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  • 消防給水系統國內外現行標準對比分析研究

    發表時間:2020-2-10 22:15:57  閱讀次數:


    1.消防專用水泵與生活水泵的主要區別點有哪些?現行國內外標準對消防專用水泵的技術要求有哪些異同?

    ——————————

    1.1 國內外現行標準

    《消防給水及消火栓系統技術規范》GB 50974-2014

    《消防泵》GB 6245-2006

    《Standard for the Installation of Stationary Pumps for Fire Protection》NFPA 20-2017

    《Property Loss Prevention Data Sheets》FMDS 307-2012

    《Approval Standard for Centrifugal Fire Pumps Split-case type (Axial or Radial)》FM 1311-2007

    《Approval Standard for Centrifugal Fire Pumps (Horizontal, End Suction Type)》FM 1319-2015

    《Approval Standard for Centrifugal Fire Pumps(In-Line Type)》FM 1371-2011

    《Centrifugal Stationary Pumps for Fire-Protection Service》UL 448-2007


    1.2 標準對比

    (1)關于三點法選泵,GB 50974、GB 6245 與NFPA20、FMDS307、FM1311、FM1319、FM1371、UL 448 的要求基本一致。另外,國內很多項目存在消防水泵并聯運行的情況,如果流量壓力性能曲線沒有一定的坡度,利用管道壓力降逐臺啟動消防水泵的控制功能很難實現,同時為了防止消防水泵流量壓力性能曲線中出現駝峰,GB 50974 增加了消防水泵零流量時的出口壓力不低于120%設計工作壓力的要求。

    (2)關于消防水泵低流量空轉過熱的要求,GB 50974 與NFPA20、FMDS307、FM1311、FM1319、FM1371、UL 448 的要求基本一致,GB 6245 沒有要求。

    (3)關于消防水泵驅動器功率的要求,GB 50974 與NFPA20、FMDS307、FM1311、FM1319、FM1371、UL 448 的要求基本一致,GB 6245 要求電動機消防泵組在吸深0m、流量為1.5 倍額定流量、壓力不小于0.65 額定壓力的工況下,電動機的輸出功率不宜超過5%的額定功率。


    1.3 分析研究

    (1)生活水泵的工況分析

    在選配生活水泵時,由于管網“最大設計流量”出現的幾率相當小,生活水泵大部分運行工況在小于“最大設計流量”的工作點,因此要求生活水泵的工作點應處于高效區的末端(右端),這樣生活水泵在絕大部分時間都是在高效區運行。


    (2)消防專用水泵

    消防水泵只是在火災和試驗時運行,絕大部分時間都處于準工作狀態。同時,消防水泵的流量隨著火災規模的擴大而增加,不受人為控制。當火災規模小時,消防水泵流量較小,當火災規模變大時,消防水泵流量也隨之增加。此兩個特點,明顯區別于生活水泵。消防水泵是保護生命財產的安全設備,首先要保證安全,其次再考慮功率和效率,在其流量壓力曲線的任何一點運行時,電動機都不允許過載或燒毀。

    由于消防給水管網存在著大量的卡箍、螺紋、法蘭、閥板等密封,不可避免地存在漏水或滲水的情況。由于系統是依靠壓力或流量來實現自動啟動的,必須向管網補水以維持壓力。但是由于補水費用、安全意識不足、維護管理水平不夠等原因,國內很多項目在運行一段時間后,泵后管道空管的現象比較普遍。在這種狀況下啟動的消防水泵,由于無背壓的影響,水泵出口的壓力從零開始上升,流量隨著壓力的上升而下降,這是一種逆曲線的運行方式。

    在消防水泵啟動初始,流量就處于最大值,消防水泵的驅動器必須滿足此種工況的運行要求,這也是消防專用水泵與生活水泵的重要區別之一。所以,GB 50974 要求消防水泵驅動器的功率要保證全曲線的運行要求,NFPA20、FMDS307、FM1311、FM1319、FM1371 和UL 448 要求消防水泵的流量功率曲線上必須出現一個最大功率拐點。GB 50974 與國外標準的表述雖有不同,但要求一致。

    在GB 6245 中,要求電動機消防泵組在吸深0m、流量為1.5 額定流量、壓力不小于0.65額定壓力的工況下,電動機的輸出功率不宜超過5%的額定功率,沒有最大功率拐點的要求。根據對國內消防水泵的實際調研,電動機的配置功率基本能滿足150%額定流量時的運行要求,但此時功率曲線并沒有出現下降的跡象。世界上通過FM 認證的消防水泵,最大功率拐點一般會出現在140%~180%額定流量區間內。

    如果消防水泵的流量功率曲線上沒有最大功率拐點,功率勢必隨著流量的增加而一直增加。若要滿足GB 50974 的要求,必須以流量功率曲線上最右端的最大功率來配置電動機。根據調研結果,最右端的最大功率有時甚至會達到額定工況點所需功率的2~3 倍。在電動機消防水泵的成本構成中,泵頭約占30%,電動機約占70%,沒有最大功率拐點并且符合GB50974 要求的電動機消防水泵的成本會高出現有消防水泵的2 倍以上。與此同時,這種消防水泵在工程實際應用中也會變得復雜,極大地增加了電氣系統的建設成本。

    所以,消防水泵不僅要滿足流量和壓力的使用要求,所配驅動器的功率也要滿足全曲線的運行要求,而且又不能使功率成倍增加,這就要求消防水泵的設計工況點在高效區的前端(左端),而不是生活水泵的末端(右端),這也是消防水泵與生活水泵的主要區別之一。

    1.4 結論

    消防水泵與生活水泵相比,其運行工況有著非常明顯的區別。消防專用水泵有其自身專用的水力模型和密封、冷卻型式,不能簡單地被生活水泵所替代。


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