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消防泵自灌吸水工况试验研究_基于_省略_防水池最低有效水位设计高度的探讨_郭汝艳.pdf

“消水规”实施3年来，关于消防水池最低有效 水位的设计高度与消防水泵自灌式吸水的相关问

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图1消防水池水位示意

通过试验验证自灌水位、最低有效水位及消防 泵启泵和切换之间的关系，为合理、安全、经济地执 行现行规范提供帮助，为现行规范的修编提供基础 数据及试验支撑

按照以上所述的水位关系FZ/T 93083-2012 水刺机，模拟实际火灾扑救 时消防泵运行情况，配置民用建筑室内最大消火栓 设计流量的消防泵，设计试验装置条件见图2，试验 设备材料见表1

图2设计试验装置条件

在三利集团厂房内安装完成试验平台，试验 置安装见图3

本次中试进行了5次，试验的重点是：①当水位 低于水泵吸水管时，切换备用水泵，测试其是否能够 正常启泵；②探究可支持备用泵启泵输水正常运行 的最低水位。设计试验步骤见表2。

试验数据整理见表3 试验中，在水位低于吸水管，主泵停泵后等待2 ~20min，给予吸水管道和泵体充分的进气时间，同 时，消防泵出水管止回阀下游的消防供水管道充满 水，且向大气开口。在止回阀和消防管道充满消防 水的共同作用下，泵体及其吸水管会一直充满水，并 不进气。 试验验证，从泵启动到泵出水流量稳定，约 min；备用泵从接到启泵信号到正常运转的启动时 间小于2min.在"消水规”规定时间内

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位淹没出水口即可保证水泵吸水管内的满水状态， 备用泵正常运行，从而消防水池有效容积被全部 利用

在主泵停泵状态，观察水位计，水箱水位有少量 回升，在最长的20min静止时间里，水位回升约50 mm，回流量约190L（试验水箱面积2.5m×15m 375m²）。针对这个问题，笔者分析是由于水泵 出水管上止回阀不严所导致。从另一次试验中又验 正了止回阀不严的情况：在水位2时强行停泵，打开 了阀门1，压水管中的水因重力泄入水箱，20min后 再启动另一台泵时，则水泵无法吸水启动。说明止 可阀下游仅有约1m竖管有水（DN125，约125 ），已完全回水，泵体进气。这只是试验进行的一 种极端情况，实际工程中系统中的水是不能泄空的 （阀门1相当于系统的泄空阀，是常闭阀门）。正常 青况下，灭火过程是连续的。即使是需要切换备用 泵，由于实际工程中，有高位水箱稳压、且管路系统 长，消防泵从接到启泵信号到正常运转不大于2 min时间内，纵使止回阀关闭不严，整个管网中的水

也不可能在2min的时间内全部回流而使泵体 进气。

托里拆利原理是基于流体力学最基础的理论， 介质换成水，则水柱高度为10.3m（标准大气压 下），其特点之一是与管径无关，能直观反映水泵吸 水管内的真空状态（见图4）。此工况的特点是灭火 开始，启动消防水泵时满足自灌要求。当水池内水 面下降，在水位低于泵体即或泵吸水管时，密闭的泵 本和吸水管内的水在水池水面大气压作用下，是充 满水的。如连续运行，水泵可以将水池内设计水量 输出完毕；此时如果水泵因各种情况重新启动，是否 能如同连续运转的水泵一样，在设计的灭火时间内 使水泵壳体内一直充满着水，这是本试验研究的关 键。如试验装置（见图3）所示，当止回阀绝对密闭 眼据托里拆利原理，水泵腔体与吸水管内水体一直 充满；当止回阀有少量回流，系统内的水量给与补 偿，在较长时间内维持泵腔内充满水

值小于真实值，则可能是管内有气体；③试验结果 （水银高度）与试管粗细无关 图4托里拆利试验原理

再以水泵的特性来分析，水泵正常运行而不发 生气蚀现象的条件，是泵进水口的气蚀余量H， 水泵样本中提供的必需气蚀余量NPSH。民用建筑 中使用的单吸离心泵的NPSH一般为3~4m。 吸水口的汽蚀余量计算式：

式中P. 一大气压力，约10m，见图1； P——水池水温下的气化压力,约 0. 24 m:

式中P.一大气压力，约10m，见图1 P——水池水温下的气化压力,约 0. 24

GB/T 12806-2011 实验室玻璃仪器 单标线容量瓶给水排水Vol43No.102017139

Zhab——水泵吸水管路的总水头损失，m; Q.4~0.6——气蚀余量富裕值，最小取0.4m H——水面至泵进水口的高差，m，满水时 （十）,低于泵轴时（一）

消防设计的安全是必要的，但安全的“度”在哪 里？笔者认为，不是无端的担心和无度的放大，没有 度”的安全，不是本质的安全。在满足消防设计安 全要求的前提下，更应注重设计的合理性，不能用过 度设计的手段，来弥补对使用安全的不明确认知。 消防系统安全一定要以安全管理为前提，如果不注 重系统的日常维护、消防泵的定期巡检，在需要灭火 时消防泵不能正常投入运行，再过度设计也是不安 全的。 消防水池底应与消防泵房地面同标高，或高于

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GB 50974—2014 15S909消防给水及消火栓系统技术规范》图示 ：GB50015—2003（2009年版）建筑给水排水设计规范

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