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XBD-HY型消防泵设计选型

 

新闻速递:

XBD-HY型消防恒压切线泵与稳压缓冲泵的工作特点与差异、水泵吸水管设专用橡胶接头及消防水池自灌启泵临界水位等问题;提出消防泵选用设计改进的点滴体会,其内容企望能供建筑消防给水系统设计和审查人员参考。

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摘要:国家标准图04S204《消防专用水泵选用及安装》问世以来,引起建筑给排水界和消防建审部门的关注。着重浅析了恒压切线泵与稳压缓冲泵的工作特点与差异、水泵吸水管设专用橡胶接头及消防水池自灌启泵临界水位等问题;提出消防泵选用设计改进的点滴体会,其内容企望能供建筑消防给水系统设计和审查人员参考。


I前言
    国家标准图04S204《消防专用水泵选用及安装》(简称“国标图”SCI〕于2004年3月1日发行以来,深受广大设计人员和消防给水建审专家的欢迎。“国标图”总说明4款指出:消防专用水泵(简称“专用泵”)具有流量压力分档比普通离
心清水泵更适宜建筑消防给水系统选用,流量~压力(Q-P)特性曲线平坦无驼峰;对因转动产生摩擦部位的所有零部件采用耐磨、耐腐蚀、抗啮合的材料制造;并具有启动灵敏等特点。参编“国标图”的四家公司生产的“专用泵”均符合GB6245-
1998(消防泵性能要求和试验方法》国家标准,并通过国家消防产品质量监督检验机构检测合格后才能投放市场,总之,按“国标图”设计的“专用泵”均为靠得住的产品。
    但是“国标图”总说明5.4款后半段就值得推敲:零流量时的压力不应超过系统设计压力的140%;流量为水泵额定流量的150%时,压力不应低于水泵额定压力的“%。以下围绕上述内容展开讨论。2零流量时的压力问题“国标图”总说明
5.4款前半段指出:选择消防水泵时,其流量~压力(Q- ,P)特性曲线应平坦无驼峰。这段话无可非议,指的就是恒压切线消防泵(简称“切线泵”),有以下XBD-HY, XBD-SLH和XBD(H犷)三种系列,还包括稳压缓冲消防泵(简称“缓冲泵"),只有
XBD-SHY一种系列。零流量时的压力不应超过系统设计压力的140%,不言自明,零流量时的压力可高达系统设计压力((水泵额定压力)的140%的产品主要是普通离心清水泵或是“国标图”37-67页和103-118页总共47页图中所示曲线相对“专用
泵”
并不平坦的普通消防泵(简称“普通泵")。既然前半段肯定了曲线应平坦无驼峰,还强调规范用词“应”的字眼,后半段就不应出现140%的高峰值。为说明问题,兹将某公司“切线泵”零流量或Q--5 L/s的扬程H实测值列于


 “切线泵”流量Q接近5 L/s时,其相应扬程H(m)相当于额定压力的94.5写左右;此外“稳压泵”从零到所需最大流量范围内变化时,其扬程变化在2%以内,故综合“切线泵”和“稳压泵”的共同恒压优点,后半段首句话建议写
成:零流量时的压力不宜超过水泵额定压力的102%,如此修改后,可避免非“专用泵”产品以特性曲线相对较陡的系列充当“切线泵”或“稳压泵”.此外,因“国标图”涵盖篇幅多达47页的“普通泵”内容,首句话的末尾宜增添一句话:对于流
量~压力特性曲线相对较陡的普通消防泵,零流量时的压力不应超过系统设计压力的140%;作这样的补充,可使“普通泵”在系统设计压力较低或系统竖向压力分区比选择“专用泵”方案可能多出1个以上的特定条件下,发挥其应有作用。
    值得一提的是,考虑消火栓系统水压分区消火栓栓口的静水压力不应大于0. 80 MPa以及国内已有厂家生产额定压力为1. 6 MPa湿式报警阀的情况,消火栓系统与自动喷水灭火系统的消防泵,在系统设计压力分别为0. 57 MPa和1. 14 MPa以
下时,宜优先选用“普通泵”。
3超流量运行的压力问题
    笔者拜读了“新编国家标准图集《消防专用水泵选用及安装X(04S204)简介”等三篇文献Cz-43,受益匪浅。文献【2]针对“切线泵”特别强调说明:当消防给水系统有可能出现超设计消防用水量运行工况时,为满足消防水泵“流量为水泵额定
流量的150%时,压力不应低于水泵额定压力的“%”这一要求,宜按水泵额定流量乘以67%折减系数选用,以避免大于水泵额定流量运行工况现象发生。文献【3〕报导,“切线泵”属于高速泵,当高速泵的排出扩散管喷嘴喷出流速度等于流体
在叶轮中的旋转速度时,泵的流量维持不变,而扬程急剧下降到零。当水泵出水流量达到并超过额定流量时,电动机轴功率直线增大,并在增大至一定值时因电动机严重过载而烧坏,或因电气控制线路保护而停机,使水泵流量和扬程同时跌至零,
系统无法使用。文献【4]还指出,一般泵的流量Q运行范围是(0. 6-0. 65)Q4<Q<1. 2Qd,Qd为设计点流量,一般泵的电动机功率正是考虑在流量留有不少于20%余地的条件下进行匹配的。因此作为“专用泵”之一的“切线泵”是否具备
流量和功率有20%以上的余量,是读者格外关心的问题,兹将有关实测值和运算参数列于表2.
表2  XBD IK列“切线泵”实测值和运x参数

  H/102.Q为流f (L/s),H为扬程(m);2. KL指未参编“国际图”的某公司代号·电动机功率已放大.

  从表2可看出,当“切线泵”流量达到额定流量的120%时,其平均扬程为额定压力的100%左右,意味着按文献[1--习的规定选择“切线泵”,会导致流量为额定流量的180%时,压力保持在额定压力的100%左右.例如系统设计流量Qd = 20 L/s,扬程H=110 m,
按文献精神,应选用XBD30-110的“切线泵”,即流量达到1.2X30=36(L/s),相当于Qd=20 L/s的1.8倍,扬程仍接近110 m,配套电动机功率将由某公司常规汾计的37 kW增大罕55 kW,若洗KL M.则功率相应由45 k W增大至75 kW。采用此种遴选方法,确
实能保证“切线泵”的运行安全,留有80%流量余地,但恐怕事与愿违,因水泵和电气配套设备投资大幅度增加而导致业主难以接受“切线泵”.为达到两全其美的目的,笔者抛出新的观点如下:
    首先将“国标图”总说明5.4后半段第二句话“流量为水泵额定流量的150%时,压力不应低于水泵额定压力的“%”建议修改为“切线泵额定流量应)系统设计流量的125%,流量为切线泵额定流量的120纬或非切线泵流量为水泵额定流量的150%时,各种水
泵压力均不应低于其额定压力的“%”.
    其次是将“国标图""14页,30页和69页属“切线泵”的说明2末尾一句话改为“宜按表中额定流量乘0.8析减系教洗用切线泵”.
   至于“国标图”94页属“缓冲泵”的说明,建议顺便删除即可,不必照搬上述“切线泵”的说明2内容。4恒压缓冲泵
    XBD-SHY系列稳压缓冲消防泵最大的特点是变流稳压,流量一扬程曲线变化很平坦,即泵从零到所需最大流量范围内变化时,其扬程变化在2%以内,且小流量或零流量时不超压,确保消防给水系统的正常工作,大大地提高了灭火效率及消防设备和灭火人员的
安全可靠性。
    该泵具有缓闭止回功能,当水泵停止运行时,阀门自动关闭,有效防止水锤冲击损坏设备,保证水泵的安全运行。其叶轮、导叶均用不锈钢板冲压焊接而成,轴封采用机械密封,内部结构合理,大大地提高了工作可靠性,减少定期巡检次数,且运行平稳、噪音轻微。
    结合建筑消防给水系统设计和消防建审的多年经验,笔者有如下几点体会:
4.1流A扬程选择范围更宽
    “缓冲泵”流量从5^-60 L/s按5 L /s级差依次排列共有12种规格之多,而“切线泵”流量目前尚缺5、55 L/s系列,只有8种规格可供选择.“缓冲泵”扬程可选择面更宽,从20^-200 m均可现场调整到设计所需扬程,若以lm级差计算,共有181种规
格可供现场调节形成,而“切线泵”扬程从20-200 m以l0m级差进行排列,仅有19种规格。“缓冲泵”附带的专利产品—稳压装置是关键部件,它具有类似可调式减压阀的调压功能,故扬程从20^-200 m能各取所需。
4.2容易实现远近期结合
    偶遇某高层综合大楼因资金困难需分期分批施工时,屋顶消防水箱可采用装配式不锈钢组合成品.水泵设计可以一步到位,但能根据近期竣工实际层数和使用大楼高度,确定近期“缓冲泵”所需较低扬程H,,将
来开发商筹足资金后,再继续实施高区部份工程,那时又可按所需远期较高扬程H。来调整稳压装置,随之
4.3水泵出口可不设止回阀
    因“缓冲泵”自身结构具有缓闭止回功能,水泵出水管上可省去多功能水泵控制阀或止回阀,泵房管路设计将更加紧凑。
5水泵进口专用橡胶接头值得推广
    “国标图”水泵吸水管上统一采用可曲挠橡胶管接头和钢制偏心异径管,是沿用上世纪80年代的成熟技术。但普通橡胶接头用于水泵进口吸水管上却有不少缺陷,由于该种接头中间鼓囊呈大肚型,在水泵吸水时可能产生负压,水介质被抽吸沿曲面运动,影响水泵提
升效率和速度,同时因产生负压会使大肚子不规则向内凹陷或长度收缩,使接头相邻管道窜动或摆动,对管道和水泵产生不良影响.在笔者的推动下,中原某公已于2001年成功研制出水泵进口专用橡胶接头,该产品取消了接头内壁的球形和拱形曲面,呈直圆筒形光
滑内壁,有利于水介质呈层流状运动。此种接头有DN 15 ^-1200共24种规格可供读者选用,详见图1,
6积极开发强自吸专用泵
    “国标图”12页提出消防水池自灌式启泵最低水位(简称临界水位)值得关注的新课题,它暗示读者,若消防系统1台或多台泵可能在不同时段启动投人工作的条件下,若没有设计真空泵设备,则临界水位以下存水量为临界容积.为解释其含义,兹以“国标图”常用
“切线泵”50-140等、“缓冲泵”14.5/40-90和“普通泵”14/40-150D/7-L为例,5种泵均适用于Qd=40 L/s和H=140 m的设计,按常规水池与泵房结构底板面持平,考虑泵房水沟排水因素,建筑地坪高出结构板面200mm,而水泵基础顶面又高出建筑地坪100 mm,合计水
泵基础顶面高出水池底板面△= 300 mm。各种泵临界水深计算尺寸(电动机功率Nm以kW为单位)

                按“国标图”要求,不设真空泵时,临界水位以下的临界容积不宜视为水池的有效容积.按平均h,-'=1500 mm计算,若水池最高水位离底板面为3. 0 m时。约有50%的临界容积是属于能用多少算多少的半死不活容积。例如某高层大楼设有消火栓(采
用双出口泵)、自动喷水、水幕、水雾、大空间智能型主动喷水等多达6套以上的消防给水系统时,水泵均为一用一备且一泵一条吸水管.最理想的情况是火灾生时6台以上水泵均在水池水位高于临界水位时各自启动后都一次性连续不停地工作,此时临界容积可视
为全活容积;最坏情况是仅有个别水泵工作至水位到达临界水位时.中断运行,火灾并未彻底扑灭,此时另一火灾又起,个别水泵重新工作或另几台泵开始投人使用。那时临界容积要视为全死容积;介于两者之间或设有共用连通总吸水管的多台水泵系统.总吸水管或
各吸水支管上装设了诸如蝶阀和普通大肚子橡胶接头等不利于吸水的部件.则临界水位以下存水充其量属于无法驾驭的半死不活容积。
    综上所述,在目前条件下,可采用被动方法即在水池吸水坑内设潜水泵、降低泵房结构底板面、设真空泵、水池架空或设在上一层楼、加大水池补水量(能补多少算多少)等方案激活临界容积。笔者认为.东北和上海某三家公司已成功或将研制出SSK,SLQS和
DFWZ型强自吸单级双吸离心泵,这种自吸泵不需要真空泵设备.靠自身能力抽吸真空,它可充分激活水池的临界容积V,。美中不足的是眼下它主要应用在市政自来水厂上,只要水泵厂家能参照“国标图”内容.配齐
较小口径的强自吸消防专用泵系列.假以时日,这种消防泵的成功开发研制将为我国建筑消防给水事业带来勃勃生机。
衰3各种泵临界水深计茸尺寸(mm)

注:1. h。是临界水位比算至水他底板面的临界水深(mm)含△= (300(mm)在内。
    2. DN:为水泵吸水法兰口径.除“缓冲泵.吸水出水法兰口径相同外.其余均为吸水比出水口一号口径。
  笔者在撰写本文中得到上海沪标工程建设咨询有限公司姜文源先生的鼎力支持和帮助。谨表由衷地感谢。因时间和水平所限.文中纸漏在所难免,恳请读者不吝赐教.批评指正。

 

 

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