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有足够的水供应是至关重要的任何消防喷淋或立管系统。当供水压力不足时,只要泵的尺寸合适,消防泵就是一个很好的解决方案。
重要的是要注意,如果供水系统没有足够的流量,消防泵本身并不能解决问题。消防泵里没有什么神奇的装置能把氢和氧分子结合起来产生水。消防泵不能产生额外的流量。消防泵所能做的就是吸收供水系统提供的流量,增加消防可用的压力。
本专栏将侧重于为任何给定情况选择适当大小的消防泵。
在选择消防泵时,一般有三个考虑因素。首先,泵必须足够大,以使必要的流量通过泵。其次,泵需要提供使消防系统正常工作所需的压力。第三,泵不能产生超过组件承受能力的压力。如果泵产生的压力过大,就有可能使系统崩溃,造成灾难性的故障。
本专栏将详细讨论这三个一般考虑因素。它假设读者理解吸入压力,排出压力和净压力的概念。此外,本专栏假设用户可以计算管道中的摩擦损失,包括使用等效长度的管件和阀门。
消防泵的流量等级
固定式消防泵(根据NFPA 20设计和安装)都由泵的制造商给出额定流量。额定值范围从25加仑/分钟到5,000加仑/分钟,但最常用的额定值是250加仑/分钟,500加仑/分钟,750加仑/分钟和1,000加仑/分钟。固定式消防泵的额定流量为不对其使用的直接限制。消防泵允许超过额定流量使用。NFPA 20允许消防泵使用高达其额定流量的150%。
因此,额定750 gpm的泵可以与流量要求高达1,125 gpm的消防系统一起使用,额定1,000 gpm的泵可以与流量要求高达1,500 gpm的消防系统一起使用(只要它们满足稍后讨论的压力要求)。
对于阅读本专栏的同时也是消防员的人来说,您可能会认为这不是您所了解的关于消防车泵的评级-您可能是正确的。NFPA 1901在消防车泵的流量等级方面采取了不同的立场。消防车水泵不应超过额定流量使用。额定1,000加仑/分的消防车上的泵不应用于供应任何大于1,000加仑/分的流量。
这种理念上的差异有时会导致ahj和消防系统设计师之间的混淆。当AHJ是一名熟悉NFPA 1901的消防员时,他看到额定功率为750 gpm的固定式消防泵被用来满足1,000 gpm的立管系统需求,他感到担忧并拒绝了该计划,认为这是一个问题。
但是,在现实中,750 gpm的泵提供1,000 gpm的立管需求是完全可以接受的(假设后面讨论的压力条件得到满足),因为1,000 gpm仅为泵额定流量的133%;它被NFPA 20允许使用到其额定流量的150%。
消防泵性能曲线
消防泵是由制造商在额定流量下额定产生一定的净压力(通常在40到250 psi之间)。重要的是要注意,额定净压力通常只发生在泵的额定流量。当流量小于额定流量时,净压力通常高于额定净压力。当流量大于额定流量时,净压力一般低于额定净压力。
为了准确地描述其消防泵的性能,制造商会为其生产的每种型号的消防泵制作性能曲线。性能曲线绘制为流量(通常为图形的“x”轴或水平轴)与泵产生的净压力在图形的“y”轴或垂直轴上的关系。
通过使用性能曲线,设计人员可以准确地知道在混合(无流量)和最大流量(额定流量的150%)之间的任何流量条件下,泵产生的净压力是多少。
关于消防泵的性能曲线,每个人似乎都能引用NFPA 20中的两条信息(尽管许多人错误地引用了这条信息)。许多人似乎认为所有消防泵在搅拌(无流量)时产生140%的额定压力,在最大流量时产生65%的额定压力。这是不正确的,如果在选择消防泵时假设这些值,可能是一个极端的问题。
NFPA 20的实际语言是,泵在搅拌时不允许超过其额定压力的140%,在最大流量时不允许低于其额定压力的65%。这些最大值和最小值是不供设计人员在选择泵时使用。相反,这些值是为泵制造商准备的,让他们知道如何制造可接受的泵。
在选择消防泵时,使用这些值是非常危险的,需要忽略。选择消防泵的正确方法是在工作时使用特定型号消防泵的实际性能曲线来决定是否接受某一特定的消防泵。由于所有型号的消防泵性能不同,即使是具有相同流量和压力额定值的型号,正确选择消防泵的唯一方法是根据您要考虑的型号的特定性能曲线工作。
选择消防泵
以下是选择消防泵的简单六步程序:
1.对消防系统进行水力计算,从系统最偏远的部分开始,一直到泵的排出法兰所在的位置。
2.以供水处残余压力减去供水与泵之间的摩擦损失,计算出搅拌时(无流量)的吸水压力和消防系统的流量需求。此外,还要考虑供水和水泵之间的标高变化。
请注意,在此计算中,搅拌时的吸入压力应使用供水的最高一致压力来计算。系统流量需求处的吸入压力应采用供水的最低合理残余压力来计算,同时考虑到日常和季节波动。
3.在消防系统流量需求小于等于泵额定流量150%的情况下,选择消防泵的型号进行考虑。
4.根据所要使用的消防泵型号的厂家性能曲线,确定泵在搅拌时的净压力(无流量)和消防系统的需求流量。
5.将系统流量需求(步骤2)处的吸入压力与泵的净压力(步骤4)相加。如果该排出压力大于或等于步骤1中系统需求压力,则继续此操作。如果压力小于需求压力,则返回步骤3,选择新的泵。
6.将搅拌时的吸入压力(步骤2)与搅拌时的净压力(步骤4)相加。如果该排出压力小于或等于消防泵下游部件的额定压力,则该泵可以接受。若排放压力大于消防系统部件的额定压力,则返回步骤3,选择其他泵。
选择的例子
在安装消防泵排气法兰的位置,消防系统的压力要求为900gpm,压力为60psi。供水系统的静压(无流量)为50 psi(考虑到每日和季节性波动的一致最高压力)。供水在900 gpm时的剩余压力为25 psi(考虑到日常和季节波动的最低合理压力)。
水泵比消火栓高30英尺,消火栓是确定供水压力的地方。额定功率为750gpm, 67psi,搅拌时净压力为87psi, 900 gpm时净压力为56psi的消防泵是否可以使用?要回答这个问题,请遵循以下六个步骤:
1.消防系统的需求已被计算为900gpm在60 psi的泵的出口法兰。
2.搅拌时的PS = 50 - (30 × 0.433) = 37 psi
900gpm时的PS = 25 - (30 × 0.433) -(从供水到泵的摩擦损失)
如果我们计算从供水到泵的摩擦损失为5 psi,则得到:
900 gpm时的PS = 25 - (30 × 0.433) - (5) = 7 psi
3.该泵的额定功率为750 gpm,压力为67 psi。
4.搅拌时的净压力为87 psi, 900 gpm时的净压力为56 psi。
5.900 gpm时的PD = 7 + 56 = 63 psi。因为这大于60psi,这是可以接受的。
6.搅拌时的PD = 37 + 87 = 124 psi。由于这低于175 psi,这是所有消防系统组件列出的压力,这是可以接受的。
初步估计
在本专栏的前面,我们说过,您需要使用所考虑的型号泵的制造商的性能曲线来准确地确定泵是否会工作。但有时,特别是在作业的早期规划阶段,您可能需要在不选择任何特定型号的情况下估计泵的尺寸。
在这些情况下,可以使用保守估计。假定泵的额定流量和压力。然后对于净压力(步骤4),假设两条线——搅拌泵和泵额定流量之间的一条水平线(假设泵保持在搅拌泵额定压力的100%,但不超过,搅拌泵和额定流量之间的每个流量)。
另一条线介于泵的额定压力和最大流量时额定压力的65%之间。对于第6步,您需要假设泵在搅拌时达到额定压力的140%。使用这些简化,可以得到一个保守的估计。
使用这个基本的六步程序,可以为任何消防系统适当地选择消防泵。