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关键词:消火栓 消火栓给水系统 稳压泵 消防泵
作者依据中国、美国的消防设计规范以及工程实践,就消火栓给水系统中的几个问题进行探讨,以便共同促进消防事业的发展,不当之处请批评指正。
1消火栓给水系统
1.1消火栓的栓口压力和系统分区
我国《建筑设计防火规范》GBJ16—87修订版(以下简称《建规》)第8.6.2 和《高层民用建筑设计防火规范》GB50045—95(以下简称《高规》)第7.4.6条规定消火栓栓口静水压力不应大于0.8Mpa,当大于0.8Mpa时应采取分区给水系统。
美国NFPA14《Standard for the Installation of Stan pipe and Hose System》(1996 Editon)中规定系统任何一点的压力在任何时间不能超过2.41Mpa,当栓口处静压力超过1.21Mpa时应设减压装置。
我国消火栓的静压不应大于0.80Mpa是系统分区值。消火栓的静压要求是 鉴于消火栓的质量——承压力。我国《室内消火栓》GB3445—82中规定室内消火栓工作压力为1.60Mpa,试验压力为2.40Mpa,远大于静压分区值0.80 Mpa,因而我国的系统分区值可适当提高。在美国系统分区有两个值确定,一是与我国相当的栓口静压不超过1.21Mpa;二是系统任何一点的压力在任何时间不能超过2.41Mpa,这是系统必须串联分区的要求。据调查,我国有不少的建筑高度在60m—70m,这样高度的建筑物加上地下室高度和屋顶水箱高度,其总高度往往大于80m,致使消火栓系统要分区,造成消火栓给水系统设备、管道增加,投资增加。适当提高此值或借鉴美国标准,可节省大量投资,并简化系统。
建议静压分区值1.0Mpa—1.2Mpa,系统串联分区值2.40Mpa。这样既可以 充分利用消火栓的承压力,又可以节省投资。
1. 2消火栓的等级
我国室内消火栓有DN65、DN50、和DN25 3个规格,DN25的水喉不能单 独使用,仅可与DN65和DN50配合使用。NEPA14消火栓分为3个等级:Ⅰ级为DN65的消火栓,仅设栓口;Ⅱ级为DN40的消火栓箱,配有水龙带和水枪的消火栓,对于轻危险等级的场所可选用DN25的水喉;Ⅲ级为DN65的栓口和DN40的消火栓箱,对于轻危险等级的场所,DN40的消火栓箱可改为DN25的水喉;设有自动喷水系统的场所,可不设DN40的消火栓箱。目前我国DN50的消火栓基本不用,DN40的消火栓没有,DN25的水喉不能单独使用。DN65的消火栓职业消防队员和非职业消防队员都可用。在美国DN65消火栓仅为职业消防队员用。所以DN40、DN25的消火栓为自救消火栓。
建议《建规》中不设消火栓的场所均设水喉,水喉可与给水系统联合。设 有自动喷水系统的场所仅设DN65的消火栓栓口;不设自动喷水的场所设DN65的消火栓栓口和DN25的水喉。这样既可以节省投资,又可以兼顾消防队员专业救火和非专业人员火灾初期救火。
1.3消火栓的位置、设置以及栓口压力
我国《建规》和《高规》规定消火栓设在走道、楼梯附近等明显易于取用 的地点。消火栓的间距:高层为30m,多层为50m,水龙带长度为20m—25m。消防电梯前室设消火栓,屋顶设试验消火栓。消火栓栓口距地高度为1.1m,美国NF—PA14规定:(1)消火栓立管亦即是消火栓(因不设栓箱和水龙带)不应通过危险的区域,应设于防止机械破坏和火灾破坏的地方;(2)消火栓立管和供水边缘立管应设于封闭楼梯间,或者位于与封闭楼梯间等效防火的位置;(3)干式系统的消火栓立管不应封闭于建筑物的墙内或壁栓内;(4)消火栓应置于没有障碍物,距地0.9m—1.5m的位置。若设有自动喷水系统时,边缘主管可不考虑保护,给DN40的消火栓供水的立管可不考虑保护。DN65的消火栓应位于下列位置:(a)每一个楼梯的中间楼梯平台;(b)邻近墙的任一边的水平出口;(c)在从建筑物进入走廊的每一个走廊出口;(d)在有采光顶的室内林荫地的每一个走廊出口和回廊出口,或者在外部公共空间进入室内林阴地;(e)在去屋面的最高层的楼梯中间平台设最不利点试验消火栓;(f)在没有自动喷水系统的楼层最不利点到消火栓的最大距离不应超过45.7m,在有自动喷水系统的楼层最不利点到消火栓的最大距离不应超过61m。对于设置Ⅱ级DN40消火栓的建筑物:其任何部位到消火栓距离不大于39.7m。小于DN40的消火栓距离不大于36.6m。这样消火栓的设置与疏散距离相当,便于理解。我国《建规》规定民用建筑房间到楼梯口的疏散距离为20m—40m,设有自动喷水系统时疏散距离可增加25%,即增加10m。房间门至室内最近点的直线距离为15m。如果DN65的消火栓设置在楼梯间,则楼层最不利点到消火栓的最大距离不应超过55m,当设有自动喷水系统时为65m。《高规》规定的疏散距离与《建规》相同。所以如果我国规范规定DN65的消火栓设置在楼梯间,消火栓的布置与美国规范相当。
我国的消火栓布置仅消防电梯前室允许设消火栓,而楼梯间不允许设消火 栓。原因是消火栓设在楼梯间会破坏楼梯间的密封性,即使得防排烟功能被削弱或被破坏,影响疏散,通常消火栓设在走廊内。走廊内的消火栓火灾时没有保护,而且走廊内又充满烟气,往往本层着火点附近的消火栓消防队员无法取用,消防队员要使用本层较远的消火栓或者着火层上下层的消火栓,或者由消防车供水,水龙带沿楼梯敷设至着火层。这样同样会破坏封闭楼梯间的防烟功能。其实消防队员要5min内才能赶到,此时如建筑物内人员还在建筑物内,该疏散的人员已经疏散,而无法疏散的人员仅靠疏散楼梯可能已无法实现。所以消火栓置于楼梯间并不影响疏散楼梯间的功能,为此建议DN65的消火栓宜设于楼梯间,DN40和DN25的自救消火栓设于走廊。
我国的消火栓都配有水龙带,多年不用和不维护,到消防时基本不能使用, 消防时消防队员使用自带的水龙带。为此建议DN65的消火栓仅设栓口不配栓箱和水龙带,DN40、DN25消火栓设消火栓箱和水龙带。
1.4消火栓栓口余压
我国《建规》和《高规》对消火栓栓口出水压力规定为:大于0.50Mpa时, 消火栓处应设减压装置。消火栓的充实水柱为7m、10m、13m,充实水柱对应的消火栓最小出水压力为16m、19m、22m。NFPA14规定:DN65消火栓的栓口处最大最小剩余压力为0.69Mpa,对于DN40和DN25的消火栓最大最小剩余压力为0.45Mpa,这说明美国规范对消火栓的出口压力很重视,消火栓的栓口压力为恒定值,大于此值可设减压装置,通常为减压稳压消火栓。
消火栓栓口处的最小剩余压力和最大压力取决于消防队员和使用者对消火 栓反作用推力的承受能力,以及灭火对消火栓充实水柱的要求。我国消火栓栓口处最大剩余压力0.50Mpa,最小剩余压力为16m、19m、22m。而美国消火栓栓口处的最小剩余压力和最大压力为一个值,DN65消火栓为69m,小于DN65消火栓为45m。美国消火栓的间距大于我国的间距,其水龙带的最大长度为3根25m的带子,若去掉水带和接口处的水头损失,其实际栓口压力与我国相当。显然美国的栓口压力比我国的要大得多,其最小剩余压力不仅与反推力有关,还和保护半径有关。美国DN65的消火栓其设置与楼梯的间距相当,即便于消火栓立管的保护、消防队员的应用和人员疏散。按我国目前《高规》、《建规》对疏散距离的规定,消火栓布置在楼梯间,则消火栓的间距为40m-80m,设有自动喷水系统时为50m-100m。如水龙带为3根25m,则可一股水注到达任何部位,如利用同一楼梯间上下层的消火栓可保证有两股水柱到达任何部位。
为便于建筑物的美观和消防队员的实战灭火以及与国际接轨,建议DN65的 消火栓仅设置在疏散楼梯间内,其间距与楼梯间的间距相当,最大最小剩余压力为0.50Mpa,这样消火栓可接2根水龙带,保护半径会更大。DN25的水喉间距为30m,最大最小剩余压力为0.40Mpa。
1.5消火栓系统
我国《高规》第7.1.3条规定室内消防给水应采用高压或临时高压给水系统, 《建规》第8.6.1条规定严寒地区非采暖的厂房、库房的室内消火栓系统,可采用干式系统。
美国NFPA14把消火栓系统分为5个系统:(1)全自动干式系统——平时 系统管道充满压缩空气,并设有像干式报警阀一样的装置,允许水自动进入开启的消火栓,系统的供水设施有能力供应并满足系统消防用水量;(2)全自动湿式系统——平时系统管道为充水的湿式系统,其供水设施能够自动供应并满足系统所需消防水量;(3)半自动干式系统——干式管道系统上设有像雨淋阀一样的装置,在每一个消火栓处设一个遥控装置,以便允许水进入系统,遥控装置动作时,系统的供水设施有能力供应并满足系统所需消防水量(4)手动干式系统——系统管道为干式,且系统无永久的给水设施,手动干式系统需要的消防用水来自消防车的消防泵,并通过消防水泵接合向系统供水;(5)手动湿式系统——管道为湿式,而且连接一个小流量供水装置以维持系统内水压,但系统无永久的能够满足系统所需水量的给水设施,手动湿式系统需要的消防用水来自消防车的消防泵,并通过消防水泵接合器向系统供水。
显然《高规》所指的常高压系统和临时高压系统实际都是美国规范所指的全自动湿式系统,《建规》所指的干式系统应是美国规范所指的全自动干式系统或半自动干式系统。对于全自动干、湿式系统而言只要消防时系统能全自动并提供满足系统消防所需水量即可。可见国内对消火栓系统提出常高压系统和临时高压系统意义不大,原因是很难找到一个真正意义上的常高压消火栓给水系统,即消火栓给水系统任何时间不需启动消防泵即能满足系统消防所需的水量和水压。为此建议取消常高压系统和临时高压系统的概念,用全自动干式系统、全自动湿式系统、半自动干式系统、手动干式系统、手动湿式系统等新概念,这样概念明确。同时鉴于国内的实际情况,建议采用全自动干式系统、全自动湿式系统、半自动干式系统、手动干式系统4个系统。同时对于极为重要的建筑物采用双水源供水系统,即除消防水池和消防泵供水外,增设屋顶水箱或压力水罐供水。
1.6消火栓设计流量
《高规》规定高层建筑室内消火栓的设计流量为20L/S—40L/S,《建规》规 定民用建筑室内消火栓的设计流量为5L/S—30L/S,室外消防水量为10L/S—30L/S;厂房仓库等设计流量为5L/S—40L/S;室外消防水量为10L/S—45L/S。设计消防历时,甲、乙、丙类仓库为3h,一类高层建筑为3h,其它为2h。
NFPA14规定Ⅰ级、Ⅲ级消火栓系统水力最不利消火栓立管的最小流量为 31.55/s,附加立管的最小流量应为每一根15.76L/S,但总流量不应超过78.85L/S。Ⅱ级消火栓系统水力最不利消火栓立管的最小流量为6.32L/S,不需附加流量。Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级消火栓系统的设计消防历时均为0.5h。当设有自动喷水系统时消火栓流量可减少。NFPA14规定对于与自动喷水联合的消火栓系统,轻危险等级、中危险等级和严重危险等级的室内消火栓给水量有3个等级即0L/S、3.15/S、和6.3L/S;当自动喷水与室内外消火栓系统联合时,室内外消火栓给水量轻危险等级为6.31L/S、中危险等级为15.77L/S和严重危险等级为31.54L/S。由此美国设有自动喷水系统的建筑物室内消火栓系统的设计水量大为减少。
所以我们可借鉴美国的经验,对设有自动喷水的建筑物可适当减少消火栓 给水系统的给水量。
2消防给水系统稳压泵
消防给水系统稳压是系统平时维持压力的水泵,对系统起着监护作用和使 系统具有自动控制的功能。稳压泵的压力可根据系统压力而确定,一般稳压泵的压力可根据系统压力而确定,一般稳压泵的压力比主泵高0.1Mpa—0.2Mpa,或者稳压泵压力为主泵的1.1倍—1.2倍。但对于稳压泵流量的确定就有不同的说法。《高规》第7.4.8条增压设施应符合下列规定:对消火栓给水系统不应大于5L/S;对自动喷水系统不应大于1L/S。美国NFPA20《Standand for the Installation of Centrifug al Fire Pumps》(1996 Edition)规定稳压泵(Pressure Maintenan Pumps/Jocey Pumps/Make—Up Pumps)的流量不少于系统正常条件下的泄漏量,压力应能足够维持系统所需的压力。显然我国规定了稳压泵的流量的上限,而美国规定了稳压泵的下限。我国的稳压泵的流量设置要求是能满足1个消防单元的用水量,美国是系统的泄漏水量。
自动喷水系统管道的泄漏水量按国家《采暖与卫生工程施工及验收规范》 第3.15条规定:水压试验时,10min内压力降不大于0.05Mpa。然后将试验压力降至工作压力作外观检查,以不漏为合格。《自动喷水灭火系统施工及验收规范》第6.2.3条规定水压试验的测试点应设在系统管网的最低点,对管网注水时,应将管网的空气排净,并应缓慢升压,达到试验压力后,稳压30min,目测管网无泄漏、无变形,且压力降不大于0.05Mpa。《给水排水管道工程施工及验收规范》GB50268—97第10.2.13条规定:DN100的钢管允许渗水量为0.28L(minkm),DN150的钢管允许渗水量为0.3L(minkm)。显然若管道施工达到国家规范,系统管网的泄漏水量很少。作者本人曾观察过两个已竣工的工程,室内管道的泄漏水主要在管道的接口处毛细作用渗漏水,以及一端与大气接触的试验排水阀门和水泵出口止回阀的泄漏水量。管道接口处毛细作用渗漏水一般形不成水滴,多在空气中蒸发。一端与大气接触的阀门漏水很易观察,及时关闭或更换阀门便不成问题。水泵出口止回阀由于关不严而向水池中回水,这一现象不易观察,是系统管网泄漏水量的一大隐患。例如一工程选用的稳压泵流量为1.33L/S,稳压泵长时间运行亦达不到设定压力,经检查是水泵出口止回阀关不严而向水池中漏水,更换止回阀后,稳压泵正常工作,而且几天启动一次。这说明系统的泄漏量很少很少,几乎可以忽略不计。
据调查国内外稳压泵的流量多选为0.5L/S—2.0L/S之间,当系统无气压罐 时停泵有水锤现象。鉴于稳压泵对系统有着监护和自动控制功能的要求。我们建议稳压泵的流量为1.0L/S—2.0L/S,压力为比主泵高0.1Mpa—2.0Mpa或者为主泵的1.1倍—1.2倍。稳压泵最好设有气压罐,若不设气压罐,应在稳压泵的控制器上作文章,使之在停泵时不至于因水锤作用而频繁启动。
3消防泵
NFPA20对消防泵的性能规定如下:水泵出流量为选定工作点的流量的150% 时,其扬程不小于选定的工作点的扬程的65%,关闭水泵时的扬程不大于选定工作点扬程的140%。其实际是规定了水泵的性能曲线是一条平滑的曲线。我国规范对消防水泵没有详细的规定,致使消防水泵的选用上有不少出入。建议设计人员在设计时参考NFPA20的规定。
《高规》和《建规》对消防水泵的性能没有测试要求,NFPA20规定消防泵 在出水管上设测量用流量计。流量计应能测试水泵选定流量的175%,消防泵在出水管上应设直径大于89mm的压力表,这样水泵安装后可全面测试水泵的性能,以便得知是否能满足设计要求。建议设计人员在设计中考虑这个问题。
参考文献
1建筑设计防火规范GBJ16—87修订版,中国计划出版社,1997
2高层民用建筑设计防火规范GB50045—95,中国计划出版社,1995
3NFPA14.Standard for the Installation of Standpipe and Hose System,1996 Edition
关键词:消防泵;工频巡检试水;低频巡检、低频自动巡检试水
Abstract: the fire pump is a key part of the fire water system, the daily maintenance management is very important. But because of a single building character, fire is small probability events, although norms, rules, regulations explicitly requested fire control facilities and equipment shall be regularly maintained, but due to the maintenance is not in place, lead to the pump body card to die, rust things happen from time to tome. To effectively eliminate fire pump key moment can't use situation, adopt the automatic inspection technology, on the pump to maintain monitoring, can effective safeguard pump hot standby state. In recent years, there has been a group of dedicated to fire safety professional enterprises, inspection technology is also constantly to the development, make automatic inspection technology had been more and more applications, and gradually show the good social effect, this paper of three kinds of inspection technology, do some simple analysis, in order to work for all as a certain reference.
Keywords: fire pump; Power frequency to test the inspection; Low frequency checking and low frequency automatic checking try water
中图分类号:U664.88 文献标识码:A 文章编号:
1前言
随着高层建筑及大型综合性建筑的目益增多,对于消防的要求越来越高,自动化技术的应用也越来越广泛。消防设备与其他设备的本质区别就在于,前者平时不用,用时必须保证100%正常工作。但实际上,消防水泵不能及时启动的例子,屡见不鲜。作为给水系统的核心设备,消防泵的日常维护尤其重要,消防泵的低频自动巡检技术应运而生,近年来该技术的广泛应用,也为建筑消防安全提供了重要的保障。
2.消防巡检的相关规范
国家标准GB50261-2005《自动喷水灭火系统施工及验收规范》第9.0.4条规定:“消防水泵应每月启动运转一次……”。该规范对于巡检方式没有明确要求,目前,很多建筑还是采用管理人员手动启泵的巡检方式,该过程较复杂、易误操作且难于监管。有相当多的消防设施在接到火警信号后不能启动,延误了灭火时机,主要是由于长期处于潮湿环境下的水泵泵轴和叶轮出现锈蚀、锈死。
《中国公共安全行业标准》GA30.2、《民用建筑水灭火系统设计规程》与修订中的《消防给水及消防栓系统技术规范》都明确提出了消防泵的自检要求。
3.消防自动巡检的几种方式
3.1工频自动巡检试水
采用工频自动巡检方式时,为保证自检时消防泵运行的压力不对系统造成破坏,必须对消防泵原有的进出水管路进行调整完善。最重要的是要防止旁通管路上的电磁阀故障,必须做到在自检时打开,自检完成后及时关闭。其流程示意见图1。
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图1工频自动巡检试水流程示意图
工频自检时的流程与手动巡检类似,按照消防水源不同,管道布置略有差异。如消防泵从消防水池吸水,应在出水管上设旁通管,自检时打开旁通管上的电磁阀,消防泵自检运行的出水从旁通管排至消防水池,自检完成后关闭电磁阀,恢复原始工作状态;如消防泵从市政管网吸水,也应考虑自检运行时的超压。此时,在消防泵的进出水管上设旁通,自检时打开电磁阀,使水又回到进水管路。运行超压后,从系统的泄压阀排出。同时,为防止对市政给水的二次污染,在消防泵的吸水管路上须设置倒流防止器。
国标《自动喷水灭火系统施工及验收规范》规定,消防泵应每月启动巡检一次,但是实际上,有些地区不足一个月不启动水泵,就已经存在水泵锈死情况。故而有些地方规范提出了更严格的要求,比如《上海市学校消防设施配置管理办法(试行)》规定“消防水泵每周或每月启动运转一次...”。因此,自动巡检时,其周期虽然可以任意设定,但一般都建议不超过15天,这个时间间隔对于工频方式的巡检来说,还是较频繁的。尤其是一些大功率水泵,每个月启动2~3次,那么1年就是30多次,3年就有近百次,由机械冲击而减少使用寿命甚至损坏的可能性都会发生。工频巡检除水路设计改动较多外,加之以上一些不足,目前已经很少采用。
3.2低频自动巡检
从消防泵故障原因的角度看,消防泵长期不用造成的故障主要是泵机组轴的咬合问题,电机启动不完全的工况问题较少,故过分强调消防泵完整工况的运行,其意义不是很大。低频自动巡检技术也就应运而生了,最近几年由于其良好的应用效果而引起广泛关注,为社会消防安全提供了更多的保障。
消防泵低频自动巡检产品,按照对于巡检结果判断方式的不同,可以分为两类,下面分别介绍。
3.2.1低频自动巡检系统
该类巡检产品只含有一台电气柜体,通过智能控制器定期定时启动巡检程序,变频巡检模块逐一地驱动消防水泵,因为没有巡检出水口,故巡检时水泵转速不宜转速过高,否则会造成憋压,但也不宜过低,过低的转速,由于水泵不可避免的锈蚀情况,长期运行后,巡检驱动力可能不足以启动水泵巡检运行,一般要求转速为300r/m。该类产品通过判断巡检时电流的变化来判断水泵是否运转,不能给出直接反应水泵状态的信号,同时,由于转速受到限制,无法考虑消防泵大小不一的情况而做相应调整。
3.2.2低频自动巡检、试水系统
消防泵的数量及大小皆由建筑本身的特点所决定,而其选择必须满足建筑最不利点供水压力及供水流量的要求,对消防泵状态的判断,也不外乎这两点。正是基于此类考虑,在原有低频自动巡检电气控制系统的基础上,在主管路泵出口与止回阀之间增加一套试水管路(32mm)监测系统。见图2.
图2低频自动巡检试水流程示意图
通过巡检时检测的压力、流量数据来判断水泵是否运转及是否满足原设计要求,大大提高了巡检的稳定性和准确性。安装调试时,可依据消防水泵功率大小、现场实测时的压力、流量来设定巡检驱动频率,以调整转速。日常巡检时,通过巡检实测压力、流量与调试时的预设值比较,来判断水泵是否正常或者是否满足原设计要求,从而确保巡检结果准确、可靠。
3.4三种巡检方式的对比
以上三种自动巡检方式各有特点,表1列出了对他们的主要特点作了意见单的对比。
表1工频自动巡检试水、低频自动巡检、低频自动巡检试水比较
消防泵巡检方式 主要特点
工频自动巡检试水 具有消防泵维护功能,防止锈死;能反映水泵完整工况;工频启动水泵时,其所受机械冲击较大,易损坏水泵;额定压力出水;对于大功率的消防泵,启动电流是工作电流的3~5倍,其对电网冲击很大。有水路设计,改动较大,须防超压。
低频自动巡检 具有消防泵维护功能,防止锈死;低频巡行水泵,对水泵无机械损害,水泵在低转速下运行;启动电流低,对电网无冲击,能耗小,无水路设计;通过电路判断水泵是否正常
低频自动巡检、试水 具有消防泵维护功能,防止锈死;低频巡行水泵,对水泵无机械损害,水泵在低转速下运行;有试水管路设计,出水压头3~5米,不对管网增压,通过检测低速下压力、流量判断消防泵是否正常,除需主管路预留试水管路接口外,不需对消防给水管网作其他的改动;启动电流低,对电网无冲击,能耗小,无水路设计;通过电路判断水泵是否正常
通过以上表格及前述介绍可以看出,工频巡检试水方式,水路设计上比较复杂,同时,使用中,由于电磁阀本身寿命问题可能带来超压隐患,低频自动巡检因为没有试水管路的设计,则是走向了另一个极端。由于该技术巡检转速可调区间较小,故能有效保证巡检的前提是,水泵在巡检周期内,不会发生或者只发生少许锈蚀,否则,在锈蚀增加的过程中,通过电流来判断水泵是否正常,存在太多不确定性。因此,该类产品企业,多以牺牲巡检效率为代价,建议巡检周期不宜超过一周,个别厂家甚至建议一天一巡检。低频巡检、试水技术,结合二者的优点,通过加设一32mm巡检这一简单设计避免了超压问题,同时,通过巡检出水压力、流量信息判断水泵的状态,其结果直观、准确。
4.结论
(1)消防泵是消防给水系统的重要组成部分,其主要特点是平时不用,用时必须100%可以投入运行。因此,维护其基本性能的日常巡检至关重要。
(2)为了解决消防泵的维护不足及难以全面监管问题,自动巡检技术应运而生,并不断改进提高,使得消防巡检智能化、规范化。
(3)简单分析对比了工频自动巡检试水、低频自动巡检、低频自动巡检试水技术的特点与不同,前者水路设计改动较大,须防超压,中者完全舍弃水路设计,采用电流对水泵运行结果判断有不确定性,后者通过压力、流量判断水泵状态,水路设计改动不大,且其结果更加直观、准确,更加实用,有更广阔应用前景。
参考文献
[1] 《自动喷水灭火系统施工及验收规范》(GB50261-2005)[S]. 北京: 中国计划出版社, 2005, 5: 87.
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[8] 任振辉, 马永鹏, 刘军. 电气控制与PLC原理及应用[M]. 北京: 中国水利水电出版社, 2008.
【关键词】高层建筑;消防泵;启动自动化;施工
泵是一种用以吸入和排出液体并使之流动而输送液体的机械。按工作原理,泵可分为往复泵、回转泵、叶片泵和喷射泵等。其中,叶片泵又分为离心泵、轴流泵、旋涡泵等。消防水泵按启动控制方式。有自动控制、消防控制室(盘)手动远控和水泵房现场应急操作3种方式。由于离心泵具有转速高、体积小、效率高、流量大等优点,所以消防泵的主要泵型是离心泵。消防泵比较适宜。
1 消防水泵机组的配置
1.1 消防水泵吸水管的设置
消防水泵应采用自灌式引水系统。为满足当消防水池处于低液位不能保证消防水泵再次启动时自灌引水的要求,应设辅助引水系统,并应在吸水管上设置检修阀门。一组消防水泵至少应有两条吸水管进水,并应有两条出水管与环状管网连接(即一条备用)。消防与其他用水合并的给水系统,在水泵的出水管上应安装单向阀,以防消防泵启动后,水压升高超过生产、生活泵的扬程,导致生活、生产泵的超负荷,甚至损坏生产、生活水泵,同时影响消防水压的继续升高。
1.2 备用消防泵的设置
备用泵是指工作泵发生故障或检修时投入运转的泵。为保证不间断供应火场用水,消防泵应设置备用泵。但(高层建筑除外)对一、二级耐火等级的丁、戊类厂房、库房和七层至九层的单元式住宅;高度小于24m,且体积不大于5000m3的库房,以及室外消防用水量不超过25L/s的工厂、仓库和居住区,可不设备用泵。
1.3 消防水泵的动力设备
消防水泵应保证在火警后5min内开始工作,并在火场断电时仍能正常运转。消防水泵应采用单独的供电回路,其配电设备应有明显的标志。消防水泵用电设备的两个电源或两回路线路,应在水泵配电箱处自动切换。消防水泵的配电线路应采取金属管保护,暗敷时应敷设在非燃烧体结构内,其保护层厚度不应小于3cm;明敷时,必须在金属管上采取防火保护措施。采用绝缘和护套为非延燃性材料的电缆时,可不采用金属管保护,但应敷设在电缆井内。
2 高层建筑消防泵启动自动化的控制
消防中心对室内消火栓系统应有下列控制与显示功能:控制消防水泵的启、停,显示启泵按钮的位置和显示消防水泵的工作、故障状态。消防泵的手动控制有以下两种方式:
(1)通过消火栓按钮直接启动消防泵;
(2)通过手动报警按钮,将手动报警信号送入控制室的控制器后,产生手动或自动信号控制消防泵启动,同时接收返回的水位信号。
国内外也有用双触点按钮兼容消火栓和手动火灾报警按钮的做法。这种兼容的消火栓,既可满足用于消防水泵启动和在消防控制室的控制功能,又可满足火灾自动报警系统的手动报警功能,具有兼容性,将此按钮放置于消火栓旁边墙上合二为一。
(1)布线时,可根据消防水泵高、低区的对应启泵关系,使得每个供水区域内的水泵共用一条启泵线。
(2)接线时尽可能使得各楼层纵向位置对称,按钮的电源线和启泵线用总线连接方式,连成“或”控制关系,这样启动相对应的那台消防水泵,可以大大减少布线数。
(3)对消火栓按钮所在楼层的地址进行编码,并纳入报警二总线,而且可在火灾报警控制器上显示。根据纵横坐标的矩阵组合显示关系,可以知道任何消火栓按钮在对应纵横坐标上的编号、启泵位置号。
消防设备操作规程通常包括:消防各系统属遥控、连锁、自动装置,故在操作前必须观察各个系统是否设置在自动位置;观察各系统电源信号是否正常;操作完毕后,时刻观察各个系统运行是否正常;火灾扑灭后,要进行事后工作,即所有系统要复位,对所有系统的设备进行检修;事故后要详细整理记录资料,总结操作经验。各系统的安全操作方法如下:
(1)报警系统:当发生火情报警时,确认楼层后,首先通知保安人员到报警层观察,同时与该层人员及时取得联系。若为火险立即按灭火作战方案处理,若为误报,查明误报原因后,请保安人员将区域报警进行复位,再将值班室内的集中报警器复位。
(2)消火栓系统:当消防中心得到该消火栓的报警信号,这时相应的消火栓泵自动启动,启泵信号灯亮。若不能自动启泵时,应立即转入手动位置启动。
(3)自动喷水系统:当某层发生火灾时,失火部位的喷淋头爆破喷水,该层的水流指示器动作,消防中心得到该层的报警信号,喷淋泵自动启动,相应的启泵信号灯亮。若不能自动启泵时,立即转人手动位置启动。
(4)防火卷帘门系统:当某层发生火灾时,根据失火方位及火势大小,可采取隔离法,即降落相应的防火卷帘门,值班员可根据现场报告情况遥控降落,现场人员也可击碎就地报警按钮降落。
(5)排烟系统:发生火灾时,消防中心得到报警信号,排烟风机自动启动,启动信号灯亮。若风机不能自动启动,速转入手动位置启动。
3 对消防泵站的检查
水泵和泡沫泵一般均为清水离心泵或专用消防水泵。由于消防水池一般高于水泵的入口,消防泵站可不设抽真空系统。对消防泵站最起码的要求是保持完好,随时准备启用。(1)检查泡沫液。露天生产装置大型固定空气泡沫设施一般使用的是普通空气蛋白泡沫,泡沫液储罐设在消防泵站内。检查的内容为:泡沫液质量、品种、数量,泡沫液储罐的环境条件和流程等是否符合安全规定,对泡沫液有无影响等。(2)对混合流程的检查。水与泡沫液混合有多种流程。如环泵比例混合流程、侧线压人式比例混合流程、压力比例罐混合流程、在线比例混合流程等。根据流程着重检查影响混合的不利因素等。(3)对泡沫混合器的检查。混合器最易出故障的地方是喷嘴和调节阀,往往易被泡沫液和水中的杂质堵死,要定期清除。检查混合器安装的位置是否适当,操作、检修、检查是否方便,固定是否牢固,混合器前的输液管线是否定期冲洗并排除管内的铁屑和其他沉淀物等。
4 结论
消防泵站是固定空气泡沫灭火设施的核心部分,内有消防水泵、泡沫泵、泡沫液储罐、泡沫比例混合器、操作室等重要设施。
参考文献:
[1]刘霄,陈瑛. 浅谈消防给水设备自动巡检技术的应用[J]. 智能建筑电气技术,2007(06).
[2]刘旭东. 新时期高层建筑消防电气设计的探讨[J]. 中国科技信息,2010(16).
[3]隋学成,杜贵君. 对建筑消防电气设计中若干问题的探讨[J]. 黑龙江科技信息,2009(11).
关键词:消火栓系统消防泵房施工工艺
中图分类号:TU74 文献标识码:A 文章编号:
一、消防栓系统与消防泵房
消防栓,一种固定消防工具。 主要作用是控制可燃物、隔绝助燃物、消除着火源。消防系统包括,室外消火栓系统,室内消火栓系统,灭火器系统,有的还会有自动喷淋系统,水炮系统,气体灭火系统,火探系统,水雾系统等。消防栓主要供消防车从市政给水管网或室外消防给水管网取水实施灭火,也可以直接连接水带、水枪出水灭火。
消防水泵房是消火栓、自动喷水灭火系统以及其他灭火系统的“心脏”,在火灾延续时间内,人们必须坚持工作,不能受到火灾威胁。因此,消防水泵房宜独立设置,且应采用一二级的建筑内。
附设在单层、多层或高层建筑内的泵房,要有较好的防火分隔。当附设在单层或多层建筑内时,应用耐火极限不低于1h的非燃烧体墙和楼板与其他部位隔开;当附设在高层建筑内时,应用耐火极限不低3h的隔墙和2h楼板与其他部位隔开。为保证人员进出安全和消防水泵房免受火灾威胁,消防水泵房应设直通室外出口;附设楼层上的消防水泵房要靠近安全出口。
二.施工工艺流程
施工准备立、干管安装消防箱及支管安装管道试压和冲洗箱体配件安装系统调试验收。
三、主要分项工程施工方法及技术要求
1. 安装准备:
1.1 认真熟悉图纸,结合现场情况复核管道的坐标、标高是否位置得当,如有问题,及时与设计人员研究解决,办理洽商手续。
1.2 检查预留及预埋是否正确,临时剔凿应与工建单位协调好。
1.3 检查设备材料是否符合设计要求和质量标准。
1.4 安排合理的施工顺序、避免工种交叉作业干扰,影响施工。
2. 立、干管安装:
2.1 消火栓系统干管安装应根据设计要求使用管材,按设计说明的管道连接方式要求进行管道连接。
2.2管道穿墙处不得有接口;管道穿过伸缩缝处应按设计要求设置波纹管等技术措施。
2.3管道管架间的设置距离
1)非管道井内金属立管的管架设置与建筑物楼层高度有关,楼层高度小于或等于5m每层必须设置1个管架,楼层高度大于5m每层设置管架不得少于2个;管架的高度距地面为1.5-1.8m,每层有多个管架应均匀设置,同一建筑物内管架设置高度应相同。
3)管道穿墙、接口、三通、转弯、翻高、设备进口、出口和连接件处等特殊部位,均应合理设置管架。位置根据具体情况确定,但距其界面不得小于200mm。
2.4在高层消防系统中,当消火栓静压超过0.5Mpa时,应按设计要求采用减压孔板或节流管等装置均衡。减压孔板应设置在直径不小于50mm水平管段上,孔口直径不应小于安装管段直径的50%,孔板应安装在水流转弯处下游一侧的直管段上,与弯管的距离不应小于设置管段直径的两倍。采用节流管时,其长度不宜小于1m。
3. 箱体及支管安装:
3.1 消火栓箱体要符合设计要求,产品应有型式认可证书和出厂合格证。
3.2 消火栓箱体安装在轻体隔墙上应有加固措施。
3.3 箱式消火栓的安装应符合下列规定:
1 栓口应朝外,并不应安装在门轴侧。
2 栓口中心距地面为 1.1m,允许偏差±20mm。
3 阀门中心距箱侧面为 140mm,距箱后内表面为 100mm,允许偏差±5mm。
4 消火栓箱体安装的垂直度允许偏差为 3mm。
4. 管道试压和冲洗:
4.1 消防管道试压可分层分段进行,上水时最高点要有排气装置,高低点各装一块压力表。冬季试压环境温度不得低于+5℃,试压合格后及时办理验收手续。
4.2 消火栓管道安装完按设计指定压力进行水压试验,如设计无要求一般按工作压力1.5倍,稳压10分钟,压力降不大于0.02Mpa。
4.3 管道冲洗:消防管道在试压完毕后可连续做冲洗工作,冲洗前先将系统中的流量减压孔板、过滤装置拆除,冲洗水质合格后重新装好,冲洗出的水要有排放去向,不得损坏其它成品,直至进出水口水质一致时方可结束。
5. 消防水泵安装
5.1 消防水泵的规格、型号应符合设计要求,并应有产品合格证和安装使用说明书。消防水泵的安装,应符合现行国家标准《机械设备安装工程施工及验收通用规范》GB50231和《压缩机、风机、泵安装工程施工及验收规范》GB50275的有关规定。
5.2 吸水管及其附件的安装应符合下列要求:
1 吸水管上应设过滤器,并应安装在控制阀后。
2 吸水管上的控制阀应在消防水泵固定于基础上之后再进行安装,其直径不应小于消防水泵吸水口直径,且不应采用没有可靠锁定装置的蝶阀。
3 当消防水泵和消防水池位于独立的两个基础上且相互为刚性连接时,吸水管上应加设柔性连接管。
4 吸水管水平管段上不应有气囊和漏气现象。变径连接时,应采用偏心异径管件并应采用管顶平接。
5.3 消防水泵的出水管上应安装止回阀、控制阀和压力表,或安装控制阀、多功能水泵控制阀和压力表; 系统的总出水管上还应安装压力表和泄压阀; 安装压力表时应加设缓冲装置。压力表和缓冲装置之间应安装旋塞; 压力表量程应为工作压力的 2~2.5倍。
6. 消防气压给水装置安装
6.1 消防气压给水设备的气压罐, 其容积、 气压、 水位及工作压力应符合设计要求。
6.2消防气压给水设备安装位置、进水管及出水管方向应符合设计要求;出水管上应设止回阀,安装时其四周应设检修通道,其宽度不宜小于0.7m,消防气压给水设备顶部至楼板或梁底的距离不宜小于0.6m。
7. 水泵接合器安装
7.1组装式消防水泵接合器的安装,应按接口、本体、联接管、止回阀、安全阀、放空管、控制阀的顺序进行,止回阀的安装方向应使消防用水能从消防水泵接合器进人系统; 整体式消防水泵接合器的安装,按其使用安装说明书进行。
7.2 消防水泵接合器的安装应符合下列规定:
1 应安装在便于消防车接近的人行道或非机动车行驶地段,距室外消火栓或消防水池的距离宜为15~40m。
2 自动喷水灭火系统的消防水泵接合器应设置与消火栓系统的消防水泵接合器区别的永久性固定标志,并有分区标志。
3 地下消防水泵接合器应采用铸有“ 消防水泵接合器” 标志的铸铁井盖, 并在附近设置指示其位置的永久性固定标志。
4 墙壁消防水泵接合器的安装应符合设计要求。设计无要求时,其安装高度距地面宜为0.7m; 与墙面上的门、窗、孔、洞的净距离不应小于2.0m,且不应安装在玻璃幕墙下方。
8. 系统调试:
8.1 通水调试前消防设备包括水泵、结合器、节流装置等应安装完,其中水泵做完单机调试工作。
8.2 系统通水达到工作压力,选系统最不利点消火栓和首层两只消火栓做喷射试验,通过水泵结合器及消防水泵加压,消防栓喷射充实水柱均应满足设计要求。
8.3室内消火栓系统联动调试应在出水压力符合现行国家有关建筑设计防火规范的条件下,进行下列控制功能:
1 在消防控制室内火灾报警联动主机、消防水泵房水泵控制柜手动操作启、停泵1~3 次;
2 在室内消防箱处操作消火栓启泵按钮,启动消火栓泵,并查看反馈信号灯状况。
参考文献:
关键词:建筑消防泵站设计常见问题处理对策
中图分类号:D035.36 文献标识码:A 文章编号:
1 建筑消防泵站设计中常出现的问题1.1 消防用水的水质的无法有效的保障由于建筑规模小,其生活用水和消防用水水池大部分单位都是进行合建的,因为如果分开来建的话,太不划算,所以生活用水一般都是建在消防用水的上面。当然如果上面的生活用水比较快的话,那么对下面的消防用水的质量是不会产生什么影响的;但是如果上面的生活用水量用的比较小的话,那么就会对下面的消防用水水质产生一定的影响,致使消防用水的质量不能达到防火规范中对水质的要求,无法对其消防效果产生有力的保证。
1.2 地下式泵站中的设备腐蚀严重在水型消防泵站中,消防部门一般是不允许把潜水泵来作为供水水泵的,其理由是因为消防泵在水中经过了长期的浸泡之后,可以会还没有进行正常使用就因为腐蚀而报废,所以一般采用卧式或者是立式的消防泵来减少设备的腐蚀[1]。但是在北方,消防水池通常都是被建在地下的,地下式泵站中采光相当的差,而且通风效果也不好,湿度也比较高,即使采用立式或者卧式的消防水泵也是无法避免设备腐蚀的,从而对火灾时的消防效果产生影响。
1.3 使用过的消防水不能进行有效的回收和排放在发生火灾之后,对于消防用水的回收、排放的有效性也不能进行有效的处理,归根结底在,这也就是一个排水问题。其实消防用水本身的水质对于环境是没有任何污染的,但是如果消防用水和被消防的强酸碱等有害物质进行了接触,那么也就会发生一定的化学反应,这些反应过的消防用水如果被随意排放,就会对周围的环境产生一定的危害。在之前的有关规范条例对于消防用水的排放没有明文规定,说明其重视度不够,另外在建筑的设计过程中,也只对消防的供水进行了设计,却没有设计消防用水的排放问题。
1.4 泵站的建筑体系不统一在一些规模比较小的建筑或者厂区内,其生活用水比较少,所以在建设消防泵的时候,为了能够节约物资,一般会把生活消防和生产用水建设成为一个泵站,而且在实际进行供水的时候,是由生活水泵、生产水泵以及消防用水泵各自进行提供的。这样不但没有达到节约物资的期望,反而会因为没有统一进行规划,造成管理分散,其从宏观上来看,经济效益是很低的。2 建筑消防泵站设计中常见问题的处理方法
2.1 有效的保证消防用水的质量为了有效的保证消防用水的质量,在设计过程中应该尽量把生活用水和消防用水的水池分开建设。另外也可以采用各建筑、小区的生活用水水池采取各自建设,生活用水水池的储蓄量也不会太大,这样在水池中的停留时间也就不会太长,可以有效的保证其水质,也避免造成水质的二次污染。而消防用水水池则可以采取若干小区或者建筑在统一区域内,合建的方式,来集中进行消防供水。对于消防用水的质量问题,目前来说比较经济合理的方法就是:(1)在每个消防用水水池建设一个消防车的取水装置,这样在附近的其他区域发生火灾的时候,消防就可以在此水池中取水,这样不但既加大了消防车取水水源,又加快了消防用水的循环。(2)也可以建设一套进行绿化、清洗道路等的杂用水水泵,以此来加快杂用水的利用。(3)如果有条件的话,可以在确保消防用水的条件下,利用消防储水来对环境用水进行补充,以及加快水循环利用。
2.2 对于设备腐蚀问题的解决方法有关部门曾经规定,不能利用潜水泵作为消防水泵,此规定可以酌情进行处理,因为消防水泵止只要可以满足消防用水的水压和水量的要求即可,跟到底是立式水泵还是卧式水泵,甚至是不是潜水泵都没有多大的关系,而潜水泵是完全可以满足消防用水的要求的。在《高层民用建筑设计防火规范》以及《建筑设计防火规范》中都没有关于禁止使用潜水泵作为消防水泵的要求,所以说有关部门的有关规定是没有规范依据的。
2.3 消防用水的回收和排放对于消防用水处理,最好是结合周围的环境、消防用水的水质、流量等因素综合进行考虑。另外在设计消防泵站的时候,也应该对消防用水的排放进行设计,建设排水设施。如果是工厂的消防用水排放,则可以根据工厂产品的性质对消防用水的水质进行判断,对于那些可能对环境产生污染的,可以利用工厂的污水处理设施处理后再进行排放,也可以直接建设消防用水处理设施;对于那些不会对环境产生污染的,可以根据周围环境以及下游水体自净能力确定,待水体自净后进行排放。如果是居民区的消防用水,则可以根据城市的排水设施的分布情况以及处理级别,也可以直接参考工业用水的排放方式进行处理。应该特别的注意,可以在小区以及厂区进行规划的时候,就预留消防用水排放管道。
2.4 统一建筑消防泵站的建设体系可以在地形标高比较接近,小区之间的距离比较近,建筑物的盖度也合适的地区统一建设消防给水泵站。为了保证在给一些消防用水量比较小的区域不至于增压过高,可以采用多种流量结合的方式,运行方式采用多台水泵并联、可进行变频调速以及软启动,以此来确保不同流量用水的要求;为了确保在发生火灾时,消防水泵能够及时的启动,并且在10分钟之内消防用水可以到达任何消防设施处境,所选定的区域不应该过大,可以根据流量、流速以及管径进行详细的计算和分析,以此来确定区域范围。这样不但有利于对消防用水和排水进行统一管理,确保消防用水的可靠性,还有效的节约了资源,提高经济效益。
3 结语最后,在消防车取水口的设计中,可以直接用室外的消防栓来代替。把水泵的启动按钮设置在室外地下消防栓井的井盖上,然后消防池的出水管和消防栓是相连的,这样消防人员在扑救火灾的时候,就可以直接把消防栓井盖打开,并把室外消防栓连接上水带,直接往消防车水管中灌水,然后由消防水泵进行加压消防,在此同时也要把供水泵的按钮启动,水泵则会向室外的消防栓进行供水。
参考文献