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消防穩(wěn)壓泵工作原理
一、消防穩(wěn)壓(氣壓)罐的工作原理
消防氣壓罐的消防水總?cè)莘e分為3個部分，即消防貯水容積(調(diào)節(jié)容積)、緩沖水容積和穩(wěn)壓水容積，如圖1所示。
系統(tǒng)平時的壓力由穩(wěn)壓泵提供，當(dāng)壓力升高，達(dá)到穩(wěn)壓水容積的高水位時，穩(wěn)壓泵自動停止運(yùn)行;當(dāng)壓力降低，達(dá)到穩(wěn)壓水容積的低水位時，穩(wěn)壓泵自動開啟，將穩(wěn)壓水容積提升到高水位。如此循環(huán)以保持系統(tǒng)的高壓狀態(tài)。
當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時，隨著消火栓的投入使用，系統(tǒng)壓力開始下降，當(dāng)降至消防貯水容積的低水位時，停止穩(wěn)壓泵，自動開啟消防泵滅火。
二、消防穩(wěn)壓(氣壓)罐的設(shè)計計算
氣壓罐增壓系統(tǒng)的設(shè)計計算內(nèi)容主要有兩個部分，即氣壓罐總?cè)莘e的計算和每個壓力控制點壓力值的計算。
總?cè)莘e的計算確定所選壓力罐的大小，壓力的計算確定穩(wěn)壓泵的啟、停范圍以及開啟消防泵的壓力值。
1、氣壓罐的總?cè)莘eV
氣壓罐的總?cè)莘e一般按公式V=βVX÷(1-αb)計算。
式中：V為氣壓罐的總?cè)莘em3;VX為消防水總?cè)莘e等于消防貯水容積、緩沖水容積和穩(wěn)壓水容積之和;β為氣壓罐的容積系數(shù)，臥式、立式、隔膜式氣壓罐的容積系數(shù)分別為1.25，1.10和1.05;αb為氣壓罐低工作壓力和高工作壓力之比(以絕對壓力計)，一般宜采用0.65～0.85。
消防貯水總?cè)莘e(VX)：設(shè)置氣壓罐的目的是為了保證火災(zāi)發(fā)生初期消防泵沒有啟動之前消火栓和噴頭所需的水壓，這段時間約為30s。對于消火栓給水系統(tǒng)，按同時使用2支水槍(每支水槍流量5L/s)計，消防貯水容積為2*5*30=300L;對于自動噴水滅火系統(tǒng)，按5個噴頭同時開啟，每個噴頭以1L/s計，消防貯水容積為5*1*30=150L。當(dāng)2個系統(tǒng)共用氣壓罐時，消防貯水總?cè)莘e為300+150=450L。
緩沖水容積V1一般不小于20L，穩(wěn)壓水容積V2一般不小于50L。
2、壓力控制點壓力值的計算
氣壓罐設(shè)4個壓力控制點，如圖2所示。其中：P1為氣壓罐低工作壓力點或氣壓罐充氣壓力，即消防貯水容積的下限水位壓力，等于不利點消火栓所需的水壓Hmin，其計算方法同增壓泵;P2為高工作壓力，即啟動消防泵的壓力值。按下式計算：
P2=(P1+0.098)÷αb-0.098
P01為穩(wěn)壓水容積下限水位壓力，此時啟動穩(wěn)壓泵;P02為穩(wěn)壓水容積上限水位壓力，即氣壓罐高工作壓力，此時停止穩(wěn)壓泵。
由于壓力傳感器有精度、穩(wěn)定性的要求，一般使緩沖水容積的上、下限水位壓差不小于0.02~0.03Mpa;穩(wěn)壓水容積的上、下限水位壓差不小于0.05~0.06Mpa。則：
P01=P2+0.02~0.03MpaP02=P01+0.05~0.06Mpa=P2+0.07~0.09MPa
3、計算舉例
在一棟建筑高度接近100m的一類綜合樓建筑中，頂部幾層采用立式氣壓罐穩(wěn)壓，屋頂水箱至頂層消火栓栓口的距離:H=4m。屋頂水箱至頂層消火栓處的水頭損失∑h=0.82m
氣壓罐工作壓力比：αb=0.76
氣壓罐總?cè)莘e：V=βVX÷(1-αb)=1.1×(300+20+50)÷(1-0.76)=1.70m3
選用：SQL1000×0.6氣壓罐一臺
氣壓罐充氣壓力：
P1=Hmin=Hq+Hd+HK+∑h-H=0.16+0.01+0.02+0.0082-0.04=0.14(Mpa)
高工作壓力：P2=(P1+0.098)÷αb-0.098=0.14÷0.76-0.098=0.22(Mpa)
穩(wěn)壓泵啟動壓力：P01=P2+0.02~0.03Mpa=0.22+0.02~0.03=0.24~0.25(Mpa)
穩(wěn)壓泵停泵壓力：P02=P2+0.07~0.09Mpa=0.22+0.07~0.09=0.29~0.31(Mpa)
穩(wěn)壓泵揚(yáng)程：H=(P01+：P02)÷2=(0.24+0.39)÷2=0.27(Mpa)
穩(wěn)壓泵流量：Q≤5.0L/S
選用40LG12-15×2水泵兩臺一用一備每臺：Q=4.17L/sH=27mN=2.2KW
4、穩(wěn)壓泵的流量
由于消防初期流量由氣壓罐供給，泵的流量只需考慮系統(tǒng)的滲漏量或氣壓罐對流量的要求，所以流量可適當(dāng)選小一點。對于消火栓系統(tǒng)穩(wěn)壓泵的流量以約小于1個消火栓的出水量計，為≤5L/s。噴灑系統(tǒng)穩(wěn)壓泵的流量以約小于1個噴頭的出水量計，為≤1L/s。
三、兩種增壓設(shè)施的比較
單設(shè)管道泵的增壓系統(tǒng)設(shè)備簡單，占地面積小，設(shè)計與施工都較方便，系統(tǒng)控制簡單，保證系統(tǒng)正常工作的前提是需選擇性能良好的低功率管道泵，可靠的繼電器開停裝置;供電應(yīng)保證雙回路并能自動切換。此種增壓方式存在的不足之處為：對于管網(wǎng)漏損壓力波動較大的供水系統(tǒng)，管道泵的啟停頻繁，設(shè)備容易損害，故障率高，能耗提高，從而增加運(yùn)行費(fèi)用。同時消防安全度較低。
與單設(shè)管道泵的增壓系統(tǒng)相比，消防穩(wěn)壓(氣壓)罐不但能調(diào)節(jié)容積(貯存30s的室內(nèi)消防用水)，更重要的是貯存能量。穩(wěn)壓泵每啟動1次，可以長時間地維持管網(wǎng)壓力，設(shè)備啟動次數(shù)少，運(yùn)行費(fèi)用低，頂部管網(wǎng)經(jīng)常處于承壓水狀態(tài)，供水安全可靠。火災(zāi)初期，氣壓罐不但能保證頂部幾層消火栓和噴頭的壓力要求，而且能提供30s的室內(nèi)消防用水(450L)。即消火栓或噴頭隨時可以取得符合壓力要求的消防用水，在這一點上氣壓罐明顯-優(yōu)于增壓泵。但氣壓罐增壓系統(tǒng)也存在不足之處：設(shè)備占地面積相對較大，一次性投資相對較高。
四、選用方法
上述2種增壓設(shè)施各有所長，在具體工程中應(yīng)分別對待，選用合適的設(shè)計方案。對于一類高層建筑和重要的建筑物，火災(zāi)造成的損失巨大，防火要求高，應(yīng)盡量采用氣壓罐增壓設(shè)施解決頂部幾層的壓力需求，且穩(wěn)壓泵應(yīng)設(shè)置備用泵，以提高使用的可靠性;對于二類高層建筑和普通危險級的建筑物，由于受場地、資金等條件的限制，可考慮只設(shè)增壓泵，但在選用增壓泵產(chǎn)品時應(yīng)確保質(zhì)量可靠。
五、結(jié)語
無論是氣壓罐還是增壓泵，提供的都是火災(zāi)初期消火栓和噴頭的水壓保障，而初期滅火的成功是控制火災(zāi)的關(guān)鍵，可將火災(zāi)造成的損失降低到低限度。
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浙江冠鳴電氣成套設(shè)備有限公司是一家專業(yè)從事智能消防產(chǎn)品設(shè)備研發(fā)、生產(chǎn)、銷售、服務(wù)、改造于一體的科技型企業(yè)。主要產(chǎn)品有：巡檢柜、消防巡檢柜、水泵巡檢柜、消防泵巡檢柜、消防泵控制柜、EPS消防應(yīng)急電源、消防電源監(jiān)控設(shè)備、消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)等消防電氣產(chǎn)品。
1、產(chǎn)品特點和用途
星三角(一用一備)系列消防電氣控制裝置（消防泵控制設(shè)備）依據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB16806-2006《消防聯(lián)動控制系統(tǒng)》生產(chǎn)制造，可滿足用于消防供水水泵的控制要求，可采用星三角啟動方式；能對消防泵的斷路及故障現(xiàn)象進(jìn)行自動切換；對電動機(jī)的起動有缺相，過載，過流，短路等保護(hù)功能；功能齊全，靈活可靠。該設(shè)備可用于多種領(lǐng)域的消防供水。
2、規(guī)格
星三角(一用一備)系列控制柜采用380V/50Hz供電，控制水泵功率15KW – 160kW。
4、使用環(huán)境條件 ：
1.環(huán)境溫度：0-+40℃；
2.相對濕度：90%以下(電控部分)；
3.周圍環(huán)境：無危險的介質(zhì)，無腐蝕金屬和破壞絕緣的潮濕氣體及塵埃；
5、工作條件
1.要求按電氣設(shè)備的安裝技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)備容量配線；
2.控制柜應(yīng)良好接地，接地電阻應(yīng)≤0.1Ω；
排空氣，直到空氣排放完畢為止。
3.給控制柜上電，這時電源指示燈亮。將泵的空氣開關(guān)斷開將旋鈕開關(guān)旋到停止位置，查看設(shè)備的動作是否正常，如一切正常請合上泵的空氣開關(guān)準(zhǔn)備試運(yùn)行。
4.試運(yùn)行時請先手動運(yùn)行每臺泵，看泵的運(yùn)轉(zhuǎn)方向是否正確，啟停是否正常，然后將旋紐開關(guān)旋到自動位置，查看自動運(yùn)行是否正常。
5.一切正常后可選擇自動運(yùn)行。vxcsdfvxcvz
電氣控制柜的總體配置打造電氣控制柜的總體配置打造任務(wù)是依照電氣原理圖的工作規(guī)則和控制要求，將控制系統(tǒng)劃分成若干個部件(統(tǒng)稱為部件)，將任一一個部件劃分成若干個部件，之后遵照電氣原理圖的接線關(guān)系整理出任一一個部件的進(jìn)線和出線編號，并調(diào)整它們之間的連接方式?？傮w配置研發(fā)以電氣系統(tǒng)總裝配圖和總接線圖的形式表達(dá)。各部分主要部件的所處位置和接線關(guān)系，接線方法和接線導(dǎo)管、管道等。每少部分都應(yīng)當(dāng)以示意圖的形式反映出來。電氣控制柜的總裝配圖和接線圖(可依據(jù)需要分開或組合)是各部分分工研發(fā)和協(xié)調(diào)形成同一個完整系統(tǒng)的基礎(chǔ)?？傮w研究發(fā)明應(yīng)使整個電氣控制系統(tǒng)集中緊湊，與此同時，高噪聲、高振動的發(fā)熱元件和電氣元件應(yīng)在空間準(zhǔn)許的條件下集成。
它還具備將每一次滅火操作和故障的無源接觸信號傳輸?shù)綔缁饒缶到y(tǒng)與作用。消防報警系統(tǒng)通過無源接觸信號控制消防的啟動和停止。各個消防手動/自動開關(guān)的狀態(tài)信號(通過無源接觸信號)被傳輸?shù)较缊缶到y(tǒng)。隨便一個消防啟動/停止的狀態(tài)信號(通過無源接觸信號)被傳輸?shù)较缊缶到y(tǒng)。任一一個消防故障信號(通過無源接觸信號)被傳輸?shù)较缊缶到y(tǒng)。依據(jù)功能要求，控制柜內(nèi)應(yīng)預(yù)留豐富的端子，并預(yù)留25%的空端子。投標(biāo)方應(yīng)負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)和確定無源接觸信號觸點的預(yù)留所處位置。自動噴淋消防控制柜應(yīng)接受泵組出口水管上壓力傳感器的壓力傳輸信號。當(dāng)壓力低于穩(wěn)壓泵的啟動壓力值時，消防控制柜應(yīng)發(fā)出啟動穩(wěn)壓泵的指令。當(dāng)系統(tǒng)達(dá)到壓力設(shè)定值時，穩(wěn)壓泵應(yīng)關(guān)閉，當(dāng)壓力低于自動噴淋主泵的啟動壓力值時。
在巡檢流程中，萬一看見水泵工作異常，不可以正常工作，會立刻發(fā)出報警信號，記錄故障類型，以便維護(hù)人員及時處理故障，保證消防水泵在火災(zāi)產(chǎn)生了時發(fā)揮作用。巡檢時間段可依據(jù)實際情況手動設(shè)置。消防控制柜常見用于控制消防水泵和消防栓的啟停。當(dāng)產(chǎn)生火災(zāi)時，它將接收到來自消防控制中間的火災(zāi)信號。啟動相應(yīng)地消防泵和消防栓，及時控制和消除火災(zāi)。從控制方式來看，消防檢查柜根據(jù)設(shè)定的時間間隔自動低速無壓啟動消防泵。在同一時間，檢查控制柜內(nèi)的電氣功能是否正常。消防控制柜以全效率手動/自動啟動消防泵。從工作時間來看，當(dāng)火災(zāi)并沒有發(fā)生了時，消防檢查柜工作在消防泵的正常工作狀態(tài)。發(fā)生了火災(zāi)時，檢查功能自動停止，消防泵在全壓力下運(yùn)行。
穩(wěn)壓罐又名氣壓罐，是二次供水設(shè)備中重要的組成部件之一，其核心作用就是穩(wěn)定水壓，故名為穩(wěn)壓罐。
穩(wěn)壓罐之所以能穩(wěn)定水壓主要是靠壓縮膠囊里面的氣體來實現(xiàn)的，因為水是不可壓縮的流體，而同等壓力的水可以去壓縮氣體實現(xiàn)儲水并具備一定壓力。
從上圖可以看出，當(dāng)具備壓力的水沖入穩(wěn)壓罐的時候，膠囊是逐漸被壓縮的，膠囊被壓縮的空間就是儲水的容積，當(dāng)膠囊不能被再壓縮的時水泵自動停機(jī)，如果有小流量用水的情況下，氣壓罐就可以實現(xiàn)出水的過程，只有待膠囊完全膨脹回來后管道壓力才會有明顯變化，這就是穩(wěn)壓罐的穩(wěn)壓過程，整個過程就是借助水不可壓縮和氣體可壓縮這個特征來實現(xiàn)的。
從穩(wěn)壓罐的工作過程可知，如果沒有穩(wěn)壓罐，因為水是不可壓縮的流體，當(dāng)水量稍有變動就會導(dǎo)致壓力集聚變化。因此，不管是箱式變頻恒壓供水設(shè)備還是無負(fù)壓供水設(shè)備，穩(wěn)壓罐都是必不可少的。
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