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穩壓泵的壓力設定和揚程確定技術|資料
在穩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。我們已經就穩高壓給水系統與高壓、臨時高壓給水系統的區別、特點、穩壓泵的流量等方面談了些看法，本文想著重說明穩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――穩壓水容積下限壓力，穩壓消防水泵啟動壓力； P4――穩壓水容積上限壓力，穩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――穩壓水容積下限水位； h4――穩壓水容積上限水位。 P2為消防主泵啟動壓力，P3為穩壓泵啟動壓力，P4為穩壓泵停泵壓力，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水位線下的水調節容積，按《高層民用建筑設計防火規范》的規定為450L，h2～h3區段的水容積為緩沖水容積，h3～h4區段的水容積為穩壓水容積。 這種情況，穩壓泵的壓力設定值為P3和P4，P3為穩壓泵壓力設定下限值，即穩壓泵啟動壓力；P4為穩壓泵壓力設定上限值，即穩壓泵停泵壓力。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范《氣壓給水設計規范》(CECS76∶95）的有關條文(見規范條文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)控制穩壓泵的啟停；(2)緩解穩壓泵啟停過于頻繁；(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，常規做法是將穩壓泵啟動壓力，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)對穩壓泵的功能是為了使消防給水管網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。同時為穩妥起見，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下運行，容易加劇滲漏、引起管道配件移位等問題發生。(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：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) 當穩壓泵工作時：穩壓泵的流量為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，ΔΗ′與ΔH數值相當接近；管網為通過穩壓流量所需的沿程水頭損失為Hy′；管網為通過穩壓流量所需的局部水頭損失為Hj′；則穩壓泵的揚程為： 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。區別在于消防主泵流量大，穩壓泵流量小，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，穩壓泵停泵；當管網存在滲漏，而水位下降至h3時，穩壓泵啟動；穩壓泵一經啟動，氣壓水罐水位上升，當上升至h4時，穩壓泵停泵；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，即使穩壓泵啟動，而水位繼續下降至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壓泵揚程P4，穩壓泵自然在消防主泵工作時不起作用，因此穩壓泵的揚程高低與否，不會影響消防給水管網的正常運行。 將穩壓泵的揚程確定與消防主泵的揚程計算區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，往往不被設計部門所接受。 (2)穩壓裝置定型產品已問世。這類產品中的穩壓泵規格、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，管網形式，管道長度和管徑大小，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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