如何實現消防穩壓設施與消防主泵的無縫連接：關于電廠穩高壓消防給水系統參數確定模式的初步思考

儲劍鋒

(華東電力設計院，上海 200063)

穩高壓消防給水系統屬于臨時高壓給水系統，其特點是：平時采用穩壓設施維持管網內消防水壓力，當火災發生管網向外供水流量超過穩壓設施的供給能力時造成系統壓力下降，由管網壓力聯動自動啟動消防水泵。為實現對初期火情的及時撲滅或有效抑制，穩高壓消防給水系統因其具備對管網連續有效供水的能力而在電廠得到廣泛應用。但目前火電廠的實際應用中，大多將消防管網平時的壓力維持在消防泵額定壓力或之下，消防泵得到啟動指令時系統中最不利點壓力已低于消防出水需要，必須等到消防泵啟動并建立起足夠的壓力后才能恢復供水，此前噴頭出水不僅不能滿足消防要求，甚至可能帶來負面影響。在撲滅初期火災的關鍵時刻，這種供水的中斷、延遲顯然是不應該的。

本文結合火電廠工程實際，就如何計算確定電廠穩高壓消防給水系統參數進行初步分析，以期合理確定系統規模、壓力設定及運行方式，確保在消防主泵正常啟動之前穩壓設施可將管網壓力維持在不低于系統要求的壓力，實現消防穩壓罐與消防主泵的無縫連接。

1 穩高壓消防給水系統的運行模式

根據《建規》要求，火警之后30s內消防泵啟動供水(一般情況下，消防泵啟動并達到額定給水參數的時間在10s～15s內)，為實現消防穩壓罐與消防主泵的無縫連接，避免火災初期供水延誤的不利影響，穩高壓消防給水系統應承擔起在消防主泵啟動之前向管網供水的能力。其運行模式初定為：

①平時，穩壓泵運行向穩壓罐充水，達到設定壓力后，穩壓泵停止運行，穩壓罐開始維持管網壓力；隨著滲漏量的累積，管網壓力下降，穩壓罐的穩壓部分容積開始發揮作用，向管網供水，當這部分水量消耗掉時，管網壓力進一步降低，重新啟動穩壓泵補水；

②火災發生時，穩壓泵不足以維持管網壓力，管網壓力繼續下降，此時，管網壓力控制器發出啟動消防主泵的信號，同時，穩壓罐內貯存的消防水繼續供向用水點，直至穩壓罐內貯存的消防水調節容積基本耗盡，屆時消防主泵應已建立起足夠的壓力，可以向管網提供需要的消防用水。

2 消防主泵的多重啟動方式及例行巡檢

以上是按照降壓啟動方式確定的消防主泵的啟動模式，為盡早啟動消防主泵供水，還應充分利用室內消火栓箱、自動噴水滅火系統及火災自動報警系統的啟泵信號及時啟動消防主泵。

根據公安部《固定消防給水設備的性能要求和實驗方法》標準及國標圖集《消防專用水泵選用及安裝》，建議300MW及以上工程消防泵配備數字智能消防巡檢控制設備，該設備是固定消防給水專用設備。消防泵應每周(NFPA20)或每月(GB50261)啟動運轉一次，通過配套設置自動巡檢設備，對泵組及相關控制回路進行例行巡檢，使得系統始終處于有效的備用工作狀態，同時減少運行人員工作量。

3 穩高壓消防給水系統的參數設定

關于消防穩壓泵等的參數設定，在不同行業均已有較多文獻進行探討。本文結合火電廠工程實踐提出如下建議方案：

3.1 穩壓泵的參數確定

(1)穩壓泵的流量應按照系統的滲漏流量計算，在消火栓與自動噴水合用的供水系統中，穩壓泵的流量不宜小于5l/s(18m3/h)。

(2)穩壓泵的啟停壓力設定點均高于穩壓罐的消防水部分的設定出水壓力。

(3)穩壓泵盡量選用性能曲線較陡的泵型，以利于快速聯動消防主泵。

(4)穩壓泵應設備用泵，依次輪換，自動交替運行。

3.2 穩壓罐的參數確定

(1)穩壓罐最低工作壓力宜為消防水泵啟動過程終了時容許的最低表壓力，其值為管網最不利消防滅火設備所需流出水頭的表壓力。

(2)穩壓罐最高工作壓力為穩壓水泵停運的表壓力。

(3)穩壓罐的消防調節水容積建議按照火災初期投入滅火的最大消火栓流量與最大自動噴水流量的較大值考慮，延續時間采用15s，例如300MW機組約1.65m3、600MW機組約1.95m3、1000MW機組約2.25m3。

(4)穩壓罐宜選用專用于消防供水的隔膜式壓力罐。

3.3 壓力設定

(1)穩壓罐自動減壓：Pmax=P1＋0.07MPa；穩壓罐設計壓力不應低于Pmax，可取1.05Pmax；穩壓罐高壓報警：P1＋0.035MPa；式中：穩壓泵停運壓力：P1；

雖然穩壓罐本體設計壓力可達1.58MPa或更高，但考慮濕式報警閥等額定工作壓力多為1.2MPa，1.6MPa產品較少，目前擬按照穩壓泵停運壓力P1不大于1.20MPa做為基準確定其他壓力值。當有更多的1.6MPa報警閥可供選擇時，宜適當提高穩壓罐最高工作壓力。

(2)穩壓泵啟動壓力：P2=P1-0.07MPa，此值即穩壓罐穩壓調節壓力高值；

如果穩壓泵發出啟動失敗信號，自動啟動備用穩壓泵，同時發出報警信號；

(3)消防主泵啟動壓力：P3=P2-0.035MPa，此值即穩壓罐消防調節壓力高值；

(4)備用消防泵啟動壓力及報警：如果消防主泵發出啟動失敗信號，自動啟動備用消防泵，同時發出報警信號；如果壓力繼續下降至P4=P3-0.035MPa，視為消防主泵啟動失敗，立即自動啟動備用消防泵，同時發出報警信號；

(5)穩壓罐調節壓力低值P5：與消防泵臺數及主備關系有關，宜盡量接近消防系統所需供水壓力。一般來說，P5可取管網最不利點消防滅火設備所需壓力的80%～100%。

3.4 穩壓罐容積確定

(1)穩壓罐消防調節水容積

式中：Vt為穩壓罐總容積；α為工作壓力比，α=P5/P3；P5：穩壓罐消防調節壓力低值(絕對壓力)、P3：穩壓罐消防調節壓力值(絕對壓力)； α可在0.50～0.90之間，推薦范圍0.65～0.85；β為容積系數，β=1.05。

(2)穩壓罐消防調節水容積確定

為合理確定穩壓罐容積，有必要按前述要求確定穩壓罐最低工作壓力P5，擬規定如下：P5不小于消防系統供水壓力的80%、且不得小于維持雨淋閥封閉狀態所需的壓力，對應穩壓罐的消防調節水容積按照火災初期投入滅火的最大流量下15s延續時間計算。

4 示例

某600MW火電廠工程消防水泵房內設一臺100%電動工作消防水泵，一臺100%柴油機備用消防水泵，一套消防氣壓穩壓設備。消防水泵Q=580m3/h，H=1.05MPa。

(1)穩壓罐自動減壓：Pmax=P1＋0.07=1.27MPa；穩壓罐設計壓力不應低于Pmax，可取1.58 MPa；

穩壓罐高壓報警：P1＋0.035=1.235MPa；

穩壓泵停運壓力：P1=1.20MPa；

(2)穩壓泵啟動壓力：P2=1.13MPa；

(3)消防主泵啟動壓力：P3=1.09MPa，此值即穩壓罐消防水調節壓力高值；

(4)備用消防泵啟動壓力：P4=1.02MPa；

(5)穩壓罐最低工作壓力按照消防系統供水壓力的80%計算：P5=0.84MPa，此值即穩壓罐消防水調節壓力低值；

(6)工作壓力比α=0.88；消防調節水容積Vx=0.114×Vt；

按照Vx=1.95m3，計算得到穩壓罐總容積Vt=17.1m3。

綜上所述，建議方案為：系統平時穩壓狀態壓力為1.20MPa～1.13MPa；穩壓罐總容積約17.1m3，擬采用DN2200×L5500全膜臥式氣壓水罐；穩壓罐穩壓調節范圍1.13MPa～0.84MPa，其中消防調節壓力范圍1.09MPa～0.84MPa。

5 結語

為實現消防穩壓罐與消防主泵的無縫連接，需要合理確定消防穩壓罐的調節容積、壓力調節范圍，以確保火災發生后，消防穩壓罐可以維持管網壓力直至消防主泵啟動并正常供水。本文結合火電廠的工程實踐，通過計算確定穩壓設施的運行參數，實現了上述目標。類似的設計模式目前在核電廠已有應用，核電廠的消防穩壓設施通常需要提供火災初期或第一臺消防泵尚未達到額定功率時的初期火災消防水量。在消防安全越來越得到重視的今天，這種模式在火電廠及其他行業也有推廣的必要。

按照本文建議的設計模式，消防供水系統增加的費用不多，但火災初期供水的有效性大為增強。由于配備的穩壓罐規模、系統壓力設定均與以往設計有所不同，系統設計時需予以關注。正如開篇所說，設計人員一直在探求穩高壓消防給水系統的設計模式，本文拋磚引玉，供同行參考。

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