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给水排水|关于离心消防泵自灌式吸水技术要求的探讨

作者:泵E族  来源:www.sgyj.cc  更新时间:2020-01-23 14:16:21  点击次数:

  摘要主要介绍新旧规范及设计手册中对离心生活水泵及消防泵自灌式吸水技术要求的变化,分析了几种自灌式吸水水位的可靠性,总结了对自灌式吸水技术要求的认识和理解,供《消防给水及消火栓系统技术规范》(GB50974—2014)修编时参考。

  0引言

  一直以来,各个版本的消防规范对离心消防泵自灌式吸水技术要求没有一个明确统一的定义,以至于对其理解也不统一,采取的应对措施也不一样。

  2014年10月1日实施的《消防给水及消火栓系统技术规范》(GB50974—2014,以下简称“水消规”)5.1.9.5条及5.1.12条及相对应的条文解释对它有了较为明确的定义,离心消防泵自灌式吸水技术要求即消防水池最低水位要高于离心消防泵出水管中心线或水源水位能被离心消防泵吸水,消防水泵应经常充满水,保证及时启动供水。

  大多数人将消防水池最低水位高于离心消防泵出水管中心线作为离心消防泵自灌的唯一技术要求,忽略了满足“水源水位能被离心消防泵吸水”也是离心消防泵自灌的技术要求,这种认识比过去通常做法的要求提高了,导致当采用卧式或立式消防泵时,消防泵房地面要低于消防水池池底700~1000mm才能满足上述消防泵自灌的技术要求。

  是否有这必要,值得商榷。本文主要对历次版本规范及设计手册中生活、消防离心泵的自灌式吸水技术要求进行归纳整理,并提出建议。

  1生活水泵满足自灌式吸水技术要求

  《建筑给水排水技术规范》(GB50015—2003,2009年版,以下简称“建水规”)3.8.6条及条文解释对生活水泵满足自灌式吸水技术要求做了明确的解释,生活给水水泵的自灌式吸水是指水泵启动时,卧式水泵的泵壳内应全部充满水,立式水泵至少第一级泵壳内应充满水,由于生活水泵有设定一个自灌启泵最低水位,水位在自灌启泵最低水位以上时,允许启动水泵,水位在自灌启泵最低水位以下时,不允许启动水泵,所以并不要求水泵出水管位于储水池最低水位以下,只要卧式水泵的泵壳或立式水泵至少第一级泵壳位于自灌启泵水位以下,启泵水位在一般情况下宜取1/3储水池总水深,如图1所示。

  以上是“建水规”对生活离心水泵满足自灌式吸水的技术要求,其与消防离心水泵有什么区别呢?《高层民用建筑设计防火规范》(GB50045—95,2005年版)7.5.4条条文解释认为,消防水泵很少使用,推荐消防水池或消防水箱的工作水位高于消防水泵轴线标高。对于卧式离心泵,消防水泵轴线比较好理解,应是指水泵的泵轴,即水泵吸水管的管中。

  对于立式水泵就不好理解了,由于水泵泵轴是垂直地面的,指的是泵轴的底部还是顶部不明确。由于消防水泵启动包含多种情况,一种指火灾时消防水泵从静态条件下启动,另一种指消防水泵在运行中,由于机械或供电方面的原因,发生主备泵切换,或短暂停电后重新启动;对多组消防水泵,如消火栓泵、喷淋泵等,共同在一个水池中吸水时,也指它们中的任一泵组先期启动,而另一组泵组后期启动。

  由于不像生活水泵一样有设置一个自灌启动水位,一些人认为火灾延续时间的任何时间消防水位都要满足水泵自灌的要求。

  2004年出版的《全国勘察设计注册公用设备工程师给水排水专业考试复习教材》中认为,消防水泵应采用自灌式吸水,且当消防水池水位为设计水位的30%时,仍能自灌吸水,其设计水位30%的要求基本上与“建水规”中对自灌的理解是相近的。

  2010年出版的由黄晓家和姜文源主编的《建筑给水排水工程技术与设计手册》(上册)中对离心泵自灌的理解是:“水泵能否自灌吸水,关键在于吸水管内和泵内是否经常处于充水状态,只要满足水泵初次自灌启动,及检修后再运行时,能满足其自灌启动,以后的每次启动,水位无需必须在自灌水位以上,因为停泵后,假如水位降到(初次)自灌水位以下,只要吸水喇叭口还淹没在水中,水面上的空气不可能‘潜水’从喇叭口进入吸水管内”。这同样认为没有必要要求消防水池最低水位要高于离心消防泵出水管中心线。

  由于初次启动时消防水池一般是满水位的,水位高于消防水泵泵体,那么消防水泵(包括备用水泵)吸水管里面也是充满水的,只要管道和消防泵不漏气,根据托里拆利实验原理,当水池内水位低于泵轴(高差小于10m),吸水管内的水也不会流出来,更不可能在火灾延续时间内,管道内的水就漏光。一般消防离心泵气蚀余量NPSH介于2.5~6mH2O,当液面降至泵轴以下,水泵最大安装高度计算公式为:

  按民用建筑中常用的DN250公称直径吸水管径,长度3m的吸水管,流量40L/s,沿程水头损失0.014mH2O,局部水头损失取沿程水头损失的30%,过滤器水头损失取1mH2O,全部水头损失取1.018mH2O,厂家样本给出的消防泵必需气蚀余量介于3~6mH2O,则水泵最大安装高度:Hss=10.33-0.24-1.018-6=3.022(mH2O)。

  即使考虑水泵及吸水管道存在细微漏气情况,当液位低于水泵出水管管口H值时,相当于火灾延续时间的1/3,最长时间均在2h之内,参照“水消规”12.4.7条对压力管道气压严密性试验的数据,可知当试验压力为0.28MPa,且管道稳压24h,压力降不应大于0.01MPa,所以在这么短时间内,水泵吸水管内应该是充满水的。这样也能满足“水消规”5.1.9.5条条文解释中对离心消防泵自灌式吸水技术要求的后一种情况,即“水源水位能被离心消防泵吸水”。

  如果一味地要求水泵在任何状态启动时水位都要高于自灌水位,势必会造成泵房地面标高的被动压低或消防水池下部很大一部分无效容积,造成投资浪费和管理不便,尤其是寒冷地区,冰冻线较深,水池已被压得很低的情况。

  2结语

  随着大家对“水消规”解读的深入,各地陆续推出对“水消规”在本地区的操作指南及会议纪要,其中《浙江省消防技术规范难点问题操作技术指南》(浙公通字〔2015〕54号)中第91条规定“消防水池池底标高不应低于消防水泵房的地坪标高。

  消防水池最低有效水位按《消防给水及消火栓系统技术规范》4.3.9条文说明及其图示执行。”就是对自灌式吸水技术要求的一种理解。

  本文意在抛砖引玉,希望在编制“水消规”图集或修编时能够把离心消防泵自灌式吸水技术要求界定得更清楚一点,一方面便于设计人员和审查人员把握,另一方面在满足规范及消防灭火要求的情况下最大限度地节省投资。

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