消防泵机械设计及应急启泵装置探讨

刘毅

摘 要：作为消防工作的关键性装备，消防泵的高效性、可靠度、耐用度等直接关系到广大人们的生产和生活安全。文中将从当前国内消防泵的使用要求和实际情况出发，对消防泵的机械设计和应急启泵装置等进行分析和阐述。

关键词：消防泵；机械设计；机械应急；启泵装置

消防泵是消防工作的重要组成部分。当前，国内的消防泵的设计和制作工作多根据流量等方面的实际需求进行，可严格参照的标准较为欠缺。以此方式进行的消防泵设计工作无法有效满足消防的需要，仍然存在很大的提升与改进空间。文中将围绕消防泵的技术设计要求及机械应急启泵装置等方面的内容展开探讨，以期發现有效提升国内消防泵整体水平的有效方法。

1 消防泵的分类及设计要求

（一）消防泵的分类

消防泵的分类方式多样，种类也较为繁杂，但主要依据流量和扬程的不同进行区分。综合看来，消防泵都具有密封完全、无泄漏、抗腐蚀性能强等特点，广泛应用于消防、环保和水处理等部分，以对各类液体进行抽送，其中消防系统的应用最为广泛。常见的有无动力消防泵、车用消防泵、船用消防泵、工程用消防泵和其他用途如深井消防泵和潜水消防泵等。在对消防泵进行选择时，需综合考虑消防泵的材质、主要应用区域、轴流深井泵、吸水性、给排水要求等多方面的因素。

（二）消防泵的设计要求

从消防泵的应用领域和应用特点等方面出发，消防泵在进行设计时，需重点考虑其固有性能、高效性性能和可靠度性能三个方面。

第一，消防泵的固有性能。受使用特点影响，消防泵的启用一般发生在较为紧急的情况下，启用初期，会面临巨大的水流量，此时，对水压有较高要求。伴随灭火进程的推动，对水流量和水压的要求也随之降低。因此，消防泵必须既能够保障初期的大水流量和大水压，也能实现对较小水流量和较小水压的灵活切换。

第二，消防泵的高效性性能。消防泵主要应用于火灾扑灭情况中，而该类情况发生突然且危险系数高，必须进行机动快速处置，因此，消防泵必须符合高效迅速启动的要求，灾情发生时，需第一时间投入使用。同时，火灾扑灭后，也可以实现快速调整，减少对水资源等的浪费，达到收放自如的效果。

第三，消防泵的可靠度性能。消防泵虽使用频率不高，但在灾情发生时，必须保证正常运行，否则将造成无法挽回的严重后果。因此，消防泵的可靠度性能显得尤为重要。其可靠性能可以从以下几个方面考虑：第一，消防泵的使用频率小，但进出口阀门均需要保持开放的状态，因此，在零件选择时对其强度和硬度要求较高；第二，使用时，消防泵的水流量、扬程等都比较大，因此，对消防泵的轴承要进行格外的保护，以实现消防泵整体结构的合理；第三，消防泵的材料要特殊选择，需具有较高的耐腐蚀性能；第四，根据不同消防泵的不同工作范围，选择的驱动机要具有充足的富裕度；第五，需保证驱动机控制系统在紧急情况下可以稳定、可靠的运行。

2 消防泵的机械设计技术要点

根据上述消防泵的设计要求，在进行机械设计过程中，需要注意以下要点：

（一）从消防泵的固有性能要求出发，注意其曲线的设计

根据消防泵的固有性能，在性能曲线的设计要求较平坦的情况下，要拉大对出口处安装角的设计。同时，为防止在设计曲线的同时有驼峰类曲线的出现，要缩小叶片的出口角。考虑到消防泵扬程和叶片数量之间的关系，设计过程中，需要适当弥补扩大的角口，并调整叶片数。通过减少安装的叶片数量，可以有效降低驼峰现象发生的概率。运行期间的消防泵的功率消耗与叶片出口处的安装角呈正相关关系，但受消防泵使用频率相对较小影响，在进行设计时，设计人员对功率消耗可以考虑略少，更多关注的是消防泵的可用性和可靠度。

（二）从消防泵的高效性性能要求出发，注意保证其适用性和及时性

首先，消防泵的高效性要求在出现火灾情况时，消防泵具有自发启动功能。为达到这一目的，消防泵一旦接收到火灾讯号，可立即启动发动机、驱动机等设备。同时，消防泵需具备较好的吸入性，面对火情时，可以尽量减小气蚀等情况的发生。此外，为有效保证上述功能及消防泵本身的安全性能，需要在消防泵入口预留必要的倒灌高度。

其次，为保证消防泵的适用性，保证消防泵既能满足合理的水量要求，又能对水压进行有效的控制，要在设计期间，将消防泵与变频调速设备进行恰当的结合。通过结合，既可以实现消防泵对水量和水压的把控，也能迅速提高电力的转速。

（三）从消防泵的可靠度性能出发，注意对其部件、结构、材料和驱动机等方面的设计

可靠度可以说是消防泵最重要的性能，也是其价值最大化发挥的保证。在机械设计过程中，可以从以下几个方面入手：

第一，设计中要充分保证消防泵的硬度和强度。充分的硬度和强度是保证消防泵启动时扭矩的必要条件。因此，消防泵的轴必须是一个加粗、加强的整体性的设计。叶轮的叶片部分也应进行加厚处理。对于泵推力和径向的轴承的设计，考虑的重点也应该是高质量和高负荷能力；

第二，通过合理的泵结构设计，实现消防泵的平衡。这点是基于消防泵运行期间强大的轴向推动力考虑的。设计中，针对流量较大的消防泵，可以采用双吸式，对无法采用双吸而只能以流量较大的悬臂叶轮等单吸形式进行的，也必须充分考虑平衡性的要求，以保证消防泵的正常使用；

第三，通过选用耐腐蚀性的材料，保证消防泵的使用寿命。特别是在海水中运用的消防泵，因海水中具有大量繁殖能力强的贝壳类、藻类等植物，这类植物很容易堵塞消防泵的崩口，同时，进入到叶轮当中的贝类植物还能对叶片的质量产生不良影响。所以，海水中的消防泵材料既要抗腐蚀，还需要定期以化学方式进行处理；

第四，从电机驱动系数等出发选择合适的驱动机。运行期间，电机的驱动系数由大流量的启动功率、运行功率和消防泵的性能等决定，最大为1.16。同时，电源的可靠度等也影响电机的选择。对断路器、转过电流等，电机也需要发挥保护的功能。此外，考虑到在水中的消防泵的电机组易受潮，因此，需通过空间加热器的使用来防止短路等情况的发生。

3 消防泵的机械应急启泵装置

机械应急启泵装置是消防泵的一种特殊功能，可以应用到各类启泵方法中，如降压启动和全压启动等。应急启泵发生后，消防泵内的启动操作手柄就会被拉动，并在拉动的过程中与消防泵的机械闭合回路发生触碰，从而关闭接触器回路。

针对降压类型的应急启泵方式，具体可分为三种：第一，最为简单的直接应急启动。该方式只要在消防泵控制下，机械应急手柄关闭主接触器就可以实现；第二，在星三角的启动控制之下，通过机械应急手柄关闭正在运行的两大接触器，实现应急启动；第三，在软启动控制器下，利用操作机械应急手柄，关闭旁路内的接触器实现应急启动。三类应急启泵方式，都需要通过机械应急手柄的操作，实现控制器的关闭。

4 结语

对消防泵这一事关安全的装置而言，使用要求是一切设计工作的出发点和落脚点。在对消防泵机械及机械应急设置进行设计过程中，需要消防泵的设计及生产厂家充分考虑消防泵的固有性能、高效性性能和可靠度性能等方面的要求，按照相关的行业标准和规范，对消防泵的各部分不断进行调整与优化，提高我国消防泵的整体设计水平，满足方方面面的使用要求。

参考文献

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