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穩(wěn)壓泵壓力和揚程的計算
時間：2012/2/26 來源：浙江揚子江泵業(yè)有限公司
穩(wěn)壓泵的壓力設(shè)定值決定于穩(wěn)壓泵揚程,穩(wěn)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(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)壓泵揚程和設(shè)定壓力的新思路,并按3 種情況分別作出說明。
在穩(wěn)高壓消防給水系統(tǒng)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(jīng)就穩(wěn)高壓給水系統(tǒng)與高壓、臨時高壓給水系統(tǒng)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(shè)定,供同行們探討。穩(wěn)壓泵的揚程和壓力設(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《自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》( GBJ 45 -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。
當系統(tǒng)設(shè)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(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1
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(diào)節(jié)容積確定,也有按經(jīng)驗系數(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(wǎng)壓力高不會有壞處,于消防滅火有利。(3) 按消防設(shè)計流量計算消防主泵揚程,再據(jù)此以計算穩(wěn)壓泵設(shè)定壓力值和揚程,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(shù)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?shù)�。因�?有必要在滿足不利處滅火設(shè)施消防用水水壓和水量要求的前提下,確定穩(wěn)壓泵的揚程和壓力設(shè)定值。
當消防主泵工作時:消防設(shè)計流量為Qs ;不利處滅火設(shè)施在消防時要求的水壓為Hx ;不利處滅火設(shè)施與消防主泵的標高差為ΔΗ; 管網(wǎng)為通過消防設(shè)計流量所需的沿程水頭損失為Hy ;管網(wǎng)為通過消防設(shè)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 ;不利處滅火設(shè)施在消防時要求的水壓仍為Hx ;不利處滅火設(shè)施與穩(wěn)壓泵的標高差為ΔH′,當穩(wěn)壓泵為低位敷設(shè),與消防主泵同在消防水泵房時,ΔΗ′與ΔH 數(shù)值相當接近; 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)壓泵的流量遠遠小于消防主泵流量, 因此H y ′n Hy , H j ′nHj ,即H′n H。結(jié)論是H′≠H ,在滿足不利處滅火設(shè)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(jié)論會帶來設(shè)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(shè)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(zhì)上,這兩者都是以滿足不利處滅火設(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、同一目的、同一用途的水壓要求,而由于消防設(shè)計流量和穩(wěn)壓流量數(shù)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(wǎng)運行存在疑慮,在實際運行時,當氣壓水罐為壓力P4 、高水位h4 時, 穩(wěn)壓泵停泵; 當管網(wǎng)存在滲漏,而水位下降至h3 時,穩(wěn)壓泵啟動;穩(wěn)壓泵一經(jīng)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(wǎng)滅火設(shè)施開始出水用于火災撲救時, 氣壓水罐內(nèi)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(shè)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(wǎng)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(shè)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(shè)計部門所接受。
(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(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程在一般工程中是可以忽略的,當管網(wǎng)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(tǒng)其管網(wǎng)大、管道長、水壓高,當消防給水管網(wǎng)長期處于高壓狀態(tài)下運行,對管網(wǎng)是不利的,而使其在足夠的、而又不致于過高的壓力工況下運行,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)壓力偏高問題,應(yīng)當說是一種十分有效的措施,唯一不足之處是設(shè)計部門需兩次計算,分別計算消防主泵和穩(wěn)壓泵的流量。但這種做法即使如此,也可推行,因為就保證不利處滅火設(shè)施的水壓要求是可靠的,就保證滅火設(shè)施的流量要求(消防時的消防設(shè)計流量、穩(wěn)壓時的穩(wěn)壓流量) 也是合理的。從理論上也是有依據(jù),也更準確。
