同步自吸消防水泵地上安装的可行性研究

■ 边文刚 淄博市临淄华安消防安全服务工程有限公司

消防水池是整个工业消防系统的主要设施之一，工业企业大多采用循环水池与消防水池合用设计，并且为地下或半地下模式，由此导致消防泵房投资大、使用不便、管理难度大等问题。近年来，消防技术水平不断提升，针对当前工业消防领域存在问题而设计的同步自吸式消防水泵应运而生。基于此，文章分析了在满足当前消防规范要求的前提下，地上安装同步自吸消防水泵的可行性及优越性。

一、工业企业消防给水系统设计现状

工业企业消防给水系统目前多设计为临时高压消防给水系统，常使用循环水池兼做消防水源，火灾时使用消防泵加压供水。建设地下或半地下消防泵房时，消防水泵采用立式或卧式离心水泵，当最低有效水位高于卧式消防水泵顶部的放气孔或立式消防泵出水管的中心线时，可完全满足自灌式吸水的要求，以实现自动启泵的要求。正常情况下既满足规范要求又能达到企业使用条件。但火灾具有突发性和意外性，如果在火灾发生同时遇到水淹泵房的意外情况，往往会导致设备无法运行的局面，酿成悲剧。

（一）地下或半地下消防泵房隐患分析

近年来，因消防泵房在地下或半地下而产生的隐患屡见不鲜。例如，最为常见的水池或泵房墙体渗漏水问题。在消防部门监督检查中，绝大多数的水泵房地面都有积水，这种现象除少数是水泵管件漏水之外，大多数是由于地下水池或地下墙体防水损坏导致。这种情况因其不好修复，往往难以引起重视，一般使用污水泵抽走，但是长期的潮湿环境极容易造成相关电气设备损坏。

同时，地下或半地下消防泵房还存在地下环境潮湿、设备维护成本高、化工企业工艺管线多且布局难度大、地下建设消防泵房占地面积大、建设成本高、管理难度大等诸多问题。目前，大多数企业受成本限制，消防设施以手动操作为主，这进一步增加了消防泵房维护和检修的难度，并且地下消防泵房往往受规模限制，地下空间狭小，更增加了工作人员日常维护和火灾应急使用操作的难度。轴流深井泵可以安装在水池之上，但对水深要求大，使用流量大且扬程小，不适合规模大的企业使用。

（二）地下或半地下消防水池的水位设置

第一，地下或半地下消防水池最低水位应符合自灌式吸水要求，工业企业消防水泵一般采用卧式离心水泵，在消防用水与工业用水合用水池的情况下，消防水池通常是设在半地下，池底标高与泵房地面标高相同，这时消防用水的有效容积在最高有效水位线与最低有效水位线之间，卧式消防水泵顶部的放气孔或立式消防泵出水管的中心线应低于最低有效水位线，此情况符合规范要求[1]。

正常情况下，合用水池的水位都会高于消防用水的最高有效水位线，并有非消防状态下消防用水不被利用的措施。同时，吸水管的喇叭口淹没于消防水池最低有效水位线以下600mm，当采用旋流防止器时，淹没深度不应小于200mm。满足消防水池的有效储水量或有效容积能被全部利用，并满足消防水泵在水池最低有效水位时能安全运行[2]。

工业消防水池的总容积包括有效容积和无效容积，无效容积包括工业用水部分和结构占用部分以及吸水井内部分。有效容积是指消防水池设计最高有效水位至最低有效水位的消防用水的容积，是消防灭火必须保证的存水量[3]。可以看出当满足以上自灌条件和淹没条件时，消防水池的容积便相应增大了，投资也会随之增加。

第二，消防水泵的吸水管穿越消防水池时，采用柔性套管，当采用刚性防水套管时在水泵吸水管上设置柔性接头，且管径不应大于DN150[1]。由于水的压力以及水泵振动等因素的影响，每一处穿越池壁处都是防渗漏一个薄弱点。

二、同步自吸消防水泵地上安装的可行性

（一）同步自吸消防水泵的性能特点

同步自吸消防水泵以其特殊的自灌式安装方式可以作为传统设置在地下消防水泵房的安装方式的补充甚至替代，并且同步自吸消防水泵更加方便可靠，因此更具可行性。

第一，同步自吸消防水泵是一种处于液位之上进行安装的自灌式吸水消防泵，因该泵的泵轴平面在前置自灌装置的液面以下，水泵启动时，水受重力倒流入水泵中，同时该泵在满足自灌的同时还附有自吸功能，自吸高度可达8.5m。并且，同步自吸消防水泵水平吸水管路可达1000 米，因此消防水泵房建设位置规划设计更加灵活。

第二，消防泵房无需建造在地下。可以建设地上泵房或者借用已有可用空间，节省土建投资，缩短工期，并且极大便利日常设备维护。同时，因同步自吸消防水泵可以完全与水池分开设置，因此避免了水泵爆裂淹没泵房事故的发生。并且在实践中，还可以借助这一优势，利用符合条件的景观水池或自然水源作为消防用水，进一步节约投资。

第三，同步自吸消防水泵可安装在地面或水池之上，开机即出水，自吸时间为0秒或极短的时间[1]，满足自灌式用泵的要求。其具有超大进口管径，吸入口管径可达2200mm, 并且在情况复杂的场地环境中依然能够满足流量和压力的要求，其使用性能远远超过普通消防水泵。

第四，同步自吸消防水泵零流量时其压力不大于额定压力的140%，且不小于额定压力的120%。消防水泵一备一用，一泵一条吸水管，满足一组水泵两条吸水管的要求[4]。

（二）同步自吸消防泵的结构及性能

同步自吸消防水泵具有易于现场维修和更换零件的特性，紧固件不因振动等原因而产生松动。消防泵体上铸有旋转方向的箭头，可装压力表、真空压力表，表的精度不低于2.5 级，表前均安装阀门，阀门的工作压力不低于泵的最大工作压力。同步自吸消防水泵设置放水旋塞，放水旋塞处于泵的最低位置便可排尽泵内余水[5]。

同步自吸消防水泵的出口法兰的公称压力满足最大工作压力的要求，进口法兰的公称压力不小于1MPa。法兰的连接尺寸符合规范要求[6]。

同步自吸消防水泵的进、出口法兰上设置取压孔，其直径为3 ～6mm 或等于管径的1/10，两者取小值，取压孔的深度不小于2.5 倍取压孔的直径[6]。同步自吸消防水泵的进口能承受不小于0.4MPa 的压力。水泵外壳材质为球墨铸铁，叶轮为不锈钢。

引水装置产生的最大真空度不小于87KPa，额定流量60L/s、吸深7.0m 时平均引水时间18.4s，满足规范要求[5]。

（三）水泵房的建设

采用地上泵房便于通风，维护方便，降低了维护成本。在自动控制方面可以实现高低液位启泵，单台或多台灵活控制，相比其他水泵，在同等的流量和扬程范围内，可节能10% 左右。吸水管不穿越池壁，直接从水面上入水，杜绝了漏水隐患。水泵房单独建设或设在其他建筑内，其耐火等级不低于二级，换气次数6 次/ 小时，疏散门直通室外，便于应急操作[7]。（如图1）

图1 某项目同步吸水泵结构图

（四）消防水池水位的设置

当采用同步自吸消防泵时，消防水池的水位可只设置一个水位，即为消防持续灭火时间所需的用水量的水位线，也就是最高水位线。消防水泵吸水口的淹没深度应满足消防水泵在最低水位运行安全的要求，吸水管喇叭口在消防水池最低水位下淹没深度应根据吸水喇叭口的水流速度和水利条件确定，但不小于600mm，当采用旋流防止器时，淹没深度不应小于200mm，可以利用吸水井调节吸水口的淹没深度，以满足此要求。在此情况下其最低有效水位线就是池底的标高线或上200mm，水池的有效容积就成了消防设计用水量加工业用水量，相应地减少了容积，同时也节省了投资。

三、结论与建议

（一）研究结论

根据使用同步自吸消防水泵的实践经验，通过对目前所使用的自灌式消防水泵状况的分析与同步自吸消防水泵的性能特点、安装使用进行对比，得出如下观点：

第一，建设地下或半地下水泵房与地上泵房相比，从防水淹、防潮、便于维护及节省投资角度来看，建设地上水泵房使用同步自吸消防水泵是可行的，并且完全符合规范规定。而且在降雨较多易引发雨水倒灌地下建筑的区域或地质条件不适合修建地下建筑的地区，适合采用此种模式。

第二，从施工便利、建设周期、对自然水源利用等方面，采用地上水泵房使用同步自吸消防水泵具有显而易见的优越性（见表1）。因此，更加适用于建成环境的消防系统改建项目，消除火灾隐患，满足消防验收要求。

表1 同步自吸消防水泵与普通消防水泵的优势对比

第三，采用同步自吸消防水泵符合《石油化工企业设计防火规范》中“若采用自灌式引水有困难时，应有可靠迅速的充水设备，如同步排吸式消防水泵。”等相关规定，因此使用同步自吸消防水泵具有可行性。

第四，从消防水泵建设的全生命周期看，建成后日常管理和维护至关重要，需要制定严格的管理制度，定期检查，定期对消防水泵系统进行测试，确保在发生火灾时能够正常使用。

（二）建议

本文对使用同步自吸消防水泵的可行性进行了分析和探讨，现实中设计师的设计往往拘泥于传统设计、格式化设计，对规范的理解具有狭义性。笔者在实践中，利用同步自吸水泵解决了水源远离泵房、地下泵房漏水等问题，优于传统的泵房设计，同时又满足《消防给水及消火栓系统技术规范》要求。因此建议未来规范修订过程中，对相关条款的解释更为明确、统一，具有实践设计适用性，以促进设备技术的革新与发展，提高规范的可操作性、科学性和权威性。