵揚程，以穩(wěn)壓流量計算穩(wěn)壓泵揚程，就比只計算消防主泵的揚程要繁復，往往不被設計部門所接受。 (2)穩(wěn)壓裝置定型產品已問世。這類產品中的穩(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施的高程，管網形式，管道長度和管徑大小，因此穩(wěn)壓泵的揚程都按消防主泵揚程而定。要精確確定穩(wěn)壓泵的揚程和壓力設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程在一般工程中是可以忽略的，當管網小，壓力值低時更是如此。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)高壓給水系統其管網大、管道長、水壓高，當消防給水管網長期處于高壓狀態(tài)下運行，對管網是不利的，而使其在足夠的、而又不致于過高的壓力工況下運行，應該說是更安全些，尤其對于某些工程環(huán)境條件不夠如意，如土質差，支座和支墩不完全到位，接口方式不理想，管道在施工時避讓過多，管線段存在較多的彎頭承受內水壓力的薄弱環(huán)節(jié)，降低穩(wěn)壓泵揚程，使之低于消防主泵的揚程，以緩解消防給水管網壓力偏高問題，應當說是一種十分有效的措施，唯一不足之處是 |
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