消防稳压

稳压泵不用于使自喷淋系统和消火栓系统始终处于要求的压力工况条件，一旦出流即能满足消防用水所需的水压和水量要求。其作用是十分明显的，因此规范所指的增压水泵（磁力泵、隔膜泵、齿轮泵、螺杆泵、自吸泵、离心泵，化工泵、排污泵、多级泵、油泵、齿轮油泵、液下泵、管道泵、真空泵、消防泵、旋涡泵、计量泵、柱塞泵， magnetic pump， gear pump，diaphragm pump，screw pump

），实质上是指稳压泵，尤其是自动喷水灭火系统的稳压泵

稳压泵的流量值决定于诸多因素，其中较主要的因素有：

(1)系统的类别当稳压泵用于自喷淋系统时，考虑一个喷头的水量；而用于消火栓系统时，考虑一个消火栓的水量。

(2)有无气压水罐配套设置无气压水罐配套设置时，稳压泵的流量按不大于一个喷头或一个消火栓的水量计算。有气压水罐配套设置时，系统的水量补充和压力保证是靠气压水罐来实施的，稳压泵的流量只需满足气压水罐对流量的要求，即稳压泵的流量应考虑气压水罐的调节容积的因素。此时，稳压泵流量应按气压给水设备罐内空气和水的总容积和罐内水的容积计算公式计算确定。水泵出水量应为当罐内为平均压力时，不小于管网最大小时流量的1.2倍。

《高规》条文并无气压水罐必须配置的规定，但无气压水罐，稳压泵启动频繁，容易损坏；有气压水罐，稳压泵启动频繁问题可以得到缓解，系统的稳压工况的保证能得到更好的体现。但需增加气压水罐的费用，一般情况配套设置的气压水罐容积毋需过大，容积以小于50L为宜。上海市已编制稳压泵配套设置气压水罐的标准图集，由上海海鹰机械厂编制。

(3)系统范围设有稳压泵的准高压给水系统(或称稳高压给水系统)，其范畴有在室内的，也有室内和室外的。室内准高压给水系统，管材采用钢管，接口采用螺纹、法兰或焊接连接，管网系统的渗漏主要发生在水泵的密封部位，其数量相对而言是有限的。而室内外准高压给水系统，由于室外管材采用铸铁管，接口采用承插式连接，接口密封采用橡胶圈，管网的范围较大，接口渗漏在整个渗漏量中占有相当比重。管道施工后随即进行回覆土，有时接口部位用混疑土围护加固，即便有渗漏，也很难采取补救措施。凡此种种都说明室内外采用准高压给水系统时，稳压泵的流量应留有足够的余地。

总的来说，稳压泵的流量应根据不同情况作相应的调整。

消防泵主备用的切换是保证消防备用泵运行的必要条件。其切换方法的关键是控制信号的选择。本文通过两种消防泵主备用切换方法的比较、分析，提出了在消防给水系统中采用压力信号控制的方法要优于电流信号的方法，并建议消防泵的主备用切换采用压力信号控制方法。

消防泵是消防给水系统中的心脏。在消防给水系统中，设置消防备用泵可以增加整个系统的安全性，有利于提高整个消防给水系统的可靠性。根据国家标准《建筑设计防火规范》(gbj16-87)的规定，除室外消防用水量不超过25l／s的工厂、仓库和七层至九层的单元住宅外，固定消防水泵应设有备用泵，其工作能力不应小于一台主要泵。《高层民用建筑设计防火规范》(gb50045-95)中7．5．3条也规定，消防给水系统应设置备用消防水泵。消防泵的主备用切换是实现消防备用泵投人工作的重要手段，也是消防给水系统可靠、安全运行的重要环节。

1、消防泵的主备用切换方法

从消防泵启动信号的采集和控制角度来看，设计中消防泵的主备用切换主要有两种方法。其关键是控制信号来源的选择，它可分为电流信号控制方法和压力信号控制方法。通常消防

泵的主备用泵均需按互为备用的方式进行设计。

电流信号控制方法是现在消防设计中消防泵主备用切换的常用方法。它通过对水泵的电动机电流信号反馈，来判断消防泵是否工作。当电机短路(断电)、电流过大时，电源自动切换至另一台水泵机组的电机，停止第一台消防泵的工作，启动另一台消防泵工作。

压力信号控制方法是在消防泵的出水总管上设置电节点压力表，如图1，消防泵主备用的切换是由该压力表的信号来判断的。当消防泵控制箱接到动作指令，立刻启动任一台消防泵，若消防泵工作后的电节点压力表指示的压力未能达到设定的压力值时，控制箱将自动切换到另一台消防泵，启动工作。

当然，电气消防泵控制的原理中可任意指定一台消防泵为主泵或备用泵。电流信号控制方法在目前国内采用最早、最多，而压力信号控制方法在国外的自动喷水灭火系统开始运用，压力信号控制方法对消防给水系统的自动控制提供了可靠的方式。

2．3、两种控制方法的比较

电流信号控制方法和压力信号控制方法均是消防泵主备用切换的方式。消防泵控制的要求是一致的，而两种方法对信号的采集不同，最终控制的效果也不同。

合理选择消防泵主备用切换的方式具有重要的意义。它对于消防给水系统的可靠性起重要的保证作用。压力信号控制方法有利于ba的真实控制，特别适用于自动喷水灭火系统。

2．4、压力信号控制方法需注意的问题

在压力信号控制方法的设计中，需注意以下问题，以确保消防泵主备用切换的可靠。

(1)电节点压力表宜设在消防泵的出水总管上，不应设在消防泵阀门之前(按水流方向)。压力设定值应大于高位消防水箱的给水压力值。

这是因为压力信号的位置应能真实地反映消防泵和系统的给水运行工况。若压力表设在消防泵出水阀前，而阀门误关闭，则消防泵虽然正常运行，可显示正常的给水压力，但系统的给水工况并不正常。因此，采用压力信号控制方法的切换还可调整消防泵的管路不正常的给水工况，及时启动另一给水管路的消防泵。

(2)在信号控制判断的电路设计中，切换需设置一定的时间延时。这主要是由于消防泵启动后需要有一个启动时间和管道内水流经过的时间，判断的时间延时需大于上述两个因素，一般可采用1～2min。这样，电节点压力信号的控制值才有真实性。

(3)压力信号控制方法的切换可以任意指定消防泵的主泵或备用泵，也可定期切换。

(4)消防泵的控制除了自动控制外，还应有就地(手动)控制的功能。消防泵的工作信号需传送至消防控制中心，以便监视、控制和楼宇的自控记录。

在消防电源的设计中宜考虑足够的消防泵用电容量。在消防泵的切换中，建议不停止第一台消防泵的供电，即按最不利时两台消防泵供电的状况设计，这样有利于满足消防给水系统在超负荷状态下的运行工况，且可减少消防泵在切换时的时间间隔，尽快让消防泵投入运行，提高消防给水的时间。

3、结论

(1)消防泵主备用的切换的关键是控制信号的选择。切换消防泵主备用的方法主要有电流信号控制和压力信号控制。

(2)在消防给水系统中，综合水泵机组的工作效果，采用压力信号控制方法要优于电流信号控制方法。压力信号控制方法能真实地反映出消防给水的工况，其切换信号的可靠性较高。建议在有关的消防规范中明确消防泵主备用的切换的压力信号控制方法。

(3)在采用压力信号控制方法时，切换信号的电节点压力表宜设置在消防泵的出水总管的阀门后或水力报警阀后。同时，电路设计中需设置一定的延时再去判断电节点压力表的压力值。

在稳高压消防给水系统这个大题目下，有许多文章要做，需要作进一步深入探讨。我们已经就稳高压给水系统与高压、临时高压给水系统的区别、特点、稳压泵的流量等方面谈了些看法，本文想着重说明稳压泵的扬程确定和压力设定，供同行们探讨。

稳压泵的扬程和压力设定值的确定，要区分3种情况：(1) 稳高压消防给水系统中，稳压泵与消防主泵共用气压水罐；(2) 稳高压消防给水系统中，稳压泵设气压水罐；(3) 稳高压消防给水系统中，有稳压泵而无气压水罐。

至于消防给水系统中设置用以替代消防水箱的气压水罐，而其水调节容量不论为18m3，12m3，6m3，还是《自动喷水灭火系统设计规范》(GBJ45-85)修订本送审稿中规定的2．4m3，都不在本文讨论范围，文章所涉及的气压水罐指水调节容量为450L及以下的气压水罐。

第一种情况

当稳压泵和消防主泵共用气压水罐，且气压水罐不用于替代消防水箱，只起满足消防主泵启动前消防所需水量和水压；以及通过水位和压力传感器以控制稳压泵启停和消防主泵启动时，在该气压水罐内主要有3个压力设定值，如图1所示。

图1

VX――贮水容积；

VS――稳压水容积；

VΔΡ――缓冲水容积；

V0――不动水容积；

P0――起始压力；

P1――最低工作压力；

P2――最高工作压力，灭火消防主泵启动压力；

P3――稳压水容积下限压力，稳压消防水泵启动压力；

P4――稳压水容积上限压力，稳压消防水泵停止压力；

h0――起始水位；

h1――消防贮水容积下限水位；

h2――消防贮水容积上限水位；

h3――稳压水容积下限水位；

h4――稳压水容积上限水位。

P2为消防主泵启动压力，P3为稳压泵启动压力，P4为稳压泵停泵压力，按我国有关设计院的经验P3-P20．02MPa，P4-P30．05MPa。相应于P2、P3和P4压力值的水位为h2、h3和h4。h2水位线下的水调节容积，按《高层民用建筑设计防火规范》的规定为450L，h2～h3区段的水容积为缓冲水容积，h3～h4区段的水容积为稳压水容积。

这种情况，稳压泵的压力设定值为P3和P4，P3为稳压泵压力设定下限值，即稳压泵启动压力；P4为稳压泵压力设定上限值，即稳压泵停泵压力。P3和P4均大于P2，大于消防主泵的扬程。对以上压力设定值的相对关系，国内技术界意见是一致的，并已将有关要求纳入推荐性规范《气压给水设计规范》(CECS76∶95）的有关条文(见规范条文4.3.4)。如果说要探讨，也只限于P3和P4压力设定值高于P2多少的问题。

第二种情况

当系统设有气压水罐，而气压水罐不贮存消防主泵启动前消防所需的水量，气压水罐的设置，其目的只在于：(1)控制稳压泵的启停；(2) 缓解稳压泵启停过于频繁；(3) 缓冲因停泵水锤原因而造成的对系统的压力冲击。

对这种情况，常规做法是将稳压泵启动压力，即压力下限值略高于消防主泵扬程，稳压泵的停泵压力，即压力上限值按气压水罐工作压力比，即气压水罐调节容积确定，也有按经验系数值确定的，其方法与第一种情况相仿，以图示表示见图2。相应于P3和P4的水位为h3和h4，h3与h4之间区域的水容积为缓冲水容积。也有将消防主泵的启动压力值设置在气压水罐内的，如果这样则图2就转换成图1形式。

图2

注：图2中，字母意义同图1

这种做法长期以来未被质疑而得到许可，是基于以下原因：(1) 对稳压泵的功能是为了使消防给水管网水压稳定的理解存在片面性和表面化。(2) 认为消防泵，包括消防主泵和稳压泵，不必要象生活泵那样要计及效率和能耗。同时为稳妥起见，认为水泵扬程高，管网压力高不会有坏处，于消防灭火有利。(3) 按消防设计流量计算消防主泵扬程，再据此以计算稳压泵设定压力值和扬程，较为简便。(4) 对消防方面的技术问题没有深究。

但情况正在起变化，随着稳高压给水系统日益得到重视，由于集中稳高压给水系统的应用，对某些问题有了新的认识：(1) 水泵扬程高、管网压力高在有些情况不是好事。管网长期处于高压状态下运行，容易加剧渗漏、引起管道配件移位等问题发生。(2) 消防主泵启动次数少，可以不必要象生活泵那样计及效率及能耗，而稳压泵情况不同，启停频繁，完全不考虑稳压泵的效率和能耗是不妥当的。

因此，有必要在满足最不利处灭火设施消防用水水压和水量要求的前提下，确定稳压泵的扬程和压力设定值。

当消防主泵工作时：消防设计流量为Qs；最不利处灭火设施在消防时要求的水压为Hx；最不利处灭火设施与消防主泵的标高差为ΔΗ；管网为通过消防设计流量所需的沿程水头损失为Hy；管网为通过消防设计流量所需的局部水头损失为Hj，则消防主泵的扬程为：

H=Hx ＋ΔH＋Hy＋Hj (1)

当稳压泵工作时：稳压泵的流量为1L/s或5L/s；最不利处灭火设施在消防时要求的水压仍为Hx；最不利处灭火设施与稳压泵的标高差为ΔH′，当稳压泵为低位敷设，与消防主泵同在消防水泵房时，ΔΗ′与ΔH数值相当接近；管网为通过稳压流量所需的沿程水头损失为Hy′；管网为通过稳压流量所需的局部水头损失为Hj′；则稳压泵的扬程为：

H′＝Hx＋ΔH′＋Hy′＋Hj′(2)

比较公式(1)和(2)，Hx＝Hx，ΔHΔΗ′。沿程水头损失和局部水头损失都决定于流量，稳压泵的流量远远小于消防主泵流量，因此Hy′《Hy，Hj′《Hj，即H′H。结论是H′≠H，在满足最不利处灭火设施消防水压要求的前提下，稳压泵的扬程可以不等于消防主泵的扬程，稳压泵的扬程可以低于消防主泵的扬程。这个结论会带来设计人员的几重顾虑：

(1) 不好理解。一般都认为消防主泵的扬程就是消防所需的压力，但不理解不同的设计流量允许有不同的消防所需压力。因此从表面上看，稳压泵的扬程低于消防主泵的扬程似乎不好理解，但实质上，这两者都是以满足最不利处灭火设施消防用水水压要求为前提的。区别在于消防主泵流量大，稳压泵流量小，即使都为了满足同一地点、同一目的、同一用途的水压要求，而由于消防设计流量和稳压流量数值的差别，使两种泵的扬程有所不同。但即使两种泵的扬程不同，从保证消防水压要求方面，不会存在问题。

(2) 对管网运行存在疑虑，在实际运行时，当气压水罐为压力P4、最高水位h4时，稳压泵停泵；当管网存在渗漏，而水位下降至h3时，稳压泵启动；稳压泵一经启动，气压水罐水位上升，当上升至h4时，稳压泵停泵；当消防给水管网灭火设施开始出水用于火灾扑救时，气压水罐内水位下降至h3，即使稳压泵启动，而水位继续下降至h2或压力下降至P2时，消防主泵启动，并以消防设计流量供水，此时消防主泵扬程高于稳压泵扬程P4，稳压泵自然在消防主泵工作时不起作用，因此稳压泵的扬程高低与否，不会影响消防给水管网的正常运行。

将稳压泵的扬程确定与消防主泵的扬程计算区别开来存在的缺点在于：

(1) 两番计算，以消防设计流量计算消防主泵扬程，以稳压流量计算稳压泵扬程，就比只计算消防主泵的扬程要繁复，往往不被设计部门所接受。

(2) 稳压装置定型产品已问世。这类产品中的稳压泵规格、性能由于不可能具体知道消防给水工程最不利处灭火设施的高程，管网形式，管道长度和管径大小，因此稳压泵的扬程都按消防主泵扬程而定。要精确确定稳压泵的扬程和压力设定值只在具体工程中才能做到。区别稳压泵与消防主泵的扬程在一般工程中是可以忽略的，当管网小，压力值低时更是如此。而在另一些情况下是可予以重视，也是十分必要的，如：集中稳高压给水系统其管网大、管道长、水压高，当消防给水管网长期处于高压状态下运行，对管网是不利的，而使其在足够的、而又不致于过高的压力工况下运行，应该说是更安全些，尤其对于某些工程环境条件不够如意，如土质差，支座和支墩不完全到位，接口方式不理想，管道在施工时避让过多，管线段存在较多的弯头承受内水压力的薄弱环节，降低稳压泵扬程，使之低于消防主泵的扬程，以缓解消防给水管网压力偏高问题，应当说是一种十分有效的措施，唯一不足之处是