高層建筑消防自動(dòng)恒壓給水設備給水幾個(gè)問(wèn)題的討論

摘要：根據近幾年來(lái)在消防自動(dòng)恒壓給水設備系統的施工、調試、驗收以及使用過(guò)程中存在的一些問(wèn)題進(jìn)行探討，提出解決問(wèn)題的對策。

 

關(guān)鍵詞：高層建筑；消防給水系統；停泵水錘；超壓；沖洗；排氣；措施

    隨著(zhù)我國經(jīng)濟建設的迅速發(fā)展，城市中的高層、超，高層建筑大量涌現，其消防安全問(wèn)題越來(lái)越受到人們的重視。近幾年來(lái)，筆者在消防工程的施工、調試、驗收以及使用中，發(fā)現一些問(wèn)題，現提出來(lái)進(jìn)行探討，以便共同推進(jìn)消防事業(yè)的發(fā)展，不當之處請批評指正。

 

1  消防自動(dòng)恒壓給水設備系統超壓?jiǎn)?wèn)題

    《高層民用建筑設計防火規范》GB 50045—95(2001年版)7．5．6規定：“高層建筑消防自動(dòng)恒壓給水設備系統應采取防超壓措施”。這是我國第，一次將防超壓措施列入規范條文。消防自動(dòng)恒壓給水設備系統(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“系統”)的超壓是指“系統”內的水壓超過(guò)其工作壓力限值，造成管道、配件、附件、器材和設備的損壞，影響“系統”正常運行的現象。在設計和施工中，應對高層建筑“系統”的超壓?jiǎn)?wèn)題引起注意，并采取有效的對策進(jìn)行預防。

 

    引起“系統”超壓的原因

 

    (1)按設計流量選用消防水泵，在火災初期消火栓的實(shí)際使用數和自動(dòng)噴水滅火系統的噴頭實(shí)際開(kāi)啟數都比規范規定的數量少，其實(shí)際消防用水量遠小于水泵選定的流量值，另外消防水泵在實(shí)驗和檢查時(shí)，水泵出水量也較少，若選用一般水泵，由于其流量—揚程曲線(xiàn)較陡直，因此，管網(wǎng)的壓力升高而出現超壓現象。

 

    (2)“系統”設置不恰當。高層建筑“系統”主要有消火栓系統和自動(dòng)噴水滅火系統兩大類(lèi)。在實(shí)際工程中，可以見(jiàn)到這樣做法：兩個(gè)系統本應分別設置工作泵，但為節省投資和少占地而共用一臺備用泵。由于兩系統對水量、水壓要求各不相同，管網(wǎng)布置差別更大，分別設置的工作泵型號不同，按消防規范規定，消防備用泵的工作能力不應小于其中較大一臺消防工作泵。當水壓要求低的消防系統工作泵有故障時(shí)，由消防備用泵供水而出現超壓。

 

    (3)消防自動(dòng)恒壓給水設備豎向分區時(shí)，采用減壓閥分區給水方式，有的工程把這種半獨立的上區和下區分開(kāi)使用水泵接合器，誤用消防車(chē)中壓出口達到1～2 MPa的相對高壓水流接通下區接合器時(shí)，下區會(huì )出現超壓。某大廈的上、下區系統就是分開(kāi)使用水泵接合器的，采用減壓閥進(jìn)行分區。例如十層以下屬下區，十一層以上屬上區的某大廈十層以下凌晨著(zhù)火，忙中出錯，誤用1～2MPa的中壓泵向下區接合器加壓送水，就會(huì )引發(fā)下區系統超壓?jiǎn)?wèn)題。

 

    (4)消防車(chē)的相對高揚程中壓泵通過(guò)水泵接合器向室內消防給水管網(wǎng)供水，若在管網(wǎng)上不采取減壓措施，將造成超壓。

 

2  “系統”防超壓措施

    由于“系統”超壓會(huì )嚴重影響管網(wǎng)的安全使用，如直流水槍難以控制，消火栓與水龍帶接口易漏水，影響噴頭的滅火效果等等，因此，應采用技術(shù)措施防止系統超壓。目前工程中常采用的防超壓措施有如下幾種：

2．1  正確設置消防水泵

2．1．1  選用流量—揚程曲線(xiàn)平緩的水泵，其中值得推薦的是：建筑消防特種泵(原名切線(xiàn)泵)。流量—揚程曲線(xiàn)特別平緩，呈恒壓狀態(tài)，當系統在零流量或小流量下運行時(shí)，系統產(chǎn)生的超壓可以保持在允許范圍之內；而當火場(chǎng)需要超出設計流量時(shí)，供水揚程不致于大幅度下降，仍能保證一定的充實(shí)水柱進(jìn)行滅火。

2．1． 2  采用多臺水泵，小流量時(shí)小水泵運行或單泵運行，大流量時(shí)大泵運行或多泵并聯(lián)運行，保證火災現場(chǎng)所需要的流量而不產(chǎn)生超壓現象。

2．1．3  采用恒壓變流量變頻調速水泵供水，使水泵供水壓力在流量變化時(shí)保持恒定。

2．2  合理的豎向分區   

2．2．1  管網(wǎng)豎向分區時(shí)，適當留有余地降低分區給水壓力值(小于0.8MPa)；或按0.8MPa值進(jìn)行豎向分區，并采取相應有效的減壓措施。

2．2．2  獨立分區給水系統(即并聯(lián)式分區給水系統)。根據系統壓力對消火栓給水進(jìn)行分區，分上下兩個(gè)或上中下三個(gè)給水分區，由不同的水泵機組根據需要提供不同的壓力。每個(gè)供水分區的幾何高差一般不超過(guò)50m。這樣就可以避免為滿(mǎn)足上部較不利點(diǎn)出水壓力而造成底部幾層超壓的現象。這種系統的缺點(diǎn)是造價(jià)較高，自動(dòng)控制系統和施工較為繁瑣。

    2．2．3  串聯(lián)分區給水系統。這種方式多用于高層建筑。從水泵型號選配、供水管道的受壓程度和節約能源等方面來(lái)看，該系統都優(yōu)于前一種系統。其缺點(diǎn)是，如果下部主干管出現故障，就會(huì )直接影響上下兩區供水。

    2．3  正確布置“系統”

    高層建筑消防自動(dòng)恒壓給水設備系統和自動(dòng)噴水滅火系統應分開(kāi)設置。由于兩種系統作用時(shí)間不同，壓力要求不同等原因，兩系統若共用水泵作消防供水，在小流量情況下工作時(shí)，產(chǎn)生的超壓值比較大，容易出現安全事故。

 

    2．4  使用可調式減壓閥控制系統壓力

    消防自動(dòng)恒壓給水設備對采用減壓閥分區的給水方式，當有可能因減壓閥故障而造成超過(guò)額定壓力1.5倍時(shí)，采用可調式減壓閥串聯(lián)設置方式?？烧{式減壓閥可以起到穩壓作用，只要給它設定一閥后壓力，那么不管壓力變化如何，都不影響閥后的工作壓力。因此可調式減壓閥后的管網(wǎng)就不會(huì )出現超壓現象，但安裝時(shí)，一定注意減壓閥的安裝方向，如安裝不當，會(huì )使管網(wǎng)由環(huán)狀變?yōu)橹罟芫W(wǎng)，降低供水的可靠性。為解決這一問(wèn)題，可按圖1所示的方式聯(lián)接管網(wǎng)，以保證任意一個(gè)消火栓均有兩個(gè)來(lái)水方向供水。為避免閥后因動(dòng)壓系數改變導致分區較高較遠點(diǎn)壓力不足的現象，減壓閥宜設置在制高點(diǎn)，以有利的下給方式供水。

 

    2．5  采取相應泄壓和穩壓設施

    泄壓和穩壓設施有安全泄壓閥、穩壓泵、氣壓罐等。如圖2所示，可以解決檢查、試驗消防泵時(shí)產(chǎn)生的超壓以及小流量供水或靜揚程驟升產(chǎn)生的超壓，還有停泵產(chǎn)生水錘造成的超壓和消防車(chē)給管網(wǎng)加壓時(shí)造成的超壓。這種方法現在使用比較多，只是一次性投資多一些。

 

    3  “系統”停泵水錘問(wèn)題

    “系統”停泵水錘是水錘現象中的一種，是指當水泵機組因突然失電或其它原因停機時(shí)，水泵及管路中水流速度發(fā)生遞變引起壓力突變稱(chēng)為停泵水錘。停泵水錘危害較大，有時(shí)會(huì )造成管路破裂、閥門(mén)崩開(kāi)、管道接頭斷開(kāi)、泵房淹沒(méi)的重大事故。某大廈就發(fā)生過(guò)水泵出口的止回閥崩裂。

 

由于停泵水錘可能導致泵站和管道發(fā)生嚴重事故，因此有必，要根據具體情況采取相應的措施消除停泵水錘或消減水錘壓力。一般措施主要有：

    (1)增大管道管徑以降低給水管道的流速，可在一定程度上降低水錘壓力。但增大管道管徑會(huì )增加工程投資。

 

    (2)給水管線(xiàn)布置時(shí)，應盡量避免出現駝峰或坡度劇變。

 

    (3)選用轉動(dòng)慣量較大水泵或加裝有足夠慣性的飛輪，從而降低水錘值。

 

    (4)設置水錘消除裝置，如安裝水錘消除器，或采用多功能水泵控制閥等。某大廈就把原安裝的旋啟式止回閥換成多功能水泵控制閥，再沒(méi)有發(fā)生過(guò)事故。

 

4  “系統”沖洗問(wèn)題

      消防自動(dòng)恒壓給水設備系統，尤其是自動(dòng)噴水滅火系統被雜物；堵塞的現象在工程竣工驗收中時(shí)有發(fā)生。它嚴重影響了管道的通水能力，影響消火栓、水槍及噴頭的正常出水，影響報警閥、水流指示器等設備的正常工作，給消防滅火帶來(lái)了危害。堵塞的雜物中主要是水泥塊、石子、泥砂、木眉、焊渣、焊條頭、布頭等，產(chǎn)生這種現象的主要原因是在施工中管道安裝試壓完畢沒(méi)有對系統進(jìn)行沖洗，或未認真地沖洗，或雖沖洗了，但消防管道無(wú)排渣能力，使雜物存留在管內。解決的辦法除加強施工管理、防止人為因素使雜物進(jìn)入管道之外，應在設計上采取措施使管網(wǎng)具有一定的排渣能力，可在各主要立管的下端設置排渣口，供管道沖洗時(shí)排除雜物，平時(shí)可用刀閥關(guān)閉。在水沖洗時(shí)，排放管道的截面不應小于被沖洗管道截面的60％，水沖洗流速不應小于3.0m／s，并應連續進(jìn)行，以目測出口處的水流顏色、透明度與人口處基本一致為合格。

 

5  “系統”的排氣問(wèn)題   

      在消火栓系統和自動(dòng)噴水滅火系統通水前及檢修放水后，空氣將不可避免地進(jìn)入消防管道，占據部分空間，排放消防管道空氣的方法，一般是在管道通水時(shí)打開(kāi)部分閥門(mén)依靠水將空氣從閥門(mén)頂排出。但這種做法存在如下缺陷：

 

    (1)高出閥門(mén)的管內空氣無(wú)法被水從閥門(mén)壓出。

 

    (2)水平管道向上門(mén)字形彎管處的空氣無(wú)法被水擠壓出去。

 

 上述兩種未排盡的空氣對管內水流形成阻礙，減少管道過(guò)水斷面，甚至產(chǎn)生氣塞現象，對滅火效果產(chǎn)生嚴重影響。

 

 防止產(chǎn)生這種現象的較好辦法是：在立管較高點(diǎn)和水平管向上門(mén)字形彎管的較高點(diǎn)均設置自動(dòng)排氣閥，使管內的空氣被水從自動(dòng)排氣閥處擠壓出來(lái)。

 

6  消防泵不能正常運行

      消防泵不經(jīng)常啟動(dòng)，而消防泵長(cháng)時(shí)間的不運行，加上環(huán)境條件的不理想(諸如潮濕、陰冷)，在一段時(shí)間以后，泵軸往往被“咬住”，導致在需要啟動(dòng)的時(shí)候，消防泵無(wú)法啟動(dòng)。工作泵出了問(wèn)題以后，備用泵按理應自動(dòng)切換投入運行，但實(shí)際情況不然。由于備用泵和工作泵，其型號相同、材質(zhì)相同、環(huán)境相同，當工作泵不能啟動(dòng)時(shí)，備用泵同樣不能啟動(dòng)。這個(gè)問(wèn)題客觀(guān)存在，且相當嚴重，很多工程在筆者回訪(fǎng)時(shí)都發(fā)現這個(gè)問(wèn)題。

 

     解決消防泵正常運行的措施之一是改善材質(zhì)，如采用不銹鋼泵軸或水泵整體都用不銹鋼制作。這個(gè)辦法的不足在于：不銹鋼泵的型譜圖覆蓋面還不夠廣，不能完，全取代其他材質(zhì)制作的消防泵；此外，不銹鋼材質(zhì)的壽命和鑄鐵相比，并不顯示出多大的優(yōu)越性。解決消防泵不正常運行的另一個(gè)措施是消防泵維護自檢，即定時(shí)強制性運行消防泵，以達到消防泵在滅火時(shí)能正常運行的目的。每個(gè)月啟動(dòng)消防泵運行一段時(shí)間，檢查消防泵是否正常，能否迅速啟動(dòng)，同時(shí)檢測消防泵的流量和揚程能否滿(mǎn)足滅火的要求。

 

  7  其他   

     水泵接合器止回閥有裝反的現象。有些水泵接合器安裝在阻礙交通(人行或車(chē)輛)的位置，消防車(chē)無(wú)法接近。有的安裝墻壁式水泵接合器高度過(guò)高，且直接安裝在玻璃幕墻下方，這都是施工時(shí)不重視、不負責任所造成的。解決的方法是：一方面，施工單位要經(jīng)常組織施工人員學(xué)習規范，了解各方面的技術(shù)要求，同時(shí)要穩定施工人員，對施工人員定期考核，重點(diǎn)對施工單位技術(shù)負責人進(jìn)行考核。另一方面，各施工單位要提高“系統”質(zhì)量意識，層層把好關(guān)。

 

  8  結束語(yǔ)

     以上是高層建筑消防自動(dòng)恒壓給水設備系統施工、驗收和使用中幾個(gè)常見(jiàn)問(wèn)題及其對策。只要有關(guān)設計單位嚴格按照《高層民用建筑設計防火規范》等進(jìn)行設計，消防監督機關(guān)或工程監理公司加強圖紙審核、施工檢查力度，施工單位嚴格按照設計及有關(guān)施工驗收規范進(jìn)行施  工，根據工程的實(shí)際情況，確定相應的對策措施， 可以減輕或消除高層建筑消防自動(dòng)恒壓給水設備系統有關(guān)停泵水錘、超壓、堵塞等危害，從而確保消防給水系統的安全。

  

消防自動(dòng)恒壓給水設備工作原理：

　　正常狀態(tài)下，恒壓泵變頻運行，保持消防系統所需要壓力?；鹁l(fā)生時(shí)，消防信號傳至控制柜，自動(dòng)開(kāi)啟消防泵，壓力控制器保證消防主泵工頻恒壓運行。

長(cháng)沙中贏(yíng)供水公司生產(chǎn)的消防變頻供水設備是一種自動(dòng)化新型消防噴淋給水設備.它采用先進(jìn)的危機控制技術(shù).變頻恒壓控制或智能工頻控制。它可以接收消火栓按鈕、消防控制中心等外部信號啟動(dòng)消防設備.消防設備可以根據消防管網(wǎng)壓力情況與水池水位情況自動(dòng)啟動(dòng).并由壓力反鎖信號來(lái)決定水泵投入運行的時(shí)間和臺數.以滿(mǎn)足消防系統的需要。該系統平時(shí)由恒壓泵維持消防系統壓力。本設備經(jīng)過(guò)公安部“國家固定滅火系統和耐火構建質(zhì)量監督檢測測試中心”監測合格。

      消防自動(dòng)恒壓給水設備配套的消防泵和氣壓罐及控制系統均為久華泵業(yè)專(zhuān)門(mén)設計制造.配套自動(dòng)補氣罐時(shí).無(wú)需空壓機.氮氣瓶充氣.可自動(dòng)調節保證恰當的氣水比例.高，效利用氣壓罐總容積.具有先進(jìn)、易用、高可靠性的控制系統。消防氣壓供水設備集成了齊全的故障保護、報警功能.具有消防泵自動(dòng)定期巡檢功能.可接受和處理各種消防信號以及發(fā)出各種運行工況信號。

 

      消防自動(dòng)恒壓給水設備是本公司通過(guò)國內先進(jìn)技術(shù)制造的產(chǎn)品。該產(chǎn)品自動(dòng)調速恒壓供水.供水壓力可根據需要在適當范圍調整.不受水泵系列參數限制；可防止水泵在小流量運行時(shí)造成高壓爆管等事故；可實(shí)現消防泵低速巡檢試機功能；變頻器具有完善的檢測功能.變頻軟啟動(dòng)、軟關(guān)機沖擊小.具有很高的啟動(dòng)可靠性；可實(shí)現消防、生活、生產(chǎn)公用一套設備.多恒壓供水.全自動(dòng)控制；高起點(diǎn)、高可靠性設計.吸收了近十年來(lái)變頻恒壓給水設備的應用設計經(jīng)驗.優(yōu)，選控制系統方案與主回路開(kāi)關(guān)電器。產(chǎn)品性能及優(yōu)點(diǎn):氣體保壓.防止沖擊、消防水流穩定、全自動(dòng)控制.功能齊全.接口完備。應用范圍各類(lèi)建筑室內消火栓及噴淋給水.各類(lèi)建筑的生活、消防共用給水、各類(lèi)建筑的水幕、雨淋等消防系統給水。額定消防供水流量：5L/S—50L/S額定消防供水壓力：0.3—1.6mPa

 

消防自動(dòng)恒壓給水設備造型說(shuō)明：

      消防自動(dòng)恒壓給水設備的造型是根據用戶(hù)自來(lái)水管線(xiàn).壓力與流量.用戶(hù)實(shí)際用水量.用戶(hù)實(shí)際用水量.建筑物的高度等數據來(lái)確定的.設備表用的調節器容積是按照自來(lái)水流量滿(mǎn)足要求的情況下估算的.如果自來(lái)水管路很細.流量不能滿(mǎn)足用水高峰期的用水要求.需要重新計算調節器的容積.推薦公式如下：

V容積=（Q出-Q進(jìn)）△t

Q進(jìn)=一天較高用水高峰期自來(lái)水進(jìn)水量

Q出=一天較高用水高峰期用戶(hù)用水量

t=用水高峰期持續時(shí)間

 

消防自動(dòng)恒壓給水設備產(chǎn)品用途：

      消防自動(dòng)恒壓給水設備適用于直接抽取市政管網(wǎng)水源作消防供水的場(chǎng)合；適用于生活、消防合用一套給水設備的場(chǎng)合；適用于對消防供水壓力、對消防巡檢及其他方面有特殊要求的場(chǎng)合；可提高消防用水的實(shí)際使用效果。

 

消防自動(dòng)恒壓給水設備訂貨須知：

1、訂貨前請詳細閱讀本手冊.清楚標明規格、型號、數量及產(chǎn)品的包裝形式。需要本公司代為設計時(shí).請提供詳細的參數，并指出：1 所用尺寸； 2 泵的介質(zhì)、壓力等使用環(huán)境；如果用于消防以外的場(chǎng)合，請及時(shí)與技術(shù)部門(mén)聯(lián)系，加以確認；如果用于易燃，易爆場(chǎng)合，應使用防爆電機，并注明所要求防爆電機的有關(guān)技術(shù)要求；對于立式泵，如有防振要求時(shí)，可提出隔振器或隔振墊要求，并在合同中注明，但上述附件價(jià)格另議3泵材質(zhì)說(shuō)明；

2、注明泵的使用日期；

3、注明產(chǎn)品支付時(shí)間、支付地點(diǎn)及運輸方式等。

 

消防自動(dòng)恒壓給水設備安裝要求：

1、安裝前應仔細檢查泵體流產(chǎn)內有無(wú)硬質(zhì)物，以免運行時(shí)損壞葉輪和泵體。

2、安裝時(shí)管路理量不允許加在泵上，以免使泵變形，影響正常運行。

3、擰緊地腳螺栓，以免起動(dòng)時(shí)振動(dòng)對泵性能產(chǎn)生影響。

4、在泵的進(jìn)、出口管路上安裝調節閥，在泵出口附近安裝壓力表，以控制泵在額定工況內運行，確保泵的正常使用。

5、排出管路如裝逆止閥應裝在閘閥的外面。

6、泵的安裝方式分為硬性聯(lián)接安裝和柔性聯(lián)接安裝。