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99%消防泵房、水池设计经常犯错问题99例(二)

来源:未知作者:188金宝体育app网站 厂家 发布时间:2020-10-26 08:32:39 点击: 0

一、用于防止低流量空转过热的泄压阀,没有型号规格,整定压力计算不准确    

泄压阀设置主要目的是避免水泵低流量,同时兼作系统超压泄压。目前设计普遍存在缺失材料表或材料表不全,参数不全且参数错误的情况。    

超压泄压,所有的安全阀均可做到,但用于避免水泵低流量,不是防超压,不能采用泄压阀以外的其他安全阀。   

直接载荷式安全阀释放流量偏小不适合,选用释放流量大的安全阀又容易发生颠振或频跳,所以用先导式安全阀,最常用的是水力控制泄压阀,通过水力(水压)连锁控制泄压阀开启出流,没有中间环节,技术上最为可靠,也不能采用电气自动控制泄流系统。    

设计成果应提供准确的泄压阀整定压力。整定压力(Ps)是开始泄压的压力,指泄压阀主阀阀芯在运行条件下开始升起时的压力。在该压力下,介质呈连续排出状态,这是泄压阀设计的基本参数。排放压力(Pd)是指主阀排放流量达最大值时的进口端的压力。关闭压力(Pb)也称回座压力,是指主阀阀芯重新与阀座接触,出口端断流时的压力。    

整定压力是设计重要内容,参数过高造成消防泵低流量运转而造成事故,过低则造成系统水压不足,影响灭火。而不少设计图纸,漏标注整定压力或标注成“泄压值”,概念模糊,造成施工单位也在调整定压力时也较为粗略。

二、泄压阀整定压力过高

首先谈谈泄压阀整定压力如何确定?

整定压力(Ps)是指泄压阀主阀阀芯在运行条件下开始升起时的压力。在该压力下,介质呈连续排出状态。这是泄压阀设计的基本参数,是开始泄压的压力,一般也称泄压压力。排放压力(Pd)是指主阀排放流量达最大值时的进口端的压力。关闭压力(Pb)也称回座压力,是指主阀阀芯重新与阀座接触,出口端断流时的压力。

《水力控制阀应用设计规程》(CECS144:2002),以下简称《控制阀规》,4.3.4规定泄压阀的整定开启压力不应小于系统设计工作压力加0.1MPa。水力控制阀》(CJ/T219-2017)6.6.4.2规定泄压阀排放压力不大于1.08Ps,回座压力不大于Ps-0.15(MPa)。CB/T3021-2013《安全阀技术要求和性能试验方法》(以下简称《安全阀》3.2.1规定排放压力不大于1.2Ps,启闭压差不大于0.2Ps,即回座压力大于0.8Ps。

泄压阀设置的目的是防止消防泵低流量过热、防止超压、保证系统运行压力。选型必须控制Pb、Ps、Pd必须处于一个合理的范围,Ps必须小于消防泵零流量扬程,否则消防泵零流量时,泄压阀不能开启,没有起到防止消防泵低流量过热的设置目的。且有一定的差值,避免设置误差造成泄压阀不动作,建议当选泵扬程H≧1.0MPa,Ps=1.15H。    

实际项目的设计,整定开启压力大部分根据《图示》的说法:“超压泄压阀的泄压值不应小于设计扬程的120%。”因而大部分项目存在整定压力过高的问题,有的按1.2H,有的按1.3H设计。    

国内外消防泵产品标准,都没有零流量时的压力大于1.2H的要求,也就是说,有可能买到零流量压力Ho<1.2H的消防泵且是合格产品,设计说明虽照抄《消水规》5.1.6写明“宜大于设计工作压力的120%”,但实际上大部分取得CCCF认证的主要消防泵产品,大多是Ho<1.2H(见下图4)。个别大于1.2H,也没超出多少,很少见到超1.3H的消防泵。

                         图4

《消水规》5.1.6的规定争议较大,出台后,产品标准也没有相应更新。造成大部分消防泵厂家继续采用原有技术和生产线生产消防泵,提供产品资料与CCCF认证不一致,普遍给设计人员造成消防泵Ho>1.2H的假象。最关键的是设计人员没有求实精神,没有查核CCCF认证资料而进行设计。    

既然大部分消防泵零流量时的压力小于1.2H,整定压力大于等于1.2H,失去设置泄压阀的意义:不能防止0流量搅拌运转,易造成发热变形甚至爆炸事故。

三、泄压阀整定压力过

Pb不能太低,否则系统低于设计压力而泄压阀不能关闭,影响消防系统的使用,这也是《消水规》没有照搬NFPA要求设置系统泄压装置的原因。《水力控制阀》6.6.4.2规定产品启闭压力差最大为0.15MPa,当H≦1.0MPa,若Ps=1.15H,Pb有可能<H,所以首先选泵扬程必须大于设计扬程0.1~0.15MPa,保证回座压力大于设计扬程且有一定余量。

实际设计项目中,如室外消火栓泵、仅地下室设置喷淋的喷淋泵,扬程一般<0.6MPa,其泄压阀整定压力往往只比设计压力高0.1MPa左右,导致Pb<设计压力,若加上产品质量不稳定,造成系统不能正常供水。实际测试中,存在不少系统压力不满足设计要求的情况,这是原因之一。

四、泄压阀规格偏小 

消防泵不适合并联运行,影响供水可靠性,原因是,即使相同品牌相同型号的消防泵,其特性曲线不可能完全相同,至少存在微小偏差,有可能在火灾初期低流量的某一工况点,一台消防泵运行,造成另一台消防泵不出水,搅拌状态造成出水管发热变形及事故,影响灭火,所以尽量不使用多用一备消防泵组。但目前多用一备仍是常态,规范也明确允许,暂不讨论。

泄压阀不能过小。原因是考虑到并联消防泵实际存在的压力差,因为大部分单泵的曲线还是比较平缓,泄流量小导致系统管网压力下降不明显,两台泵都在运行,但一台消防泵不出水,搅拌状态造成出水管发热变形及事故。

如泡沫喷淋系统,目前大部分地方都是统一按80L/S的设计流量,消防泵往往是40L/S,扬程80米左右,泵出水管DN150或DN200,出水干管DN200,泄压阀、阀后泄流管采用DN100偏小,需要按并联泵组流量选用泄压阀、阀后泄流管,原因见上述内容。

泄压阀规格偏小的情况也出现在低扬程泵系统中,设计没有计算泄压阀前的过滤器阻力。过滤器的压降与流速的平方成正比,4倍流速产生16倍的压降,当过滤器存在阻塞时,压降也相应放大,所以管径也不能偏小。否则,一泄流,压降大,很快就回座,产生频跳。

五、并联运行消防泵组泄压阀没有防止频跳措施

由于泄压阀不能过小,且并联运行消防泵组实际特性曲线过陡,泄压阀一动,泵组扬程很快就下降到回座压力,当泄压阀实际产品启闭压力差较小时(《水力控制阀》限制最大压力差为0.15MPa,没有限制最小压力差),泄压阀产生频跳,影响泵组运行。

防止频跳,不能减小泄压阀规格(见上论述),可以采取加大管路阻力方式,如选用滤孔孔径小的过滤器。加大管路阻力,零流量时不减静压,低流量压力增加有限,大流量减压较大,基本与并联运行消防泵组实际特性曲线相对应。过滤器具体孔径的选用,应将过滤器的阻力流速曲线与泵组特性曲线对比选择。也可选择合适的、不容易产生频跳泄压阀产品。

六、泄压阀规格偏大

泄压阀规格过大容易发生颠振或频跳,不少一用一备消防泵系统,泄压阀规格和阀后泄流管规格与消防泵出水干管同管径,这种方式看起来似乎可行。但是,目前出水管管径设计流速均较小,如40L/S消火栓泵出水管采用DN200,设计流速只有1.2m/s,而泄压时由于压力大,泄压阀实际流速很大,泄压流量是消防泵额定流量的几倍(与泵扬程、水力损失有关),而泄压流量达到额定流量之前,一般的消防泵扬程下降到回座压力,更何况几倍流量,容易引起频跳。

防止小流量运转,只要泄压流量能够达到消防泵额定流量的1/5~1/3,已经足够带走电能转化成的热量。建议按流速2~5m/s计算选择,消防泵扬程越高,流速选取值越大。NFPA20提供了规格对应表,GB50284-2008《飞机库设计防火规范》9.10.4的条文解释,对NFPA20规格对应表进行简化(见下图图5),方便选用。

                      图5

七、泄压阀一般从泵房内系统侧供水干管接出(见图3),不从流量测试装置、试水管路接出。

原因如下:

1.测试管路的控制阀常闭,仅仅在需要测试时才打开,而泄压阀必须长期开启。

2.测试必须关闭泄压阀,增加环节和遗漏可能。    

泄压阀本身是安全阀的一种,阀前是不允许存在阀门的,因为阀门误关闭使泄压阀组失效,但泄压阀有检修调试等需要,必须存在检修阀门,阀门需带启闭标志。泄压阀从测试管路接出时,测试必须关闭泄压阀,测试完毕需开启。

3.测试设备检修、送检时关闭测试管路的控制阀(见图3的阀门⑥),造成泄压阀失效。

4.虽然泄压阀设置目的防水泵低流量,但事实上同时起到防系统超压的作用。不宜在消防泵出水管控制阀前接出。 

八、一个系统(即一组消防泵)可以共用一套泄压阀组,当系统压力需要严格控制超压时,建议泄压阀组一用一备。    

需要通过泄压阀组严格控制系统不超压的系统,包括柴油机泵宜设一用一备泄压阀组,详见刘植蓬《柴油机消防泵组及泵房-设计及应用!》(消防资源网)。

泄压阀组一用一备,目的是增大安全度而不是增大泄流量,建议设两组泄压阀组时,管径宜再减半级(按照NFPA20的建议再适当下调),且两组泄压阀的整定压力应有一定差距,至少相差0.02~0.05H,小扬程泵取0.05,避免同时动作导致压力下降过快而产生频跳。

九、泄压阀周边同样需要维修、调试空间    

泄压阀的整定压力不是一成不变的。当消防泵老化、叶轮磨损造成水泵实际扬程下降后,整定开启压力也应相应调整。水泵每季度测试后,若测试数据有较大变化,需要相应调整泄压阀。

十、泄压阀后泄水管必须回流水池    

泄流量有可能很大,不回流水池可能造成消防水池蓄水过早泄光。尤其是泡沫喷淋系统,一个喷头开启导致全部消防泵启动,消防泵低流量需要泄压排水,几乎80L/S的流量在排走,造成蓄水量不足,同时也容易淹掉泵房。

十一、当水池最高水位高于泵房天花时,泄压阀后泄水管管口应设于水池最高溢流水位之上进入水池,且泄压阀后泄水管最低处应设放空闸阀及针孔阀。    

泄水管没入水中,泄压阀后一直有水,存在背压。或者虽将泄水管管口设于水池最高溢流水位之上,但若泄水管最低处没有放空闸阀及针孔阀,泄流后水也没法排走,也存在背压。背压使整定压力的设置准确度下降,泄压阀的自动调节可能产生不利后果。

这种错误,常见于消防水池设于地下一层,泵房设于地下二层项目,见下图图6。

                       图6

十二、泄水管管径宜按泄压阀规格放大一级,减少阻力和背压。

当管路过长且弯头多(局部损失大)时,泄压阀后泄水管宜再加大一级。

十三、泄压阀后泄水管独立排至消防水池,不应与其他消防系统泄水管合用,不宜与测试管路排水管合用排进水池

多套消防系统泄压阀后泄水管合用,当火灾时多套消防系统启动且处在初期小流量状态,多套系统的泄压阀需动作,先动作系统造成共用泄水管产生背压,影响其他消防系统泄压阀动作,尤其是不同系统扬程差距大项目,如一类高层住宅项目,室内消火栓泵H=160m或180m(山地项目),车库喷淋泵H=50M,消火栓系统泄压后,影响喷淋系统泄压阀开启。

十四、泄水管需远离消防泵吸水口,或者采用消音消波穿孔套管

所有措施目的是防止产生气泡被消防泵吸入,NFPA20推荐泄水管口插入水中,个人建议按下图图7采用消音消波穿孔套管。

                      图7

 

十五、泄压阀前应有过滤器和压力表,设计不另设压力表时,材料表中必须注明泄压阀自带压力表。   

一些设计和《图示》在泄压阀前漏设过滤器。虽然一些泄压阀的导阀前控制管路自带过滤器,但主管没有滤器,存在块状固体物质堵塞控制管路及控制腔下腔进水孔道的可能。一些丝状物质也有可能缠在阀瓣位置造成关闭不严。《控制阀规》5.5.1也规定泄压阀组必须配置过滤器。

十六、泄压阀整定压力低于稳压装置停泵压力,造成不时泄水。    

室外栓临时加压系统,主泵扬程低,易出现。还有个别喷淋系统,稳压装置设于地下室,也经常出现,如喷淋主泵H=1MPa,稳压装置启停泵压力分别为0.92MPa1.26MPa(选自17S205),第三类是个别多层民用建筑,最不利消火栓只需0.25MPa,稳压装置没有尽量按最小压力控制。上述三种情况经常出现稳压装置停泵压力高于泄压阀整定压力。

稳压装置停泵压力不宜过高,可以加大气压罐容积,在保证调节容积大于150L前提下,加大α数值,避免稳压装置启停泵压力大于整定压力。

十七、泄压阀整定压力低于屋顶水箱压力造成屋顶水箱漏水到消防水池。    

常见于高层住宅项目,仅地下车库或配套公建设置喷淋,压力不高,水泵扬程不大,由于泄压阀整定压力必须低于Ho,屋顶水箱压力高于泄压阀整定压力,造成系统失效。    

解决办法有两个,一是屋顶水箱出水管加减压阀组,二是适当提高喷淋泵扬程,具体采用哪种方式,需要具体项目分析。

十八、泄压阀整定压力大于屋顶水箱出水管减压阀组后安全阀整定压力。    

安全阀整定压力,设计人员一般均是参照《图示》建议,按高于减压阀后静压0.4MPa,没有前后对照和分析进行调整。如在超高层项目,由于消防泵扬程高,经常出现安全阀低于泄压阀整定压力的情况。上述高层住宅项目地下车库喷淋系统也存在。这种情况,火灾初期低流量时,消防泵泄流不是首先开启泄压阀,而是减压阀组安全阀动作排水,造成消防蓄水浪费及存在风险。   

《安全阀》3.2.1规定排放压力不大于1.2Ps,启闭压差不大于0.2Ps,有可能某些产品回座压力过低,造成消防泵可能在低于设计压力工况下长期运行,影响灭火。    

十九、稳压设备与消防系统管网的连接有设置止回阀,但泄压阀整定压力大于稳压设备的安全泄压阀整定压力。   

《消防气压给水设备》(GB27898.1-2011)5.12.6规定:设备的出水主干管道上应设置安全泄压阀,其开启压力不应大于设备最高工作压力的110%,其回座压力不应低于设备最高工作压力的85%。当稳压设备额定压力接近系统压力时,且稳压设备与消防系统管网的连接漏设止回阀时,消防泵泄流不是首先开启泄压阀,而是稳压设备安全阀动作排水。

许多地方的设计,消防管道没有按《消水规》8.2.8规定按系统工作压力选择管材,而是设计工作压力,暂且不论对错。稳压设备《消水规》虽没有要求,也宜按系统工作压力选型,按设计工作压力选型的,也没有问题。但当消防泵扬程接近1.0、1.6MPa时,出现系统泄压阀整定压力(1.2、1.92MPa)大于稳压设备的安全泄压阀整定压力(1.1、1.76MPa)。

上述这几个问题的解决不难,设计人员先得熟悉系统原理和进行参数计算,并全面复核各种指标并相应调整即可。

二十、稳压设备与消防系统管网的连接有设置止回阀,但系统没有设置水锤消除器。   

《消水规》8.3.3规定:当消防水泵出水管上设有囊式气压水罐时,可不设水锤消除设施。因此不少项目没有设置水锤消除器,但没有注意到稳压设备后存在止回阀,不能消化水锤。

 
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