關(guān)于消防泵房內(nèi)消防環(huán)網(wǎng)上泄壓閥取值探討

鄭超

（北京城建設(shè)計發(fā)展集團股份有限公司深圳分公司，廣東 深圳518049）

1 引言

隨著國家經(jīng)濟大力發(fā)展，各種類型的建筑不斷涌現(xiàn)，消防問題成為設(shè)計人員必須加以考慮的重要事項，確保消防給水系統(tǒng)的安全顯得極其重要。而消防管網(wǎng)壓力大小的控制直接關(guān)乎消防系統(tǒng)的正常運行，但目前對于采取防超壓措施中泄壓閥的設(shè)置以及取值還不十分明確，眾多的已建和在建消防系統(tǒng)均采取了設(shè)置泄壓閥，設(shè)置泄壓閥已成為消防設(shè)計中普遍認可的一環(huán)，故對于如何合理對泄壓閥取值成了亟待解決的事情。

2 泄壓閥設(shè)置規(guī)定

對于泄壓閥設(shè)置的要求，隨著相關(guān)設(shè)計規(guī)范及手冊的更新做出了一些新的規(guī)關(guān)，現(xiàn)有規(guī)范GB 50974—2014《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》（簡稱《消規(guī)》）[1]中5.1.16 規(guī)定臨時高壓消防給水系統(tǒng)應(yīng)采取防止消防水泵低流量空轉(zhuǎn)過熱的技術(shù)措施，雖沒指出應(yīng)設(shè)置防超壓情況，但15S909《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范圖示》（以下簡稱《消規(guī)圖示》）[2]關(guān)于此條明確指出防止消防泵低流量空轉(zhuǎn)過熱的技術(shù)措施可以采用泄壓閥；GB 50084—2017《自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》[3]中10.2.4 規(guī)定：必要時，應(yīng)采取控制消防水泵出口壓力的措施；《建筑給水排水設(shè)計手冊》第二版[4]第六章建筑消防中提到工作壓力超過0.6MPa 時，裝設(shè)泄壓閥。從這些規(guī)范及規(guī)定看出，設(shè)置泄壓閥是為了防止超壓，確保管網(wǎng)安全。

3 消防系統(tǒng)超壓主要原因分析

1）水泵低流量運行時，根據(jù)水泵特性曲線，會出現(xiàn)較大壓力，可能引起超壓；

2）水泵突然停泵時，可能引起水錘，造成超壓；

3）部分消防系統(tǒng)采用市政直抽的方式，由于市政水壓有一定波動范圍，當(dāng)處于較高點時，也會引起管網(wǎng)超壓，其中地鐵車站普遍采用這種供水方式。

4 泄壓閥設(shè)置泄壓值大小分析

《消規(guī)圖示》對于泄壓閥取值指出，超壓泄壓閥的泄壓值不應(yīng)小于設(shè)計揚程的120%；CECS 144—2002《水力控制閥應(yīng)用設(shè)計規(guī)程》[5]中規(guī)定，泄壓閥的整定開啟壓力應(yīng)不小于系統(tǒng)設(shè)計工作壓力加0.1MPa；《建筑給水排水設(shè)計手冊》第二版中指出，泄壓閥泄流壓力值一般高于工作壓力0.1～0.2MPa。這些已有規(guī)定及建議對于泄壓閥取值都提及工作壓力情況，要保證取值準確則需明確消防系統(tǒng)各壓力含義和判定各壓力大小，而消防系統(tǒng)各壓力主要包含：設(shè)計工作壓力、系統(tǒng)工作壓力和試驗壓力。

設(shè)計工作壓力即設(shè)計壓力，在《消規(guī)》中設(shè)計壓力是滿足所服務(wù)的各種水滅火系統(tǒng)最不利點處水滅火設(shè)施的壓力要求，臨高壓消防給水系統(tǒng)中設(shè)計壓力也就是設(shè)計揚程。

系統(tǒng)工作壓力在《消規(guī)》8.2 中給出了相關(guān)定義，即消防管網(wǎng)可能的最大運行壓力，此壓力是選取設(shè)備、器材、管材管件、閥門和配件等系統(tǒng)組件的參考壓力。

試驗壓力在GB 50242—2002《建筑給水排水及采暖工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》[6]中定義為管道、容器或設(shè)備進行耐壓強度和氣密性試驗規(guī)定所要達到的壓力。《消規(guī)》12.4 中對于試壓也給出了明確的取值情況，試驗壓力和系統(tǒng)工作壓力關(guān)系可以詳見12.4.2 條中的壓力管道水壓強度試壓的試驗壓力表，因此系統(tǒng)工作壓力是試壓壓力選取的依據(jù)。

根據(jù)已有這些有關(guān)泄壓值的規(guī)定，本文認為，泄壓閥的取值大小應(yīng)大于設(shè)計工作壓力，并且還應(yīng)大于系統(tǒng)工作壓力，而對于試驗壓力，泄壓閥設(shè)置與其關(guān)系不大，試驗壓力只是試驗管網(wǎng)耐壓和氣密性的作用，不過在《消規(guī)》5.5.11 條中指出，水泵水錘壓力值如果超過試驗壓力值時候，應(yīng)采取消除停泵水錘的技術(shù)措施，因此，試驗壓力與是否設(shè)置消除停泵水錘有一定關(guān)系，當(dāng)消防管網(wǎng)進行試壓時，應(yīng)關(guān)閉試驗管上的閘閥，以防泄壓閥的誤開啟。

對于設(shè)計工作壓力《消規(guī)》10.1.7 中提供了專門的計算公式，而系統(tǒng)工作壓力的確定較為復(fù)雜，具體情況可以參考《消規(guī)》8.2.3。一般情況下，消防供水采取消防水泵加穩(wěn)壓泵組合的臨時高壓供水模式，這也是目前消防系統(tǒng)最廣泛的一種供水方式。本文將按這種消防供水情況，對系統(tǒng)工作壓力取值進行分析。當(dāng)采用消防水泵加穩(wěn)壓泵組合的臨時高壓消防供水模式時，系統(tǒng)壓力的確定受到消防水泵零流量時的壓力和消防水泵吸水口最大靜壓之和，以及穩(wěn)壓泵維持系統(tǒng)壓力這2 種影響，兩者按大值進行考慮，而此時消防水泵零流量的壓力至關(guān)重要，根據(jù)《消規(guī)》5.1.6 規(guī)定，零流量的壓力應(yīng)不大于設(shè)計工作壓力的140%，且宜大于設(shè)計工作壓力的120%來進行計算。而穩(wěn)壓泵的設(shè)計壓力的選取則按《消規(guī)》5.3.3 的規(guī)定，應(yīng)滿足系統(tǒng)自動啟動和管網(wǎng)充滿水的要求進行確定，通過對比兩者大小，從而確定了系統(tǒng)工作壓力大致取值范圍。因此，系統(tǒng)工作壓力的確定也就迎刃而解。

系統(tǒng)工作壓力確定之后，根據(jù)泄壓閥的開啟和關(guān)閉原理，一般泄壓閥在設(shè)定值前0.10MPa 自動緩慢開啟，當(dāng)?shù)皆O(shè)定值時，泄壓閥全部開啟，確保系統(tǒng)壓力不再上升。反之，當(dāng)壓力下降時也是在設(shè)定值前0.10MPa 內(nèi)進行，當(dāng)降至低于泄壓值0.1MPa 時泄壓閥將全部關(guān)閉，因此，本文認為泄壓值的確定應(yīng)為系統(tǒng)工作壓力加0.10MPa，部分泄壓值的設(shè)定可為系統(tǒng)工作壓力加0.20MPa，這與泄壓閥的靈敏度有關(guān)。這既滿足現(xiàn)有規(guī)范及手冊要求，也能確保消防管網(wǎng)壓力安全。而此時得到的泄壓值同《消規(guī)圖示》規(guī)定其取值應(yīng)不小于設(shè)計揚程（設(shè)計工作壓力）的120%也是相互吻合的，也就是說泄壓值最終是大于系統(tǒng)工作壓力的，也是大于《消規(guī)圖示》中設(shè)計揚程120%的值。本文所得結(jié)論和其他學(xué)者研究成果相似[7]，不過其他研究并未指出其結(jié)論分析具體過程。

最后，還應(yīng)考慮到如果該消防系統(tǒng)未設(shè)水錘消除措施時，水泵突然停泵時，水錘作用可能造成的超壓，特別是穩(wěn)壓泵的水錘作用，以防穩(wěn)壓泵不能正常關(guān)閉，當(dāng)出現(xiàn)這種情況時需對泄壓值應(yīng)進行復(fù)核，確保不會因為水錘作業(yè)而造成泄壓閥的誤開啟。

具體分析過程可簡化為圖1 所示。

5 案例分析

圖1 泄壓值大小分析流程圖

臨時高壓消防給水系統(tǒng)是目前最廣泛采用的消防系統(tǒng)，直抽市政管網(wǎng)進行消防加壓給水的供水方式又是臨時高壓消防給水系統(tǒng)中較為特殊的一種供水方式，這種方式的消防管網(wǎng)壓力受市政管網(wǎng)水壓影響較大，易發(fā)生超壓情況，本文將以某地鐵車站為例，運用上文分析過程，對這種供水模式下泄壓值的取值進行分析。

某車站為地下2 層島式車站，車站中心里程處埋深約17m，車站消防系統(tǒng)采用直抽兩路市政給水管的消防供水模式，市政水壓為0.25～0.60MPa，在消防泵房出水環(huán)狀管網(wǎng)（DN150mm）上引出一根DN100mm 的管，在此管上設(shè)置泄壓閥。

根據(jù)《消規(guī)》，此工況下，消火栓栓口動壓應(yīng)力不小于0.25MPa，由于消火栓栓口動壓力應(yīng)不大于0.5MPa，車站消防泵選型可按設(shè)計揚程20m 進行選型，這也滿足了消防水力計算要求。因此，車站設(shè)計工作壓力為0.20MPa，從而零流量時壓力取值范圍則為0.24～0.28MPa，扣除局部損失以及沿程損失，加上車站本身一定的埋深，零流量時壓力與水泵吸水口靜壓之和變化范圍為0.49～0.63MPa。穩(wěn)壓泵采用下置式，放置于消防泵房，穩(wěn)壓泵的設(shè)計揚程根據(jù)《消規(guī)》計算為41m，經(jīng)17S205《消防給水穩(wěn)壓設(shè)備選用與安裝》[8]選型，可采用揚程為45m 的泵，從而穩(wěn)壓泵起泵壓力為0.42MPa，停泵壓力為0.49MPa。《消規(guī)》8.3.3 中對防水錘有明確規(guī)定，當(dāng)消防水泵供水高度超過24m 時，應(yīng)采用水錘消除器，當(dāng)消防水泵出水管上設(shè)有囊式氣壓水罐時，可不設(shè)置水錘消除設(shè)施，而此案例設(shè)置囊式氣壓水罐，故不考慮水錘影響。消防管網(wǎng)具體數(shù)值可見表1。

表1 某地鐵車站消防管網(wǎng)各壓力取值

由此可見，此車站泄壓值應(yīng)設(shè)置為0.73～0.83MPa，當(dāng)市政水壓處于高壓力時，水泵吸水口壓力可到0.80MPa，此值位于泄壓值取值范圍，泄壓值取值低于此值時能對管網(wǎng)起到泄壓作用，但還需采用其他減壓方式，例如，設(shè)置減壓閥或者設(shè)置減壓穩(wěn)壓消火栓，從而確保消火栓動口壓力不超壓。因此，對于市政直抽情況，由于市政水壓的波動，特別是當(dāng)市政水壓較高的時候，泄壓閥能起一定的保護作用，從而確保設(shè)備器材管件閥門的安全使用。

6 結(jié)語

消防系統(tǒng)管網(wǎng)泄壓閥的泄壓值應(yīng)大于設(shè)計工作壓力和系統(tǒng)工作壓力，和試驗壓力關(guān)系不大。泄壓值的取值應(yīng)主要考慮系統(tǒng)工作壓力大小，為系統(tǒng)工作壓力加0.1～0.2MPa，同時，應(yīng)對水泵水錘作用進行復(fù)核，以期達到不會因為水錘作業(yè)而造成泄壓閥的誤開啟。通過分析泄壓閥的取值，設(shè)置合理的取值范圍，大大保證管網(wǎng)系統(tǒng)安全。