水泵的檢測標(biāo)準(zhǔn)以及消防泵啟動(dòng)方式都有哪些新規(guī)范
點(diǎn)擊：2550 日期：2019-11-13
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水泵作為一個(gè)工業(yè)產(chǎn)品，在輸送介質(zhì)及作為動(dòng)力源方面已經(jīng)獲得越來越廣泛的應(yīng)用，適用于各種專門場合的船用泵、消防泵、排污泵、潛水泵等也越來越多。某些專用泵，如消防泵，其發(fā)展迅速，日趨高壓力、大流量方向發(fā)展，原先單一的常壓泵也出現(xiàn)了朝中低壓、高低壓或高中低壓泵發(fā)展的趨勢，原有的一些檢驗(yàn)裝置已顯得不相適應(yīng)，因而，為使泵產(chǎn)品的質(zhì)量能得到有效控制和提高，設(shè)計(jì)建造一些新的檢驗(yàn)裝置尤為必要。
本文是在自動(dòng)化大功率消防水泵檢驗(yàn)裝置研制的基礎(chǔ)上，對(duì)泵的檢驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)要素進(jìn)行總結(jié)，以供同行參考。
2．水泵檢驗(yàn)裝置的組成
一個(gè)完整的水泵檢驗(yàn)裝置應(yīng)包括以下幾個(gè)主要部分：
1)．動(dòng)力源；
2)．傳動(dòng)系統(tǒng)；
3)．測量與控制系統(tǒng)；
4)．輔助系統(tǒng)；
3．各組成部分的設(shè)計(jì)要素
3．1動(dòng)力源
a．明確試驗(yàn)對(duì)象，確定動(dòng)力源功率各單位設(shè)計(jì)檢驗(yàn)裝置的目的有所不同，有的只是為本單位的產(chǎn)品作試驗(yàn)用，有的需要為各種各樣的泵服務(wù)(如檢驗(yàn)中心)，所以動(dòng)力源的功率應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況來確定。
計(jì)算公式如下：
P動(dòng)=P泵／(η齒×η扭×η離×η泵) =Q×P×H／(102×η齒×η扭×η離×η泵)
式中：
P動(dòng) 所需的動(dòng)力源輸出功率 KW
P泵 被試泵的水功率 KW
η齒 齒輪箱效率％
η扭 扭矩儀效率％
η離 離合器效率 ％
η泵 水泵的效率 ％
Q 水泵的流量m3／s
H 水泵的揚(yáng)程m
V 水的重度 Kg／m3
我們可以以η泵為參考量，通過計(jì)算，作出P動(dòng)與P泵的關(guān)系曲線(圖2)，計(jì)算中可以假定假定η齒、η扭和η離分別為0.95、0.98和0.98。當(dāng)P泵和η泵已知時(shí)，就可從圖2確定所需的動(dòng)力源輸出功率。
b．動(dòng)力源型式
目前常見的有電動(dòng)機(jī)與柴油發(fā)動(dòng)機(jī)兩種。前者一般不調(diào)速，適用于一般的工業(yè)泵。由于各種工業(yè)泵的轉(zhuǎn)速有差異，因此泵的流量壓力功率等參數(shù)一般需要通過特定轉(zhuǎn)速(電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速)下的測量值，換算到泵的規(guī)定轉(zhuǎn)速下的對(duì)應(yīng)值，導(dǎo)致測量誤差放大。前者若需調(diào)速，直流電動(dòng)機(jī)可用可控硅調(diào)速，交流電動(dòng)機(jī)可用變頻調(diào)速，但成本較高。當(dāng)然，使用電動(dòng)機(jī)卻有噪聲相對(duì)較低，無其他污染的優(yōu)點(diǎn)；后者適用于消防泵，因?yàn)橄辣糜泄r的變化，要求轉(zhuǎn)速變化。柴油發(fā)動(dòng)機(jī)調(diào)速比較方便。調(diào)節(jié)油門大小再配以齒輪箱，可以獲得較大的轉(zhuǎn)速范圍，且成本相對(duì)較低。使用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)存在著噪聲大，有煙氣排放問題。
究竟選用哪一種動(dòng)力源，要根據(jù)檢驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)目的及單位在場地、經(jīng)費(fèi)及現(xiàn)有的相關(guān)條件而定。
3．2傳動(dòng)系統(tǒng)
對(duì)使用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的水泵檢驗(yàn)裝置，有傳動(dòng)裝置的問題。傳動(dòng)系統(tǒng)主要由離合器和齒輪箱組成。對(duì)齒輪箱的設(shè)計(jì)，主要應(yīng)考慮兩個(gè)問題：
a．速比確定
對(duì)工業(yè)泵而言，中心高800mm以下的泵，其轉(zhuǎn)速一般為1450r／min和2900～2950r／min。對(duì)消防泵而言，其轉(zhuǎn)速千差萬別，一般為2000～4000r／min。
齒輪箱速比的確定，既要考慮滿足不同轉(zhuǎn)速泵的試驗(yàn)要求，又要考慮讓發(fā)動(dòng)機(jī)在最大扭矩點(diǎn)附近工作。
經(jīng)分析，下述五種轉(zhuǎn)速范圍基本上可覆蓋各種消防泵和工業(yè)泵的試驗(yàn)要求：
1450 r／min；
2000～2400 r／min；
2900～2950 r／min；
3000～3600 r／min；
3600～4000 r／min。
在選定合適的發(fā)動(dòng)機(jī)之后，根據(jù)該發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和上述的五種轉(zhuǎn)速范圍，就可以確定相應(yīng)的速比。
b．輸出軸轉(zhuǎn)向
泵有正轉(zhuǎn)泵、反轉(zhuǎn)泵之分，考慮到檢驗(yàn)裝置的通用性，要求變速箱的輸出軸在確定的各種轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)均可正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)。
3．3測量與控制系統(tǒng)
以圖1所示系統(tǒng)為例，欲實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化測試，系統(tǒng)應(yīng)由傳感器、二次儀表、計(jì)算機(jī)、接口板、伺服機(jī)構(gòu)、采集器、組合屏和微機(jī)軟件等組成，以實(shí)現(xiàn)在控制室內(nèi)對(duì)柴油機(jī)啟動(dòng)、油泵啟動(dòng)、緊急停車、柴油機(jī)增減速和電動(dòng)閥的控制；實(shí)現(xiàn)柴油機(jī)高水溫、高油溫、低油壓和齒輪箱低油壓、高油溫的報(bào)警；實(shí)現(xiàn)水泵參數(shù)的自動(dòng)采集和處理。下面就幾個(gè)具體問題說明如下：
a．測量內(nèi)容
除水泵運(yùn)行參數(shù)(轉(zhuǎn)速、流量、壓力或揚(yáng)程、功率)和軸承座溫度外，還應(yīng)包括發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行參數(shù) (水溫、油溫、油壓、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速)，齒輪箱的油壓、油溫以及輔助裝置的相關(guān)參數(shù)(如動(dòng)力間溫度、油箱油位高度、蓄電池電壓等)，還應(yīng)包括齒輪箱檔位與轉(zhuǎn)向的顯示。
b．測量精度
與測量水泵性能參數(shù)相應(yīng)的傳感器和二次儀表，其系統(tǒng)的測量精度應(yīng)符合GB3216《離心泵、混流泵、軸流泵和旋渦泵試驗(yàn)方法》的規(guī)定(見表1)，其它各種測量儀表的精度根據(jù)需要確定。表2所示的一次、二次儀表的精度可供參考。
應(yīng)包括：
油泵啟動(dòng)，柴油機(jī)啟動(dòng)、應(yīng)急停車、增減速；
電動(dòng)閥控制(控制流量)；
水泵工況切換進(jìn)而實(shí)施試驗(yàn)的程序控制；
動(dòng)力間冷卻裝置的自動(dòng)啟動(dòng)控制；
柴油機(jī)水溫、油溫、油壓和齒輪箱油壓油溫的自動(dòng)監(jiān)視與報(bào)警。
d．注意事項(xiàng)
為了提高測量的自動(dòng)化程度，需配備電動(dòng)閥來調(diào)節(jié)流量。電動(dòng)閥應(yīng)保證在規(guī)定的壓力下能雙向運(yùn)作(流量逐漸增大或減小)，一次點(diǎn)動(dòng)的調(diào)節(jié)量0.1／s為宜；
試驗(yàn)現(xiàn)場與控制室均應(yīng)有水泵和發(fā)動(dòng)機(jī)、齒輪箱運(yùn)行參數(shù)的顯示，以保證運(yùn)行安全可靠；
當(dāng)水泵沒有止回閥的情況下，壓力測量儀表之前應(yīng)設(shè)置閥門，以免一旦出現(xiàn)真空造成儀表損壞；
強(qiáng)、弱電應(yīng)分開，以免互相干擾，影響測量精度；
測量水泵軸承座溫度中，由于離旋轉(zhuǎn)部件近，宜用磁性溫度探頭，以免試驗(yàn)人員受到傷害；
盡可能使用穩(wěn)壓裝置以提高測壓精度；
二次儀表的輸出信號(hào)宜采用相同型式、同一標(biāo)準(zhǔn)輸出信號(hào)范圍，便于與采集器、計(jì)算機(jī)接口相連：
自動(dòng)化測量中，遙測數(shù)據(jù)是通過二次儀表變送后進(jìn)入數(shù)據(jù)采集器的。由于二次儀表變送電壓的負(fù)極懸浮，使得多路電壓變送信號(hào)與數(shù)據(jù)采集器無法直接連接，此時(shí)可采用隔離模塊方法，使多路信號(hào)經(jīng)隔離模塊變送后達(dá)到負(fù)極一致，實(shí)現(xiàn)變送信號(hào)與數(shù)據(jù)采集器的連接。這種連接雖然可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，但二次儀表變送數(shù)據(jù)內(nèi)所迭加的波紋電壓無法改善，以致數(shù)據(jù)顯示值波動(dòng)較大。為了對(duì)遙測數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)采集器連通過程中的波紋進(jìn)行處理，可設(shè)計(jì)一種電平轉(zhuǎn)換方法的接口板，在電平轉(zhuǎn)換過程中進(jìn)行波紋抑制，以保證數(shù)據(jù)顯示值穩(wěn)定。
3．4輔助系統(tǒng)
這里特別需要提一下關(guān)于水泵升降平臺(tái)的問題。
由于發(fā)動(dòng)機(jī)、齒輪箱、扭矩儀相互之間的連接關(guān)系是固定不變的，也就是說，當(dāng)扭矩儀位置確定后，其輸出端的中心高度是固定不變的。為了適應(yīng)不同中心高的水泵的試驗(yàn)要求，需要有一個(gè)安裝泵用的升降平臺(tái)，要求平臺(tái)可以自由升降到某一預(yù)定高度，然后靠加墊及泵的軸向移動(dòng)等來調(diào)節(jié)泵的輸入軸與扭矩儀輸出軸的對(duì)中程度以及連接法蘭間的平行度和間隙的要求。根據(jù)試驗(yàn)泵的這一安裝特性，對(duì)升降平臺(tái)的高度調(diào)節(jié)要求完全自動(dòng)化似乎沒有必要，然而完全靠加墊等來調(diào)節(jié)也顯得太繁雜，影響工作效率。因此，設(shè)計(jì)一個(gè)半自動(dòng)化的水泵升降平臺(tái)是合適的。
4.建議
被測泵為工業(yè)泵時(shí)，動(dòng)力源宜采用電動(dòng)機(jī)；被測泵為消防泵時(shí)，動(dòng)力源宜采用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)；測量控制中的問題，如文中“測量與控制系統(tǒng)”一節(jié)所述，在裝置設(shè)計(jì)中應(yīng)引起足夠的重視；簡便的半自動(dòng)的水泵升降平臺(tái)是一個(gè)合適的選擇。
《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》對(duì)消防給水及消火栓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、施工、調(diào)試、驗(yàn)收和維護(hù)管理作出了全面的規(guī)定,不僅是與《建規(guī)》配套的專業(yè)性規(guī)范,在水源保障、消防給水系統(tǒng)供水方式、消防給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)指標(biāo)等方面也是統(tǒng)領(lǐng)各類水滅火系統(tǒng)的基礎(chǔ)性和通用性規(guī)范。對(duì)于從事給排水專業(yè)的技術(shù)人員來說,《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》GB50974-2014應(yīng)該是比較重要的規(guī)范,對(duì)最基本的消火栓滅火系統(tǒng)來講,提到新消規(guī)的變化莫屬消火栓系統(tǒng)的啟動(dòng)方式。
1、原有規(guī)范的弊端
原有規(guī)范要求臨時(shí)高壓給水系統(tǒng)消火栓系統(tǒng)必須在消火栓處設(shè)消防啟泵按鈕,這種情況會(huì)出現(xiàn)消防水泵已經(jīng)啟動(dòng),但未來得及啟動(dòng)用水槍滅火,會(huì)導(dǎo)致整個(gè)消防管網(wǎng)在沒有投入運(yùn)行前(無水槍出水滅火)消防水泵已經(jīng)啟動(dòng),這必然會(huì)造成管網(wǎng)壓力劇增,產(chǎn)生嚴(yán)重的超壓現(xiàn)象,極有可能引起管網(wǎng)爆裂,火災(zāi)時(shí)若發(fā)生爆裂,整個(gè)消火栓系統(tǒng)就會(huì)癱瘓,后果不堪設(shè)想。由于任何一個(gè)消火栓啟泵按鈕都要啟動(dòng)消防主泵,放一組主線把所有消火栓按鈕并在主線上,此方式獨(dú)立于火災(zāi)報(bào)警控制器,按鈕在誤摁下后,必須采用專用工具復(fù)位,這樣就對(duì)火災(zāi)后一些大體量的綜合體少則成百多則成千的消火栓系統(tǒng)尋找需要復(fù)位的按鈕帶來了困難。
2、新規(guī)范對(duì)設(shè)有火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的消火栓系統(tǒng)的控制要求
最新消防規(guī)范要求設(shè)有火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的臨時(shí)高壓消火栓系統(tǒng),可不設(shè)消火栓啟泵按鈕,而只需設(shè)報(bào)警按鈕。第一種聯(lián)鎖控制方式,高位消防水箱出水管的流量開關(guān)或水泵出口的低壓壓力開關(guān)信號(hào)作為觸發(fā)信號(hào),直接控制啟動(dòng)消火栓泵;第二種聯(lián)動(dòng)控制方式,消火栓按鈕的動(dòng)作信號(hào)作為聯(lián)動(dòng)觸發(fā)信號(hào),連到消防控制室的聯(lián)動(dòng)控制器上,將消火栓按鈕的動(dòng)作信號(hào)發(fā)送至消防聯(lián)動(dòng)控制器,聯(lián)動(dòng)控制確認(rèn)按鈕的動(dòng)作后按設(shè)定的控制邏輯發(fā)出聯(lián)動(dòng)開啟消火栓泵信號(hào),消防泵的動(dòng)作信號(hào)反饋至消防控制室,并在消防聯(lián)動(dòng)控制器上顯示。
3、新規(guī)范對(duì)未有火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的消火栓系統(tǒng)的控制要求
對(duì)未設(shè)置火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的臨時(shí)高壓消火栓系統(tǒng)考慮消火栓數(shù)量相對(duì)較少,消火栓處依然設(shè)置消火栓泵啟泵按鈕,現(xiàn)場人員打開消火栓的閥門后按下消火栓按鈕,消火栓按鈕直接啟動(dòng)消火栓泵,消火栓泵的動(dòng)作信號(hào)通過消防聯(lián)動(dòng)控制器反饋至消火栓按鈕上顯示,這樣為復(fù)位帶來了便利。
對(duì)于系統(tǒng)的低壓壓力開關(guān)的設(shè)定,低壓壓力開關(guān)的初始值就是壓力開關(guān)的標(biāo)高和高位消防水箱最高水位標(biāo)高的高差,高位水箱水位下降,低壓壓力開關(guān)感受的靜壓降低,轉(zhuǎn)換成電信號(hào),啟動(dòng)消防主泵;規(guī)范給出壓力開關(guān)可采用電接點(diǎn)壓力表、壓力傳感器,這使得設(shè)計(jì)更具可操作性。
4、新規(guī)范對(duì)流量開關(guān)、壓力開關(guān)的設(shè)置要求
高位水箱水位下降時(shí),水箱出水管上的流量開關(guān)感受到水的流動(dòng),并轉(zhuǎn)換為電信號(hào),啟動(dòng)消防主泵,流量開關(guān)的初始值應(yīng)該為零,至于流量達(dá)到多少就報(bào)警,個(gè)人認(rèn)為應(yīng)在平時(shí)管網(wǎng)漏損流量與5L/S之間選擇一個(gè)合適的值。
設(shè)有高位消防水箱的噴淋系統(tǒng)是否需要在水箱出水管處設(shè)置流量開關(guān)呢？《新消規(guī)》第11.0.4條是這樣敘述的:消防水泵應(yīng)由消防水泵出水干管上設(shè)置的壓力開關(guān)、高位消防水箱出水管上的流量開關(guān)或報(bào)警閥壓力開關(guān)燈開關(guān)信號(hào)直接自動(dòng)啟動(dòng)消防泵,從字面上講應(yīng)該是不需要,該研究認(rèn)為因?yàn)閲娏芟到y(tǒng)上在分層或分區(qū)域的自動(dòng)噴淋系統(tǒng)的水平干管上,樓層或分區(qū)設(shè)置了水流指示器,并且均與消防控制中心按地址編碼編入程序。一旦某區(qū)或某層的房間發(fā)生火情,噴頭開始噴水,當(dāng)系統(tǒng)水通過指示器時(shí),接通指示器內(nèi)的觸點(diǎn)電路,并在控制臺(tái)上顯示出該區(qū)(或?qū)?所控制的某處發(fā)生火情,并發(fā)出報(bào)警。同時(shí),自動(dòng)接通噴淋主泵進(jìn)行連續(xù)供水滅火,故認(rèn)為不再設(shè)置流量開關(guān)是有道理的。
5、結(jié)語
《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》和《火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》的推出使得各類消防設(shè)備調(diào)動(dòng)更加及時(shí),火災(zāi)控制更加有效。從消防啟動(dòng)方式上講系統(tǒng)的控制更人性化,可操作性更強(qiáng),維護(hù)更方便。壓力開關(guān)、流量開關(guān)的設(shè)置使得系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、運(yùn)行與國際上發(fā)達(dá)國家更接近,避免了誤動(dòng)作,解決了誤動(dòng)作后的復(fù)位困難的問題,各種水源水位信號(hào)的強(qiáng)制檢測使得消防給水的可靠性更高。
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