地鐵疊壓消防供水壓力開關(guān)、流量開關(guān)啟泵問題探討

葉宣飛

（杭州鐵路設(shè)計院有限責(zé)任公司，浙江 杭州 310000）

1 地鐵水消防概況

除上海地鐵站設(shè)室內(nèi)外消火栓、氣體滅火、水噴淋外，國內(nèi)大部分城市的地鐵站僅設(shè)室內(nèi)外消火栓及氣體滅火，不設(shè)水噴淋設(shè)施，滅火及時性稍差。

地下站及區(qū)間的消火栓位于市政給水管以下，有城市多點(diǎn)水源，雙路供水車站不設(shè)消防水池。市政水管可隨時滿足消防水量的高位水池，水壓則通過消火栓泵供給。

一條地鐵線水消防由數(shù)十座車站消防泵房和幾十公里的區(qū)間消火栓組成，龐大的消火栓管網(wǎng)中連接著上千個的消火栓。全線各水源點(diǎn)壓力不同，各個車站的埋深與高程各異。

2 壓力開關(guān)、流量開關(guān)啟泵模式設(shè)計

隨著2014年《水消規(guī)》實施以來，消火栓泵啟泵模式為：①就地手動控制；②車站控制室遠(yuǎn)程集中手動控制；③FAS系統(tǒng)連鎖控制；④消火栓按鈕啟泵；⑤機(jī)械應(yīng)急開關(guān)啟泵；⑥流量開關(guān)啟泵；⑦壓力開關(guān)啟泵。①~④為傳統(tǒng)消火栓啟泵模式，略過不表；⑤通過新增機(jī)械應(yīng)急柜即可實現(xiàn)；⑥~⑦啟泵模式對地鐵消火栓泵房是否設(shè)穩(wěn)壓裝置影響較大。

鑒于消防泵直抽市政水屬疊壓供水，市政水壓隨時段波動。市政用水高峰時，車站泵房處引入管處水壓約20m，用水平峰時，水壓約30m；同時假定引入管水損5m。圍繞著新增的流量開關(guān)、壓力開關(guān)啟泵模式，一直有2種不同設(shè)計思路。

2.1 不設(shè)穩(wěn)壓裝置（流量開關(guān)啟泵）

延續(xù)傳統(tǒng)的泵房布置（圖1），吸水管設(shè)流量開關(guān)，揚(yáng)水管設(shè)壓力開關(guān)，采用市政水旁通穩(wěn)壓；區(qū)間消火栓供水管全線相連（圖2），站廳兩端盾構(gòu)井各設(shè)2處常開電動蝶閥，區(qū)間爆管時，可關(guān)閉對應(yīng)4處電動蝶閥。

圖1 消防泵房不設(shè)穩(wěn)壓裝置

圖2 不設(shè)穩(wěn)壓裝置模式區(qū)間供水方案

不設(shè)穩(wěn)壓裝置時，揚(yáng)水管由市政穩(wěn)壓，準(zhǔn)工作狀態(tài)時，管道如有滲漏等情況，旁通管不斷補(bǔ)水穩(wěn)壓。一旦栓口出水，市政水不斷補(bǔ)充，到達(dá)流量開關(guān)啟泵值時，聯(lián)動啟動消防泵。

由表1可知，常規(guī)雙水源車站，市政水壓可滿足車站最不利點(diǎn)消火栓7m靜壓要求。由于市政水壓在20～30m范圍內(nèi)波動，壓力開關(guān)無法設(shè)置固定值；現(xiàn)場消防調(diào)試中實際采用流量開關(guān)啟泵，無法實現(xiàn)壓力開關(guān)啟泵。

表1 不設(shè)穩(wěn)壓裝置啟泵信息對比

但該模式下全線消防管網(wǎng)相連，可實現(xiàn)鄰站消防供水，水源安全性提升。

2.2 設(shè)穩(wěn)壓裝置（壓力、流量開關(guān)啟泵）

為消除市政水壓波動對壓力開關(guān)啟泵的影響，采用穩(wěn)壓裝置（穩(wěn)壓泵及隔膜氣壓罐）維持泵后揚(yáng)水管壓力（圖3）；可實現(xiàn)壓力開關(guān)啟泵，即消火栓口出水后壓力開關(guān)降壓連鎖啟動消火栓泵。

圖3 消防泵房設(shè)穩(wěn)壓裝置

穩(wěn)壓泵設(shè)計流量按室內(nèi)消火栓流量20L/s的1%～3%計，且不小于1L/s；設(shè)計取1L/s。

圖4 車站穩(wěn)壓泵計算模型

穩(wěn)壓 泵 啟 泵壓力Ps1＞H+15=16.5m， 且≥H3+10=30+7+1.1+10=48.1m，Ps1取49m；

穩(wěn)壓泵停泵壓力Ps2=Ps1/0.85=56.5m，Ps2取57m；

消防泵啟泵壓力值P=Ps1-（7～10）=39m。

穩(wěn)壓泵揚(yáng)程計算目前存在2種情況：

（1）按市政斷水計算

考慮2路市政全部斷水，穩(wěn)壓泵從引入管存水吸水。穩(wěn)壓泵揚(yáng)程取（Ps1+Ps2）/2=53m。穩(wěn)壓泵啟動時，站廳層揚(yáng)水管壓力83m，考慮站廳層與區(qū)間最低點(diǎn)20m高差，區(qū)間消火栓靜壓將大于1.0MPa，達(dá)到消火栓分區(qū)臨界點(diǎn)；同時區(qū)間列車頻繁運(yùn)行震動，可能造成超壓爆管。

（2）按疊壓計算

不考慮2路市政全部斷水，穩(wěn)壓泵由市政疊壓供水。穩(wěn)壓泵揚(yáng)程取（Ps1+Ps2）/2-20m=33m。

穩(wěn)壓泵啟動時，站廳層揚(yáng)水管壓力53m，考慮站廳層與區(qū)間最低點(diǎn)20m高差，區(qū)間消火栓壓力73m，不超壓。

筆者認(rèn)為，城市供水服務(wù)能力不斷提升，2路斷水概率極低；在吸水管設(shè)電接點(diǎn)壓力表做低壓報警裝置，若確實2路斷水后報警，可臨時調(diào)低壓力開關(guān)啟泵值。設(shè)計時應(yīng)按疊壓模式確定穩(wěn)壓泵揚(yáng)程，降低準(zhǔn)工作狀態(tài)時的管網(wǎng)靜壓，確保列車運(yùn)營時區(qū)間消火栓安全可靠。

為防止管網(wǎng)漏水導(dǎo)致可穩(wěn)壓泵頻繁啟動（不大于15次/h），系統(tǒng)設(shè)隔膜氣壓罐。

選用有效調(diào)節(jié)水容積0.15m3，總?cè)莘e1.05m3的立式隔膜氣壓罐（直徑1m，高2.3m）。泵房需新增設(shè)備基礎(chǔ)2.2m×1.1m，增加土建即設(shè)備造價。

為避免管網(wǎng)失壓導(dǎo)致多站連鎖啟泵，區(qū)間消火栓供水管與鄰站斷開（圖5），形成一站一區(qū)間消防供水；站廳一端盾構(gòu)井設(shè)2處常開電動蝶閥，區(qū)間爆管時可關(guān)閉。

圖5 設(shè)穩(wěn)壓裝置模式區(qū)間供水方案

設(shè)穩(wěn)壓裝置時，揚(yáng)水管由穩(wěn)壓裝置穩(wěn)壓，揚(yáng)水管壓力穩(wěn)定。準(zhǔn)工作狀態(tài)時，管道如有滲漏等泄壓情況，穩(wěn)壓裝置不斷補(bǔ)水穩(wěn)壓。由表2知，一旦栓口出水，管道大量缺水，造成管網(wǎng)壓力下降，降至壓力開關(guān)啟泵值時，聯(lián)動啟動消防泵；同時，由于揚(yáng)水管壓力大于吸水管，吸水管水流僅能通過穩(wěn)壓裝置和市政旁通管的合并管段進(jìn)入揚(yáng)水管，故流量開關(guān)動作也可啟動消防泵。

表2 設(shè)穩(wěn)壓裝置啟泵信息對比

2.3 小結(jié)

不設(shè)穩(wěn)壓裝置模式僅能實現(xiàn)流量開關(guān)啟泵。

設(shè)穩(wěn)壓裝置模式能實現(xiàn)壓力開關(guān)和流量開關(guān)啟泵。

由表3可知，2種模式各有優(yōu)缺點(diǎn)：設(shè)穩(wěn)壓裝置時滿足《水消規(guī)》，揚(yáng)水管壓力穩(wěn)定，但造價及管網(wǎng)壓力稍上升，應(yīng)注意穩(wěn)壓泵揚(yáng)程取值。不設(shè)穩(wěn)壓裝置時水源安全性稍高，造價及管網(wǎng)壓力稍低，但啟泵可靠性降低，后續(xù)可嘗試采取在水泵揚(yáng)水管設(shè)濕式報警閥，由噴淋常用的濕式報警閥的壓力開關(guān)連鎖啟泵。

表3 2種模式優(yōu)缺點(diǎn)對比

3 結(jié)語

通過前述對比分析可知，是否設(shè)穩(wěn)壓裝置對地鐵消火栓泵啟泵及運(yùn)營維護(hù)管理有較大影響。目前，2種模式均已投入運(yùn)營多年，且各有優(yōu)缺點(diǎn)，筆者推薦采用設(shè)穩(wěn)壓裝置（壓力、流量開關(guān)啟泵）以執(zhí)行《水消規(guī)》要求。待相關(guān)規(guī)范修編時，本文可為規(guī)范修編提供一定參考。