消防给水系统国内外现行标准对比分析研究

发表时间:2020-2-10 22:15:57  阅读次数:


1.消防专用水泵与生活水泵的主要区别点有哪些?现行国内外标准对消防专用水泵的技术要求有哪些异同?

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1.1 国内外现行标准

《消防给水及消火栓系统技术规范》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 标准对比

(1)关于三点法选泵,GB 50974、GB 6245 与NFPA20、FMDS307、FM1311、FM1319、FM1371、UL 448 的要求基本一致。另外,国内很多项目存在消防水泵并联运行的情况,如果流量压力性能曲线没有一定的坡度,利用管道压力降逐台启动消防水泵的控制功能很难实现,同时为了防止消防水泵流量压力性能曲线中出现驼峰,GB 50974 增加了消防水泵零流量时的出口压力不低于120%设计工作压力的要求。

(2)关于消防水泵低流量空转过热的要求,GB 50974 与NFPA20、FMDS307、FM1311、FM1319、FM1371、UL 448 的要求基本一致,GB 6245 没有要求。

(3)关于消防水泵驱动器功率的要求,GB 50974 与NFPA20、FMDS307、FM1311、FM1319、FM1371、UL 448 的要求基本一致,GB 6245 要求电动机消防泵组在吸深0m、流量为1.5 倍额定流量、压力不小于0.65 额定压力的工况下,电动机的输出功率不宜超过5%的额定功率。


1.3 分析研究

(1)生活水泵的工况分析

在选配生活水泵时,由于管网“最大设计流量”出现的几率相当小,生活水泵大部分运行工况在小于“最大设计流量”的工作点,因此要求生活水泵的工作点应处于高效区的末端(右端),这样生活水泵在绝大部分时间都是在高效区运行。


(2)消防专用水泵

消防水泵只是在火灾和试验时运行,绝大部分时间都处于准工作状态。同时,消防水泵的流量随着火灾规模的扩大而增加,不受人为控制。当火灾规模小时,消防水泵流量较小,当火灾规模变大时,消防水泵流量也随之增加。此两个特点,明显区别于生活水泵。消防水泵是保护生命财产的安全设备,首先要保证安全,其次再考虑功率和效率,在其流量压力曲线的任何一点运行时,电动机都不允许过载或烧毁。

由于消防给水管网存在着大量的卡箍、螺纹、法兰、阀板等密封,不可避免地存在漏水或渗水的情况。由于系统是依靠压力或流量来实现自动启动的,必须向管网补水以维持压力。但是由于补水费用、安全意识不足、维护管理水平不够等原因,国内很多项目在运行一段时间后,泵后管道空管的现象比较普遍。在这种状况下启动的消防水泵,由于无背压的影响,水泵出口的压力从零开始上升,流量随着压力的上升而下降,这是一种逆曲线的运行方式。

在消防水泵启动初始,流量就处于最大值,消防水泵的驱动器必须满足此种工况的运行要求,这也是消防专用水泵与生活水泵的重要区别之一。所以,GB 50974 要求消防水泵驱动器的功率要保证全曲线的运行要求,NFPA20、FMDS307、FM1311、FM1319、FM1371 和UL 448 要求消防水泵的流量功率曲线上必须出现一个最大功率拐点。GB 50974 与国外标准的表述虽有不同,但要求一致。

在GB 6245 中,要求电动机消防泵组在吸深0m、流量为1.5 额定流量、压力不小于0.65额定压力的工况下,电动机的输出功率不宜超过5%的额定功率,没有最大功率拐点的要求。根据对国内消防水泵的实际调研,电动机的配置功率基本能满足150%额定流量时的运行要求,但此时功率曲线并没有出现下降的迹象。世界上通过FM 认证的消防水泵,最大功率拐点一般会出现在140%~180%额定流量区间内。

如果消防水泵的流量功率曲线上没有最大功率拐点,功率势必随着流量的增加而一直增加。若要满足GB 50974 的要求,必须以流量功率曲线上最右端的最大功率来配置电动机。根据调研结果,最右端的最大功率有时甚至会达到额定工况点所需功率的2~3 倍。在电动机消防水泵的成本构成中,泵头约占30%,电动机约占70%,没有最大功率拐点并且符合GB50974 要求的电动机消防水泵的成本会高出现有消防水泵的2 倍以上。与此同时,这种消防水泵在工程实际应用中也会变得复杂,极大地增加了电气系统的建设成本。

所以,消防水泵不仅要满足流量和压力的使用要求,所配驱动器的功率也要满足全曲线的运行要求,而且又不能使功率成倍增加,这就要求消防水泵的设计工况点在高效区的前端(左端),而不是生活水泵的末端(右端),这也是消防水泵与生活水泵的主要区别之一。

1.4 结论

消防水泵与生活水泵相比,其运行工况有着非常明显的区别。消防专用水泵有其自身专用的水力模型和密封、冷却型式,不能简单地被生活水泵所替代。


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