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消防稳压泵的那些事儿(含工作原理 电源 运行状态及监管)

前 言

1、稳压泵何许人也?司职何处?

  在消防给水系统中,湿式消火栓系统或者湿式自动灭火系统都是利用消防管道的静水压力变化来实现自动控制的。而要保证消防管道的基础静水压力,一般可以利用高位消防水箱与最不利压力处的高差来实现。而实际项目中,很难有足够的高差来设置高位消防水箱。这时,我们的主角——稳压泵,就隆重出场。它和气压罐配合,对消防管网进行压力调节工作,保证管道充满介质,并且具有一定的静水压力。如下图:

消防稳压泵的那些事儿(含工作原理 电源 运行状态及监管)

2、稳压泵工作原理

  稳压泵通过几个压力控制点与压力继电器相连接,实现自动控制功能。实际运行中,由于各种原因,稳压泵如果经常频繁启动,不但泵容易损坏,而且对整个管网系统不利,因此,稳压泵经常与小型气压罐配合使用。

稳压泵工作原理

稳压泵工作原理

  在气压罐内通常有P1,P2,PS1,PS2,四个压力控制点,P1为气压罐的最小工作压力,P2为水泵启动压力,PS1为稳压泵启动压力。当罐内压力为PS2时,消防给水管网处于较高工作压力状态,稳压泵和消防水泵处于停止状态;随着管网渗漏或者其他原因引起的泄压,当罐内压力从PS2降至PS1时,便自动启动稳压泵,向气压罐补水,直到罐内压力增加至PS2时,稳压泵停止工作。若建筑发生火灾,随着灭火设备出水,气压罐内储水量减少,压力下降,当压力从PS2降至PS1时,稳压泵启动,但是稳压泵流量较小,气压罐内的水持续减少,罐内压力继续下降至P2时,消防水泵启动并向管网供水,稳压泵停止工作,消防增压稳压工作完成。

3、消防稳压泵属于消防设备吗?

  《消防给水及消火栓系统技术规范》第5.1.6条中明确“消防水泵的性能应满足消防给水系统所需流量和压力的要求”,可以得出作为消防水泵的两个必要条件是流量和扬程。这在日常生活中也能得到印证,假设你手里拿着一个出水软管,用手压紧出水口,水柱的喷射距离就能较远,但是水量较小。反之,手放松一些,出水口变大,水柱的水量也变大,但是喷射距离变短,水柱到达不了火堆。因此,只有同时满足流量和扬程的情况下,水柱才能完成灭火工作。

  那么稳压泵的流量和扬程满足消防水泵的必要条件吗?

  《消防给水及消火栓系统技术规范》第5.3.2条明确“稳压泵的设计流量宜按消防给水设计流量的1%~3%计,且不宜小于1L/s”,由此看出,稳压泵的流量远不能达到消防给水灭火时所需的流量。

  结合稳压泵的工作原理上,我们可以看出,稳压泵是批着消防设备的外衣,核心工作内容是日常时候维持消防管网的静水压力。火灾状态下,应该尽早停止使用,让管网压力尽快下降,从而自动启动消防水泵。因此,稳压泵属于火灾状态下不工作的日常辅助型消防设备。

4、消防负荷等级为一级或二级时,是否考虑双电源?

  对于这个问题,我们需要先论一下消防稳压泵和消防主泵的理论工作时间。

  很明显,消防水泵的工作时间是整个火灾持续时间。

  而稳压泵呢?

  早期给排水专业要求稳压泵能满足火灾初期10分钟的使用时间。10分钟是考虑到消防人员十分钟内赶到火灾场所所需的时间。当时消防水池的设置不那么广泛,需要消防稳压泵当成消防水泵来使用,支撑到消防人员的到来。但现行给排水规范已经没有这个概念了。根据消防给水的工作原理,灭火工作主要由消防水池和消防水泵来实现。同时,《消防给水及消火栓系统技术规范》第11.0.12条“消机械应急启动时,应确保消防水泵在报警后5.0min内正常工作”,证明了稳压泵不需要在火灾初期使用10分钟了。根据消防水泵的启动时间及机械应急时的人员行动时间,按时间轴图分析,稳压泵的火灾工作时间估计在3分钟以内。

稳压泵工作时间 是否考虑双电源

  在一个最极端的情况下,在火灾初期时稳压泵不工作了,会影响消火栓的出水和消防水泵的启动吗?显然,是不会的。

  因此,按当前给排水设计规范,在有消防水池和消防水泵的情况下,稳压泵是可以按平时负荷供电,不需要考虑双电源供电。

5、稳压泵的运行状态是指什么?

  《消防给水及消火栓系统技术规范》第5.3.4条规定,稳压泵不应频繁启动,启泵次数不大于15次/h。第11.0.7条规定,消防控制柜或控制盘应能显示消防水泵和稳压泵的运行状态。

  《火灾自动报警系统设计规范》GB 50116-2013第4.2条规定,自动喷水灭火系统的联动控制设计中:水流指示器、信号阀、压力开关、喷淋消防泵的启动和停止的动作信号应反馈至消防联动控制器。第4.3.3条规定:消火栓泵的动作信号应反馈至消防联动控制器。

  可以看出,《火灾自动报警系统设计规范》并未对消防稳压泵动作信号反馈进行明文规定,火规并不认为稳压泵属于消防联动的范围,不需要监视其在火灾情况下运行状态。而给排水设计规范又明确需要对稳压的运行状态进行监视。

  结合稳压泵与气压罐的工作原理,在火灾过程中,对稳压泵的启动与停止状态进行监视的现实意义不大。应当更倾向于去监视稳压泵的日常运行次数。通过监视运行次数,可以帮助消防管理人员知晓消防管网的渗漏情况,从而保证消防给水系统的稳定。

6、稳压泵的运行状态如何监视?

  根据稳压泵配电箱系统图,我们进行统计分析,消防稳压系统运行状态表如下:

稳压泵的运行状态如何监视

  消防稳压系统运行状态表:

消防稳压系统运行状态表

  根据上表,个人觉得至少有2种实现方案。

  方案1:如下图,分别将主泵和备用泵的启动控制电路中的接触器的一个常开触点,作为多功能计数器的输入,通过与内部集成控制电脑进行逻辑判断,大于规范规定的频率(15次/h)时,报警信息通知至消控管理人员。该方案系统简单,易实现。

消防稳压泵的那些事儿(含工作原理 电源 运行状态及监管)

  方案2:利用电流表采集电流数据,传输至能耗监控系统或者建筑BA系统,根据采集到的的电流数据,利用软件程序进行逻辑判断,实现对稳压泵启动频率的报警功能。

消防稳压泵的那些事儿(含工作原理 电源 运行状态及监管)

结 语

  消防稳压泵对于电气设计人员来说,既熟悉也陌生。遇到多个建筑单体组成的建筑群共用一套消防给水系统时,常常为了一个设置偏远且用电负荷3kw左右的消防稳压泵,不得不拉一段很长的消防双电源配电线路。浪费资源不说,也很少对其进行正确的监管。剖析其原理后,在目前取消消防巡检系统的情况下,稳压泵的运行状态能很直管反馈消防给水系统的日常运行状态,应该引起相关设计人员的足够重视。限于个人水平,本文恐难以避免思维瑕疵之处,但期待能起到一些抛砖引玉的作用,欢迎同行批评指正。

参考文献:

  《建筑设计防火规范》GB 50016—2014(2018年版)

  《火灾自动报警系统设计规范》GB 50116-2013

  《消防给水及消火栓系统技术规范》GB 50974-2014

  《消防安全技术实务》(2017年版)

作者 何俊辉-华侨大学建筑设计院

转载自@海西电气界

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