巴基斯坦塔貝拉水電站四期擴(kuò)建工程消防供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)

(中國電建集團(tuán)成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，成都，610072)

1 工程概況

塔貝拉水電站位于巴基斯坦印度河干流上，位于南亞巴基斯坦首都伊斯蘭堡西北方70km，具有灌溉、發(fā)電、防洪等效益，是巴基斯坦最大的水電站。一期工程于1968年開工建設(shè)，1976年正式蓄水發(fā)電。經(jīng)過對(duì)1至3號(hào)隧洞的三期擴(kuò)建，目前電站總裝機(jī)3478MW。塔貝拉壩系斜心墻土石壩，最大壩高143m，主壩長2743m，是世界上已建填筑量最大的土石壩。河流控制流域面積17萬km2，總庫容137億m3。塔貝拉四期擴(kuò)建項(xiàng)目是將原有的4號(hào)灌溉隧洞下游出口改建成發(fā)電壓力鋼管和發(fā)電廠房。增加3臺(tái)單機(jī)容量為470MW的混流式機(jī)組，擴(kuò)容1410MW，使電站裝機(jī)容量增大到4888MW。

四期擴(kuò)建項(xiàng)目新建主廠房及控制樓，采用全地面布置方案。主廠房地下四層，地面一層，主廠房安裝間高程為347.00m。控制樓地面四層，地下三層。

該工程水消防系統(tǒng)的設(shè)計(jì)執(zhí)行NFPA14及NFPA851，參考國內(nèi)外同規(guī)模電站的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，在“無人值班，少人值守，立足自救”的原則下進(jìn)行消防設(shè)計(jì)。

本電站需要考慮消防的部位主要有設(shè)備消防和建筑物消防。發(fā)生的火災(zāi)類型通常為A類、B類。

2 水消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路及取水方式

水電站水源充足，優(yōu)先選用水作為滅火劑。結(jié)合本工程水電站地理位置特點(diǎn)，即利用山區(qū)特有的地理高差優(yōu)勢(shì)，設(shè)置高位水池向廠內(nèi)提供消防水源。高位水池提供水壓應(yīng)滿足消防供水管最不利用水點(diǎn)的最小水壓要求。

電站取水點(diǎn)擬設(shè)置于尾水閘后，在主廠房323.50m層預(yù)埋取水管并設(shè)置取水泵房，在最低尾水位以下取水，經(jīng)濾水器處理后提升至高位消防水池，消防水池出水自流供全廠消防用。

2.2 取水泵房

取水泵房位于主廠房323.50m高程，通過預(yù)埋兩根DN125的管道從最低尾水位以下取水。泵房設(shè)3套取水泵，兩用一備。

取水泵房兼做水處理室，每臺(tái)水泵后設(shè)自動(dòng)過濾器，過濾等級(jí)為500um，每個(gè)過濾器將配備一個(gè)壓力傳感器，該傳感器將壓力損失傳輸?shù)骄偷毓窦翱刂乒馪LC，當(dāng)達(dá)到預(yù)定的水頭限制后，自動(dòng)反沖洗，沖洗水將被收集排放至廠房排水溝。

圖1 消防供水系統(tǒng)

過濾后的水將通過泵的余壓輸送至高位消防水池。當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，消防水池的儲(chǔ)水將自流供應(yīng)消火栓及其他消防用水設(shè)備所需的流量和壓力。水池的容積應(yīng)確保在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)持續(xù)供水。

管道系統(tǒng)將允許每個(gè)泵和每個(gè)過濾器一起使用，并在出現(xiàn)重要的壓力損失時(shí)自動(dòng)從一個(gè)過濾器切換到另一個(gè)過濾器。

2.3 消防用水系統(tǒng)水壓

根據(jù)對(duì)電站內(nèi)各消防用水點(diǎn)所需的水壓分析，消防供水系統(tǒng)應(yīng)滿足保證任何消火栓和水噴霧噴頭都能達(dá)到NFPA851、NFPA14和NFPA15規(guī)定的最低壓力要求。根據(jù)NFPA14中5.7的規(guī)定，建筑消火栓消防水壓為0.69MPa，水噴霧消防用水壓力為0.5MPa。通過水力計(jì)算，若設(shè)置消防水池，水池高程應(yīng)不低于430.00m。通過現(xiàn)場(chǎng)勘察，在主廠房西北側(cè)山坡430.00m高程的馬道上設(shè)置消防水池，既可滿足廠內(nèi)消防水壓的要求，又安全節(jié)能。

2.4 消防水池

消防水池的容積應(yīng)根據(jù)滅火需求的最大用水量來確定。根據(jù)NFPA851-2010第6.2.2條規(guī)定：永久性防火設(shè)施的供水宜基于最大固定滅火系統(tǒng)需求，加上不低于1890L/min的水連續(xù)工作2h的最大水流要求。最大水噴霧的流量為6080L/min。電纜廊道滅火用水量182.4m3，兩小時(shí)消火栓的需水量226.8m3。

因此，消防水箱的體積應(yīng)大于最大水噴霧用水量與消火栓系統(tǒng)水量之和，即409.2m3；考慮部分調(diào)節(jié)容積，消防水池的容積取421.00m3。水池分兩格，兩個(gè)隔間設(shè)連通閥，連通閥門應(yīng)保持常開狀態(tài)。

2.5 取水水泵

本電站設(shè)置3臺(tái)取水泵，2用1備，為消防水池補(bǔ)水。取水來自尾水，經(jīng)過濾水器處理后進(jìn)入消防水池。消防水池設(shè)置2個(gè)隔間，每個(gè)隔間設(shè)一個(gè)浮子式液位開關(guān)和一個(gè)投入式液位變送器。每個(gè)液位儀設(shè)置4個(gè)水位，由高到低依次為高液位報(bào)警水位，停泵水位，啟動(dòng)取水泵水位，開備用取水泵并報(bào)警水位。水泵采用直接啟動(dòng)方式，通過PLC實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制取水泵的啟停。

取水泵為消防水池補(bǔ)水，消防水池容積為420m3，根據(jù)NFPA851-2010第6.2.3.4條，如果使用水池，注滿水池的水源宜能滿足在8h之內(nèi)補(bǔ)充消防2h要求的用水量。因此，計(jì)算得出補(bǔ)水流量應(yīng)不低于52.5m3/h。選用3臺(tái)離心泵，2用1備，每臺(tái)泵流量為30m3/h，則消防水池7h補(bǔ)滿。經(jīng)水力計(jì)算，水泵揚(yáng)程應(yīng)不低于130m。

2.6 控制系統(tǒng)

消防供水系統(tǒng)由323.50m高程三臺(tái)取水泵、機(jī)械過濾裝置、消防水池及配套電動(dòng)閥組成。

尾水取水泵由消防水池的液位控制啟停，水池設(shè)置浮子開關(guān)2套、液位變送器2套，控制4個(gè)水位信號(hào)點(diǎn)(由低到高為報(bào)警水位、起備泵、啟泵、停泵水位)，報(bào)警信號(hào)、出水管上設(shè)流量指示器、接入中控室。

消防供水系統(tǒng)采用全自動(dòng)可編程控制系統(tǒng)，控制給水處理站所有自控設(shè)備，設(shè)自動(dòng)、手動(dòng)，遠(yuǎn)方、現(xiàn)地控制功能。控制時(shí)序均可任意調(diào)節(jié)，設(shè)有過流、過載、斷相、短路保護(hù)，故障自動(dòng)切換并聲光報(bào)警。自動(dòng)檢測(cè)設(shè)備報(bào)警及顯示。

3 結(jié)語

消防水系統(tǒng)供水能力及穩(wěn)定運(yùn)行是預(yù)防事故及撲救火災(zāi)事故的物質(zhì)基礎(chǔ)和有效手段。在水電站消防系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，應(yīng)充分利用地理優(yōu)勢(shì)，盡量采用安全節(jié)能，控制簡(jiǎn)單的方案。高壓消防水給水系統(tǒng)利用高程差設(shè)置高位水池，能始終保持滿足水滅火設(shè)施所需的工作壓力和流量，火災(zāi)無需消防水泵直接加壓。具有在保證水質(zhì)、節(jié)約能源、減少投資等方面的優(yōu)點(diǎn)，安全可靠。本文為水電站消防供水設(shè)計(jì)提供借鑒。