同步自吸消防水泵地上安裝的可行性研究

■ 邊文剛 淄博市臨淄華安消防安全服務工程有限公司

消防水池是整個工業消防系統的主要設施之一，工業企業大多采用循環水池與消防水池合用設計，并且為地下或半地下模式，由此導致消防泵房投資大、使用不便、管理難度大等問題。近年來，消防技術水平不斷提升，針對當前工業消防領域存在問題而設計的同步自吸式消防水泵應運而生。基于此，文章分析了在滿足當前消防規范要求的前提下，地上安裝同步自吸消防水泵的可行性及優越性。

一、工業企業消防給水系統設計現狀

工業企業消防給水系統目前多設計為臨時高壓消防給水系統，常使用循環水池兼做消防水源，火災時使用消防泵加壓供水。建設地下或半地下消防泵房時，消防水泵采用立式或臥式離心水泵，當最低有效水位高于臥式消防水泵頂部的放氣孔或立式消防泵出水管的中心線時，可完全滿足自灌式吸水的要求，以實現自動啟泵的要求。正常情況下既滿足規范要求又能達到企業使用條件。但火災具有突發性和意外性，如果在火災發生同時遇到水淹泵房的意外情況，往往會導致設備無法運行的局面，釀成悲劇。

（一）地下或半地下消防泵房隱患分析

近年來，因消防泵房在地下或半地下而產生的隱患屢見不鮮。例如，最為常見的水池或泵房墻體滲漏水問題。在消防部門監督檢查中，絕大多數的水泵房地面都有積水，這種現象除少數是水泵管件漏水之外，大多數是由于地下水池或地下墻體防水損壞導致。這種情況因其不好修復，往往難以引起重視，一般使用污水泵抽走，但是長期的潮濕環境極容易造成相關電氣設備損壞。

同時，地下或半地下消防泵房還存在地下環境潮濕、設備維護成本高、化工企業工藝管線多且布局難度大、地下建設消防泵房占地面積大、建設成本高、管理難度大等諸多問題。目前，大多數企業受成本限制，消防設施以手動操作為主，這進一步增加了消防泵房維護和檢修的難度，并且地下消防泵房往往受規模限制，地下空間狹小，更增加了工作人員日常維護和火災應急使用操作的難度。軸流深井泵可以安裝在水池之上，但對水深要求大，使用流量大且揚程小，不適合規模大的企業使用。

（二）地下或半地下消防水池的水位設置

第一，地下或半地下消防水池最低水位應符合自灌式吸水要求，工業企業消防水泵一般采用臥式離心水泵，在消防用水與工業用水合用水池的情況下，消防水池通常是設在半地下，池底標高與泵房地面標高相同，這時消防用水的有效容積在最高有效水位線與最低有效水位線之間，臥式消防水泵頂部的放氣孔或立式消防泵出水管的中心線應低于最低有效水位線，此情況符合規范要求[1]。

正常情況下，合用水池的水位都會高于消防用水的最高有效水位線，并有非消防狀態下消防用水不被利用的措施。同時，吸水管的喇叭口淹沒于消防水池最低有效水位線以下600mm，當采用旋流防止器時，淹沒深度不應小于200mm。滿足消防水池的有效儲水量或有效容積能被全部利用，并滿足消防水泵在水池最低有效水位時能安全運行[2]。

工業消防水池的總容積包括有效容積和無效容積，無效容積包括工業用水部分和結構占用部分以及吸水井內部分。有效容積是指消防水池設計最高有效水位至最低有效水位的消防用水的容積，是消防滅火必須保證的存水量[3]。可以看出當滿足以上自灌條件和淹沒條件時，消防水池的容積便相應增大了，投資也會隨之增加。

第二，消防水泵的吸水管穿越消防水池時，采用柔性套管，當采用剛性防水套管時在水泵吸水管上設置柔性接頭，且管徑不應大于DN150[1]。由于水的壓力以及水泵振動等因素的影響，每一處穿越池壁處都是防滲漏一個薄弱點。

二、同步自吸消防水泵地上安裝的可行性

（一）同步自吸消防水泵的性能特點

同步自吸消防水泵以其特殊的自灌式安裝方式可以作為傳統設置在地下消防水泵房的安裝方式的補充甚至替代，并且同步自吸消防水泵更加方便可靠，因此更具可行性。

第一，同步自吸消防水泵是一種處于液位之上進行安裝的自灌式吸水消防泵，因該泵的泵軸平面在前置自灌裝置的液面以下，水泵啟動時，水受重力倒流入水泵中，同時該泵在滿足自灌的同時還附有自吸功能，自吸高度可達8.5m。并且，同步自吸消防水泵水平吸水管路可達1000 米，因此消防水泵房建設位置規劃設計更加靈活。

第二，消防泵房無需建造在地下。可以建設地上泵房或者借用已有可用空間，節省土建投資，縮短工期，并且極大便利日常設備維護。同時，因同步自吸消防水泵可以完全與水池分開設置，因此避免了水泵爆裂淹沒泵房事故的發生。并且在實踐中，還可以借助這一優勢，利用符合條件的景觀水池或自然水源作為消防用水，進一步節約投資。

第三，同步自吸消防水泵可安裝在地面或水池之上，開機即出水，自吸時間為0秒或極短的時間[1]，滿足自灌式用泵的要求。其具有超大進口管徑，吸入口管徑可達2200mm, 并且在情況復雜的場地環境中依然能夠滿足流量和壓力的要求，其使用性能遠遠超過普通消防水泵。

第四，同步自吸消防水泵零流量時其壓力不大于額定壓力的140%，且不小于額定壓力的120%。消防水泵一備一用，一泵一條吸水管，滿足一組水泵兩條吸水管的要求[4]。

（二）同步自吸消防泵的結構及性能

同步自吸消防水泵具有易于現場維修和更換零件的特性，緊固件不因振動等原因而產生松動。消防泵體上鑄有旋轉方向的箭頭，可裝壓力表、真空壓力表，表的精度不低于2.5 級，表前均安裝閥門，閥門的工作壓力不低于泵的最大工作壓力。同步自吸消防水泵設置放水旋塞，放水旋塞處于泵的最低位置便可排盡泵內余水[5]。

同步自吸消防水泵的出口法蘭的公稱壓力滿足最大工作壓力的要求，進口法蘭的公稱壓力不小于1MPa。法蘭的連接尺寸符合規范要求[6]。

同步自吸消防水泵的進、出口法蘭上設置取壓孔，其直徑為3 ～6mm 或等于管徑的1/10，兩者取小值，取壓孔的深度不小于2.5 倍取壓孔的直徑[6]。同步自吸消防水泵的進口能承受不小于0.4MPa 的壓力。水泵外殼材質為球墨鑄鐵，葉輪為不銹鋼。

引水裝置產生的最大真空度不小于87KPa，額定流量60L/s、吸深7.0m 時平均引水時間18.4s，滿足規范要求[5]。

（三）水泵房的建設

采用地上泵房便于通風，維護方便，降低了維護成本。在自動控制方面可以實現高低液位啟泵，單臺或多臺靈活控制，相比其他水泵，在同等的流量和揚程范圍內，可節能10% 左右。吸水管不穿越池壁，直接從水面上入水，杜絕了漏水隱患。水泵房單獨建設或設在其他建筑內，其耐火等級不低于二級，換氣次數6 次/ 小時，疏散門直通室外，便于應急操作[7]。（如圖1）

圖1 某項目同步吸水泵結構圖

（四）消防水池水位的設置

當采用同步自吸消防泵時，消防水池的水位可只設置一個水位，即為消防持續滅火時間所需的用水量的水位線，也就是最高水位線。消防水泵吸水口的淹沒深度應滿足消防水泵在最低水位運行安全的要求，吸水管喇叭口在消防水池最低水位下淹沒深度應根據吸水喇叭口的水流速度和水利條件確定，但不小于600mm，當采用旋流防止器時，淹沒深度不應小于200mm，可以利用吸水井調節吸水口的淹沒深度，以滿足此要求。在此情況下其最低有效水位線就是池底的標高線或上200mm，水池的有效容積就成了消防設計用水量加工業用水量，相應地減少了容積，同時也節省了投資。

三、結論與建議

（一）研究結論

根據使用同步自吸消防水泵的實踐經驗，通過對目前所使用的自灌式消防水泵狀況的分析與同步自吸消防水泵的性能特點、安裝使用進行對比，得出如下觀點：

第一，建設地下或半地下水泵房與地上泵房相比，從防水淹、防潮、便于維護及節省投資角度來看，建設地上水泵房使用同步自吸消防水泵是可行的，并且完全符合規范規定。而且在降雨較多易引發雨水倒灌地下建筑的區域或地質條件不適合修建地下建筑的地區，適合采用此種模式。

第二，從施工便利、建設周期、對自然水源利用等方面，采用地上水泵房使用同步自吸消防水泵具有顯而易見的優越性（見表1）。因此，更加適用于建成環境的消防系統改建項目，消除火災隱患，滿足消防驗收要求。

表1 同步自吸消防水泵與普通消防水泵的優勢對比

第三，采用同步自吸消防水泵符合《石油化工企業設計防火規范》中“若采用自灌式引水有困難時，應有可靠迅速的充水設備，如同步排吸式消防水泵。”等相關規定，因此使用同步自吸消防水泵具有可行性。

第四，從消防水泵建設的全生命周期看，建成后日常管理和維護至關重要，需要制定嚴格的管理制度，定期檢查，定期對消防水泵系統進行測試，確保在發生火災時能夠正常使用。

（二）建議

本文對使用同步自吸消防水泵的可行性進行了分析和探討，現實中設計師的設計往往拘泥于傳統設計、格式化設計，對規范的理解具有狹義性。筆者在實踐中，利用同步自吸水泵解決了水源遠離泵房、地下泵房漏水等問題，優于傳統的泵房設計，同時又滿足《消防給水及消火栓系統技術規范》要求。因此建議未來規范修訂過程中，對相關條款的解釋更為明確、統一，具有實踐設計適用性，以促進設備技術的革新與發展，提高規范的可操作性、科學性和權威性。