坪頭水電站穩高壓消防系統

王 琛，李 舲，張 斌

(中國水電顧問集團成都勘測設計研究院，四川 成都 610072)

1 前 言

坪頭水電站總裝機總容量為180MW，主、副廠房均為地下式廠房。主廠房發電機層高程為602.50m。

根據廠址所處位置多山的特點,在條件具備時應盡可能修建高位水池，采用常高壓供水系統。高位水池提供的水壓應滿足消防供水管最不利用水點的最小水壓的要求。根據所需最大消防壓力和流量估算，消防水池的設置高程應不低于663.00m，水池容積不小于220m3。

由于電站廠房附近地勢復雜，經現場踏勘及分析，廠區附近無法找到滿足高位水池修建高度和平面尺寸的場地，如在更遠處設置又會增加管線敷設施工難度和管理難度。因此，在常高壓消防系統難以實現的情況下，設計采用了穩高壓消防系統向廠區各用水點供水。

2 電站供水系統設計

根據坪頭水電站工程建筑布置，采用室內外消防、生活給水合用系統。

2.1 供水區域及保護對象

經計算，消防及生活各用水點用水量及用水要求見表1。

表1 用水需求

2.2 穩高壓供水系統

穩高壓消防給水系統由一座有效容積為220m3的消防水池、兩套消防主泵(一用一備)、兩套穩壓泵(一用一備)及一套氣壓罐組成。系統圖見圖1。

圖1 坪頭水電站廠區消防及生活供水系統示意

2.2.1 低位消防水池

本工程消防設計為室內、外消防共用穩高壓消防系統，由穩壓系統提供消防壓力，此時消防水池的高程可根據廠區地形來設置。在低區設置消防水池，施工難度較小，管理便利。

根據水利水電工程設計防火規范SDJ278-90第9.1.3條，消防給水量按一個設備一次滅火的最大滅火水量和一個建筑物一次滅火的最大滅火水量二者用水量的較大者確定。由此確定消防水池有效容積為220m3，其中200m3為消防用水量，不作他用，其余20m3為廠區生活用水調節容積。

2.2.2 消防主泵

在穩高壓給水系統中，系統各用水點水壓及流量均由加壓系統提供，其中室內、外各消防用水點的水壓及流量由消防主泵提供。由表1可知，用水對象需要的水壓及流量波動范圍較大。為滿足系統中所有用水點的用水要求，加壓系統的工作流量應為36～500m3/h，最大流量發生在主變壓器消防時，主變消防用水點壓力不應小于0.5MPa，因此系統提供的壓力應不小于70m。通過計算沿程水損及最不利點與加壓泵房的高差，消防主泵選擇流量為500m3/h、揚程為70m的立式離心泵。通過使用變頻器變頻滿足各個消防用水點的工況。

消防主泵配置兩套，一用一備，主泵發生故障時自動啟動備用泵，保證系統的平穩可靠性，由各點火災報警情況控制泵的流量及啟停。

2.2.3 穩壓泵及氣壓罐的設置

由于本系統為生產、生活及消防合用系統，生產和生活用水均接自消防管，因此系統還需要考慮電站的生產、生活用水。

廠區內僅有副廠房，值班室設衛生間，計算得生活用水流量為4.32m3/h；廠區生產用水單獨設置水池，水池僅有少量滲漏水的補水取自消防系統。設兩套流量為5.5m3/h、揚程為70m的變頻穩壓泵，兼作生活泵，提供生活雜用水及系統滲漏水的補水所需流量及壓力。

同時為保證系統穩定并減少穩壓泵啟動次數而設置氣壓罐。參考GB50045-95《高層民用建筑設計防火規范》中第7.4.8條規定，對于氣壓給水設備的氣壓水罐其調節水容量為兩支水槍和5個噴頭30s的用水量，氣壓罐的容積設為0.45m3。

為防止生活用水管超壓，在生活用水管上設置可調式減壓閥，閥后壓力為0.4MPa。

2.2.4 控制要求

消防主泵每套設置1臺控制柜，穩壓泵設置1臺控制柜，PLC控制柜設置在這3臺控制柜任意一臺中。2臺主泵和2臺穩壓泵分別由變頻器控制，控制方式為變頻控制一對一，一用一備，穩壓泵為消防系統保壓的同時兼向廠區生活供水。變頻控制器帶有自動、手動開關，以及單臺水泵的啟停開關，操作人員可通過操作盤上的調節器手動給定每臺水泵的變頻值。

正常運行時，供水主管上的壓力傳感器對管道內水壓進行檢測，將信號傳至控制柜的PLC，通過PLC控制器與設定的壓力值進行比較、運算和調節，并根據比較、運算、調節結果實施對水泵的啟動和變頻進行控制；變頻供水成套設備消防主泵啟動由消防報警信號控制(主變消防、主廠房、發電機層、副廠房部位的消防報警信號)以及消防控制中心人工按鈕啟動。不同的地點發生火災消防控制中心反饋不同的信號，PLC根據此信號在保證壓力的同時自動調節所需的流量。

消防主泵的變頻控制系統和穩壓兼生活變頻系統采用各自的壓力變送器采集壓力信號。當生活用水時，氣壓罐作為穩壓裝置首先向管網提供少量補水；當生活用水壓力繼續降低時，信號反饋給控制柜，啟動穩壓泵增壓；若管網中壓力仍舊持續降低，則啟動報警信號，說明供水系統中有管網大量漏水，應立即派出檢修人員排查問題并及時檢修；在自動模式下，啟動消防主泵應有消防控制中心信號反饋和壓力降信號同時反饋才能啟動，避免消防主泵的誤操作。當消防火災發生時，控制系統自動關閉穩壓系統運行，確保消防供水。

3 結 語

對于在山區無條件設常高壓消防給水系統的水電站，采用建立穩高壓消防給水系統的方式，通過設置消防主泵滿足各消防工況的用水要求，通過設置穩壓泵及氣壓罐，滿足平時少量的生活用水要求和穩定管網水壓，既隨時保持了最不利點的水壓和流量要求，又保證了消防給水的可靠性。穩高壓系統可設置在廠房附近，管線敷設短，施工難度低，同時又便于維護管理。