消防泵作为消防水泵房最主要的设备,合理选用消防泵既直接关系到消防灭火时整个消防系统是否能正常发挥作用,又对消防水泵房的内部布局有重要影响,设计时有必要了解消防泵的分类及构造等。

　　 根据国家标准《消防泵》(GB 6245-2006),日常用于建筑工程消防给水的消防泵按其辅助特征分为:普通消防泵、深井消防泵、潜水消防泵^[1]。由于《消防给水及消火栓系统技术规范》(GB 50974-2014,以下简称“消水规”)规定,消防泵电机应干式安装,而潜水泵干式安装与普通立式消防泵相比,并不具有优势,因此采用潜水消防泵的可能性较低。深井消防泵结构复杂,传动轴、联轴器、轴承体等设于水泵出水管内,维修不方便,同时,扬水管部件分级有限,均需要根据水池深度选用,选用较麻烦。为满足深井泵第一级叶轮低于最低水位3.2m以上的淹没要求,且该淹没要求随海拔高度的增加还要增加,水池或吸水坑较深,在以往工程设计中,几乎没有采用深井泵作消防泵。深井泵在使用离心泵不能满足最低水位淹没水泵出水管中心线、水泵只能设在消防水池顶部或不设消防水泵房等情况下,仍可能采用,只是情况不普遍。双吸泵是普通消防泵的一种,特点是流量大、效率高,一般流量大于60L/s时,可以优先考虑双吸泵。普通民用建筑消防工程当流量较大时,往往采用多泵并联,采用双吸离心泵的情况不多。

　　 大多数情况下,民用工程采用的普通消防泵是:单级单吸卧式离心泵、单级单吸立式离心泵、多级单吸卧式离心泵、多级单吸立式离心泵等。多级泵扬程超过1.0 MPa时,可以有多个出水口。卧式多级泵出水口可以水平或竖直向上,立式多级泵出水口相对吸入口可以成0°、90°、180°、270°4个方向。

　　 “消水规”5.1.6条第4款规定,消防泵流量扬程性能曲线应为无驼峰、无拐点的平滑曲线:零流量的压力不应大于设计压力的140%,且宜大于设计压力的120%;当消防水泵出流量为设计流量的150%时,消防水泵的出口压力不应低于设计压力的65%;消防水泵所配驱动器的功率应满足水泵曲线上任何一点运行所需的功率要求^[2]。需要注意的是,现行国家标准《消防泵》中,没有“消防泵在零流量时水泵出口压力宜大于设计压力的120%”的规定,故在设计时需特别指出。切线泵的性能曲线较平,往往不能满足上述要求,不建议采用切线消防泵。

　　 消防泵组(带动力源的消防泵)的型号由泵特征、泵组特征代号、主参数、用途特征代号、辅助特征代号及企业自定义代号等6部分组成,代号详产品标准。例如型号XBD8/20,其中XB表示是工程用消防泵,D表示动力源为电动机;8表示10×额定压力0.8 MPa,也可以理解为8kg/cm²,或理解为8个工程大气压;20表示额定流量为20L/s。消防专用泵的额定流量通常以5L/s为增量递增。消防泵泵体设有放水旋塞和放气孔。卧式泵的放气孔在泵壳顶部,单级单吸立式泵放气孔在泵壳顶部,多级立式泵的放气孔在出口法兰上或机械密封压盖端部。

　　 消防水泵房布置时应主要围绕消防泵的台数和特点进行布置,力求进出水管道最短(尤其是进水管),排列整齐,方便日常巡视、检测及维护检修,并尽可能减小占地面积。

　　 单级单吸卧式离心泵为端部进水,泵顶出水;单级(或多级)单吸立式离心泵进出水为一条直线,均比较适合机组轴线平行并列单排布置。对于多级单吸卧式离心泵,为侧面进水,侧面或顶部出水,则适合机组轴线呈一直线单行数列单排布置。

　　 水泵机组之间间距一般从最下面的基础起算,侧面有管道时,一般应从管道侧面起算。当机组侧面的管道位于水泵基础面以下,且不影响地面通行或水泵检修时,可不从管道侧面起算。水泵机组间距要求见表1^[1]。

　　 水泵机组考虑采用就地检修时,机组之间的间距应不小于机组的宽度+0.5m。考虑集中检修时,应预留集中检修场地。检修场地的大小应按照不小于机组大小再加上周边均有不小于0.7m的通道确定。检修场地的位置应考虑起重设备能够到达。

　　 水泵房内应考虑设置控制室或控制柜的位置。控制柜处应能目视看到所控制的水泵,控制室面向水泵的一面墙应为玻璃材质。消防泵控制柜的大小,根据控制柜控制的水泵多少确定。通常水泵控制柜的宽度为700~800 mm,高度为1 700~2 000mm,厚度为400~600 mm,可以控制1组或2组消防泵。2组消防泵可以是不同消防系统的1~2台消防水泵。控制柜前通道宽度不宜小于1.5m,控制柜上方不宜有水管通过,否则应采取措施,防止水滴到控制柜上。

　　 消防泵进水管与吸水总管或消防水池出水管连接。吸水总管通常连接2格或2座消防水池出水管。吸水总管与消防水池出水管连接,应设置闸阀,同时吸水总管还应用闸阀(该闸阀比较重要,可以考虑设2个)将吸水总管分为2段,方便检修。同一系统消防泵进水管应分别与吸水总管的不同管段连接。消防泵进水管流速为1.0~1.2m/s,管径大于DN250时,流速宜为1.2~1.6 m/s。从水泵进水口法兰到吸水喇叭管上顺序设置偏心大小头、软接头、管道过滤器、明杆闸阀或带自锁装置的蝶阀(由于蝶阀对水流有干扰,对水泵吸水可能产生影响,建议不采用蝶阀)。管道过滤器的过水面积不得低于管道过水面积的4倍,孔径不小于3mm。

　　 按国家产品标准,消防泵进出口应分别设有压力真空表和压力表等压力监(检)测仪表,连接在水泵进出口法兰取压孔上,可由水泵厂家配套提供。压力仪表表盘直径不小于100mm,最好为150mm。压力表精确度等级(0.1级、0.16级、0.25级或0.4级)高于1.0级,为精密压力表,表盘直径150mm,表盘直径也可以为200mm、250mm、300mm、400mm;其他精确度等级(1.0级、1.6级、2.5级或4.0级)压力表为一般压力表,表盘直径为40 mm、60 mm、100mm或150mm。连接压力仪表的管道直径不小于6mm,并设置表弯。与压力仪表连接处应设置专用压力表旋塞,具有排气和放水功能。压力测试仪表的精确度等级应为0.5级,但在一般压力表和精密压力表国家标准中,均没有0.5级,因此考虑采用精确度更高的0.4级压力表。测量范围为0~2.5 MPa,表盘直径150mm,精确度等级为0.4级的压力表,最小刻度(分格值)为0.02MPa,分格总数为125格。吸水管上规范要求压力表的最大量程不小于0.7 MPa,也只能采用最大量程1.0 MPa的压力表测量范围为0~1.0MPa,表盘直径150mm,精确度等级为0.4级的压力表,最小刻度(分格值)为0.005 MPa,分格总数为200格。

　　 消防泵出水管流速为1.5~2.0m/s,管径大于DN250时,流速宜为2.0~2.5m/s。消防泵出口依次连接同心大小头、软接头、防水锤止回阀(或多功能水泵控制阀)、接试验管的四通(或三通)、明杆闸阀(或带自锁装置的蝶阀)。同一系统的各台消防泵出水管应分别与消防环网的不同管网连接,即在环网上应设置阀门将环网分段,以便管网检修时,仍可至少使用部分消防泵。环网上用于分隔两台消防泵出水管之间的阀门,由于比较重要,亦可考虑设置2个。

　　 接试验管四通中的一侧分支管用于从消防泵出水管上分出用于测试消防泵流量的旁通流量测试管、DN65的试水管道和用于自动启动消防泵的压力开关;另外一侧可用于连接水锤消除器。旁通流量测试管道管径应不小于消防泵出口管径,也不得小于DN65,并尽量在靠近水泵出口止回阀处设置明杆闸阀(平时常闭,仅在测试时开启)。消防泵流量检测装置和DN65的试水管,均是用于定期检测消防水泵性能,作用是一致的,只是前者为固定安装,后者为临时安装。消防泵流量检测管道接至泵房内统一设置的流量检测总管上,通过流量检测总管上的流量检测装置进行流量检测,不需要每台泵均设流量检测装置。DN65的试水管有2种作法,作法1是在流量测试总管上设置1个DN65室内消火栓,但要考虑在消防水池也设置内扣式消防接头,以便连接临时测试装置的排水管;作法2是在流量测试总管设置DN65的试水管道,并设置阀门,排水直接进入消防水池,试验时可以临时将外缚式的超声波流量计的传感器直接紧贴管壁并捆绑好,即可进行测量检测。

　　 按照规范,消防泵出水干管设置压力开关可启动消防泵。此处的压力开关应为电接点压力表、远传压力表或压力传感器等能够感知压力,并可以发出电信号的压力装置。电接点压力表仅具有控制电路通断的能力,不具备远传压力值的能力。远传压力表是在一般压力表的基础上加装电阻或电容发送器,能够就地或远传显示压力(需要配套专门的二次仪表)。压力传感器是利用压力敏感元件输出电信号,通过二次仪表才可以显示压力值,通常用于过程控制的压力检测,如变频供水等。用于消防启泵使用电接点压力表即可满足要求。压力开关建议每台主泵设置1个,设于水泵出口止回阀之后。可将要求提供给弱电专业,由弱电专业选择压力开关形式,以满足其控制信号传输要求。

　　 消防泵供水高度超过24m时,应设置水锤消除器。如水泵出口设有气压水罐,且消防泵出水能够进入气压水罐,或水泵出口采用多功能水泵控制阀,方可不设水锤消除器。如消火栓系统和自动喷水灭火系统合用气压水罐,在气压水罐通往2个系统的出水管上设有止回阀,消防泵的水不能进入气压水罐,仍需要在消防泵出口设置水锤消除器。水锤消除器有多种形式,比较简单的有胶囊式(类似于隔膜式气压水罐,系统工作压力不超过1.6MPa)和活塞式(相当于用活塞代替了隔膜,系统工作压力不超过2.5 MPa)。水锤消除器按水泵出水管管径选型,应尽可能靠近水泵出口止回阀后安装(水平或垂直安装均可),并在入口处设置检修闸阀。

　　 消防水泵房的辅助设备包括:流量检测装置、消防排水设备、起重设备、通风设施、配电设施等。

　　 每个消防水泵房需要设置至少一套流量检测设备,用于检测每台消防泵流量,同时也可兼顾检测设置在泵房内的报警阀流量。每台泵、报警阀设置旁通管(其上设置明杆闸阀,平时关闭,仅在流量检测时打开)与流量检测总管连接。流量检测总管末端设有流量检测装置。优先选用经消防认可的成套流量检测装置。流量检测装置采用流量计检测流量,精确度应为0.4级。流量计有电磁流量计(管道式)、超声波流量计(管道式或外缚式)、涡轮流量计、差压孔板式流量计等,除电磁流量计外,其他几种流量计均难达到0.4级的精度,因此消防系统流量测试最好采用一体式电磁流量计^[3]。电磁流量计由电磁流量变送器和电磁流量转换器组成。变送器设于管道上,用于测量并产生电讯号,转换器用于将讯号转换为流量指示及调节控制。变送器和转换器可以为一体式,也可为分体式,最好采用一体式,以免影响测量精度。电磁流量计结构简单可靠,水头损失小,测量范围大(可使用较小直径的流量计),计量方便,精度也较高,安装方便。流量计排水接入消防水池,出水口应向下。出水口位于最高水面上时,在流量计后可以不设检修闸阀,否则应设检修闸阀。如在流量检测总管上还分支设置DN65试水管道时,流量计前也应设置检修闸阀,以便DN65试水管使用时,可以关闭流量计。流量计上游至少有5D(水泵后不小于20D,D为管径)的直管段,下游有不小于3D的直管段。电磁流量计一般水平安装,也可水流从下往上垂直安装。流量计应避免靠近水泵等有磁场的设备,并尽量避免振动。电磁流量计的型号应根据通过的流量选择,最大量程的75%应大于最大一台水泵设计流量值的175%。大口径流量计虽然可测的流量大,但可测的最小流量也大,且价格也贵,需要综合权衡。

　　 消防泵放空、消防水池溢流、报警阀动作、泵轴密封处等可能会有水排出,应使用沟或管道将其引至泵房排水处。通常在消防水泵房内靠近消防池壁处设置主排水沟,用于承担消防水池溢流排水及收集泵房内地面排水。沿每台消防泵基础周边设置浅沟,收集消防泵排水,并引至主排水沟。由于消防水泵房通常设于地面下,因此需要设置集水坑并在坑内设潜水泵将坑内水排至室外。泵房地面高于室外地面时,则可以不设集水坑及潜水泵,直接用沟或用管道将沟内水排至室外雨水井或雨水沟。

　　 消防水泵房应设置起重设备,应根据水泵质量及机组布置形式选择起重设备形式。一般建筑物内消防水泵的质量不会超过3t(双吸泵要留意),因此通常采用固定吊钩、移动吊架或手动起重设备。固定吊钩设于每台泵上部,需要结构专业设于建筑结构上。移动吊架可由业主自行选购,布置时应考虑吊架立柱放置的位置。手动起重设备有手动单轨吊车、手动单梁悬挂起重机,可向建筑专业提出设置要求。单轨吊车悬挂在一条轨道(工字钢)上,吊起重物后可沿轨道转运。轨道可以转弯,但有一定转弯半径要求。吊运设备的路线为线形时,如机组轴线成一直线单排(部分双排)布置,可以采用单轨吊车,否则需要设置单梁起重机。单梁起重机相当于将单轨吊车的轨道两端悬挂或骑在平行设置的另外两条轨道上,并可沿两条平行轨道移动,从而能够实现起重设备位置的面覆盖^[4]。在轨道的移动面内,不得有阻挡,在一般泵房中较难做到。尤其注意泵房管道布置不得与起重设备冲突。上出水的单级(或多级)单吸卧式泵,管道在水泵机组上方,阻挡了起重路线,不便设置起重设备。

　　 严寒、寒冷地区消防水泵房采暖温度不低于10℃,无人值守时,不应低于5℃。消防水泵房的通风宜按6次/h设计,向暖通专业提要求。应按照规范要求向电专业提供用电量及控制要求。泵房布置应考虑配电设施的位置,或设置专用消防水泵控制室。

　　 消防水泵房是每个工程消防供水的心脏,设计时除应满足上述要求外,还要兼顾消防水池(消防取水口、设计水位)等的具体情况,确保消防水泵房设计经济合理,消防系统工作可靠,运行安全,日常维修、维护和管理方便。