巴基斯坦塔贝拉水电站四期扩建工程消防供水系统设计

(中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，成都，610072)

1 工程概况

塔贝拉水电站位于巴基斯坦印度河干流上，位于南亚巴基斯坦首都伊斯兰堡西北方70km，具有灌溉、发电、防洪等效益，是巴基斯坦最大的水电站。一期工程于1968年开工建设，1976年正式蓄水发电。经过对1至3号隧洞的三期扩建，目前电站总装机3478MW。塔贝拉坝系斜心墙土石坝，最大坝高143m，主坝长2743m，是世界上已建填筑量最大的土石坝。河流控制流域面积17万km2，总库容137亿m3。塔贝拉四期扩建项目是将原有的4号灌溉隧洞下游出口改建成发电压力钢管和发电厂房。增加3台单机容量为470MW的混流式机组，扩容1410MW，使电站装机容量增大到4888MW。

四期扩建项目新建主厂房及控制楼，采用全地面布置方案。主厂房地下四层，地面一层，主厂房安装间高程为347.00m。控制楼地面四层，地下三层。

该工程水消防系统的设计执行NFPA14及NFPA851，参考国内外同规模电站的设计经验，在“无人值班，少人值守，立足自救”的原则下进行消防设计。

本电站需要考虑消防的部位主要有设备消防和建筑物消防。发生的火灾类型通常为A类、B类。

2 水消防系统设计

2.1 消防系统设计思路及取水方式

水电站水源充足，优先选用水作为灭火剂。结合本工程水电站地理位置特点，即利用山区特有的地理高差优势，设置高位水池向厂内提供消防水源。高位水池提供水压应满足消防供水管最不利用水点的最小水压要求。

电站取水点拟设置于尾水闸后，在主厂房323.50m层预埋取水管并设置取水泵房，在最低尾水位以下取水，经滤水器处理后提升至高位消防水池，消防水池出水自流供全厂消防用。

2.2 取水泵房

取水泵房位于主厂房323.50m高程，通过预埋两根DN125的管道从最低尾水位以下取水。泵房设3套取水泵，两用一备。

取水泵房兼做水处理室，每台水泵后设自动过滤器，过滤等级为500um，每个过滤器将配备一个压力传感器，该传感器将压力损失传输到就地柜及控制柜PLC，当达到预定的水头限制后，自动反冲洗，冲洗水将被收集排放至厂房排水沟。

图1 消防供水系统

过滤后的水将通过泵的余压输送至高位消防水池。当发生火灾时，消防水池的储水将自流供应消火栓及其他消防用水设备所需的流量和压力。水池的容积应确保在规定的时间内持续供水。

管道系统将允许每个泵和每个过滤器一起使用，并在出现重要的压力损失时自动从一个过滤器切换到另一个过滤器。

2.3 消防用水系统水压

根据对电站内各消防用水点所需的水压分析，消防供水系统应满足保证任何消火栓和水喷雾喷头都能达到NFPA851、NFPA14和NFPA15规定的最低压力要求。根据NFPA14中5.7的规定，建筑消火栓消防水压为0.69MPa，水喷雾消防用水压力为0.5MPa。通过水力计算，若设置消防水池，水池高程应不低于430.00m。通过现场勘察，在主厂房西北侧山坡430.00m高程的马道上设置消防水池，既可满足厂内消防水压的要求，又安全节能。

2.4 消防水池

消防水池的容积应根据灭火需求的最大用水量来确定。根据NFPA851-2010第6.2.2条规定：永久性防火设施的供水宜基于最大固定灭火系统需求，加上不低于1890L/min的水连续工作2h的最大水流要求。最大水喷雾的流量为6080L/min。电缆廊道灭火用水量182.4m3，两小时消火栓的需水量226.8m3。

因此，消防水箱的体积应大于最大水喷雾用水量与消火栓系统水量之和，即409.2m3；考虑部分调节容积，消防水池的容积取421.00m3。水池分两格，两个隔间设连通阀，连通阀门应保持常开状态。

2.5 取水水泵

本电站设置3台取水泵，2用1备，为消防水池补水。取水来自尾水，经过滤水器处理后进入消防水池。消防水池设置2个隔间，每个隔间设一个浮子式液位开关和一个投入式液位变送器。每个液位仪设置4个水位，由高到低依次为高液位报警水位，停泵水位，启动取水泵水位，开备用取水泵并报警水位。水泵采用直接启动方式，通过PLC实现自动控制取水泵的启停。

取水泵为消防水池补水，消防水池容积为420m3，根据NFPA851-2010第6.2.3.4条，如果使用水池，注满水池的水源宜能满足在8h之内补充消防2h要求的用水量。因此，计算得出补水流量应不低于52.5m3/h。选用3台离心泵，2用1备，每台泵流量为30m3/h，则消防水池7h补满。经水力计算，水泵扬程应不低于130m。

2.6 控制系统

消防供水系统由323.50m高程三台取水泵、机械过滤装置、消防水池及配套电动阀组成。

尾水取水泵由消防水池的液位控制启停，水池设置浮子开关2套、液位变送器2套，控制4个水位信号点(由低到高为报警水位、起备泵、启泵、停泵水位)，报警信号、出水管上设流量指示器、接入中控室。

消防供水系统采用全自动可编程控制系统，控制给水处理站所有自控设备，设自动、手动，远方、现地控制功能。控制时序均可任意调节，设有过流、过载、断相、短路保护，故障自动切换并声光报警。自动检测设备报警及显示。

3 结语

消防水系统供水能力及稳定运行是预防事故及扑救火灾事故的物质基础和有效手段。在水电站消防系统的设计中，应充分利用地理优势，尽量采用安全节能，控制简单的方案。高压消防水给水系统利用高程差设置高位水池，能始终保持满足水灭火设施所需的工作压力和流量，火灾无需消防水泵直接加压。具有在保证水质、节约能源、减少投资等方面的优点，安全可靠。本文为水电站消防供水设计提供借鉴。