淺談消防泵的自動(dòng)啟動(dòng)

楊樹宏

中山市舜一建筑工程設(shè)計(jì)咨詢有限公司

摘要：《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》（GB50974—2014）的發(fā)布整合并優(yōu)化了原有相關(guān)消防給水規(guī)范內(nèi)容，在此基礎(chǔ)上對(duì)部分消防給水技術(shù)措施新增加為規(guī)范性要求，但相關(guān)舊有設(shè)計(jì)手冊(cè)及資料對(duì)部分新增條文并無詳述及設(shè)計(jì)要求，尤其對(duì)穩(wěn)壓系統(tǒng)（包括氣壓穩(wěn)壓設(shè)備和高位消防水箱）、壓力開關(guān)、流量開關(guān)的設(shè)置要求不甚詳盡，現(xiàn)對(duì)該內(nèi)容進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：氣壓穩(wěn)壓設(shè)備；高位消防水箱；壓力開關(guān)；流量開關(guān)

引言 《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》（GB50974—2014，以下簡(jiǎn)稱“水栓規(guī)”）自2014年10月實(shí)施已經(jīng)發(fā)布一年，關(guān)于氣壓穩(wěn)壓設(shè)備、高位消防水箱、壓力開關(guān)、流量開關(guān)的設(shè)置及啟動(dòng)設(shè)定值舊手冊(cè)較少提及，在此提出些問題及部分?jǐn)?shù)據(jù)供同行作為參考及指正。原有規(guī)范《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB50016-2006，以下簡(jiǎn)稱“舊建規(guī)”）及《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB50045-95，2005年版）要求臨時(shí)高壓消防給水系統(tǒng)的每個(gè)消火栓處應(yīng)設(shè)直接啟動(dòng)消防水泵的按鈕，均未要求消火栓系統(tǒng)自動(dòng)啟泵。對(duì)《自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50084-2001，2005年版，以下簡(jiǎn)稱“噴規(guī)”），僅在第11.0.5條對(duì)壓力開關(guān)、流量開關(guān)、信號(hào)閥等反饋信號(hào)能在消防控制室顯示的要求?！八ㄒ?guī)”為了提高消防給水的可靠性和滅火的成功率，提出消火栓系統(tǒng)消防水泵要自動(dòng)啟動(dòng)的要求。因此消火栓箱報(bào)警按鈕啟動(dòng)消防水泵的必要性降低，另外消火栓箱報(bào)警按鈕啟泵投資大；目前我國(guó)居住小區(qū)、工廠企業(yè)等消防水泵是向多棟建筑給水，消火栓箱報(bào)警按鈕的報(bào)警系統(tǒng)經(jīng)常因弱電信號(hào)的損耗而影響系統(tǒng)的可靠性。于是“水栓規(guī)”同時(shí)提出了另外兩種自動(dòng)啟泵方式，即消防水泵出水干管上設(shè)置的壓力開關(guān)啟泵、高位消防水箱出水管上的流量開關(guān)啟泵。

1 設(shè)氣壓穩(wěn)壓設(shè)備的臨時(shí)加壓系統(tǒng)的自動(dòng)啟泵

對(duì)“水栓規(guī)”的第5.3.3條第1款，穩(wěn)壓泵的設(shè)計(jì)壓力應(yīng)滿足系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)和管網(wǎng)充滿水的要求，列為強(qiáng)制性條文?？煞譃閮牲c(diǎn)進(jìn)行解讀：其一自動(dòng)啟泵，當(dāng)系統(tǒng)的壓力（以下為P2）小于最不利點(diǎn)處水滅火設(shè)施0.15MPa時(shí)，壓力開關(guān)指令消防主泵啟動(dòng)；其二管網(wǎng)充滿水，這個(gè)由氣壓穩(wěn)壓設(shè)備來進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，啟動(dòng)穩(wěn)壓泵的壓力為PS1=P2+0.02～0.03MPa，到PS2= PS1+0.05～0.06MPa時(shí)，氣壓罐充滿調(diào)節(jié)水量時(shí)系統(tǒng)達(dá)到準(zhǔn)工作狀態(tài)，穩(wěn)壓泵停泵。反之當(dāng)發(fā)生火災(zāi)或泄漏時(shí)，氣壓罐調(diào)節(jié)水量進(jìn)行消耗，下降到PS1時(shí)啟動(dòng)穩(wěn)壓泵，穩(wěn)壓泵不能補(bǔ)充泄漏量壓力下降到P2時(shí)啟動(dòng)消防主泵。整個(gè)啟動(dòng)過程詳國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)圖集《消防增壓穩(wěn)壓設(shè)備選用與安裝（隔膜式氣壓罐）》（98S205），穩(wěn)壓泵和氣壓罐的選型可參考98S205。

需要指出自動(dòng)啟泵的壓力不小于最不利點(diǎn)處水滅火設(shè)施0.15MPa為系統(tǒng)壓力的最低要求，此時(shí)栓口流量約4.5L/s，消防充實(shí)水柱約9米。如按“水栓規(guī)”第7.4.12條的要求壓力應(yīng)不小于0.35（0.25）MPa，但規(guī)范啟泵壓力控制點(diǎn)并無按此要求啟泵，由此看出規(guī)范出于對(duì)管網(wǎng)分區(qū)（1.0MPa）的考慮降低了靜壓的要求，靜壓過大增加分區(qū)設(shè)置，安裝復(fù)雜性提高增加管網(wǎng)造價(jià)。壓力過低不能滿足其系統(tǒng)充水和啟泵功能的要求，但這個(gè)壓力也是適當(dāng)?shù)模髁?.5L/s，消防充實(shí)水柱9米）。但對(duì)低層建筑，消防管網(wǎng)遠(yuǎn)未達(dá)到1.0MPa分區(qū)要求，穩(wěn)壓可按最不利0.35（0.25）MPa考慮；當(dāng)高層建筑消防管網(wǎng)臨近1.0MPa時(shí)，可按0.15MPs考慮并優(yōu)化管網(wǎng)設(shè)計(jì)盡量不增加分區(qū)；由此可見最不利點(diǎn)控制壓力應(yīng)綜合考慮。

流量開關(guān)又稱為水流開關(guān)、流量傳感器或水流動(dòng)作閥，是利用各種原理測(cè)量管路中介質(zhì)的流動(dòng)情況，并適時(shí)地傳輸給后端設(shè)備以開關(guān)通斷信號(hào)的一種傳感控制器。流量開關(guān)設(shè)置主要體現(xiàn)在“水栓規(guī)”第11.0.4條，此條并未列為強(qiáng)制性條文，要注意條文表述為“應(yīng)由”所設(shè)置，并不是“應(yīng)設(shè)置而由”，字眼弱化了其設(shè)置的必要性，甚至引起設(shè)計(jì)人員對(duì)壓力開關(guān)和流量開關(guān)是并設(shè)還是單設(shè)的疑問。本人認(rèn)為當(dāng)僅設(shè)置高位消防水箱穩(wěn)壓的系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)強(qiáng)制設(shè)置流量開關(guān)來進(jìn)行自動(dòng)啟泵，將以下該部分內(nèi)容進(jìn)行論述。

關(guān)于流量開關(guān)的位置設(shè)置。當(dāng)穩(wěn)壓設(shè)備設(shè)于高位消防水箱間時(shí)，消防水箱出水管上的流量開關(guān)應(yīng)設(shè)于水箱出水管與穩(wěn)壓設(shè)備出水管連接點(diǎn)合管之后，這樣，當(dāng)發(fā)生火情時(shí)流量開關(guān)才能及時(shí)動(dòng)作。否則，因穩(wěn)壓泵出水壓力大于消防水箱重力出水壓力，流量開關(guān)處水流不會(huì)流動(dòng)而不作自動(dòng)啟泵。當(dāng)穩(wěn)壓設(shè)備設(shè)于消防水泵房時(shí)，按以上理論有專家認(rèn)為將高位消防水箱出水管引至消防水泵房，先與穩(wěn)壓設(shè)備出水管連接后再設(shè)置流量開關(guān)，然后與系統(tǒng)管道連接。筆者認(rèn)為可對(duì)兩處位置同時(shí)設(shè)置以減少管材的投入及簡(jiǎn)化管道連接。

在前部分已提及自動(dòng)啟泵的壓力不小于最不利點(diǎn)處0.15MPa的要求，此時(shí)栓口流量約4.5L/s。又根據(jù)“水栓規(guī)”第12.2.8條第4款“流量開關(guān)應(yīng)能在管道流速為0.1m/s～10m/s 之間時(shí)可靠啟動(dòng)”的要求。當(dāng)出水管為DN100時(shí)流速按0.10m/s計(jì)算，流量為0.9 L/s，若流量為4.5L/s時(shí)，流速為0.52m/s。而自動(dòng)噴水滅火濕式系統(tǒng)要求開放一個(gè)噴頭后自動(dòng)啟動(dòng)，按0.15MPa一個(gè)噴頭流量為1.6L/s，一個(gè)噴頭流量為3.2 L/s，為防止誤噴啟泵，流量設(shè)定在大于1個(gè)噴頭近兩個(gè)噴頭的流量。故在當(dāng)臨時(shí)加壓系統(tǒng)以氣壓加壓設(shè)備穩(wěn)壓時(shí)，按最不利壓力考慮，流量開關(guān)設(shè)定值消火栓可為4.5L/s，噴淋2.5L/s。因流量相應(yīng)壓力開關(guān)的壓力設(shè)定變動(dòng)，流量開關(guān)設(shè)定值可視壓力具體設(shè)定而調(diào)整。

2 僅設(shè)高位消防水箱穩(wěn)壓的自動(dòng)啟泵

“水栓規(guī)”對(duì)僅設(shè)高位消防水箱而無氣壓穩(wěn)壓設(shè)備穩(wěn)壓的消防系統(tǒng)的自動(dòng)啟泵并無像第5.3.3條作明確規(guī)定，也就對(duì)壓力開關(guān)和流量開關(guān)的設(shè)定留有探討的空間。翻閱《自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)第10部分：壓力開關(guān)》（GB5135.10-2006）對(duì)壓力開關(guān)的簡(jiǎn)介，按壓力開關(guān)應(yīng)用形式可分為：普通型壓力開關(guān)、預(yù)作用裝置壓力開關(guān)、特殊型壓力開關(guān)。普通型壓力開關(guān)的動(dòng)作壓力為0.035～0.05 MPa，預(yù)作用裝置壓力開關(guān)的動(dòng)作壓力為0.03～0.05 MPa，特殊型壓力開關(guān)的動(dòng)作壓力范圍及精度由生產(chǎn)廠家提供。對(duì)于消防水泵出水干管上設(shè)置的壓力開關(guān)，當(dāng)系統(tǒng)僅設(shè)有高位消防水箱而無穩(wěn)壓設(shè)備時(shí)，水箱水位一般為1～2米，高差不明顯壓力變化不大，未能滿足之前所述一般開關(guān)的動(dòng)作壓力要求，存在一個(gè)無法跨越的死區(qū)。如采用普通型壓力開關(guān)，則整個(gè)消防水箱的儲(chǔ)水都用完才會(huì)動(dòng)作，此時(shí)宜選用動(dòng)作壓力更低的特殊型系統(tǒng)壓力開關(guān)，動(dòng)作壓力范圍由廠家確定，動(dòng)作壓力精度宜為0.002MPa。這可以將消防水箱與壓力開關(guān)的壓力差設(shè)置為啟泵壓力點(diǎn)，相當(dāng)于在高位水箱的最高水位下200mm及時(shí)啟動(dòng)消防水泵。

需要指出的是受壓力表及壓力開關(guān)等儀表精度和計(jì)算公式的影響，圖面設(shè)置壓力不好確定。受壓力表及壓力開關(guān)等儀表開啟阻力及精度影響已在上段有述，而壓力如按第10.1.7條P=k2（ΣPf+ΣPp）+0.01H+P0公式計(jì)算，公式將0.0098簡(jiǎn)化為0.01，則100米水柱與1.0MPa存在2米的誤差，本來壓力儀表精度就不足，加上計(jì)算公式簡(jiǎn)化壓力開關(guān)就更難定值了。因?yàn)檫@個(gè)值難以確定也不好定，甚至有人認(rèn)為僅把它大概設(shè)定作為備用啟動(dòng)方式，可不作為主泵的啟動(dòng)方式。本人認(rèn)為啟泵壓力控制點(diǎn)可按0.0098H定初值并采用特殊型壓力開關(guān)，再由現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試進(jìn)行確定，可進(jìn)行合理設(shè)置。

前兩段已分析啟泵壓力控制點(diǎn)不好設(shè)定，所以流量開關(guān)設(shè)置必要性及設(shè)定值對(duì)自動(dòng)啟泵至關(guān)重要，也就有跟上部分提出 “當(dāng)僅設(shè)置高位消防水箱穩(wěn)壓的系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)強(qiáng)制設(shè)置流量開關(guān)來進(jìn)行自動(dòng)啟泵”的必要性。與上部分道理相同，如按最不利點(diǎn)靜壓0.07MPa（0.10 MPa）計(jì)算，此時(shí)栓口流量約3.0L/s（3.6L/s），所以流量開關(guān)設(shè)定的流量值不宜超過3.0L/s（3.6L/s）。而自動(dòng)噴水滅火濕式系統(tǒng)要求開放一個(gè)噴頭后自動(dòng)啟動(dòng)，按重力力流0.10MPa一個(gè)噴頭流量為1.3L/s，兩個(gè)噴頭流量為2.7L/s。流量開關(guān)設(shè)定值消火栓可為3.0L/s，噴淋2.0L/s。

3 結(jié)束語

“水栓規(guī)”僅對(duì)設(shè)有氣壓穩(wěn)壓設(shè)備的臨時(shí)加壓系統(tǒng)的自動(dòng)啟泵作出要求，而對(duì)僅設(shè)高位消防水箱穩(wěn)壓的自動(dòng)啟泵要求留有探討空間，對(duì)于兩種情況兩種啟動(dòng)方式的設(shè)置是系統(tǒng)穩(wěn)壓和自動(dòng)啟動(dòng)的重要組成部分，合理設(shè)定壓力開關(guān)及流量開關(guān)的啟泵壓力值和流量值是保證消防給水系統(tǒng)安全運(yùn)行的關(guān)健。現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)圖集和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)已滯后新編的“水栓規(guī)”，希望與“水栓規(guī)”相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)圖集盡快出臺(tái)，以供設(shè)計(jì)人員選用。

參考文獻(xiàn)：

[1] GB50974-2014 消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范

[2] GB50015-2003 建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范（2009年版）

[3] 中國(guó)建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)研究院.全國(guó)民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)措施（給排水）北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2009.12

[4] 趙國(guó)平、張慧玲 “消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范”解讀及應(yīng)用北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2015.2