自动喷水灭火系统是当今世界上公认的最为有效的自救灭火设施,国内外应用实践证明,该系统安全可靠、经济实用。消防泵作为自动喷水灭火系统的核心,是在火灾发生时为消防设备提供用水、发挥灭火作用的关键设备,因此必须具有可靠的性能。倘若消防泵不能正常工作,它将沦为整个消防系统中最薄弱的环节,严重者会导致火场的火势失控,从而造成重大的人员伤亡和财产损失,并因被迫中断运营而付出高昂代价。

　　 消防泵是否能够发挥其最佳的性能,与其是否进行合理的设计、妥善的安装和精心的维护息息相关。合理设计、正确安装、定期检查、测试和妥善维护消防泵是确保消防系统得力有效的重要措施。经验显示,缺乏定期检查、测试和维护同样会导致在火灾发生且急需使用消防泵的情况下出现启动失效或者操作延误。FM Global一项对十年火灾损失状况的调查显示,有23起火灾事故发生的原因与消防泵失效有关。这些火损事故的损失总计达10 200万美元。其中最大一起损失达到2 300万美元,这起事故中,消防泵的控制装置因不明原因意外关闭;有3起损失(分别为400万美元、380万美元和30万美元)是由于压力开关设置不当而导致的;有1起的原因则是泵轴断裂。这些损失以及大多数类似事件,是可以通过实施适当的检查、测试和维护来避免的。图1显示了引起消防泵故障的主要原因。

　　 FM Global在长期的科研研究、工程实践和火灾损失经验中,总结编制了消防泵设计、安装和维护的标准-FM Global财产防损数据册3-7消防泵和2-81消防系统检查、测试、维护及其他火灾防损检查。本文将介绍在消防泵设计、安装和维护中需要重点注意的问题。

　　 自动喷水灭火系统的设计,应保证系统在火灾时能提供足够的流量和压力。因此消防泵设计时,其流量应根据供水需求最高的自动喷水灭火系统要求经水力计算确定。消防泵选型时应考虑以下因素:

　　 (1)确保泵在不低于泵额定流量的150%时,其压力应不低于额定压力的65%。泵在零流量条件下的总压力将不会超过泵的额定压力的140%。

　　 (2)对于离心泵,使用最大值为140%的泵额定流量,以满足系统需水量和消火栓流量需求。

　　 (3)在自动喷水灭火系统的100%流量需求点及系统需求曲线与消防泵曲线的交点之间,保证0.5~1.0kgf(1kgf≈0.1 MPa)余量,以抵消自动喷水灭火系统安装中额外的水头损失和未来系统的老化(如图2所示,图中1bar≈0.1 MPa)。

　　 (4)消防泵的零流量搅动压力(P_C)与泵吸入侧的最大静态压力(P_I)之和不应超过自动喷水灭火系统各组件所能承受的额定压力,一般为12kgf,即:P_T=P_C+P_I≤12kgf。

　　 一套完整的消防泵组包括泵体、驱动机和控制柜。消防泵组成的各个部件都是为消防用途而特别设计的,而可靠性和快速反应则是衡量其性能的两个重要参数。为确保消防泵在火灾时的可靠运行,FM Global建议采用经FM认证的消防泵组。泵组的正确安装也是保证消防泵能在需要时正常操作的重要环节。

　　 消防泵吸水管安装时需要注意:

　　 (1)在泵的整个流量范围,泵吸入压力应始终为正。

　　 (2)当吸水管大于泵进水法兰时,应采用偏心锥形异径管连接,以避免产生气囊,如图3所示。

　　 (3)对于水平旋涡式离心泵,泵吸水法兰到弯头或三通之间的距离x应大于吸水管直径10倍,见图3。

　　 FM Global建议安装FM认证的出水管组件,如止回阀、防回流装置等阀门、水管和配件构成的排水组件。在消防泵主止回阀下游安装测试管道,测试管道和流量计的大小应适用于消防泵额定流量的175%。

　　 系统设计应采用适当的方法以确保系统不会超压,尽可能避免使用泄压阀。在消防泵流量较低时,切勿使用泄压阀释放过大的压力。只有当泵搅动压力与泵的最大静态吸入压力之和可能超过系统组件的额定压力时,才设置一个主泄压阀,以解决暂时的吸入压力激增问题。通常情况下,以下2种情况应设置泄压阀:①电机驱动式泵的搅动压力超过12kgf时;②柴油机驱动式泵在额定流量下压力超过8.6kgf时。

　　 通常,消防泵的触发信号是在发生火灾时自动喷水灭火系统自动启动而产生的水压下降。压力下降时压力开关产生动作并向消防泵控制柜发出启动信号。

　　 FM Global建议在消防泵和控制柜之间设置感压管,控制消防泵的启动。感压管的设置如图4所示。

　　 (1)在消防泵的出水口止回阀和控制阀之间连接泵的控制柜设置感压管,确保感压管由防腐材料制成,且最小内径的公称尺寸为12.7mm。

　　 (2)感压管上不要安装截流切断阀,感压管上可以连接方便进行泵测试的排水阀。

　　 (3)为了抑制冲击压力,感压管应安装2个间隔至少为1.5m的止回阀,止回阀阀瓣上应有一个公称尺寸为2.4mm的钻孔,用以抑制压力激增。朝着泵排水口处的压力传感器连接安装止回阀流向箭头。

　　 从消防泵启动信号的采集和控制角度来看,设计中消防泵的启动和切换主要有两种方法:电流信号控制方法和压力信号控制方法,其关键是控制信号来源的选择。

　　 (1)报警阀压力开关启动,电流信号控制切换:通过对水泵的电动机电流信号反馈,判断消防泵是否工作。当电机短路(断电)、电流过大时,电源自动切换至另一台水泵机组的电机,停止第一台消防泵,启动另一台消防泵。

　　 (2)在预定的水压下自动启动,压力信号控制切换:在消防泵的出水总管上设置压力表,消防泵主备用的切换是由该压力表的信号进行判断。当消防泵控制柜接到动作指令,立刻启动任一台消防泵,若消防泵工作后的压力表指示的压力未能达到设定的压力值时控制柜将自动切换到另一台消防泵,启动工作。

　　 电流信号控制方法目前在国内采用较多,而压力信号控制方法在国外的自动喷水灭火系统中广泛运用,压力信号控制方法从布线、测试等各方面都更为简便,对消防给水系统的自动控制提供了更可靠的方式。

　　 消防泵的启动压力尽量设置为接近消防泵的搅动压力,以避免发生水锤现象。FM Global建议对消防泵系统通过水压下降自动启动,系统启动程序如下:

　　 (1)稳压泵启动压力=泵搅动压力+泵最大静态吸入压力+0.35kgf;

　　 (2)稳压泵停止压力=稳压泵启动压力+0.7kgf;

　　 (3)消防泵启动压力=稳压泵启动压力-0.35~0.7kgf;每多一次泵启动,减少0.7kgf;

　　 (4)消防泵停止:消防泵只能手动停止,不能自动停止。若控制柜设有运行时长定时器,应采用正确的方法禁用运行时长定时器,不能通过将运行时长定时器设置为“零”的方式将自动停止转换为手动停止。

　　 消防泵始终应保持其可靠性和正常工作状态,故应当制定对消防泵的所有部件进行定期检查、测试和维护的计划,并且指派有关技术人员承担具体的职责。FM Global财产防损数据册2-81建议对消防泵及其组件进行定期检查、测试和维护,如表1所示。

　　 消防泵作为消防系统的核心,在火灾发生时提供灭火所需的流量和压力。消防泵失效可能导致消防系统无法控制火灾,造成严重的生命和财产的损失。因此,消防泵应进行合理的设计、正确的安装、定期的检查、测试和妥善的维护,以保证其可靠性。FM Global财产防损数据册3-7和2-81总结了长期的科研和实践的经验,提供了行之有效的消防泵的设计、安装和维护的标准指导。