消防水泵同步排吸自灌式安装.doc

消防水泵同步排吸自灌式安装更新时间：2006-9-19 17:09:00 ［摘要］本文先介绍了离心水泵的工作原理，再分析了消防水泵首选自灌式安装的原因，然后接合实例阐述了消防水泵设在地下泵房中存在的不利因素，继而从同步排吸消防水泵的工作原理入手，分析其在消防应用上的可靠性，最后对同步排吸消防水泵的应用前景进行了展望［关键词］消防水泵　自灌式安装　同步排吸随着消防科技的迅速发展，新的消防产品也如雨后春笋般推广和普及起来，于 2005 年通过公安部型式认定中心型式认可的同步排吸式消防水泵以其特殊的自灌式安装方式可以作为传统设置地下消防水泵房式的安装方式的补充甚至替代，而独具推广前景一、离心水泵的工作原理及消防水泵的安装位置要求1、离心水泵的工作原理图--1消防水泵为了保证扬程和流量变化的需要，应采用离心水泵，如图 1离心水泵在未工作之前，其泵壳和吸水管中必须充满水，此时叶轮周围的水是静止的当水泵电机带动叶轮高速旋转时，使水获得了很大的离心力当到达水泵出水口下方时便产生离心现象而冲出管口由于泵壳做成螺旋线形状，水沿着螺旋上升时，其过水断面则由小变大，此时水的流速随着过水断面的增大而减小、减慢。

根据能量守恒定律，动能转换成势能（压能）并逐渐地增加，当到达水泵出口处水的压能为最大，这种压能即为输水的动力与此同时，叶轮中心的水被离心力甩向外部而形成真空状态，于是水池的水在大气压力作用下通过吸水管进入泵壳，水泵不停的运转即可保证连续供水2、消防水泵安装的位置要求离心式水泵连续运转的前提必须是在水泵启动前吸水管充满水，否则水是不会被抽吸上来为了保证吸水和不会由于停泵而造成抽空现象，必须解决不论水泵停止或运转均能使吸水管处于充满水的状态离心水泵常见的引水方式有两种，自灌式和自吸式图--2自灌式安装如图 2（上图），这是常见的传统的消防水泵安装方式，需设置地下消防水泵房，泵轴位于水池水面以下，即不管水泵运行与否，其吸水管在水面大气压及水池水面至吸水管中心高度 ΔH 的静水压力作用下，吸水管总处于落水状态，启泵时水自然流入泵内，由泵打入管网中自吸式安装如图 3（下图），水泵泵轴在吸水水面之上，当水泵停止运转后，其吸水管内的水会靠位差自流回池内，使吸水管排空，如再启动水泵则需将吸水管的水灌满，但这样操作是不现实的，延误了灭火的时机此时只需在吸水管的末端安装一个底阀（即起着止回阀的作用）即可阻止吸水管倒空的现象，该种安装方法可在水泵的出水管上接一水管进行灌水用，吸水管和泵体内的空气可由泵体上的放气阀排除。

一般若底阀不出故障，水泵可正常工作 图--3但一般情况下自吸式安装由于水质不洁腐蚀底阀的橡胶堑片，水中杂质如砂粒、水泥块、锈蚀片卡在底阀上，或底阀轴锈蚀等原因使底阀失去单向阀的作用而使整个系统出现故障不出水而且启动时需向泵内注水和向泵外排气，不能作到启泵即出水，容易贻误灭火战机，故自吸式引水方式不提倡使用在我们常用的规范中，对消防水泵的安装形式都有明确的要求，在《建规》、《发电厂设计防火规范》、《人防工程防火规范》中都提到“消防水泵宜自灌式安装”，在《原油和天然气设计防火规范》第 7.4.6 条规定消防泵应采用自灌式引水，当采用负压上水时，每台消防泵应有单独的吸水管，在《石化企业设计防火规范》第 7.3.26 条规定“消防水泵应采用自灌式引水系统，当消防水池处于低液位不能保证自灌引水时宜设辅助引水系统”,《高规》中规定消防水泵应采用自灌式引水的方式可见虽然各个规范对自灌式引水要求的程度不一样，有的是“宜”有的是“应”，但自灌式引水无疑是首选，在各个规范的条文说明中，也有相应的解释，采取自灌式的主要原因是它安全、可靠、启动迅速，启泵即带压出水，为灭火争取时间。

二、设置地下消防水泵房在消防实践中存在的问题我国目前常用的自灌式安装方式是延用前苏联的做法，将消防水池设置在地面以下然后再设置一个与地面高差相当或更深的泵房以达到消防水泵自灌目的但这种作法在实践中发现有以下几点问题： （一）易出现泵房被淹事故1、降水引起中国的降水是以雨水为主，不象俄罗斯以降雪为主，尤其是到了雨季即使设置了潜污泵等排水设施也常出现泵房被淹，而导致配电箱、电机连电短路烧毁，在沈阳、鞍山等地的化工厂、液化气站及高层建筑，都出现过消防水泵房被淹事故2、防水损坏导致被淹甚至冻裂在我们消防监督检查中发现绝大多数的水泵房地面都有积水，这里的积水除少部分由于水泵管件漏水之外，绝大多数是由于消防水池的防水失效而导致的，夏季失效一般能及时发现，冬季失效不易及时发现，在海城出现过防水失效将吸水管道及周围的水池边缘冻裂的现象3、在灭救援过程中，被水淹没导致失效在 2005 年鞍山某劳保用品商场发生火灾，自动喷水灭火系统最先发挥作用，消防中队到场也非常及时，一时间，洒水喷头和多支水枪同时展开灭火，但 20 分钟后地下消防水泵房来来噼噼啪啪的爆炸声，洒水喷头和室内消火栓相继停水，火灾熄灭后，经调查发现，消防水池的水并没有用完。

而是在扑救过程中，消防车里的水和喷淋头及室内消火栓打出的水都顺着坡流入到了消防水泵房中，使消防用电设备浸水短路，经查消防水泵的电机配电柜，电缆都有短路痕迹二）操作维护不便目前大多数的单位在消防设施上都用手动而不用自动联动由于地下消防水泵房设置位置的局限而导致值班维护不便，常出现值班人员脱岗或因离主体建筑太远长期无人看守的情况在检查中大部分单位都是现检查现取钥匙开门，而且在水泵检修时，地下消防水泵房设置的空间都过于狭小，管道纵横，操作维护非常不便，更不用说在火灾过程中对其实施操作了三）施工成本过高设置地下消防水泵房不但占用了建筑面积，而且又增加了承重、防水、排水等等费用使一些建设单位不愿主动接受而采取被动应付以致影响正常功能三、同步排吸消防水泵的工作原理及可靠性1、工作原理同步排吸泵在泵前端设有气液混输装置（前置自灌器），安装时将前置器及泵壳内注满水，如图 4，起泵时，前置器中的水自然流入水泵内，完成自灌引水，图-4水泵首先将前置器内的存水由泵输往出口管路，而使前置器内形成局部真空，水池中的水在大气压力作用下通过吸水管流入前置器，形成水经由吸水管、瀑降管和出水管而进入水泵，继而又被水泵加压后送出，特别是流经瀑降管时，水从上方跌落降下酷似瀑布，由于水流瀑降，必然将吸水管中原有的空气带入水中而形成气泡，这些气泡不及分离又随水流被水泵抽走，前置器中的空气连续被带走必然导致前置器内的水位不断上升，直到吸水管中的空气排净，前置器全部恢复满水为止。

如果当水泵输水量大幅度下降时，瀑降水量大大减低，这样将不利于空气的带出，为此本前置器特装有喷射管和气水混合管当水泵工作时，泵出口的高压水部分流入前置器的喷射管，由于在喷射管口形成高速水流，因此前置器中的空气被一并带入气水混合管，最后将气水混合液（90%的水 10%的空气）送至水管被水泵抽走，这样可保证水泵在极低负荷下仍有良好的排除空气的功能同步排吸泵是一种无底阀吸排水泵，经多年来国内外用户大量使用证明，该泵自吸性能可靠，最大的优点是排出和吸入同步，开机即出水，起动快、出水快、由于不设底阀，水头损失小，效率高为了让水泵前置自灌器在多种场合都能广泛的得到应用，要求它的结构型式必须是多样化的，特别是对于旧工程实施改造时，往往要受到原有场所的限制，时常出现吸水管与水泵入口的间距或相互的方位有矛盾，此时可适当调整前置器部件的分布格局，甚至使部件的形状也要适当的蜕变，以此使前置器外形和尺寸与工作场地相互吻合2、可靠性同步排吸消防水泵虽然在水池之上安装，但水泵轴平面却在前置自灌装置的液面以下，启泵时，水是靠重力势能自然倒灌进水泵中的，立即随着叶轮的旋转被送入管网，满足启动迅速的要求吸入管中的空气是被前置器中的瀑降和水射器装置以气泡的形式逐步带入管网中并被水枪或洒水喷头排出，前置自灌器的容积是经计算确定的。

前置器不能做得过大，否则会给制作和安装带来难度；也不能过小，否则泵吸入管内气体未排净时泵处于抽空状态此时，我们规定了同步排吸泵的最低起动液位，通常情况，最低起动液位为 2.5m由此可计算出泵吸入管中的气体体积V 气 1=πD 2/4×2.5m3-------------------------------------------------------------------------（1）式中：D—泵吸入管通径，m经反复测试，当蓄水池中液体刚要进入前置器时，装置中的负压最大，约为-3.3×1.2m 水柱根据理想气体状态方程，可获得膨胀后的气体体积 V 气 2P1 V 气 1/T1=P 2V 气 1/T2----------------------------------------------------------------（2）式中：P 1—开泵前吸入管内气体压力，为 1 个大气压P2—开泵后吸入管内气体的压力T1 T2—为气体膨胀前后温度，可视为相等V 气 2= P1V 气 1/ P2---------------------------------------------------------------（3）根据 V 气 2即可确定前置器最小容积，通常前置器体积约为配套泵体积的 2.5 倍。

经过计算确定的前置自灌器保证了系统在启泵先期的自灌供水，又在泵运行后立即将水池中的水引入前置器中，并且逐步排净吸水管中被抽到前置器中的空气，恢复满水状态为再次启泵做好准备这样完全保证了安全、可靠、启动迅速的要求四、同步排吸消防水泵替代地下消防泵房式安装的消防水泵在实践中的应用及推广前景同步排吸自灌式消防水泵与地下泵房自灌式消防水泵相比具有投资少、占地省、布局灵活，维修、管理、使用方便等诸多优点在以下几项工程中值得大力推广：1、火灾隐患整改工程，受面积和工程现状制约无法设置消防水泵房的情况2、原建筑变更用途需重新设置消防给水及增加自动喷水灭火系统，并且不在局部应用自动喷水系统允许设置范围内的场所3、单位人员不足，可将消防控制中心和消防水泵房合二为一，方便管理，节约人力，提高效率4、消防车使用或增加吸水的深度及距离将前置自灌器安装成移动式，吸水时向下移，降低前置自灌器的标高，可突破消防车吸水 6 米的限制利用前置器的瀑降和水射器的原理可以增加吸水管的长度，增加消防车越过障碍吸水的能力图-5作者简介 李苗，男，1975 年 7 月生，1997 年毕业于中国人民武装警察部队学院火灾原因技术鉴定专业。

现任辽宁省鞍山市消防支队建审科科长联系地址：辽宁省鞍山市消防支队，邮政编码：114001，联系： 13514225111，号码：0412-6327839参考文献：《给排水、暖通、空调百问》 刘金言 编著 中国建筑工业出版社《建筑设计防火规范》GBJ16-87（2001 年版）《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-95（2005 年版）《汽车库、修车库、停车场设计防火规范》GB50067-97《人民防空工程设计防火规范》GB50098-98（2001 年版）《石油化工企业设计防火规范》GB50156-92《火力发电厂与变电所设计防火规范》GB50229-96。