消防泵機械設計及應急啟泵裝置探討

劉毅

摘 要：作為消防工作的關鍵性裝備，消防泵的高效性、可靠度、耐用度等直接關系到廣大人們的生產和生活安全。文中將從當前國內消防泵的使用要求和實際情況出發，對消防泵的機械設計和應急啟泵裝置等進行分析和闡述。

關鍵詞：消防泵；機械設計；機械應急；啟泵裝置

消防泵是消防工作的重要組成部分。當前，國內的消防泵的設計和制作工作多根據流量等方面的實際需求進行，可嚴格參照的標準較為欠缺。以此方式進行的消防泵設計工作無法有效滿足消防的需要，仍然存在很大的提升與改進空間。文中將圍繞消防泵的技術設計要求及機械應急啟泵裝置等方面的內容展開探討，以期發現有效提升國內消防泵整體水平的有效方法。

1 消防泵的分類及設計要求

（一）消防泵的分類

消防泵的分類方式多樣，種類也較為繁雜，但主要依據流量和揚程的不同進行區分。綜合看來，消防泵都具有密封完全、無泄漏、抗腐蝕性能強等特點，廣泛應用于消防、環保和水處理等部分，以對各類液體進行抽送，其中消防系統的應用最為廣泛。常見的有無動力消防泵、車用消防泵、船用消防泵、工程用消防泵和其他用途如深井消防泵和潛水消防泵等。在對消防泵進行選擇時，需綜合考慮消防泵的材質、主要應用區域、軸流深井泵、吸水性、給排水要求等多方面的因素。

（二）消防泵的設計要求

從消防泵的應用領域和應用特點等方面出發，消防泵在進行設計時，需重點考慮其固有性能、高效性性能和可靠度性能三個方面。

第一，消防泵的固有性能。受使用特點影響，消防泵的啟用一般發生在較為緊急的情況下，啟用初期，會面臨巨大的水流量，此時，對水壓有較高要求。伴隨滅火進程的推動，對水流量和水壓的要求也隨之降低。因此，消防泵必須既能夠保障初期的大水流量和大水壓，也能實現對較小水流量和較小水壓的靈活切換。

第二，消防泵的高效性性能。消防泵主要應用于火災撲滅情況中，而該類情況發生突然且危險系數高，必須進行機動快速處置，因此，消防泵必須符合高效迅速啟動的要求，災情發生時，需第一時間投入使用。同時，火災撲滅后，也可以實現快速調整，減少對水資源等的浪費，達到收放自如的效果。

第三，消防泵的可靠度性能。消防泵雖使用頻率不高，但在災情發生時，必須保證正常運行，否則將造成無法挽回的嚴重后果。因此，消防泵的可靠度性能顯得尤為重要。其可靠性能可以從以下幾個方面考慮：第一，消防泵的使用頻率小，但進出口閥門均需要保持開放的狀態，因此，在零件選擇時對其強度和硬度要求較高；第二，使用時，消防泵的水流量、揚程等都比較大，因此，對消防泵的軸承要進行格外的保護，以實現消防泵整體結構的合理；第三，消防泵的材料要特殊選擇，需具有較高的耐腐蝕性能；第四，根據不同消防泵的不同工作范圍，選擇的驅動機要具有充足的富裕度；第五，需保證驅動機控制系統在緊急情況下可以穩定、可靠的運行。

2 消防泵的機械設計技術要點

根據上述消防泵的設計要求，在進行機械設計過程中，需要注意以下要點：

（一）從消防泵的固有性能要求出發，注意其曲線的設計

根據消防泵的固有性能，在性能曲線的設計要求較平坦的情況下，要拉大對出口處安裝角的設計。同時，為防止在設計曲線的同時有駝峰類曲線的出現，要縮小葉片的出口角。考慮到消防泵揚程和葉片數量之間的關系，設計過程中，需要適當彌補擴大的角口，并調整葉片數。通過減少安裝的葉片數量，可以有效降低駝峰現象發生的概率。運行期間的消防泵的功率消耗與葉片出口處的安裝角呈正相關關系，但受消防泵使用頻率相對較小影響，在進行設計時，設計人員對功率消耗可以考慮略少，更多關注的是消防泵的可用性和可靠度。

（二）從消防泵的高效性性能要求出發，注意保證其適用性和及時性

首先，消防泵的高效性要求在出現火災情況時，消防泵具有自發啟動功能。為達到這一目的，消防泵一旦接收到火災訊號，可立即啟動發動機、驅動機等設備。同時，消防泵需具備較好的吸入性，面對火情時，可以盡量減小氣蝕等情況的發生。此外，為有效保證上述功能及消防泵本身的安全性能，需要在消防泵入口預留必要的倒灌高度。

其次，為保證消防泵的適用性，保證消防泵既能滿足合理的水量要求，又能對水壓進行有效的控制，要在設計期間，將消防泵與變頻調速設備進行恰當的結合。通過結合，既可以實現消防泵對水量和水壓的把控，也能迅速提高電力的轉速。

（三）從消防泵的可靠度性能出發，注意對其部件、結構、材料和驅動機等方面的設計

可靠度可以說是消防泵最重要的性能，也是其價值最大化發揮的保證。在機械設計過程中，可以從以下幾個方面入手：

第一，設計中要充分保證消防泵的硬度和強度。充分的硬度和強度是保證消防泵啟動時扭矩的必要條件。因此，消防泵的軸必須是一個加粗、加強的整體性的設計。葉輪的葉片部分也應進行加厚處理。對于泵推力和徑向的軸承的設計，考慮的重點也應該是高質量和高負荷能力；

第二，通過合理的泵結構設計，實現消防泵的平衡。這點是基于消防泵運行期間強大的軸向推動力考慮的。設計中，針對流量較大的消防泵，可以采用雙吸式，對無法采用雙吸而只能以流量較大的懸臂葉輪等單吸形式進行的，也必須充分考慮平衡性的要求，以保證消防泵的正常使用；

第三，通過選用耐腐蝕性的材料，保證消防泵的使用壽命。特別是在海水中運用的消防泵，因海水中具有大量繁殖能力強的貝殼類、藻類等植物，這類植物很容易堵塞消防泵的崩口，同時，進入到葉輪當中的貝類植物還能對葉片的質量產生不良影響。所以，海水中的消防泵材料既要抗腐蝕，還需要定期以化學方式進行處理；

第四，從電機驅動系數等出發選擇合適的驅動機。運行期間，電機的驅動系數由大流量的啟動功率、運行功率和消防泵的性能等決定，最大為1.16。同時，電源的可靠度等也影響電機的選擇。對斷路器、轉過電流等，電機也需要發揮保護的功能。此外，考慮到在水中的消防泵的電機組易受潮，因此，需通過空間加熱器的使用來防止短路等情況的發生。

3 消防泵的機械應急啟泵裝置

機械應急啟泵裝置是消防泵的一種特殊功能，可以應用到各類啟泵方法中，如降壓啟動和全壓啟動等。應急啟泵發生后，消防泵內的啟動操作手柄就會被拉動，并在拉動的過程中與消防泵的機械閉合回路發生觸碰，從而關閉接觸器回路。

針對降壓類型的應急啟泵方式，具體可分為三種：第一，最為簡單的直接應急啟動。該方式只要在消防泵控制下，機械應急手柄關閉主接觸器就可以實現；第二，在星三角的啟動控制之下，通過機械應急手柄關閉正在運行的兩大接觸器，實現應急啟動；第三，在軟啟動控制器下，利用操作機械應急手柄，關閉旁路內的接觸器實現應急啟動。三類應急啟泵方式，都需要通過機械應急手柄的操作，實現控制器的關閉。

4 結語

對消防泵這一事關安全的裝置而言，使用要求是一切設計工作的出發點和落腳點。在對消防泵機械及機械應急設置進行設計過程中，需要消防泵的設計及生產廠家充分考慮消防泵的固有性能、高效性性能和可靠度性能等方面的要求，按照相關的行業標準和規范，對消防泵的各部分不斷進行調整與優化，提高我國消防泵的整體設計水平，滿足方方面面的使用要求。

參考文獻

[1]鄭祖江.消防泵機械設計及應急啟泵裝置探討[J].江西建材，2016，（16）：261-264.

[2]徐建兵；李慧.消防泵機械應急啟泵裝置探討[J].建筑電氣，2015，（3）：7-12.

[3]孫紹國，谷明.消防泵機械應急啟泵電氣裝置的研究[J].建筑電氣，20117，（3）：53-56.