厂前区消火栓稳压泵频繁启动的原因及治理

2017-04-11罗吉江郭秀霞

电站辅机 2017年4期

罗吉江，郭秀霞

0　概述

在某核电机组的厂前区，布置了厂前区高压消防系统。正常运行时，消防系统内充满了水，由消防稳压泵维持高压。对于整个消防系统而言，消防稳压设备是系统中非常重要的组成部分。因稳压泵兼有日常稳压和火灾初期提供消防用水两方面的功能，对于消防系统是否能快速有效地扑灭火灾，稳压泵起着关键的作用。

1　系统设备的布置

某核电机组的厂前区消防水分配系统，由消火栓系统和喷淋系统组成。消火栓系统的水源，取自水处理厂的除盐水原水池。系统由布置在水处理厂二级泵房内的3台消火栓泵、2台消火栓稳压泵、以及布置在水处理厂零米处的2个气压罐组成。消火栓系统的管网被布置成环状，可为除盐水厂房、水处理厂、综合办公楼、档案馆、运行维护大楼(简称运维楼)等处，提供消防用水，也可为辅助消防系统提供临时消防水。厂前区高压防火系统的布置，如图1所示。该消防系统具有布置范围广、用户接口多、阀门多等特点。在系统内，既有地埋管道，又有地上管网，整个管网长约4 km。室外的地埋管除部分管道采用铸铁管外，其余均采用钢塑复合管，地面上的管道采用涂塑钢管。

图1　厂前区消防系统的布置

该系统内，有 2个除盐水原水池，容积为1 500 t;消火栓泵共3台，二用一备，设计参数Q=40 L/s，H=80 m;消火栓稳压泵有2台，一用一备，设计参数Q=4 L/s，H=100～110 m;2个气压罐，双罐工作，每罐的有效调节水量为3.5 m3;消火栓主管道的管径为DN300，设计流量为80 L/s，管道的设计压力为2.0 MPa。整体消防系统的工作压力为0.8 MPa。

目前，厂前区的消火栓系统，具有向除盐水厂房、水处理厂、运行维护大楼、综合办公楼、档案馆(包括模拟机厂房)提供室内消防水的条件，在 B1路以西、A3路以北、厂区北围墙以南及西环岛路以东的范围内，为室外的消防栓提供消防水。随着用户的增加，消火栓管网内的压力每况愈下。最终，消防栓管网压力达到设计压力后，已不能稳压，引发了稳压泵的频繁启停。在手动状态下，消防系统的管网压力仅维持在约0.3 MPa。管网压力太低，已不能满足综合办公楼等区域内的消防要求。因此，解决消防系统压力不稳定的问题，已迫在眉睫。

2　稳压泵频繁启动的危害

稳压泵的频繁启停，给消防管网造成了冲击，压力的频繁波动，减少了消防管网的使用寿命，更容易使管网产生新的泄漏点。

稳压泵的频繁启停，也容易影响泵的运行，增加泵的故障率。启动次数过于频繁，将损伤电机和电流接触器。

稳压泵的频繁启动，增加了系统能耗及运行费用。

3　稳压泵频繁启动的原因

综合分析系统设备的运行情况，发现稳压泵的频繁启动，主要存在几个方面的问题。

(1)消防泵和稳压泵的出口阀有故障

正常运行时，系统中消防泵和稳压泵的出口逆止阀，应处在开启状态。若任一泵的出口逆止阀关闭不严密，母管内的水将通过逆止阀倒流至原水池。这样，系统压力就不能维持，最终导致稳压泵的频繁启动。

(2)系统有泄漏点

系统的泄漏点，可分为外漏和内漏。由于既有地埋管道，又有地上管网，系统管网较为复杂，查找泄漏点十分不易。查找漏点时，首先应针对母管管路进行检查，检查安全阀是否漏流，其次对地面上的消火栓进行检查。同时，排查系统内各个阀门。检查系统内是否串入了其它管道系统，尤其应重点检查与其它管网有接口的阀门，最后检查地埋管，应特别重视地埋管上方经常有重载车通过的区域。

(3)压力开关的问题

稳压泵自动控制系统接受管道内的压力信号，当系统压力降至整定值，稳压泵将连锁启动;当系统压力升高达到设定值，稳压泵连锁停运。压力开关测点的安装位置或压力开关失灵，都将影响稳压泵的运行。

(4)系统内的气压罐

气压罐可缓解稳压泵启停时过于频繁的冲击。停泵时，因管内的水锤作用，气压罐能吸收系统内的压力冲击。

(5)稳压泵的整定值

系统内压力由稳压泵提供，当压力升高，达到稳压水容积的高水位时，稳压泵自动停止运行;当压力降低，达到稳压水容积的低水位时，稳压泵自动开启。如此循环，以保持系统的高压状态。当发生火灾时，随着消火栓的投入使用，系统压力开始下降，自动启动消火栓泵灭火。

稳压泵自动启动压力与自动停止压力之间的范围越大，则稳压泵自启动的时间间隔越长。

4　稳压泵频繁启动的治理

4.1　排查系统中边界阀门

采取由小到大、由面到点的工作思路，联合治理系统的内漏和外漏点。由小到大，是将厂前区消火栓系统分割成若干子系统，确保小的系统无泄漏，然后再逐渐扩大检查范围。由面到点，是将可能存在的泄漏点全部隔离，然后逐一排查。

首先，排查二级泵房内的母管安全阀、各泵的逆止阀。关闭出口母管总门后进行升压试验，确认逆止阀是关闭严密的。排除了因逆止阀泄漏导致系统压力维持不住等因素。

对厂前区消火栓系统进行放水降压试验，在此过程中，该处的压力长时间保持在 0.30～0.34 MPa，而力能区消防系统的压力与之吻合，从而确认串入外源为力能区的生消系统。串入外源可能是V102、V106、V120、V127、V133 等处，如图 1 所示。采用抽阀芯检查的方法，检查该边界阀门是否关闭严密。经检查，发现V102、V106阀门已被腐蚀。阀门被解体后的状况，如图2所示。暂时在V102、V106阀门的两侧，加装盲板。对V120、V127、V133阀门直接拆除或加装了盲板。经处理后，再次对系统进行升压试验。系统由原来的压力维持不住，到稳压泵投自动启动的间隔时间，约为11 min。

图2　阀门被解体后的状况

4.2　对室外消火栓进行治理

在厂前区消火栓系统中，室外消火栓共20余只。对消火栓逐一进行排查后，共发现七、八处消火栓存在大小不等的泄漏。由于消火栓的密封垫老化，消火栓的泄漏水从自动防冻排水口流出。更换了泄漏的消火栓密封垫，重新进行系统的升压试验，至正常压力后投入稳压泵，稳压泵的自启时间间隔，约为24 min。

4.3　系统漏点的治理

关闭辅助消防水联络门V001T后，进行稳压泵的自启动试验，启动的间隔时间，约为52 min。开启厂前区消火栓系统至辅助消防水联络门后，稳压泵的自启时间间隔下降至约18 min。从而确认辅助消防水系统有漏流情况。首先，对已废弃的辅助临时消防栓进行割管封堵，然后再次向辅助消防系统供水，并进行稳压泵的自启动试验，启动间隔时间升至约42 min。继续对主厂房内的辅助临时消防供水边界阀门进行排查，发现V1212也存在漏流情况。同样，对该阀门进行了处理。

4.4　对气压罐缺陷的处理

气压罐是消防栓系统中重要的稳压设备，可有效防止稳压泵的频繁自启。经查，厂前区消火栓系统中2个气压罐的运行均不正常。气压罐中的水囊可能已破裂。拆开检查后，发现在A侧气压罐的水囊侧面，从上到下的破裂长度约为1 m。B侧气压罐水囊的上法兰部分断裂约1/3。水囊体与法兰连接处的破裂情况，如图3所示。

图3　水囊体与法兰连接处破裂

更换了A侧、B侧的气压罐水囊。经过处理，再次投运稳压泵进行试验，稳压泵的启动间隔时间，约为15 h。稳压泵的自启动运行得到了明显改善。

5　措施和建议

通过对厂前区消火栓系统的查漏和治理，发现了一些问题，为此，提出了一些建议并应采取相应措施。

(1)厂前区消火栓系统与力能区的生活消防水系统连接，且相互备用，是不合适的。消防水系统为专用系统，应严禁与生活用水串接。设置力能区的生活消防水系统，目的就是让生活水与消防水共用。当时，将两个水系统串接，是临时措施。现在，厂前区消火栓系统已调试完毕，达到了系统要求。力能区生消系统中的压力偏低，约为0.34 MPa，而综合办公楼消防系统中的压力，约为0.5 MPa，所以，生消系统的消防水无法满足其它系统的需求。建议隔离厂前区消火栓系统与力能区的生活消防水系统。

(2)建议加强消防水的使用管理，严禁私自将消防水用于施工用水。

(3)对系统中阀门进行解体检查后，发现阀门被腐蚀的现象很严重。为了确保系统的严密性，避免稳压泵的频繁启动，建议定期检查阀门的密封状态，并随时进行更换。

(4)加强对气压罐的检查，定期对气压罐进行补气，维持压缩空气的压力，为0.3 MPa。

(5)随着厂前区消火栓系统子项的逐步投入，系统管网越来越大。为确保消防水系统的运行，应加强地埋管焊接质量的控制。在埋入地下前，应进行系统的水压试验。试压压力为额定压力的1.1倍，续压2 h，应无泄漏。试验合格后，再接入厂前区消火栓系统。

(6)稳压泵压力值的设定

根据上海市《民用建筑水灭火系统设计规程》DGJ 08－94－2007的规定，在高压消防给水系统中，稳压泵启动的压力值、稳压泵停泵的压力值和联动消防泵启动压力值之间的差值，应不小于 0.05 MPa。美国的NFPA20标准中规定，消防泵应由消防稳压泵的压力联动装置启动，稳压泵启泵的压力与停泵压力的差值，应不小于10psi(0.07 MPa)。当整个消防系统的压力低于稳压泵启泵压力5 psi(0.035 MPa)时，消防主泵启动。当整个消防系给水排水系统的压力低于稳压泵启泵压力10psi(0.07 Pa)时，消防备用泵启动。

消火栓系统稳压泵启动压力为1.02 MPa，稳压泵停运压力为1.07 MPa，第一台消火栓泵的启动压力，为1.0 MPa。第二台消火栓泵的启动压力，为0.9 MPa。