廠前區(qū)消火栓穩(wěn)壓泵頻繁啟動(dòng)的原因及治理

羅吉江，郭秀霞

0　概述

在某核電機(jī)組的廠前區(qū)，布置了廠前區(qū)高壓消防系統(tǒng)。正常運(yùn)行時(shí)，消防系統(tǒng)內(nèi)充滿了水，由消防穩(wěn)壓泵維持高壓。對(duì)于整個(gè)消防系統(tǒng)而言，消防穩(wěn)壓設(shè)備是系統(tǒng)中非常重要的組成部分。因穩(wěn)壓泵兼有日常穩(wěn)壓和火災(zāi)初期提供消防用水兩方面的功能，對(duì)于消防系統(tǒng)是否能快速有效地?fù)錅缁馂?zāi)，穩(wěn)壓泵起著關(guān)鍵的作用。

1　系統(tǒng)設(shè)備的布置

某核電機(jī)組的廠前區(qū)消防水分配系統(tǒng)，由消火栓系統(tǒng)和噴淋系統(tǒng)組成。消火栓系統(tǒng)的水源，取自水處理廠的除鹽水原水池。系統(tǒng)由布置在水處理廠二級(jí)泵房?jī)?nèi)的3臺(tái)消火栓泵、2臺(tái)消火栓穩(wěn)壓泵、以及布置在水處理廠零米處的2個(gè)氣壓罐組成。消火栓系統(tǒng)的管網(wǎng)被布置成環(huán)狀，可為除鹽水廠房、水處理廠、綜合辦公樓、檔案館、運(yùn)行維護(hù)大樓(簡(jiǎn)稱運(yùn)維樓)等處，提供消防用水，也可為輔助消防系統(tǒng)提供臨時(shí)消防水。廠前區(qū)高壓防火系統(tǒng)的布置，如圖1所示。該消防系統(tǒng)具有布置范圍廣、用戶接口多、閥門多等特點(diǎn)。在系統(tǒng)內(nèi)，既有地埋管道，又有地上管網(wǎng)，整個(gè)管網(wǎng)長(zhǎng)約4 km。室外的地埋管除部分管道采用鑄鐵管外，其余均采用鋼塑復(fù)合管，地面上的管道采用涂塑鋼管。

圖1　廠前區(qū)消防系統(tǒng)的布置

該系統(tǒng)內(nèi)，有 2個(gè)除鹽水原水池，容積為1 500 t;消火栓泵共3臺(tái)，二用一備，設(shè)計(jì)參數(shù)Q=40 L/s，H=80 m;消火栓穩(wěn)壓泵有2臺(tái)，一用一備，設(shè)計(jì)參數(shù)Q=4 L/s，H=100～110 m;2個(gè)氣壓罐，雙罐工作，每罐的有效調(diào)節(jié)水量為3.5 m3;消火栓主管道的管徑為DN300，設(shè)計(jì)流量為80 L/s，管道的設(shè)計(jì)壓力為2.0 MPa。整體消防系統(tǒng)的工作壓力為0.8 MPa。

目前，廠前區(qū)的消火栓系統(tǒng)，具有向除鹽水廠房、水處理廠、運(yùn)行維護(hù)大樓、綜合辦公樓、檔案館(包括模擬機(jī)廠房)提供室內(nèi)消防水的條件，在 B1路以西、A3路以北、廠區(qū)北圍墻以南及西環(huán)島路以東的范圍內(nèi)，為室外的消防栓提供消防水。隨著用戶的增加，消火栓管網(wǎng)內(nèi)的壓力每況愈下。最終，消防栓管網(wǎng)壓力達(dá)到設(shè)計(jì)壓力后，已不能穩(wěn)壓，引發(fā)了穩(wěn)壓泵的頻繁啟停。在手動(dòng)狀態(tài)下，消防系統(tǒng)的管網(wǎng)壓力僅維持在約0.3 MPa。管網(wǎng)壓力太低，已不能滿足綜合辦公樓等區(qū)域內(nèi)的消防要求。因此，解決消防系統(tǒng)壓力不穩(wěn)定的問(wèn)題，已迫在眉睫。

2　穩(wěn)壓泵頻繁啟動(dòng)的危害

穩(wěn)壓泵的頻繁啟停，給消防管網(wǎng)造成了沖擊，壓力的頻繁波動(dòng)，減少了消防管網(wǎng)的使用壽命，更容易使管網(wǎng)產(chǎn)生新的泄漏點(diǎn)。

穩(wěn)壓泵的頻繁啟停，也容易影響泵的運(yùn)行，增加泵的故障率。啟動(dòng)次數(shù)過(guò)于頻繁，將損傷電機(jī)和電流接觸器。

穩(wěn)壓泵的頻繁啟動(dòng)，增加了系統(tǒng)能耗及運(yùn)行費(fèi)用。

3　穩(wěn)壓泵頻繁啟動(dòng)的原因

綜合分析系統(tǒng)設(shè)備的運(yùn)行情況，發(fā)現(xiàn)穩(wěn)壓泵的頻繁啟動(dòng)，主要存在幾個(gè)方面的問(wèn)題。

(1)消防泵和穩(wěn)壓泵的出口閥有故障

正常運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)中消防泵和穩(wěn)壓泵的出口逆止閥，應(yīng)處在開啟狀態(tài)。若任一泵的出口逆止閥關(guān)閉不嚴(yán)密，母管內(nèi)的水將通過(guò)逆止閥倒流至原水池。這樣，系統(tǒng)壓力就不能維持，最終導(dǎo)致穩(wěn)壓泵的頻繁啟動(dòng)。

(2)系統(tǒng)有泄漏點(diǎn)

系統(tǒng)的泄漏點(diǎn)，可分為外漏和內(nèi)漏。由于既有地埋管道，又有地上管網(wǎng)，系統(tǒng)管網(wǎng)較為復(fù)雜，查找泄漏點(diǎn)十分不易。查找漏點(diǎn)時(shí)，首先應(yīng)針對(duì)母管管路進(jìn)行檢查，檢查安全閥是否漏流，其次對(duì)地面上的消火栓進(jìn)行檢查。同時(shí)，排查系統(tǒng)內(nèi)各個(gè)閥門。檢查系統(tǒng)內(nèi)是否串入了其它管道系統(tǒng)，尤其應(yīng)重點(diǎn)檢查與其它管網(wǎng)有接口的閥門，最后檢查地埋管，應(yīng)特別重視地埋管上方經(jīng)常有重載車通過(guò)的區(qū)域。

(3)壓力開關(guān)的問(wèn)題

穩(wěn)壓泵自動(dòng)控制系統(tǒng)接受管道內(nèi)的壓力信號(hào)，當(dāng)系統(tǒng)壓力降至整定值，穩(wěn)壓泵將連鎖啟動(dòng);當(dāng)系統(tǒng)壓力升高達(dá)到設(shè)定值，穩(wěn)壓泵連鎖停運(yùn)。壓力開關(guān)測(cè)點(diǎn)的安裝位置或壓力開關(guān)失靈，都將影響穩(wěn)壓泵的運(yùn)行。

(4)系統(tǒng)內(nèi)的氣壓罐

氣壓罐可緩解穩(wěn)壓泵啟停時(shí)過(guò)于頻繁的沖擊。停泵時(shí)，因管內(nèi)的水錘作用，氣壓罐能吸收系統(tǒng)內(nèi)的壓力沖擊。

(5)穩(wěn)壓泵的整定值

系統(tǒng)內(nèi)壓力由穩(wěn)壓泵提供，當(dāng)壓力升高，達(dá)到穩(wěn)壓水容積的高水位時(shí)，穩(wěn)壓泵自動(dòng)停止運(yùn)行;當(dāng)壓力降低，達(dá)到穩(wěn)壓水容積的低水位時(shí)，穩(wěn)壓泵自動(dòng)開啟。如此循環(huán)，以保持系統(tǒng)的高壓狀態(tài)。當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，隨著消火栓的投入使用，系統(tǒng)壓力開始下降，自動(dòng)啟動(dòng)消火栓泵滅火。

穩(wěn)壓泵自動(dòng)啟動(dòng)壓力與自動(dòng)停止壓力之間的范圍越大，則穩(wěn)壓泵自啟動(dòng)的時(shí)間間隔越長(zhǎng)。

4　穩(wěn)壓泵頻繁啟動(dòng)的治理

4.1　排查系統(tǒng)中邊界閥門

采取由小到大、由面到點(diǎn)的工作思路，聯(lián)合治理系統(tǒng)的內(nèi)漏和外漏點(diǎn)。由小到大，是將廠前區(qū)消火栓系統(tǒng)分割成若干子系統(tǒng)，確保小的系統(tǒng)無(wú)泄漏，然后再逐漸擴(kuò)大檢查范圍。由面到點(diǎn)，是將可能存在的泄漏點(diǎn)全部隔離，然后逐一排查。

首先，排查二級(jí)泵房?jī)?nèi)的母管安全閥、各泵的逆止閥。關(guān)閉出口母管總門后進(jìn)行升壓試驗(yàn)，確認(rèn)逆止閥是關(guān)閉嚴(yán)密的。排除了因逆止閥泄漏導(dǎo)致系統(tǒng)壓力維持不住等因素。

對(duì)廠前區(qū)消火栓系統(tǒng)進(jìn)行放水降壓試驗(yàn)，在此過(guò)程中，該處的壓力長(zhǎng)時(shí)間保持在 0.30～0.34 MPa，而力能區(qū)消防系統(tǒng)的壓力與之吻合，從而確認(rèn)串入外源為力能區(qū)的生消系統(tǒng)。串入外源可能是V102、V106、V120、V127、V133 等處，如圖 1 所示。采用抽閥芯檢查的方法，檢查該邊界閥門是否關(guān)閉嚴(yán)密。經(jīng)檢查，發(fā)現(xiàn)V102、V106閥門已被腐蝕。閥門被解體后的狀況，如圖2所示。暫時(shí)在V102、V106閥門的兩側(cè)，加裝盲板。對(duì)V120、V127、V133閥門直接拆除或加裝了盲板。經(jīng)處理后，再次對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行升壓試驗(yàn)。系統(tǒng)由原來(lái)的壓力維持不住，到穩(wěn)壓泵投自動(dòng)啟動(dòng)的間隔時(shí)間，約為11 min。

圖2　閥門被解體后的狀況

4.2　對(duì)室外消火栓進(jìn)行治理

在廠前區(qū)消火栓系統(tǒng)中，室外消火栓共20余只。對(duì)消火栓逐一進(jìn)行排查后，共發(fā)現(xiàn)七、八處消火栓存在大小不等的泄漏。由于消火栓的密封墊老化，消火栓的泄漏水從自動(dòng)防凍排水口流出。更換了泄漏的消火栓密封墊，重新進(jìn)行系統(tǒng)的升壓試驗(yàn)，至正常壓力后投入穩(wěn)壓泵，穩(wěn)壓泵的自啟時(shí)間間隔，約為24 min。

4.3　系統(tǒng)漏點(diǎn)的治理

關(guān)閉輔助消防水聯(lián)絡(luò)門V001T后，進(jìn)行穩(wěn)壓泵的自啟動(dòng)試驗(yàn)，啟動(dòng)的間隔時(shí)間，約為52 min。開啟廠前區(qū)消火栓系統(tǒng)至輔助消防水聯(lián)絡(luò)門后，穩(wěn)壓泵的自啟時(shí)間間隔下降至約18 min。從而確認(rèn)輔助消防水系統(tǒng)有漏流情況。首先，對(duì)已廢棄的輔助臨時(shí)消防栓進(jìn)行割管封堵，然后再次向輔助消防系統(tǒng)供水，并進(jìn)行穩(wěn)壓泵的自啟動(dòng)試驗(yàn)，啟動(dòng)間隔時(shí)間升至約42 min。繼續(xù)對(duì)主廠房?jī)?nèi)的輔助臨時(shí)消防供水邊界閥門進(jìn)行排查，發(fā)現(xiàn)V1212也存在漏流情況。同樣，對(duì)該閥門進(jìn)行了處理。

4.4　對(duì)氣壓罐缺陷的處理

氣壓罐是消防栓系統(tǒng)中重要的穩(wěn)壓設(shè)備，可有效防止穩(wěn)壓泵的頻繁自啟。經(jīng)查，廠前區(qū)消火栓系統(tǒng)中2個(gè)氣壓罐的運(yùn)行均不正常。氣壓罐中的水囊可能已破裂。拆開檢查后，發(fā)現(xiàn)在A側(cè)氣壓罐的水囊側(cè)面，從上到下的破裂長(zhǎng)度約為1 m。B側(cè)氣壓罐水囊的上法蘭部分?jǐn)嗔鸭s1/3。水囊體與法蘭連接處的破裂情況，如圖3所示。

圖3　水囊體與法蘭連接處破裂

更換了A側(cè)、B側(cè)的氣壓罐水囊。經(jīng)過(guò)處理，再次投運(yùn)穩(wěn)壓泵進(jìn)行試驗(yàn)，穩(wěn)壓泵的啟動(dòng)間隔時(shí)間，約為15 h。穩(wěn)壓泵的自啟動(dòng)運(yùn)行得到了明顯改善。

5　措施和建議

通過(guò)對(duì)廠前區(qū)消火栓系統(tǒng)的查漏和治理，發(fā)現(xiàn)了一些問(wèn)題，為此，提出了一些建議并應(yīng)采取相應(yīng)措施。

(1)廠前區(qū)消火栓系統(tǒng)與力能區(qū)的生活消防水系統(tǒng)連接，且相互備用，是不合適的。消防水系統(tǒng)為專用系統(tǒng)，應(yīng)嚴(yán)禁與生活用水串接。設(shè)置力能區(qū)的生活消防水系統(tǒng)，目的就是讓生活水與消防水共用。當(dāng)時(shí)，將兩個(gè)水系統(tǒng)串接，是臨時(shí)措施?，F(xiàn)在，廠前區(qū)消火栓系統(tǒng)已調(diào)試完畢，達(dá)到了系統(tǒng)要求。力能區(qū)生消系統(tǒng)中的壓力偏低，約為0.34 MPa，而綜合辦公樓消防系統(tǒng)中的壓力，約為0.5 MPa，所以，生消系統(tǒng)的消防水無(wú)法滿足其它系統(tǒng)的需求。建議隔離廠前區(qū)消火栓系統(tǒng)與力能區(qū)的生活消防水系統(tǒng)。

(2)建議加強(qiáng)消防水的使用管理，嚴(yán)禁私自將消防水用于施工用水。

(3)對(duì)系統(tǒng)中閥門進(jìn)行解體檢查后，發(fā)現(xiàn)閥門被腐蝕的現(xiàn)象很嚴(yán)重。為了確保系統(tǒng)的嚴(yán)密性，避免穩(wěn)壓泵的頻繁啟動(dòng)，建議定期檢查閥門的密封狀態(tài)，并隨時(shí)進(jìn)行更換。

(4)加強(qiáng)對(duì)氣壓罐的檢查，定期對(duì)氣壓罐進(jìn)行補(bǔ)氣，維持壓縮空氣的壓力，為0.3 MPa。

(5)隨著廠前區(qū)消火栓系統(tǒng)子項(xiàng)的逐步投入，系統(tǒng)管網(wǎng)越來(lái)越大。為確保消防水系統(tǒng)的運(yùn)行，應(yīng)加強(qiáng)地埋管焊接質(zhì)量的控制。在埋入地下前，應(yīng)進(jìn)行系統(tǒng)的水壓試驗(yàn)。試壓壓力為額定壓力的1.1倍，續(xù)壓2 h，應(yīng)無(wú)泄漏。試驗(yàn)合格后，再接入廠前區(qū)消火栓系統(tǒng)。

(6)穩(wěn)壓泵壓力值的設(shè)定

根據(jù)上海市《民用建筑水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)程》DGJ 08－94－2007的規(guī)定，在高壓消防給水系統(tǒng)中，穩(wěn)壓泵啟動(dòng)的壓力值、穩(wěn)壓泵停泵的壓力值和聯(lián)動(dòng)消防泵啟動(dòng)壓力值之間的差值，應(yīng)不小于 0.05 MPa。美國(guó)的NFPA20標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，消防泵應(yīng)由消防穩(wěn)壓泵的壓力聯(lián)動(dòng)裝置啟動(dòng)，穩(wěn)壓泵啟泵的壓力與停泵壓力的差值，應(yīng)不小于10psi(0.07 MPa)。當(dāng)整個(gè)消防系統(tǒng)的壓力低于穩(wěn)壓泵啟泵壓力5 psi(0.035 MPa)時(shí)，消防主泵啟動(dòng)。當(dāng)整個(gè)消防系給水排水系統(tǒng)的壓力低于穩(wěn)壓泵啟泵壓力10psi(0.07 Pa)時(shí)，消防備用泵啟動(dòng)。

消火栓系統(tǒng)穩(wěn)壓泵啟動(dòng)壓力為1.02 MPa，穩(wěn)壓泵停運(yùn)壓力為1.07 MPa，第一臺(tái)消火栓泵的啟動(dòng)壓力，為1.0 MPa。第二臺(tái)消火栓泵的啟動(dòng)壓力，為0.9 MPa。

6　結(jié)語(yǔ)

重新對(duì)系統(tǒng)設(shè)置后，解決了穩(wěn)壓泵的頻繁啟動(dòng)等問(wèn)題。根據(jù)各相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求，并對(duì)比了各標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的設(shè)置值。經(jīng)分析，不難發(fā)現(xiàn)，穩(wěn)壓泵的設(shè)定值有很大的差異，較佳設(shè)定值的確定，還有待論證。所以，建議下調(diào)或修訂相關(guān)消防系統(tǒng)的設(shè)定值。

參考文獻(xiàn):

［1］王凌旭.中美自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)穩(wěn)壓系統(tǒng)之比較［J］.給水排水，2008，34(s1):273-275.

［2］DGJ08－94－2007.民用建筑水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)程［S］.