消防泵的选型

在开始设计消防泵时，要考虑的最重要的项目是供水。如果您使用城市供水作为水泵的主要来源，您需要确保使用了准确的城市水测试。一些好的规则可以遵循:

•确保水测试时间不超过一年。
•确保水测试在尽可能靠近水龙头点的地方进行。
•确保测试是在该地区用水量最高的时间进行的。

在寒冷的气候下，在夏季进行测试可能是一个更好的选择，因为居民们会给草坪浇水，商业物业也会使用更多的水来冷却。此外，在人口密集的地区，早晨的高峰使用通常发生在一天的早些时候，在早上6:30到9点之间，所以这可能是测试的最佳时间。

关于水测试的另一个考虑是:城市的流量是否足够满足消防泵设计点的150% ?这将确保市政供水能够提供足够的容量来满足系统需求。如果没有，要求使用更多的消防栓进行新的测试或绘制供水曲线(参见图1)。

如果你使用的是私人供水系统、湖泊或地面储水罐，你必须记住，你不允许使用带消防泵的吸力升降机。因此，如果供水位于消防泵的吸入口下方，您可能必须使用垂直涡轮消防泵来代替其他类型的可用泵。

为了确定消防泵的尺寸，您需要的最后一个作业参数是泵将服务的系统(洒水喷头，立管或其他)所需的流量。对于立管系统，这种流量与泵所保护的结构的类型和尺寸有关。在任何情况下，系统的需求将决定所需的压力和流量。

计算立管系统压力

结构的压力计算有两种。一种是高层建筑(高度超过75英尺的建筑，从消防部门车辆通道的最底层到最高可使用层的楼层)，另一种是非高层建筑。这是一个因素，因为任何高层建筑都需要在结构顶部施加100磅/平方英寸(psi)的压力，同时消防泵的额定流量为每分钟加仑(gpm)。本讨论集中在高层建筑上，因为大多数非高层建筑的压力计算是通过使用专门为消防喷头水力计算设计的软件来确定的。洒水承包商使用这些程序来尽可能地缩小管道，从而控制工作成本。

在计算高层建筑的水压时，最好使用如图2所示的计算表。如果使用计算表，则需要填写以下几个变量:

•防回流装置和水表的压降
•流量为500gpm时，最远立管的摩擦损失
•海拔变化

对于图2中的示例，参数为:

•建筑高度:212英尺
•城市水压:45 psi静态;残余35psi
•所需流量:1,250 gpm

在本例中，假设泵为1,250 gpm。正如你所看到的，计算出的所需泵的psi是180 psi。

类似的计算也可以用于非高的上升，通过改变100 psi到末端水头压力(15 - 50 psi，取决于水头)。然而，在进行这种计算时，摩擦损失和管道尺寸成为一个问题，这就是为什么大多数承包商和洒水喷头设计师使用软件的原因。

关于压力的说明

一些工程师忘记的一件事是，泵在搅拌(无流量)时的排出压力要比设计点时高得多。根据NFPA 20(2010):消防固定泵安装标准，消防泵允许从额定流量到搅拌压力增加40%。这种情况几乎从未发生过，但不同的泵和转速会影响搅拌压力，因此您应该始终通过曲线来确定关闭压力。检查的原因通常是为了了解系统中的最大压力(无流量搅拌)，以确定是否需要高压接头。

计算泵的gpm

水泵gpm的计算有两种方法:立管法和喷淋面积法。在带有立管的完全喷水结构中，NFPA 14(2010):立管和软管系统安装标准规定，第一根立管需要500 gpm，每个额外的立管需要250 gpm，最高可达1,000 gpm。

例如，有两个立管的建筑物将需要750-gpm的泵(第一个立管为500 gpm，第二个为250 gpm)，而有五个立管的建筑物将需要1,000-gpm的泵，因为这是NFPA 14允许的最大值。(请注意，当地法规或保险公司可能要求超过NFPA 14允许的最大值。)

面积计算比较困难。您需要了解建筑物的洒水危险分类及其内容，以确定设计密度，并且必须计算每种危险的平方英尺(操作面积)。NFPA 13(2010)中的五种危险分类:自动喷水灭火系统安装标准:

•光危害:热量释放低的可燃物数量少(例如，教堂、医院、博物馆)
•普通危险1:中等数量的可燃物，具有中等热量释放和8英尺的库存(例如，机械房，餐厅厨房，洗衣设施)
•普通危险2:中等数量的可燃物，具有中等热量释放和12英尺的库存(例如，舞台，大型图书馆堆栈室，维修库)
•额外危险1:大量的可燃物和高热量释放，没有可燃或可燃液体(例如，飞机衣架，锯床)
•额外危害2:大量高放热可燃物和易燃可燃液体(如塑料加工，易燃液体喷涂)

有关分类的更详细定义，请参阅NFPA 13。

一旦确定了危险，接下来将最偏远的1500平方英尺的洒水车操作区域乘以NFPA 13图11.2.3.1.5中的密度(见图3)。然后必须将内部和外部软管流量需求添加到面积计算中。这些信息可以在NFPA 13表11.2.3.1.1中找到(见表1)。软管流量需求是必须添加到喷水灭火系统水力计算中的水量，以填充软管并确保有足够的供应来运行喷水灭火系统。内部软管通常是1到1.5英寸的立管软管，可以连接到自动喷水灭火系统，用于初始火灾攻击。

例如，如果你有一个40000平方英尺的建筑，所有的普通组1，计算将是1500 × 0.15(密度)= 225 + 250(软管需求)= 475 gpm消防泵。

如果结构具有多种危害，则计算出的gpm值最高的危害决定了泵的尺寸。确保你与特定项目的保险公司取得联系，因为他们可能需要更高的面积或密度要求，这取决于工作。

选择泵

一旦计算出泵的gpm和psi要求，就需要确定最适合作业的泵类型。三种最广泛使用的泵是水平分体式、直列式和立式涡轮。

水平分壳泵也被称为双吸消防泵，因为水通道直接水到叶轮的两侧。它们是市场上最常见的消防泵类型，部分原因是这种类型的泵的额定值，通常为250至5,000 gpm。这是第一种用于消防系统的泵。

内联消防泵有以下几个优点:

•它们的尺寸和设计节省了空间。
•它们能够将NFPA 20允许的额定值从最高499 gpm提高到750 gpm，再到今天的无限额定值。(目前最大的是1500加仑/分钟。)
•它们的安装成本较低，因为它们不需要需要灌浆的底板。

立式涡轮泵用于供水低于消防泵吸入法兰的情况，因为NFPA 20要求消防泵的吸入压力为正。

另一项需要确定的是驱动的类型:柴油还是电动。一旦确定，您可以在制造商的目录中找到合适的泵型号和马力。我不建议使用泵曲线来选择消防泵，因为每种选择都必须通过UL认证，这可能会导致为特定选择选择错误的马力。

关于消防泵选择的另一个注意事项是，选择转速较高的泵不一定是错误的，因为消防泵每周只运行一次，运行时间有限，因此1,750 rpm泵的寿命长度与3,500 rpm泵的寿命长度大致相同。

电力供应

如果要使用发电机作为二次电源，消防泵将需要一个转换开关，该转换开关必须专用于消防泵。典型的设计是在机柜中使用组合控制器和转换开关，以避免需要NFPA 20中规定的额外要求。当连接到发电机时，还应考虑降低电压启动，以潜在地减小发电机的尺寸。即使对于正常的功率考虑也是如此，因为具有跨线启动的大马力消防泵对电力系统造成了很大的压力。设计师最常用的两种方法是固态软启动和眼三角洲封闭过渡。这两种期权在市场上获得批准的期权中具有最佳的启动特性。

代码问题

以下是消防泵的一些规范要求，您应该考虑到泵的选择和系统设计。

•消防泵上游的水平弯头或三通必须距离分体式消防泵的吸入法兰10管径。
•泵必须在吸入法兰处保持正的吸入压力。
•消防泵控制器的电气馈电必须具有两小时的防火等级。
•消防泵不能用作保压泵。
•变速泵是允许的代码。
•2小时额定房间需安装消防泵。

避免麻烦

为了避免在设计和安装过程中出现问题，您应该在开始之前做好功课，并咨询有管辖权的机构和保险代表。

有些司法管辖区对消防泵有特殊要求。例如，纽约市要求每个自动消防泵都配备一个手动圆形转子消防泵，俄亥俄州环保局要求每个消防泵都安装吸入控制阀，以防止主泵低于20 psi。保险公司也可能有超越代码的独特要求。例如，FM Global要求柴油油箱是双壁的，并有一个溢油池，每个泵室必须有一个低泵室温度报警器。

在开始设计之前了解这些特定于地点和独特的问题将有助于过程更顺利，更成功。