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恒压切线消防泵的工作特点及设计选用注意事项


发布时间:2014-7-3 阅读:1052次 【字体: 】 【双击鼠标滚屏】

恒压切线消防泵是九十年代中期研制成功的新型消防专用水泵。它采用特殊的水力设计和泵体结构设计,具有流量扬程和分档比普通离心清水泵更适宜建筑消防给水系统选用,流量~压力(Q~P)特殊曲线平坦无驼峰,对因转动产生磨擦部位的所有零部件采用耐磨、耐腐蚀、抗啮合的材料制造而具有高可靠性、泵体承载能力高、抗超载能力强、启动灵敏等特点,因而更能满足建筑消防给水系统使用工况。
     恒压切线消防泵属于高速泵。高速泵由美国SundYnl公司首先研制成功,主要用于火箭发动机,是一种高扬程和小流量泵。其过流部件和结构形状与一般离心泵不同,是基于新的理论研制成功的一种新型泵。目前泵的转速可达30000r/min,扬程2000m以上。
     高速泵的过流部件由吸入管、叶轮、外周环形空间和排出扩散管组成。高速泵的叶片出口角β2=90°(一般离心泵β2=20~30°),其理论流量~压力(Q~P)特性曲线为一直线。高速泵的叶轮没有前后盖板,是开式的,叶片为放射直叶片,这种放射直叶片叶轮在环形空间内旋转,可以近似认为流体的旋转速度和叶轮的旋转速度相等。当高速泵的排出扩散管喷嘴出流速等于流体在叶轮中的旋转速度时,泵的流量维持不变,而扬程急剧下降到零。高速泵的这种特性称为流量切断特性,这一点则称为流量切断点。高速泵的高效率点在流量切断点左侧附近,应注意在运行中好不要超过高效率点使用。
     下图所示为高速泵的典型代表流量~压力(Q~P)特性曲线:


     大家知道,消防水泵是建筑消防给水系统的心脏。消防水泵选用和安装是否得当,直接关系到建筑消防给水系统能否正常发挥作用。
     基于高速泵的上述特点,恒压切线消防泵的流量~压力(Q~P)特性曲线十分平坦,随着流量Q从零逐渐增加,水泵扬程H基本保持不变,有利于保证消防给水系统的压力稳定,有效防止系统超压。但同时也应注意,当水泵出水流量达到并超过额定流量时,电机轴功率快速增大,并在增大至一定值时因电机严重过载而烧坏,或因电气控制线路保护而停车,使水泵流量和扬程同时跌至零,系统无法使用。《全国民用建筑工程设计技术措施·给水排水》(2003年版)204页7.4.3条第6款要求消防水泵“零流量时的压力不应超过系统设计工作压力的140%,流量为水泵额定流量的l50%时,压力不应低于水泵额定压力的65%”。根据我们及兄弟院同行的设计经验,实际上要满足这一要求很困难。从国内水泵行业生产消防泵厂家提供的消防专用水泵性能曲线可以看到,零流量时压力不超过系统设计工作压力的140%基本上都可以满足;但在流量为水泵额定流量的150%时,压力则普遍达不到上述“不低于水泵额定压力65%”的要求。由于恒压切线消防泵流量~压力(Q~P)特性曲线在大于水泵额定流量时,几乎没有平缓的下降段,曲线急速跌落,并在120%额定流量之前压力降至几乎接近于“零”,此时极有可能出现因电机过载烧坏或电气控制线路保护停车现象。这一点,务必引起设计人员在选用恒压切线消防泵时的高度重视。
     习惯上一般认为,由于自动喷水灭火系统的设计流量是按不利点处作用面积内喷头同时喷水的总流量确定的,在其持续喷水时间(1h)内,不会出现喷淋泵超系统设计流量运行的情况。而现行《高层民用建筑设计防火规范》和《建筑设计防火规范》规定的室内消火栓给水系统的消防用水量是扑救高层民用建筑或高层工业建筑初中期火灾的用水量,是保证建筑物消防安全所必要的低用水量。发生大火时,这样的水量可能是不够的。因此,室内消火栓给水系统在建筑物火灾危险性大、可燃物多、火灾蔓延速度快条件下,在扑救后期火灾时,极有可能出现消火栓给水泵超设计消防用水量运行工况的现象。
     综上所述,在新编国家标准图集《消防专用水泵选用及安装》(04S204)中,针对恒压切线消防泵,我们特别强调指出:当消防给水系统有可能出现超设计消防用水量运行工况时,为满足《技术措施》的这一要求,宜按水泵额定流量乘以67%折减系数选用,即按设计消防用水量的l50%来选用消防水泵,确保建筑物灭火全过程的用水需要,以避免大于水泵额定流量运行工况现象发生。

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