消防泵機(jī)械設(shè)計(jì)及應(yīng)急啟泵裝置探討

劉毅

摘 要：作為消防工作的關(guān)鍵性裝備，消防泵的高效性、可靠度、耐用度等直接關(guān)系到廣大人們的生產(chǎn)和生活安全。文中將從當(dāng)前國內(nèi)消防泵的使用要求和實(shí)際情況出發(fā)，對(duì)消防泵的機(jī)械設(shè)計(jì)和應(yīng)急啟泵裝置等進(jìn)行分析和闡述。

關(guān)鍵詞：消防泵；機(jī)械設(shè)計(jì)；機(jī)械應(yīng)急；啟泵裝置

消防泵是消防工作的重要組成部分。當(dāng)前，國內(nèi)的消防泵的設(shè)計(jì)和制作工作多根據(jù)流量等方面的實(shí)際需求進(jìn)行，可嚴(yán)格參照的標(biāo)準(zhǔn)較為欠缺。以此方式進(jìn)行的消防泵設(shè)計(jì)工作無法有效滿足消防的需要，仍然存在很大的提升與改進(jìn)空間。文中將圍繞消防泵的技術(shù)設(shè)計(jì)要求及機(jī)械應(yīng)急啟泵裝置等方面的內(nèi)容展開探討，以期發(fā)現(xiàn)有效提升國內(nèi)消防泵整體水平的有效方法。

1 消防泵的分類及設(shè)計(jì)要求

（一）消防泵的分類

消防泵的分類方式多樣，種類也較為繁雜，但主要依據(jù)流量和揚(yáng)程的不同進(jìn)行區(qū)分。綜合看來，消防泵都具有密封完全、無泄漏、抗腐蝕性能強(qiáng)等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于消防、環(huán)保和水處理等部分，以對(duì)各類液體進(jìn)行抽送，其中消防系統(tǒng)的應(yīng)用最為廣泛。常見的有無動(dòng)力消防泵、車用消防泵、船用消防泵、工程用消防泵和其他用途如深井消防泵和潛水消防泵等。在對(duì)消防泵進(jìn)行選擇時(shí)，需綜合考慮消防泵的材質(zhì)、主要應(yīng)用區(qū)域、軸流深井泵、吸水性、給排水要求等多方面的因素。

（二）消防泵的設(shè)計(jì)要求

從消防泵的應(yīng)用領(lǐng)域和應(yīng)用特點(diǎn)等方面出發(fā)，消防泵在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，需重點(diǎn)考慮其固有性能、高效性性能和可靠度性能三個(gè)方面。

第一，消防泵的固有性能。受使用特點(diǎn)影響，消防泵的啟用一般發(fā)生在較為緊急的情況下，啟用初期，會(huì)面臨巨大的水流量，此時(shí)，對(duì)水壓有較高要求。伴隨滅火進(jìn)程的推動(dòng)，對(duì)水流量和水壓的要求也隨之降低。因此，消防泵必須既能夠保障初期的大水流量和大水壓，也能實(shí)現(xiàn)對(duì)較小水流量和較小水壓的靈活切換。

第二，消防泵的高效性性能。消防泵主要應(yīng)用于火災(zāi)撲滅情況中，而該類情況發(fā)生突然且危險(xiǎn)系數(shù)高，必須進(jìn)行機(jī)動(dòng)快速處置，因此，消防泵必須符合高效迅速啟動(dòng)的要求，災(zāi)情發(fā)生時(shí)，需第一時(shí)間投入使用。同時(shí)，火災(zāi)撲滅后，也可以實(shí)現(xiàn)快速調(diào)整，減少對(duì)水資源等的浪費(fèi)，達(dá)到收放自如的效果。

第三，消防泵的可靠度性能。消防泵雖使用頻率不高，但在災(zāi)情發(fā)生時(shí)，必須保證正常運(yùn)行，否則將造成無法挽回的嚴(yán)重后果。因此，消防泵的可靠度性能顯得尤為重要。其可靠性能可以從以下幾個(gè)方面考慮：第一，消防泵的使用頻率小，但進(jìn)出口閥門均需要保持開放的狀態(tài)，因此，在零件選擇時(shí)對(duì)其強(qiáng)度和硬度要求較高；第二，使用時(shí)，消防泵的水流量、揚(yáng)程等都比較大，因此，對(duì)消防泵的軸承要進(jìn)行格外的保護(hù)，以實(shí)現(xiàn)消防泵整體結(jié)構(gòu)的合理；第三，消防泵的材料要特殊選擇，需具有較高的耐腐蝕性能；第四，根據(jù)不同消防泵的不同工作范圍，選擇的驅(qū)動(dòng)機(jī)要具有充足的富裕度；第五，需保證驅(qū)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)在緊急情況下可以穩(wěn)定、可靠的運(yùn)行。

2 消防泵的機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)要點(diǎn)

根據(jù)上述消防泵的設(shè)計(jì)要求，在進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)過程中，需要注意以下要點(diǎn)：

（一）從消防泵的固有性能要求出發(fā)，注意其曲線的設(shè)計(jì)

根據(jù)消防泵的固有性能，在性能曲線的設(shè)計(jì)要求較平坦的情況下，要拉大對(duì)出口處安裝角的設(shè)計(jì)。同時(shí)，為防止在設(shè)計(jì)曲線的同時(shí)有駝峰類曲線的出現(xiàn)，要縮小葉片的出口角。考慮到消防泵揚(yáng)程和葉片數(shù)量之間的關(guān)系，設(shè)計(jì)過程中，需要適當(dāng)彌補(bǔ)擴(kuò)大的角口，并調(diào)整葉片數(shù)。通過減少安裝的葉片數(shù)量，可以有效降低駝峰現(xiàn)象發(fā)生的概率。運(yùn)行期間的消防泵的功率消耗與葉片出口處的安裝角呈正相關(guān)關(guān)系，但受消防泵使用頻率相對(duì)較小影響，在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員對(duì)功率消耗可以考慮略少，更多關(guān)注的是消防泵的可用性和可靠度。

（二）從消防泵的高效性性能要求出發(fā)，注意保證其適用性和及時(shí)性

首先，消防泵的高效性要求在出現(xiàn)火災(zāi)情況時(shí)，消防泵具有自發(fā)啟動(dòng)功能。為達(dá)到這一目的，消防泵一旦接收到火災(zāi)訊號(hào)，可立即啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)、驅(qū)動(dòng)機(jī)等設(shè)備。同時(shí)，消防泵需具備較好的吸入性，面對(duì)火情時(shí)，可以盡量減小氣蝕等情況的發(fā)生。此外，為有效保證上述功能及消防泵本身的安全性能，需要在消防泵入口預(yù)留必要的倒灌高度。

其次，為保證消防泵的適用性，保證消防泵既能滿足合理的水量要求，又能對(duì)水壓進(jìn)行有效的控制，要在設(shè)計(jì)期間，將消防泵與變頻調(diào)速設(shè)備進(jìn)行恰當(dāng)?shù)慕Y(jié)合。通過結(jié)合，既可以實(shí)現(xiàn)消防泵對(duì)水量和水壓的把控，也能迅速提高電力的轉(zhuǎn)速。

（三）從消防泵的可靠度性能出發(fā)，注意對(duì)其部件、結(jié)構(gòu)、材料和驅(qū)動(dòng)機(jī)等方面的設(shè)計(jì)

可靠度可以說是消防泵最重要的性能，也是其價(jià)值最大化發(fā)揮的保證。在機(jī)械設(shè)計(jì)過程中，可以從以下幾個(gè)方面入手：

第一，設(shè)計(jì)中要充分保證消防泵的硬度和強(qiáng)度。充分的硬度和強(qiáng)度是保證消防泵啟動(dòng)時(shí)扭矩的必要條件。因此，消防泵的軸必須是一個(gè)加粗、加強(qiáng)的整體性的設(shè)計(jì)。葉輪的葉片部分也應(yīng)進(jìn)行加厚處理。對(duì)于泵推力和徑向的軸承的設(shè)計(jì)，考慮的重點(diǎn)也應(yīng)該是高質(zhì)量和高負(fù)荷能力；

第二，通過合理的泵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)消防泵的平衡。這點(diǎn)是基于消防泵運(yùn)行期間強(qiáng)大的軸向推動(dòng)力考慮的。設(shè)計(jì)中，針對(duì)流量較大的消防泵，可以采用雙吸式，對(duì)無法采用雙吸而只能以流量較大的懸臂葉輪等單吸形式進(jìn)行的，也必須充分考慮平衡性的要求，以保證消防泵的正常使用；

第三，通過選用耐腐蝕性的材料，保證消防泵的使用壽命。特別是在海水中運(yùn)用的消防泵，因海水中具有大量繁殖能力強(qiáng)的貝殼類、藻類等植物，這類植物很容易堵塞消防泵的崩口，同時(shí)，進(jìn)入到葉輪當(dāng)中的貝類植物還能對(duì)葉片的質(zhì)量產(chǎn)生不良影響。所以，海水中的消防泵材料既要抗腐蝕，還需要定期以化學(xué)方式進(jìn)行處理；

第四，從電機(jī)驅(qū)動(dòng)系數(shù)等出發(fā)選擇合適的驅(qū)動(dòng)機(jī)。運(yùn)行期間，電機(jī)的驅(qū)動(dòng)系數(shù)由大流量的啟動(dòng)功率、運(yùn)行功率和消防泵的性能等決定，最大為1.16。同時(shí)，電源的可靠度等也影響電機(jī)的選擇。對(duì)斷路器、轉(zhuǎn)過電流等，電機(jī)也需要發(fā)揮保護(hù)的功能。此外，考慮到在水中的消防泵的電機(jī)組易受潮，因此，需通過空間加熱器的使用來防止短路等情況的發(fā)生。

3 消防泵的機(jī)械應(yīng)急啟泵裝置

機(jī)械應(yīng)急啟泵裝置是消防泵的一種特殊功能，可以應(yīng)用到各類啟泵方法中，如降壓?jiǎn)?dòng)和全壓?jiǎn)?dòng)等。應(yīng)急啟泵發(fā)生后，消防泵內(nèi)的啟動(dòng)操作手柄就會(huì)被拉動(dòng)，并在拉動(dòng)的過程中與消防泵的機(jī)械閉合回路發(fā)生觸碰，從而關(guān)閉接觸器回路。

針對(duì)降壓類型的應(yīng)急啟泵方式，具體可分為三種：第一，最為簡(jiǎn)單的直接應(yīng)急啟動(dòng)。該方式只要在消防泵控制下，機(jī)械應(yīng)急手柄關(guān)閉主接觸器就可以實(shí)現(xiàn)；第二，在星三角的啟動(dòng)控制之下，通過機(jī)械應(yīng)急手柄關(guān)閉正在運(yùn)行的兩大接觸器，實(shí)現(xiàn)應(yīng)急啟動(dòng)；第三，在軟啟動(dòng)控制器下，利用操作機(jī)械應(yīng)急手柄，關(guān)閉旁路內(nèi)的接觸器實(shí)現(xiàn)應(yīng)急啟動(dòng)。三類應(yīng)急啟泵方式，都需要通過機(jī)械應(yīng)急手柄的操作，實(shí)現(xiàn)控制器的關(guān)閉。

4 結(jié)語

對(duì)消防泵這一事關(guān)安全的裝置而言，使用要求是一切設(shè)計(jì)工作的出發(fā)點(diǎn)和落腳點(diǎn)。在對(duì)消防泵機(jī)械及機(jī)械應(yīng)急設(shè)置進(jìn)行設(shè)計(jì)過程中，需要消防泵的設(shè)計(jì)及生產(chǎn)廠家充分考慮消防泵的固有性能、高效性性能和可靠度性能等方面的要求，按照相關(guān)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，對(duì)消防泵的各部分不斷進(jìn)行調(diào)整與優(yōu)化，提高我國消防泵的整體設(shè)計(jì)水平，滿足方方面面的使用要求。

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