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        電磁流量計

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        電磁流量計在消防水泵房及屋頂消防水箱給排水中的應用設計要點

        來源:www.finalbug.org作者:徐凱輝發表時間:2018-06-12

               摘 要: 消防水泵房及屋頂消防水箱作為每個建筑工程消防供水系統的總樞紐,其合理的布局和設計直接影響整個消防系統的正常使用。 本文結合《消防給水及消火栓系統技術規范》( GB50974-2014 )等相關規范及手冊的規定,簡述了消防水泵的分類及其選用和布置,介紹了消防泵進出水管及其附件,以及消防水泵房輔助設備的設計要求。 而屋頂消防水箱作為撲滅建筑初期火災的設施能起到至關重要的作用,本文對屋頂消防水箱的設計要點亦做了簡單的描述。

         
        前 言
               隨著相關防火規范的不斷完善和進步,消防系統儼然成了建筑物內部**常規的設計單元。對于每個消防系統來說,其設計是否合理、運行是否良好、反應是否靈敏、維護管理是否到位都將直接關系到人民的生命及財產的安全。而消防水泵房作為整個消防系統的總核心,其設計的合理性還關系到工程造價,泵房內設備布置間距過大將會造成泵房面積增大,增加不必要的浪費;設備布置間距過密,又會帶來安裝和檢修維護方面的困擾。因此根據工程性質合理選用消防泵、按照規范要求合理布置設備間距,是作為設計者設計消防水泵房時應該重視的環節。同樣,屋頂消防水箱的合理設計,對于增加消防系統的安全性也起到關鍵性的保障功能。因此,作為設計人員來說,設計消防水泵房及屋頂消防水箱時,除了要求對規范熟練以外,還要求對設備的種類、材質、型號、性能、組裝、測試等均有充分的了解。
         
        1 消防泵分類和選用
               通常情況下,民用建筑采用的普通消防泵有:單級單吸臥式離心泵、單級單吸立式離心泵、多級單吸臥式離心泵、多級單吸立式離心泵等。臥式多級泵出水口可以水平或豎直向上,立式多級泵出水口相對吸入口可以成 0°、90°、180°、270°4 個方向。消防水泵房內多為陰冷潮濕的環境,消防水泵材質應選用防腐性能好的,水泵外殼宜為球墨鑄鐵,葉輪宜為青銅或不銹鋼?!断澜o水及消火栓系統技術規范》(GB50974-2014)5.1.6 條第 4 款規定,消防泵流量揚程性能曲線應為無駝峰、無拐點的平滑曲線:零流量時的壓力不應大于設計壓力的 140%,且宜大于設計壓力的 120%;當消防水泵出流量為設計流量的 150%時,消防水泵的出口壓力不應低于設計壓力的 65%;消防水泵所配驅動器的功率應滿足水泵曲線上任何一點運行所需的功率要求 [1] 。關于此條規范要求可以理解為避免水泵運行時出現喘振水錘等現象造成水泵損壞。零流量的壓力不應大于設計壓力的140%是為了防止系統在小流量運行時壓力過高,造成系統管網投資過大或系統超壓過大;零流量的壓力不宜小于設計壓力的 120%是因為如果消防水泵性能曲線沒有一定的坡度,實現壓力和水力控制有一定難度,因此規定了消防水泵零流量時壓力的上限和下限。而切線泵的性能曲線較平,往往不能滿足上述要求,故消防工程中不建議采用切線消防泵。
         
        2 消防泵進出水管及附件
               消防泵進水管與吸水管或消防水池出水管連接。消防泵進水管流速宜為 1.0~1.6m/s,進水管道流速與管徑大小關系詳見表 1。從水泵進水管口到吸水喇叭管上順序設置偏心大小頭、軟接頭、管道過濾器、明桿閘閥或帶自鎖裝置的蝶閥,當設置暗桿閥門時應設有開啟刻度和標志;當管徑超過 DN300 時,宜設置電動閘閥。消防水泵吸水管可設置管道過濾器,管道過濾器的過水面積應大于管道過水面積的 4 倍,且孔徑不宜小于3mm。
         
               消防泵進出口應分別設有壓力真空表和壓力表等檢測儀表,連接在水泵進出口法蘭取壓口上,可由水泵廠家配套提供。壓力儀表表盤直徑不應小于 100mm,連接壓力儀表的管道直徑不小于 6mm,并設置表彎和關斷閥門。壓力儀表的精度可根據實際需要配套使用。
         
               消防泵出水管流速宜為 1.5~2.5m/s,出水管道流速與管徑大小關系詳見表 1。消防泵出口依次連接同心大小頭、軟接頭、防水錘止回閥、試水三通、明桿閘閥或帶自鎖裝置的蝶閥,當設置暗桿閥門時應設有開啟刻度和標志;當管徑超過 DN300 時,宜設置電動閘閥。同一系統的各臺消防泵出水管應分別與消防環網的不同管網連接,即在環網上設置閥門將環網分段,當管網檢修時,仍可使用部分消防泵。
        水泵進出水管流速與管徑大小關系表
               按照規范,消防泵出水干管設置壓力開關可啟動消防泵。壓力開關建議每臺泵設置一個,設于水泵出口止回閥之后。消防泵供水高度超過 24m 時,應設置水錘消除器。如消火栓系統和自動噴水系滅火系統合用氣壓罐,在氣壓罐通往 2 個系統的出水管上設有止回閥,消防水泵的水不能進入氣壓水罐,仍需要在消防泵出口設置水錘消除器。水錘消除器按水泵出水管管徑選型,應盡可能靠近水泵出口止回閥后安裝,并在入口處設置檢修閘閥。
         
        3 消防水泵房輔助設備
               消防水泵房的輔助設備包括:流量檢測裝置、消防排水設備、起重設備、通風設施、配電設施等。
         
               每組消防系統分別設置一套獨立的流量和壓力檢測裝置,用于檢測每臺消防泵流量和壓力,同時也可兼顧檢測設置在泵房內的報警閥流量。流量檢測裝置采用流量計,流量計有電磁流量計、超聲波流量計、渦輪流量計、差壓孔板式流量計等。電磁流量計和渦輪流量計可以達到 0.4 級的精度,因此消防系統流量測試可以采用一體式電磁流量計或渦輪流量計 [2] 。流量計**大量程的 75%應大于**大一臺消防水泵設計流量的 175%。壓力檢測裝置的計量精度應為 0.5 級,其**大量程的 75%應大于**大一臺消防水泵設計壓力的 165%。流量計排水接入消防水池,出水口應向下。出水口位于**高水面上時,在流量計后可不設檢修閘閥,否則應設檢修閘閥。每臺消防水泵出水管上應設置 DN65 的試水管,并應采取排水措施。
         
        電磁流量計的主要優點
         
                (1)電磁流量計的輸出只與被測介質的平均流速成正比,而與對稱分布下的流動狀態(層流或湍流)無關。所以電磁流量計的量程范圍極寬,其量程比可達20:1,有的甚至可達100:1的量程比。
                (2)工業用電磁流量計的口徑范圍極寬,從幾個毫米一直到幾米,而且國內已有口徑達3m的實流校驗設備,為電磁流量計的應用和發展奠定了基礎。
                (3)電磁流量計的傳感器結構簡單,測量管內沒有可動部件,也沒有任何阻礙流體流動的節流部件。所以當流體通過流量計時不會引起任何附加的壓力損失,是流量計中運行能耗**低的流量儀表之一。
                (4)電磁流量計無機械慣性,反應靈敏,可以測量瞬時脈動流量,也可測量正反兩個方向的流量。
                (5)可測量臟污介質、腐蝕性介質及懸濁性液固兩相流的流量。這是由于儀表測量管內部無阻礙流動部件,與被測流體接觸的只是測量管內襯和電極,其材料可根據被測流體的性質來選擇。例如,用聚三氟乙烯或聚四氟乙烯做內襯,可測量各種酸、堿、鹽等腐蝕性介質;采用耐磨橡膠做內襯,就特別適合于測量帶有固體顆粒的、磨損較大的礦漿、水泥漿等液固兩相流以及各種帶纖維液體和紙漿等懸濁液體。
                (6)電磁流量計是一種體積流量測量儀表,在測量過程中,它不受被測介質的溫度、粘度、密度以電導率(在一定范圍)的影響。因此,電磁流量計只需經水標定后,就可心用來測量其它導電性液體的流量。
         
        電磁流量計的主要不足
                (1)不能用來測量氣體、蒸汽以及含有大量氣體的液體。
                (2)不能用來測量電導率很低的液體介質。如對石油制品或有機溶劑等介質,目前電磁流量計還無能為力。
         
               根據《建筑設計防火規范》(GB50016-2014)第 8.1.8 條: “消防水泵房和消防控制室應采取防水淹措施 [3] 。”此條為強制性條文,設計時應予以特別重視。在實際火災中,有不少消防水泵房和消防控制室因被淹或進水而無法使用,嚴重影響消防設施的滅火、控火效果,影響滅火救援行動。為防止消防水泵房水淹,要合理確定這些房間的布置樓層和位置。通常在消防水泵房內靠近消防池壁處設置主排水溝,用于承擔消防水池溢流排水及收集泵房內地面排水(排水管道流量計)。若消防泵房設于地下室或泵房地面低于室外地面時,需設置集水坑并在集水坑內設潛水泵將坑內水抽排至室外。同時在房門口設置門檻阻擋外水進入也是一項有效措施。消防水泵房應根據水泵質量及機組布置形式設置合適的起重設備 [4] 。一般建筑內消防水泵質量不超過 3T,通常采用固定吊鉤、移動吊架或手動起重設備。嚴寒地區消防水泵房采暖溫度不低于 10℃,無人值守時不應低于 5℃。消防水泵房應有良好的通風設施和配電設施,或設置專用消防水泵控制室。
         
        4 消防水泵房平面布置
               消防水泵房平面布置時應主要圍繞消防泵的臺數進行布置,力求進出水管道**短(尤其是進水管),排列整齊,方便日常巡視、檢測及維護檢修,并盡可能減小占地面積,充分利用泵房面積,不要造成無謂的浪費,增加建設成本。
         
               水泵機組之間間距一般從**下面的基礎算起,側面有管道時,一般應從管道側面算起。水泵機組間距要求見表 2。
        水泵機組布置間距要求
               水泵機組考慮就地檢修時,機組之間的間距應不小于機組的寬度+0.5m??紤]集中檢修時應預留集中檢修場地。檢修場地的大小應按照不小于機組大小再加上周邊均有不小于 0.7m 的通道確定。檢修場地的位置應考慮起重設備能夠到達。
         
               水泵房內還需考慮控制柜的位置??刂乒竦拇笮「鶕刂频乃枚嗌俅_定,通常是控制 1~2 組消防泵。2 組消防泵可以是不同消防系統的1~2 臺消防水泵??刂乒袂巴ǖ缹挾炔灰诵∮?1.5m,控制柜上方不宜有水管通過,否則應采取措施防止水滴到控制柜上。圖 1 為某六層辦公樓地下室消防水泵房平面布置示意圖。
         某地下室消防水泵房平面布置示意圖
        5 屋頂消防水箱
               屋頂消防水箱的主要作用是供給建筑物初期火災時的消防用水水量,并保證相應的水壓要求。水箱壓力的高低對于撲救建筑物頂層或附近幾層的火災關系也很大,壓力低可能出不了水或達不到要求的充實水柱,也不能啟動噴淋系統報警閥壓力開關,影響滅火效率,為此, 《消防給水及消火栓系統技術規范》(GB50974-2014)5.2.2 條規定,高位消防水箱的設置位置應高于其所服務的水滅火設施,且**低有效水位應滿足水滅火設施**不利點處的靜水壓力。當不能滿足上述要求時,還需配套設置增壓穩壓設備。
         
               屋頂消防水箱跟消防水泵房一樣,應有防凍隔熱、隔震隔音、通風良好、配電齊全等相應配套設施。由于屋頂消防水箱一般至于建筑物**高位置,水箱與水箱基礎、水箱基礎與屋面結構均應牢固連接,同時水箱的人孔以及進出水管的閥門等應采取鎖具或閥門箱等保護措施。
         
        6 結 語
               消防水泵房和屋頂消防水箱是每個工程消防供水的總樞紐及心臟,設計時除應滿足上述要求外,還要兼顧消防水池(水箱)、消防取水口、設計水位等的具體情況,對于不同高度要求的水位設計應能就地顯示并能顯示與有專人監控的消防控制室或值班室;確保消防水泵房設計經濟合理,消防系統工作可靠,運行安全,日常維修、維護和管理方便;保證屋頂消防水箱對于撲滅建筑初期火災能夠發揮**有效的作用。
         
         
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