袁焱華

（1.上海倍安實(shí)業(yè)有限公司；2.應(yīng)急管理部上海消防研究所）

1 引言

消防水滅火系統(tǒng)是決定滅火成敗的系統(tǒng)，消防水泵能否正常啟動(dòng)是決定水滅火系統(tǒng)正常工作的關(guān)鍵環(huán)節(jié)?！断澜o水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》GB50974-2014（以下簡稱《規(guī)范》）第11.0.4 條規(guī)定：消防水泵出水干管上設(shè)置的壓力開關(guān)、高位消防水箱出水管上的流量開關(guān)，或報(bào)警閥壓力開關(guān)等開關(guān)信號(hào)應(yīng)能直接自動(dòng)啟動(dòng)消防水泵?！兑?guī)范》明確了消防水系統(tǒng)啟動(dòng)方式，但在工程設(shè)計(jì)、施工和調(diào)試過程，往往無法嚴(yán)格按照規(guī)范執(zhí)行。本文以近年開通運(yùn)行的連云港—徐州高鐵站房和杭黃高鐵隧道消防工程施工為例，深入研究和探討實(shí)踐工作中的消防泵啟動(dòng)方式，深化設(shè)計(jì)施工消防水泵的啟動(dòng)方式。

連云港—徐州高鐵2021年2月通車，設(shè)計(jì)時(shí)速350km/h，設(shè)有徐州東、大許南、邳州東、新沂南、東海縣、連云港等6 座客運(yùn)車站。高鐵車站設(shè)有自動(dòng)消防炮滅火、消火栓滅火和自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)，水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)消防水池、消防泵和消防水箱配套實(shí)施。設(shè)有大許、草橋、阿湖3座牽引變電所。高鐵牽引變電所是指將電網(wǎng)電力通過電線電纜線傳輸?shù)碾娔苻D(zhuǎn)換成適合高鐵動(dòng)車組所需的電壓，然后送到接觸網(wǎng)。牽引變電所室外消防用水量15L/s，滅火時(shí)間按2h計(jì)算，采用消防水池配備長軸消防泵和室外消火栓的滅火方式，用以撲救變電所室外變壓器油火災(zāi)和變電所建筑火災(zāi)。杭黃高鐵隧道緊急救援站消火栓系統(tǒng)流量20L/s，火災(zāi)延時(shí)2h，水槍充實(shí)水柱不小于13m，最大用水量為144m3。在隧道洞口處排水溝設(shè)溢流堰截取隧道滲水至消防水池，火災(zāi)發(fā)生時(shí)由消防泵從消防水池內(nèi)抽水供給滅火。天目山隧道出口設(shè)消防水泵房一間，設(shè)200m3消防水池一座；每隔50m設(shè)置不銹鋼消火栓箱一套。

2 工程概況

高鐵站房內(nèi)設(shè)計(jì)室內(nèi)水消火栓系統(tǒng)和站臺(tái)消火栓系統(tǒng)、自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)和消防水炮滅火系統(tǒng)，水滅火系統(tǒng)合用設(shè)有消防水池和屋頂消防水箱，在地下泵房設(shè)置消防栓泵及穩(wěn)壓泵、噴淋泵及穩(wěn)壓泵、消防炮泵及穩(wěn)壓泵。設(shè)計(jì)要求消防泵啟動(dòng)方式按照《規(guī)范》第11章進(jìn)行施工，消防泵和消防穩(wěn)壓泵安裝于地下泵房。施工過程中消防專業(yè)公司根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，只安裝消防泵房出水管的電接點(diǎn)壓力表啟動(dòng)消火栓泵，設(shè)定啟泵壓力0.25MPa，不自動(dòng)停泵。穩(wěn)壓泵啟泵壓力0.15MPa，停泵壓力0.2MPa，穩(wěn)壓泵依靠電接點(diǎn)壓力表聯(lián)鎖啟動(dòng)。此外，消火栓泵還能通過消防控制室遠(yuǎn)程手動(dòng)啟動(dòng)，以及消火栓按鈕作為火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警信號(hào)，聯(lián)合感煙探測(cè)器或者手動(dòng)報(bào)警按鈕聯(lián)動(dòng)編程啟動(dòng)，形成“與”邏輯聯(lián)動(dòng)編程公式。自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)和自動(dòng)消防炮滅火系統(tǒng)接入消防水池和屋頂消防水箱，自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)啟泵方式按照規(guī)范設(shè)計(jì)安裝，由消防控制室遠(yuǎn)程啟動(dòng)噴淋泵和濕式報(bào)警閥上壓力開關(guān)動(dòng)作信號(hào)作為啟泵信號(hào)。消防水炮的啟泵方式由水炮控制系統(tǒng)自動(dòng)完成。

杭黃鐵路天目山隧道至三陽鄉(xiāng)隧道緊急救援站設(shè)計(jì)消防泵房內(nèi)設(shè)消防泵2臺(tái)（1用1備）。消防泵房內(nèi)設(shè)消火栓加壓泵兩臺(tái)（一用一備，單臺(tái)流量20L/s，揚(yáng)程0.52MPa，N=380V/22kW）；設(shè)消火栓系統(tǒng)增壓穩(wěn)壓裝置一套ZW(L)-Ⅱ-X-B型（含有效容積300L隔膜式氣壓罐一臺(tái)，含穩(wěn)壓泵兩臺(tái)（一用一備）。消火栓泵平時(shí)應(yīng)使消防泵處于自動(dòng)啟泵狀態(tài)，備用泵在主泵發(fā)生故障時(shí)自動(dòng)切換投入工作。消火栓泵的啟動(dòng)由消火栓泵出水管上的壓力開關(guān)（電接點(diǎn)壓力表）自動(dòng)啟動(dòng)。消火栓箱內(nèi)啟動(dòng)泵按鈕手動(dòng)啟泵和消防控制柜機(jī)械應(yīng)急啟動(dòng)泵按鈕機(jī)械應(yīng)急啟泵（有管理權(quán)限的人員才可使用）。消防水泵由消防水池自灌吸水，出口預(yù)留流量監(jiān)測(cè)裝置接口。消防水泵通過壓力開關(guān)自動(dòng)啟泵，其通過控制柜機(jī)械啟泵時(shí)應(yīng)確保消防水泵在接到火災(zāi)報(bào)警信號(hào)后5min 內(nèi)投入正常工作。消防水泵不應(yīng)設(shè)置自動(dòng)停泵的功能，停泵操作應(yīng)由有管理操作權(quán)限的人員來控制。

3 存在問題

消防驗(yàn)收第三方檢測(cè)服務(wù)技術(shù)機(jī)構(gòu)提出，按照《規(guī)范》要求，消防水泵應(yīng)由出水干管上的壓力開關(guān)、屋頂水箱出水管上的流量開關(guān)進(jìn)行自鎖聯(lián)動(dòng)啟動(dòng)?，F(xiàn)場(chǎng)施工工程師和監(jiān)理單位均認(rèn)為消防水泵房的電接點(diǎn)壓力表已經(jīng)做好聯(lián)鎖啟泵，無需再重復(fù)安裝屋頂水箱流量開關(guān)啟動(dòng)消防泵這一功能。噴淋泵由濕式報(bào)警閥的壓力開關(guān)聯(lián)鎖啟動(dòng)，也沒有安裝屋頂水箱流量開關(guān)啟動(dòng)噴淋泵功能。自動(dòng)消防炮的啟泵功能完全依靠消防炮控制系統(tǒng)自身獨(dú)立完成，也沒有安裝此功能。消防泵房的電接點(diǎn)壓力表啟泵功能也是比較成熟可靠的做法，而且工期要求很緊張，竣工檢測(cè)驗(yàn)收距離高鐵通車時(shí)間很近，從屋頂消防水箱放啟泵線到泵房，影響進(jìn)度。

4 優(yōu)化方案

流量開關(guān)是將水流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，一般出線四根，如圖1 所示，兩根24V 電源線，另兩根是常開接點(diǎn)，水流量達(dá)到設(shè)定值時(shí)，就閉合發(fā)出報(bào)警信號(hào)。中間加一個(gè)24V 繼電器轉(zhuǎn)換，將啟泵和輸入模塊的反饋線并接在一起，用來啟動(dòng)消防泵和反饋火災(zāi)信號(hào)。自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)的流量設(shè)置在一個(gè)噴頭的流量即可（正常噴頭的流量為0.94L/s～1.5L/s），消火栓系統(tǒng)一支水槍的流量為5L/s左右。屋頂水箱流量開關(guān)動(dòng)作后啟動(dòng)消防泵，同時(shí)傳輸火警信號(hào)到消防控制室。流量開關(guān)一般由齒輪、軸承、軸、殼體、放大器、電磁傳感器等部件組成，兩嚙合齒輪由殼體和齒輪包圍的密閉容積分成兩部分。當(dāng)流體通過圓柱齒輪流量計(jì)時(shí)，由于機(jī)械摩擦和流體自身流動(dòng)的能量損耗，使得進(jìn)油腔和出油腔間產(chǎn)生壓降，正是在這兩個(gè)力的作用下齒輪向一定方向旋轉(zhuǎn)，同時(shí)流體被分隔為小的體積計(jì)量單元并帶到出口排出。對(duì)于有固體顆粒的流體，要在流量開關(guān)前加裝過濾器，固體雜質(zhì)會(huì)將齒輪卡死，導(dǎo)致無法測(cè)量流量（見圖1）。

依據(jù)《規(guī)范》11.0.4的條文解釋，國際上發(fā)達(dá)國家常用的啟動(dòng)消防泵觸發(fā)信號(hào)是管網(wǎng)壓力和流量，其原因是這兩個(gè)參數(shù)可靠性高，而水流指示器的可靠性比較差，發(fā)生誤動(dòng)作導(dǎo)致啟泵概率較高。我國在工程實(shí)踐中常采用屋頂消防水箱的水位觸發(fā)信號(hào)，可是屋頂消防水箱的流量開關(guān)觸發(fā)信號(hào)經(jīng)常滯后，所以使用較少，流量開關(guān)觸發(fā)信號(hào)僅作為火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警的監(jiān)管報(bào)警信號(hào)。所以《規(guī)范》制訂時(shí)采用壓力開關(guān)和流量開關(guān)作為消防水泵啟泵的觸發(fā)信號(hào)。也就是說，流量開關(guān)信號(hào)僅作為啟泵信號(hào)，沒有明確一定是聯(lián)鎖啟泵信號(hào)。《規(guī)范》對(duì)應(yīng)圖示15S909 也指出，消火栓系統(tǒng)中無穩(wěn)壓泵時(shí)，由屋頂消防水箱的流量開關(guān)聯(lián)動(dòng)啟動(dòng)消防水泵，消火栓系統(tǒng)中有穩(wěn)壓泵時(shí)，由消防泵房的壓力開關(guān)（電接點(diǎn)壓力表）聯(lián)鎖啟動(dòng)消防水泵。流量開關(guān)的性能要求：動(dòng)作后延遲30s再啟泵；流量不超過系統(tǒng)設(shè)計(jì)泄露補(bǔ)水量時(shí)，不應(yīng)動(dòng)作；消火栓出水后應(yīng)立即動(dòng)作。有穩(wěn)壓泵的消防系統(tǒng)中流量開關(guān)信號(hào)只做火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)監(jiān)管報(bào)警信號(hào)，可以不直接啟泵，如圖2所示。該高鐵站設(shè)計(jì)有穩(wěn)壓泵，因此可以將屋頂水箱的流量開關(guān)的信號(hào)接入火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，作為出水的報(bào)警監(jiān)管信號(hào)。

圖2 有穩(wěn)壓泵時(shí)啟泵示意圖

屋頂高位消防水箱指靜壓滿足建筑最不利點(diǎn)消火栓水壓要求的水箱，利用重力自流供水，一般設(shè)置在建筑的最高處。當(dāng)靜壓不能滿足最不利點(diǎn)消火栓水壓要求時(shí)，在屋頂水箱處增設(shè)增壓穩(wěn)壓設(shè)施。臨高壓消防給水系統(tǒng)則必須設(shè)置屋頂高位消防水箱，系統(tǒng)平時(shí)滿足消防靜水水壓但是不能保證消防滅火用水量。發(fā)生火災(zāi)時(shí)，需要啟動(dòng)消防水泵供水。流量開關(guān)安裝于高位水箱出水管，水管網(wǎng)系統(tǒng)存在泄露，因此流量開關(guān)如果壓力值設(shè)定不準(zhǔn)確，會(huì)經(jīng)常發(fā)出報(bào)警信號(hào)。如果直接聯(lián)鎖消防泵，消防泵會(huì)頻繁啟動(dòng)。根據(jù)《規(guī)范》要求，消防泵不能自動(dòng)停止，必須要有操作權(quán)限的管理人員手動(dòng)停泵。因此，建議流量開關(guān)僅作為火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的監(jiān)管信號(hào)，不作為直接啟動(dòng)消防泵的聯(lián)鎖信號(hào)。關(guān)于消防水箱流量開關(guān)的出水流量值按一支水槍出水量5L/s 設(shè)置[1]。流量開關(guān)信號(hào)作為火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的報(bào)警信號(hào)時(shí)，消防控制室值班人員收到監(jiān)管報(bào)警后，可以遠(yuǎn)程手動(dòng)啟動(dòng)消火栓泵，也可以通過控制聯(lián)動(dòng)控制器編程自動(dòng)啟泵。

假如用流量開關(guān)啟動(dòng)噴淋泵，管網(wǎng)泄漏量計(jì)算值作為設(shè)置流量開關(guān)參數(shù)值，當(dāng)實(shí)際泄漏量很大時(shí)，可能是噴淋沒有出水滅火，但噴淋泵自動(dòng)啟動(dòng)。同樣，當(dāng)流量開關(guān)參數(shù)值設(shè)定太大，有可能導(dǎo)致噴淋頭爆裂，而噴淋泵卻不能正確啟動(dòng)，影響滅火效果[2]。

在牽引變電所室外消火栓系統(tǒng)消防水泵的啟動(dòng)方式設(shè)計(jì)安裝時(shí)，也僅有水泵出水管的電接點(diǎn)壓力表作為啟泵聯(lián)鎖信號(hào)。因?yàn)?，在室外消火栓系統(tǒng)無須設(shè)置高位消防水箱。壓力開關(guān)啟泵是常用的啟泵方式。隧道救援站消防用水設(shè)計(jì)中也僅有壓力開關(guān)啟動(dòng)消防泵設(shè)計(jì)。為了保證消防水泵能及時(shí)、可靠地自動(dòng)啟動(dòng)，設(shè)定三種自動(dòng)啟泵方式。主要考慮當(dāng)一種或兩種開關(guān)沒有動(dòng)作時(shí)，最少有一種開關(guān)能自動(dòng)啟泵。設(shè)有穩(wěn)壓泵時(shí)，流量開關(guān)只報(bào)警，不啟泵。消防泵啟泵壓力值指的是消防水泵出水干管上壓力開關(guān)的設(shè)定啟泵值，此時(shí)的啟泵壓力受穩(wěn)壓泵設(shè)置位置影響。

5 結(jié)語

消防水泵啟泵方式有消防控制室手動(dòng)啟動(dòng)、泵房現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)啟動(dòng)、泵房應(yīng)急機(jī)械啟動(dòng)、壓力開關(guān)聯(lián)鎖直接啟動(dòng)，還有消火栓按鈕與探測(cè)報(bào)警設(shè)備編程聯(lián)動(dòng)啟動(dòng)等多重保險(xiǎn)措施保證啟動(dòng)。高位水箱的流量開關(guān)作為水箱重力水流動(dòng)報(bào)警信號(hào)，可以納入火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的監(jiān)管報(bào)警信號(hào)，有需要時(shí)通過火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警控制器編程聯(lián)動(dòng)啟動(dòng)消火栓泵或者噴淋泵（自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)的供水泵），無需直接放線到泵房進(jìn)行聯(lián)鎖啟動(dòng)消防泵。自動(dòng)噴水系統(tǒng)中報(bào)警閥壓力開關(guān)作為啟泵第一方式，消防泵出水干管上的壓力開關(guān)作為備用啟泵方式，一般在自動(dòng)噴水系統(tǒng)中不設(shè)計(jì)，流量開關(guān)動(dòng)作有延遲，僅作為報(bào)警信號(hào)。