变频调速泵在水消防中的应用
随着变频调速技术逐渐成熟,变频调速泵在多层住宅小区及高层建筑的生活、消防供水系统得到了广泛的应用[1-3],且获得了较好的运行效果。本文针对某工程分析了变频调速供水方式,总结了应用变频泵的优越性。
某工程内有6幢10层小高层单元式住宅,建筑高度28.6m ,每层层高2.8m ,室内外高差0.6
m 。本工程针对生活、消防水质、消防安全、设备
投资及运行费用等问题综合考虑决定采用变频调速供水方式。
1消防给水系统介绍
变频调速消防给水系统主要有变频消防泵(含
备用泵)及相应的电控设备、气压罐或稳压泵、管道及相应的压力或流量检测装置等组成。根据管网的压力及用水量变化,通过变频调速器调节水泵的转速,改变水泵的输出总流量,以满足任何时候消防对水量和水压的要求。该系统按供水方式的不同可划分为独立消防供水系统,即每幢楼单独设置1套供水设备,通过水泵加压供水,另一种为区域集中的消防给水系统,几幢建筑共用1套消防给水设备,通过水泵统一加压,满足各幢楼消防压力的要求。
2变频方式的选择
根据《建筑设计防火规范》(GBJ 16-87)和《高
层民用建筑设计防火规范》(GB 50045-95)中的规定,超过7层的单元式住宅及超过6层的塔式住
宅,应设置室内消火栓系统,且高层建筑应设独立的消火栓给水系统。对于大多数高层建筑,往往采用独立的消防给水系统,而对于建筑高度不太高,楼群比较密集的小高层住宅群,其消防给水系统在具体实施过程中,有以下2种供水方式供选择。
2.1独立的变频供水方式
每幢建筑均设独立的消防给水系统。由消防泵
从消防水池吸水供消防时应用。这种方式每幢建筑均设泵房、消防泵、水池等,显然很不经济,在实际工程中采用的可能性很小。
2.2区域集中的消防供水方式
整个小区采用一个加压泵房,通过水泵集中加
压向各个建筑物供水。根据生活、消防水泵是否合用可以分为如下2种情况:
!消防变频恒压给水系统
这种供水方式将生活水泵、消防水泵分开设置。消防系统考虑1次火灾,整个小区为1个消防供水系统,通过消防泵将水输送至每幢楼消防管网,每幢楼均有1个屋顶水箱,箱里储存一定量的初期消防用水。
消防给水系统采用1套独立变频给水设备时,常用的运行方式有2种,一种是消防主泵变频供水(设变频备用泵),平时无消防时,设备处于稳压工作状态,由电接点压力表采集管网水压信号,当管网水压低于稳压下限时,消防泵变频运行,向消防管网补水,当管网水压达到稳压上限时,消防泵软
变频调速泵在水消防中的应用
摘要:结合实际工程阐述了消防给水系统的组成,介绍了变频泵在消防水系统中的应用形式,经比较认为某工程选用生活、消防共用给水系统较为合理。针对该工程进一步分析了水泵的调速范围和应用效果,认为水泵的调速范围在80%～100%之间,才能获得最佳的运行效果。
关键词:变频调速泵;消防给水;建筑消防中图分类号:TU998.13
文献标识码:B
文章编号: 1009-2455(2005)04-0065-03
葛晓霞
(中国人民武装警察部队学院消防指挥系,河北
廊坊
065000)
收稿日期:2005-02-22;修回日期:2005-05-09
·65
·
1.稳压泵
2.小型气压罐
3.压力传感器
4.电磁阀
5.变频主泵
6.变频调速控制器
7.压力控制器
8.稳压泵控制器
9.电器控制柜
10.水流指示器
11.减压阀
停止。发生火灾时,设备接到消防信号,立即进入消防恒压供水状态。变频柜具有循环软启动功能,若一台泵故障或流量不够,可自动变频启动另一台泵。消防信号解除,立即恢复至平时消防高稳压供水状态(见图1)。另一种是系统配置2台消防主泵(其中1台备用)、1台消防稳压泵、隔膜式气压罐。平时由消防稳压泵及隔膜气压罐维持管网压力恒定,火警发生时,自动按消防用水量依此变频启动消防主泵供水(见图2)。这2种运行方式均可有效避免消防初期用水量小而引起的管网超压问题。
在实际工程中,完全将变频调速水泵用于消防给水系统的情况并不是很多,因为变频调速水泵较之恒速泵的最大特点就是高效节能。但变频调速设备的关键部件变频器造价较高,至于节能对于消防给水系统意义不大。变频泵用于高层建筑消防时,常常是将小流量高扬程稳压泵置于变频调速控制,消防水泵处于工频状态。前者保证消防系统所需的水压,后者在火灾发生后相继启动供水灭火。平时根据压力开关信号启停稳压泵维持系统压力,当发生火灾时,稳压泵不能维持消防所需压力而降至一设定点时自动启动消防给水工作泵。满足消防状态下,流量和压力的需要。
!生活消防合用变频供水设备
该系统是由生活水泵、消防水泵合用的生活
消防共用给水系统,见图3。整个小区仅采用1组变频水泵,为生活给水系统和消火栓供水系统合用。该系统中配置多台变频泵、补水稳压泵、隔膜式气压罐。系统具有2个恒压设定值,分别是生活和消防设定压力。平时系统按生活设定压力运行,同时向消防系统补压,维持消防管网压力。当火警发生时,微机控制器接到消防信号后自动控制系统将供水压力提高到消防设定压力,变频泵进行频率切换,提高扬程,增加流量。若单台水泵的流量不能满足需要,按消防所需水量,依次启动多台水泵参与运行,供给全部系统设计流量。在夜间小流量时,通过稳压泵和气压罐或者变频辅泵维持系统的流量和压力。该系统同独立消防系统相比,有效地防止了消防泵长期不用而引起锈死的现象,消防用水时,供水能力亦有可靠保证。
对于高层建筑,《高层民用建筑设计防火规范》
GB 50045-95第7.4.1条规定"室内消防给水系统应
与生活、生产给水系统分开独立设置"。如果加压设备采用上述合用系统时(见图3),生活、消防管道系统应分别从设备接出。当消防状态下不需供给生活用水时,应在生活管网上装一电磁阀,当设备接到消防启动信号后,应先关闭电磁阀,再自动将供水压力提高至消防设定压力,供给消防所需全部用水量。当消防状态下同时应保证生活用水时,应在生活管网上装一减压阀,将减压阀阀后压力设定为生活设定压力。
综合上述2种变频供水方式,在该工程中选择了生活、消防合用变频设备的供水方案。
无论采用何种变频供水方式,我们须注意消防水箱的问题。目前,按《建筑设计防火规范》的规定仍将采用变频调速给水设备的系统列为临时高压给
图1变频恒压给水系统(1)
水池
接消防管网
水泵接合器
变频泵
图2变频恒压给水系统(2)
水池
接消防管网
水泵接合器
变频泵
气压罐稳压泵
图3生活、消防两用变频恒压供水系统
消防供水管网生活供水管网
消防供水管网
21
3
45
67
89
1110
储水池
·66
·
表3
混流脱氨吸收塔理想的工艺参数组合
温度/℃
pH 值V 气#V 液水力负荷/(m 3
m -2
h -1
)
$%～3510～10
3000～4000
4.0～
5.0
表4
混流脱氨吸收塔的设计参数
参数名称
混流段
吸收段
水力负荷/(m 3 m -2 h -1)
&.%’’.&%V 气#V 液
(50035000空气流速/(m s -1
)
2.60
2.40
葛晓霞:变频调速泵在水消防中的应用
水系统范畴,要求必须设置消防水箱。由于变频调速水泵能够时时满足消防压力,所以有些地方规范将此系统定义为稳高压给水系统,可以取消消防水箱,且文献[4]中分析了取消消防水箱的可行性。由于各地消防部门界定不同,是否能够取消,需要和当地的消防部门协商。笔者认为,在某些情况下可以适当的放宽要求,如必须设置消防水箱,可以减小消防水箱容积或者降低消防水箱的高度。对于一些小高层或多层住宅建筑,可以允许取消消防水箱。
3水泵调速范围的确定
调速水泵的转速并不是任意可调的。调速水
泵要保持一定的扬程,转速就不可能降低很多,泵调速范围过大必难以维持在高效范围内工作,若长时间运行浪费的能量也相当可观。因此,水泵的设计工况点要尽量满足其在高效调速范围内工作。文献[5-6]分析了调速泵调节的流量范围及转速的合理范围。在设计中应当使设计的最不利点尽量靠近水泵特性曲线高效区的右端点,使调速范围永远处于水泵高效区之间。结合理论分析,本工程选用)%*+,(型水泵,调速范围在-’./
0’’.之间,确保最佳的运行效果。4
效果分析
采用生活、消防合用变频调速供水方式与传统的供水方式相比,具有如下优点:
!从投资方面,节省了至少1套消防供水设
备,从而使系统的设备简单,造价低。由于设备集中设置,为维修管理提供了方便。
"从安全性方面,由于生活水泵时时运转,
如果出现问题,便于发现,有利于消防的安全,进而也省去了水泵的自检过程。同时,由于水泵由生活工况向消防工况的转换完全由自控设备控制,自控设备的可靠性直接影响消防供水的安全性,这对水泵控制设备提出了更高的要求。
#从节能方面,单纯的对于消防给水系统,
节能有限,而对整个供水系统,节能效果却很显著。从运行效果来看,取得了满意的效果。
参考文献:
[0]徐宏军1变频调速供水设备在建筑给水系统中的应用[2]1工程
建设与设计,$’’$,($):&%-46.
[$]黄宗俊1多层住宅小区变频调速供水浅析[2]1广西土木建筑,
0333,$&(():0()-138.
[(]伍雄1变频调速技术在小区供水中的应用[2]1给水排水,
$’’$,28(():0’$-103.
[4]杨云锦1对生活、消防共用变频调速供水设备改进的建议[2]1
消防科学与技术,$’’0,(():(%-36.
[5]王欣清1变频调速常高压消防给水技术的实用性[2]1冶金矿山
设计与建设,$’’0,(((%):&(-45.
[6]崔金贵1变频调速恒压供水在建筑给水应用的理论探讨[2]1兰
州铁道学院学报,$’’’,03(0):-&-89.
作者简介:葛晓霞(034)5),女,河北唐山人,讲师,硕士研究
生,(电话)’(0)-$’)-%)’(电子信箱)677034)89:;<=>1?<@。
(上接第43页)
认为其理想的工艺参数组合如表3。
根据表(工艺参数,可计算混流脱氨吸收塔的设计参数,见表&。
4处理成本及应用
处理每吨废水电耗为’1%$AB =,碱消耗为
’1$0A6,酸消耗为$13-A6,产出$13-A6硫铵母
液。需要说明的是,酸碱的实际消耗与理论计算有差别,原因是废水中存在其他成分干扰。混流脱氨吸收塔对氨的去除率高,1次吹脱率一般大于
3’.,如果采用循环吹脱方式,则氨的去除率将进
一步提高。该法可应用于高浓度氨氮废水处理,尤其适合于合成氨、发酵行业及城市垃圾渗滤液的氨氮去除。
作者简介:陈金思(034)-),男,安徽合肥人,工程师,硕士,
主要从事工业废水处理设计及研究工作,(电话)’%%05&)%&$(0(电子信箱)CDE;D5?=FE:;<=>1?<@。
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