气压给水稳压系统（共3篇）
气压给水稳压系统 篇1
摘要：文章针对消防气压给水稳压系统调试阶段气体管路出现的泄漏问题, 深入分析了可能导致气体管路泄漏的各种原因, 并提出了解决办法, 为后续调试、设计改造提供参考。
关键词：气压给水稳压系统,泄漏,止回阀,空气压缩机
引言
消防气压给水稳压系统, 以维持消防管网 (+0.00m标高处) 压力为13bar (abs) , 并提供火灾初期70S消防用水。在某项目建设中, 由于气压给水稳压系统气体管路多次出现泄漏, 系统压力难保证, 影响项目安全。
1 气体管路流程图
气压给水稳压系统由2台气压罐、2台稳压水泵、2台空气压缩机、控制设备和阀门管路等组成。稳压泵通过液位开关和压力开关联动控制启停, 空气压缩机通过压力开关控制启停, 系统流程图见图1:
空气压缩机为系统提供压缩空气, 空气压缩机的出力为15Nm3/h, 压力开关监测系统压力, 为空气压缩机提供启停信号。
挠性软管连接空气压缩机和管道。电磁阀排出空压机运行中的水及停机状态下的残气, 电磁阀为常开型, 在空气压缩机运行时关闭。止回阀确保空气压缩机停机状态下, 下游气体不逆流, 并通过电磁阀排出。
2 气体管路泄漏分析
结合气压给水稳压系统调试实践, 气体管路泄漏主要表现在挠性软管、止回阀处泄漏, 故障分析如下:
2.1 空气压缩机长时间运行, 下游管路超温, 影响设备密封性
2.1.1 空气压缩机运行时间长
空气压缩机设计仅作为系统补气, 不宜长时间运行, 不作为系统建立初压的气源, 但气压给水稳压系统没有外界气源, 系统启动时, 必须通过空气压缩机建立初压。根据理想气体的状态方程PV=n RT (克拉伯龙方程) , 气压给水稳压系统设置2台容积75m3的稳压罐, 其中水容积25m3, 气体50m3, 系统初压13bar (abs) 。在系统建立初压时, 两台空压机同时运行, 计算时间t为:t=PV/QP1, 其中Q为空气压缩机出力。经计算, 两台空气压缩机需同时连续运行40h, 才能为两台稳压罐建立13bar (abs) 初压。在调试过程中, 考虑空气压缩机效率、气体泄漏等原因, 空气压缩机需同时连续运行2天多才能为系统建立初压。
2.1.2 空气压缩机运行, 温度很高
本系统采用2级活塞式空气压缩机, 设计运行压力17.6bar (表压) , 在空气压缩机运行过程中, 空气被压缩, 根据热力学第一定律, 对于绝热过程, 热力学系统始终不与外界交换热量, 即Q=0的过程, 外界对热力学系统做的功等于内能的增加, 空气压缩机出口温度高。在调试过程中, 空气压缩机出口温度高达100℃。
2.1.3 高温影响下游设备密封性
由于系统设计未考虑空气压缩机出口温度的影响, 挠性接管、止回阀等设备选型均按照常温进行选型。挠性软管采用橡胶软管, 空气压缩机长期运行, 导致橡胶老化, 出现软管泄漏。止回阀采用升降式止回阀, 通过弹簧提供密封预紧力, 密封材料为EPDM (三元乙丙橡胶) , 空气压缩机长期运行产生的高温, 导致橡胶老化, 使止回阀泄漏。止回阀结构图见图2。
在调试过程中, 由于空气压缩机长时间运行 (连续运行超过48h) , 下游管道温度高, 影响挠性软管、止回阀密封性, 导致设备泄漏。
2.2 空气压缩机润滑油进入空气管路, 影响止回阀密封性
空气压缩机为2级活塞式压缩机, 在运行过程中, 部分润滑油随空气进入下游管道, 影响止回阀密封性。在调试过程中, 检查泄漏止回阀发现, 止回阀沾污严重, 阀瓣、弹簧处均有黑色润滑油, 阀瓣吸收润滑油变形, 弹簧卡涩不能关闭阀门, 最终导致止回阀泄漏。
2.3 系统设置不合理, 增加泄漏点
根据运行规定, 空气压缩机停机状态下, 需要排除残气及运行积水, 本系统设置了电磁阀, 电磁阀为常开型, 空压机运行电磁阀关闭, 空压机停止电磁阀打开。
电磁阀为常开型, 运行中止回阀防止气体逆流, 在设计中, 止回阀不作关断阀, 该电磁阀的设置增加了系统泄漏点。
在调试过程中, 由于止回阀失效, 导致JPD气压给水稳压系统内空气通过电磁阀排出。
3 解决办法
3.1 优化系统设计, 减小空气压缩机对下游影响
项目中有稳定气源, 压力为0.7~0.8MPa, 通过该气源为气压给水稳压系统建立初压, 使系统压力达到8bar (abs) 。再通过稳压泵为系统补水, 稳压罐容积75m3, 水容积25m3, 当到达额定水位后, JPD气压给水稳压系统的压力达到12bar (abs) 。最后投入空气压缩机, 通过空气压缩机使系统压力达到13bar (abs) 。根据理想气体状态方程PV/n T=R, 经计算两台空压机同时投运下, 系统只需3.3h即可为系统建立初压。经改造后再进行调试, 空气压缩机只需运行4h即可建立初压, 极大地缩短了空气压缩机的运行时间, 缩短了气压给水稳压系统的调试时间, 也确保了后续管路的密封性。
3.2 优化设备选型, 降低空气压缩机出口温度
采用自带空气缓冲罐的压缩机, 空气缓冲罐容积为150L, 空气压缩机自带止回阀和自动排气阀, 空压机图纸见图3。
空气压缩机只有在气压给水稳压系统建立初始压力时才是长期运行, 其余阶段均为断续运行, 运行时间不超过2h。通过设置空气缓冲罐, 一方面通过混合冷热空气方式, 降低了空气压缩机出气温度, 另一方面相当于增设了一台换热器, 也降低了空气压缩机出气温度。正常运行中, 通过空气压缩机自带排气阀排出活塞腔内残气, 通过缓冲罐自带排水阀定期排出积水。取消电磁阀, 避免将缓冲罐的空气排空。对于150L的空气缓冲罐, 压力达到13bar (abs) , 空气压缩机需运行0.12h, 将导致系统启动滞后。
3.3 优化系统设计, 提高下游设备耐高温耐腐蚀性
空气压缩机出口温度较高, 且运行中产生油污, 挠性软管、止回阀、截止阀等设备应选用耐高温、抗油污的设备。挠性软管选用金属软管, 以避免高温下出现泄漏。止回阀、截止阀的阀瓣选用耐高温、耐油污材料, 以防止高温、油污引起的阀瓣变形, 建议选用密特隆材料。
4 结束语
文章介绍了气压给水稳压系统气体管路泄漏问题的分析及解决办法, 在后续项目调试中若出现以上问题, 可以参考文章进行系统优化及设计改进, 可有效解决调试中的各类问题, 确保系统可用;如参考文章进行设计, 可以减少系统设计的多样化的风险, 确保系统稳定可靠, 减少后续运行维护成本。
参考文献
[1]GB50045.高层民用建筑防火规范[S].
[2]林玲.民用建筑高位消防水箱增压设施的设计探讨.
[3]CECS 76:95气压给水设计规范.
[4]曾丹苓, 等.工程热力学.
建筑消防给水稳压系统的优化 篇2
在实际消防工作中, 影响建筑消防给水稳压系统稳定运行的因素是非常多的, 有消防给水系统自身的因素, 也有一些环境因素, 无论是哪种因素, 都要进行最大化的控制, 满足消防工作的发展需要。该文就建筑消防给水稳压系统运作过程中的问题展开分析, 实现其相关问题的有效解决, 确保现实工作的正常开展, 这需要引起相关人员的重视, 更需要工作人员的积极配合。
1 关于消防给水稳压方式的分析
为了更好的进行消防系统给水稳压系统的分析, 要针对其稳压方式展开分析, 该环节分为两种应用模式分别是气压水罐配合稳压模式及其直接稳压模式等。无论是哪种应用模式都离不开稳压泵的有效配合, 只有这样才能实现日常工作难题的解决。我们把稳压泵直接稳压模式进行具体划分, 分为高位水箱配合稳压模式及其地下消防水池直接稳压模式, 从而满足现实工作的需要。系统工作时, 稳压泵从高位水箱取水升压后输入系统, 进行灭火。稳压泵停止运行或者检修时, 由高位水箱向系统供水稳压, 所以对于火灾危险性不大及系统规模不大的消火栓给水系统可以采用此种方式。稳压泵配合地下水池直接稳压方式, 稳压泵配合主泵, 从水池取水输向系统保持系统压力式, 称“常高压”或“稳高压”、“准高压”系统, 是不设高位消防水箱的系统。
所谓的稳高压消防给水模式就是通过对稳压泵的有效应用, 实现其运行状态的有效保持, 促进管网压力的有效控制。一旦应对火灾情况, 就可以进行一系列的运作, 当然这种运作模式存在一系列的弊端, 比如较低的运行时间, 但是这种模式可以支撑到消防泵的启动。对于一些能源的节约是非常不利的。并且该运作模式中, 由于稳压泵的长期工作状况, 对于其使用寿命有严格的要求, 这种模式的应用范围是比较狭隘的。一般来说, 由于高位水箱配合气压给水装置的优势性能, 对一定场景的有效应用。高位水箱配合气压给水装置稳压方式, 其气压罐均按“小罐”的容量要求设置, 气压水罐的有效容积对于消火栓系统来说为300L, 对于自动喷水系统来说为150L, 若两种系统合用则为450L。这一类气压给水装置在稳压泵故障时, 仍能在30s内维持系统压力。而且可在系统工作压力降至主消防泵设定压力时及时发生启动主消防泵的信号, 因此稳压泵故障对系统供水安全影响是不大的, 即使在极端的情况下, 高位水箱仍能担负向系统供水的任务, 只是系统最不利位置的水压受到影响而已。
上述工程环节的开展, 离不开其内部各个工作程序得到有效配合, 比如稳压泵的有效应用, 这样可以保证气压水罐的压力的有效控制, 只有确保气压水罐压力的有效控制, 才能满足下序环节的运行需要。稳压泵如果停止, 气压水罐就会进行管网压力的维持, 控制, 实现了水压水量的有效控制。如果系统压力不能达到规范的高度。稳压泵就会进行重启, 实现系统压力的积极补充, 如果系统压力满足该程序的需要, 稳压泵会停止工作, 这是一种形式的循环工作。实现了系统压力的有效控制, 在此应用过程中, 如果系统压力出现不断下降的情况, 就可以判断其为火灾的应用模式, 这时候稳压泵会产生一系列的反映。稳压泵持续向消防管网供水, 同时启动消防泵房的消防主泵, 向系统供水, 实现对火灾的扑救。这种方式稳压泵不需要一直工作, 电费支出也比较小。此种方式为现行设计中最常用的稳压方式。也是规范推荐的消防稳压方式。气压给水装置取代高位水箱稳压方式, 其气压罐是按“大罐”的容量要求设置, 消火栓给水系统的气压给水设备应储存10min的消防用水量;自动喷水灭火系统的气压给水设备应储存最不利处4只喷头持续10min供水的水量, 在自喷系统中有条件地限定其应用场合。这类稳压方式的稳压泵应按主、备用泵设置, 目的是防止在适应状态下主稳压泵故障时, 及时将备用泵投入使用。
2 消防给水稳压系统的优化
为了满足日常消防工作的开展, 展开消防给水稳压系统的积极优化是非常必要的。在实际工作场合中, 受到相关因素的控制, 高位水箱往往得不到有效的应用, 通常来讲仅仅确保稳压泵及其气压罐的有效配合是不够的, 需要展开相关消防系统的应用, 比如自动喷水系统及其消火栓系统的应用。在此模式中, 如果发生火灾, 就会实现灭火设备的开启应用, 并且随着气压罐压力的变化, 消防水泵会自动进行工作。由于消防水池的备用水源, 消防给水工作就可以正常运作。虽然《喷规》规定不设高位水箱的建筑, 可设气压罐作供水设备;《建规》也规定设置临时高压给水系统的建筑物应设消防水箱 (包括气压水罐、水塔、分区给水系统的分区水箱) 。但规范均对其容量作出了要求:应满足10min消防用水量。这种“小罐”显然满足不了要求。因此不许用“小罐”代替高位消防水箱。
在某些建设中, 虽然其稳压系统比较完备, 从外表看来, 其具备完整性, 比如稳压泵的应用、气压罐等的应用。但是在现实工作中, 应对现实状况时, 系统会出现升压过程中的相对延迟性, 这是不利于下序环节的稳定运行。上述环节的开展, 与稳压泵的自身运行特点是分不开的。当其工作时, 其高压水会发生一定程度的回流, 当然如果稳压泵停止工作后, 其气压罐的高压水也会回流到消防水箱内。在自动喷水系统中, 经过稳压泵加压的水流应经过报警阀, 不允许直接与报警阀后管道相连。有的工程直接相连后, 一旦发生火灾, 喷头爆破喷水, 管网压力下降, 稳压泵启动工作, 消防水箱内的水就不断的向管网供水, 由于水流没有经过报警阀, 压力开关和水力警铃不能发出报警, 也就无法自动喷水泵。就会发生消防水箱的水用完后, 系统无水可用, 直接影响火灾的扑救。
在建设消防设计环节中, 通过对企业给水装置的优化, 实现高位水箱的有效增压, 确保建筑消防体系的健全, 促进其内部各个环节的有效协调。但是该运作模式是存在一定的弊端的, 比如高位水箱所需水压的提供问题。这就需要针对实际情况, 展开相关高位水箱气压水罐的有效增设, 保证其供水系统的供水装置的完善, 确保其系统供水的独立性的实现。在此应用过程中, 也可以进行气压给水装置的应用, 促进高位水箱的有效增压, 促进其高位水箱供水装置的完善。
采用气压给水装置配合高位水箱增压其目的是解决建筑消防中, 在高位水箱难以满足消防给水系统最不利点所需水压的问题, 此时在高位水箱出水管上增设调节容积为150L或300L, 甚至450L的气压水罐, 配合高位水箱增压。这就是所谓的气压给水装置高位增压的系统。该系统要求气压给水装置能启动消防给水系统的供水装置, 可以是单独向系统供水, 也可以把气压给水装置作为高位水箱的增压设施, 联合组成高位水箱供水装置。《自动喷水灭火系统设计规范》并不禁止这种供水方式, 有的设计者认为该规范条文中没有提出这种增压形式, 就误以为用气压罐配合高位水箱增压是规范所不允许的, 这完全是一种误解。
3 结束语
建筑消防给水稳压系统的优化, 对于建设消防工作的稳定发展意义非常, 这需要做好建筑物的消防设计的相关工作。
参考文献
[1]GB50016-2006.建筑设计防火规范[S].2006.[1]GB50016-2006.建筑设计防火规范[S].2006.
[2]GB50045-95.高层民用建筑设计防火规范[S].2005.[2]GB50045-95.高层民用建筑设计防火规范[S].2005.
[3]GB50084-2001.自动喷水灭火系统设计规范[S].2005.[3]GB50084-2001.自动喷水灭火系统设计规范[S].2005.
气压给水稳压系统 篇3
消防系统的稳压方式分为稳压泵直接稳压方式和稳压泵与气压水罐配合稳压方式。其中稳压泵直接稳压又分为稳压泵配合高位水箱稳压和稳压泵配合地下消防水池直接稳压两种;稳压泵与气压水罐组合系统又分为高位水箱配合气压给水装置稳压和气压给水装置取代高位水箱稳压方式两种。
1 稳压泵配合高位水箱稳压方式
系统工作时, 稳压泵从高位水箱取水升压后输入系统, 进行灭火。稳压泵停止运行或者检修时, 由高位水箱向系统供水稳压, 所以对于火灾危险性不大及系统规模不大的消火栓给水系统可以采用此种方式。
2 稳压泵配合地下水池直接稳压方式
稳压泵配合主泵, 从水池取水输向系统保持系统压力式, 称“常高压”或“稳高压”“准高压”系统, 是不设高位消防水箱的系统。“稳高压”消防给水系统的稳压泵必须在平时保持运行状态, 维持管网压力, 在火灾发生时, 仍应能运行一段时间, 直至主消防泵启动时为止, 须按主、备泵设置稳压泵。由于需要稳压泵一直保持运行状态, 浪费能源, 而且对稳压泵长期处于工作状态, 对其使用寿命有很高要求。
3 高位水箱配合气压给水装置稳压方式
气压罐均按“小罐”的容量要求设置, 气压水罐的有效容积对于消火栓系统来说为300L, 对于自动喷水系统来说为150 L, 若两种系统合用则为450 L。这一类气压给水装置在稳压泵故障时, 仍能在30 s内维持系统压力。而且可在系统工作压力降至主消防泵设定压力时及时发生启动主消防泵的信号, 因此, 稳压泵故障对系统供水安全影响是不大的, 即使在极端的情况下, 高位水箱仍能担负向系统供水的任务, 只是系统最不利位置的水压受到影响而已。这种方式的工作流程大概为:气压水罐的压力由稳压泵提供, 当气压水罐压力达到设定要求后, 稳压泵停止, 平时管网压力由气压水罐提供, 满足系统的水压水量要求;当系统压力下降到一定设定的程度后, 稳压泵启动, 将系统压力补足后再停止。如此反复使系统时刻处于“准工作”状态。若系统压力持续下降, 则判断为火灾 (此时喷头爆破或消防水枪射水) , 稳压泵持续向消防管网供水, 同时启动消防泵房的消防主泵, 向系统供水, 实现对火灾的扑救。这种方式稳压泵不需要一直工作, 电费支出也比较小。
4 气压给水装置取代高位水箱稳压方式
气压罐是按“大罐”的容量要求设置, 消火栓给水系统的气压给水设备应储存10 min的消防用水量;自动喷水灭火系统的气压给水设备应储存最不利处4只喷头持续10 min供水的水量, 在自喷系统中有条件地限定其应用场合。这类稳压方式的稳压泵应按主、备用泵设置, 目的是防止在适应状态下主稳压泵故障时, 及时将备用泵投入使用。
5 设计中应注意的问题
实际工程中, 有的设计未设高位水箱, 只设气压罐和稳压泵, 供给消火栓系统和自动喷水系统, 且气压罐容积为450 L, 仅满足30 s消防用水量。理由为:一旦发生火灾, 灭火设备开启, 气压罐压力下降后, 消防水泵就自动启动, 有了消防水池作为水源, 消防给水设施就能正常运行。虽然《喷规》规定不设高位水箱的建筑, 可设气压罐作供水设备;《建规》也规定设置临时高压给水系统的建筑物应设消防水箱, 但规范均对其容量作出了要求:应满足10 min消防用水量。这种“小罐”显然满足不了要求。
在自动喷水系统中, 经过稳压泵加压的水流应经过报警阀, 不允许直接与报警阀后管道相连。有的工程直接相连后, 一旦发生火灾, 喷头爆破喷水, 管网压力下降, 稳压泵启动工作, 消防水箱内的水就不断地向管网供水, 由于水流没有经过报警阀, 压力开关和水力警铃不能发出报警, 就会发生消防水箱的水用完后, 系统无水可用, 直接影响火灾的扑救。
采用气压给水装置配合高位水箱增压其目的是解决建筑消防中, 在高位水箱难以满足消防给水系统最不利点所需水压的问题, 此时, 在高位水箱出水管上增设调节容积为150 L或300 L, 甚至450 L的气压水罐, 配合高位水箱增压, 这就是所谓的气压给水装置高位增压的系统。该系统要求气压给水装置能启动消防给水系统的供水装置, 可以是单独向系统供水, 也可以把气压给水装置作为高位水箱的增压设施, 联合组成高位水箱供水装置。《自动喷水灭火系统设计规范》并不禁止这种供水方式, 有的设计者认为该规范条文中没有提出这种增压形式, 就误以为用气压罐配合高位水箱增压是规范所不允许的, 这完全是一种误解。
6 结语
以上的建筑消防给水稳压系统的实施主要采用的是稳压措施来进行介绍的, 这不仅总结了临时高压制消防给水系统的配置方案, 而且还随着稳压系统的技术更新以及新型设备的不断涌现, 使我们在设计时可以有不同的方案可供比较和选择, 只有这样才能结合工程实际需求, 通过认真的分析与比较, 才能得到更好的设计, 实现建筑物功能的完善。
参考文献
[1]黄浩.论建筑消防给水稳压系统及其应用[J].中华民居 (下旬刊) , 2013 (3) .
[2]杨国辉.浅谈建筑消防给水稳压系统[J].价值工程, 2011 (9) .