地鐵疊壓消防供水壓力開關、流量開關啟泵問題探討

葉宣飛

（杭州鐵路設計院有限責任公司，浙江 杭州 310000）

1 地鐵水消防概況

除上海地鐵站設室內外消火栓、氣體滅火、水噴淋外，國內大部分城市的地鐵站僅設室內外消火栓及氣體滅火，不設水噴淋設施，滅火及時性稍差。

地下站及區(qū)間的消火栓位于市政給水管以下，有城市多點水源，雙路供水車站不設消防水池。市政水管可隨時滿足消防水量的高位水池，水壓則通過消火栓泵供給。

一條地鐵線水消防由數十座車站消防泵房和幾十公里的區(qū)間消火栓組成，龐大的消火栓管網中連接著上千個的消火栓。全線各水源點壓力不同，各個車站的埋深與高程各異。

2 壓力開關、流量開關啟泵模式設計

隨著2014年《水消規(guī)》實施以來，消火栓泵啟泵模式為：①就地手動控制；②車站控制室遠程集中手動控制；③FAS系統(tǒng)連鎖控制；④消火栓按鈕啟泵；⑤機械應急開關啟泵；⑥流量開關啟泵；⑦壓力開關啟泵。①~④為傳統(tǒng)消火栓啟泵模式，略過不表；⑤通過新增機械應急柜即可實現；⑥~⑦啟泵模式對地鐵消火栓泵房是否設穩(wěn)壓裝置影響較大。

鑒于消防泵直抽市政水屬疊壓供水，市政水壓隨時段波動。市政用水高峰時，車站泵房處引入管處水壓約20m，用水平峰時，水壓約30m；同時假定引入管水損5m。圍繞著新增的流量開關、壓力開關啟泵模式，一直有2種不同設計思路。

2.1 不設穩(wěn)壓裝置（流量開關啟泵）

延續(xù)傳統(tǒng)的泵房布置（圖1），吸水管設流量開關，揚水管設壓力開關，采用市政水旁通穩(wěn)壓；區(qū)間消火栓供水管全線相連（圖2），站廳兩端盾構井各設2處常開電動蝶閥，區(qū)間爆管時，可關閉對應4處電動蝶閥。

圖1 消防泵房不設穩(wěn)壓裝置

圖2 不設穩(wěn)壓裝置模式區(qū)間供水方案

不設穩(wěn)壓裝置時，揚水管由市政穩(wěn)壓，準工作狀態(tài)時，管道如有滲漏等情況，旁通管不斷補水穩(wěn)壓。一旦栓口出水，市政水不斷補充，到達流量開關啟泵值時，聯動啟動消防泵。

由表1可知，常規(guī)雙水源車站，市政水壓可滿足車站最不利點消火栓7m靜壓要求。由于市政水壓在20～30m范圍內波動，壓力開關無法設置固定值；現場消防調試中實際采用流量開關啟泵，無法實現壓力開關啟泵。

表1 不設穩(wěn)壓裝置啟泵信息對比

但該模式下全線消防管網相連，可實現鄰站消防供水，水源安全性提升。

2.2 設穩(wěn)壓裝置（壓力、流量開關啟泵）

為消除市政水壓波動對壓力開關啟泵的影響，采用穩(wěn)壓裝置（穩(wěn)壓泵及隔膜氣壓罐）維持泵后揚水管壓力（圖3）；可實現壓力開關啟泵，即消火栓口出水后壓力開關降壓連鎖啟動消火栓泵。

圖3 消防泵房設穩(wěn)壓裝置

穩(wěn)壓泵設計流量按室內消火栓流量20L/s的1%～3%計，且不小于1L/s；設計取1L/s。

圖4 車站穩(wěn)壓泵計算模型

穩(wěn)壓 泵 啟 泵壓力Ps1＞H+15=16.5m， 且≥H3+10=30+7+1.1+10=48.1m，Ps1取49m；

穩(wěn)壓泵停泵壓力Ps2=Ps1/0.85=56.5m，Ps2取57m；

消防泵啟泵壓力值P=Ps1-（7～10）=39m。

穩(wěn)壓泵揚程計算目前存在2種情況：

（1）按市政斷水計算

考慮2路市政全部斷水，穩(wěn)壓泵從引入管存水吸水。穩(wěn)壓泵揚程?。≒s1+Ps2）/2=53m。穩(wěn)壓泵啟動時，站廳層揚水管壓力83m，考慮站廳層與區(qū)間最低點20m高差，區(qū)間消火栓靜壓將大于1.0MPa，達到消火栓分區(qū)臨界點；同時區(qū)間列車頻繁運行震動，可能造成超壓爆管。

（2）按疊壓計算

不考慮2路市政全部斷水，穩(wěn)壓泵由市政疊壓供水。穩(wěn)壓泵揚程?。≒s1+Ps2）/2-20m=33m。

穩(wěn)壓泵啟動時，站廳層揚水管壓力53m，考慮站廳層與區(qū)間最低點20m高差，區(qū)間消火栓壓力73m，不超壓。

筆者認為，城市供水服務能力不斷提升，2路斷水概率極低；在吸水管設電接點壓力表做低壓報警裝置，若確實2路斷水后報警，可臨時調低壓力開關啟泵值。設計時應按疊壓模式確定穩(wěn)壓泵揚程，降低準工作狀態(tài)時的管網靜壓，確保列車運營時區(qū)間消火栓安全可靠。

為防止管網漏水導致可穩(wěn)壓泵頻繁啟動（不大于15次/h），系統(tǒng)設隔膜氣壓罐。

選用有效調節(jié)水容積0.15m3，總容積1.05m3的立式隔膜氣壓罐（直徑1m，高2.3m）。泵房需新增設備基礎2.2m×1.1m，增加土建即設備造價。

為避免管網失壓導致多站連鎖啟泵，區(qū)間消火栓供水管與鄰站斷開（圖5），形成一站一區(qū)間消防供水；站廳一端盾構井設2處常開電動蝶閥，區(qū)間爆管時可關閉。

圖5 設穩(wěn)壓裝置模式區(qū)間供水方案

設穩(wěn)壓裝置時，揚水管由穩(wěn)壓裝置穩(wěn)壓，揚水管壓力穩(wěn)定。準工作狀態(tài)時，管道如有滲漏等泄壓情況，穩(wěn)壓裝置不斷補水穩(wěn)壓。由表2知，一旦栓口出水，管道大量缺水，造成管網壓力下降，降至壓力開關啟泵值時，聯動啟動消防泵；同時，由于揚水管壓力大于吸水管，吸水管水流僅能通過穩(wěn)壓裝置和市政旁通管的合并管段進入揚水管，故流量開關動作也可啟動消防泵。

表2 設穩(wěn)壓裝置啟泵信息對比

2.3 小結

不設穩(wěn)壓裝置模式僅能實現流量開關啟泵。

設穩(wěn)壓裝置模式能實現壓力開關和流量開關啟泵。

由表3可知，2種模式各有優(yōu)缺點：設穩(wěn)壓裝置時滿足《水消規(guī)》，揚水管壓力穩(wěn)定，但造價及管網壓力稍上升，應注意穩(wěn)壓泵揚程取值。不設穩(wěn)壓裝置時水源安全性稍高，造價及管網壓力稍低，但啟泵可靠性降低，后續(xù)可嘗試采取在水泵揚水管設濕式報警閥，由噴淋常用的濕式報警閥的壓力開關連鎖啟泵。

表3 2種模式優(yōu)缺點對比

3 結語

通過前述對比分析可知，是否設穩(wěn)壓裝置對地鐵消火栓泵啟泵及運營維護管理有較大影響。目前，2種模式均已投入運營多年，且各有優(yōu)缺點，筆者推薦采用設穩(wěn)壓裝置（壓力、流量開關啟泵）以執(zhí)行《水消規(guī)》要求。待相關規(guī)范修編時，本文可為規(guī)范修編提供一定參考。