葉宣飛
(杭州鐵路設(shè)計院有限責(zé)任公司,浙江 杭州 310000)
除上海地鐵站設(shè)室內(nèi)外消火栓、氣體滅火、水噴淋外,國內(nèi)大部分城市的地鐵站僅設(shè)室內(nèi)外消火栓及氣體滅火,不設(shè)水噴淋設(shè)施,滅火及時性稍差。
地下站及區(qū)間的消火栓位于市政給水管以下,有城市多點水源,雙路供水車站不設(shè)消防水池。市政水管可隨時滿足消防水量的高位水池,水壓則通過消火栓泵供給。
一條地鐵線水消防由數(shù)十座車站消防泵房和幾十公里的區(qū)間消火栓組成,龐大的消火栓管網(wǎng)中連接著上千個的消火栓。全線各水源點壓力不同,各個車站的埋深與高程各異。
隨著2014年《水消規(guī)》實施以來,消火栓泵啟泵模式為:①就地手動控制;②車站控制室遠程集中手動控制;③FAS系統(tǒng)連鎖控制;④消火栓按鈕啟泵;⑤機械應(yīng)急開關(guān)啟泵;⑥流量開關(guān)啟泵;⑦壓力開關(guān)啟泵。①~④為傳統(tǒng)消火栓啟泵模式,略過不表;⑤通過新增機械應(yīng)急柜即可實現(xiàn);⑥~⑦啟泵模式對地鐵消火栓泵房是否設(shè)穩(wěn)壓裝置影響較大。
鑒于消防泵直抽市政水屬疊壓供水,市政水壓隨時段波動。市政用水高峰時,車站泵房處引入管處水壓約20m,用水平峰時,水壓約30m;同時假定引入管水損5m。圍繞著新增的流量開關(guān)、壓力開關(guān)啟泵模式,一直有2種不同設(shè)計思路。
延續(xù)傳統(tǒng)的泵房布置(圖1),吸水管設(shè)流量開關(guān),揚水管設(shè)壓力開關(guān),采用市政水旁通穩(wěn)壓;區(qū)間消火栓供水管全線相連(圖2),站廳兩端盾構(gòu)井各設(shè)2處常開電動蝶閥,區(qū)間爆管時,可關(guān)閉對應(yīng)4處電動蝶閥。
圖1 消防泵房不設(shè)穩(wěn)壓裝置
圖2 不設(shè)穩(wěn)壓裝置模式區(qū)間供水方案
不設(shè)穩(wěn)壓裝置時,揚水管由市政穩(wěn)壓,準(zhǔn)工作狀態(tài)時,管道如有滲漏等情況,旁通管不斷補水穩(wěn)壓。一旦栓口出水,市政水不斷補充,到達流量開關(guān)啟泵值時,聯(lián)動啟動消防泵。
由表1可知,常規(guī)雙水源車站,市政水壓可滿足車站最不利點消火栓7m靜壓要求。由于市政水壓在20~30m范圍內(nèi)波動,壓力開關(guān)無法設(shè)置固定值;現(xiàn)場消防調(diào)試中實際采用流量開關(guān)啟泵,無法實現(xiàn)壓力開關(guān)啟泵。
表1 不設(shè)穩(wěn)壓裝置啟泵信息對比
但該模式下全線消防管網(wǎng)相連,可實現(xiàn)鄰站消防供水,水源安全性提升。
為消除市政水壓波動對壓力開關(guān)啟泵的影響,采用穩(wěn)壓裝置(穩(wěn)壓泵及隔膜氣壓罐)維持泵后揚水管壓力(圖3);可實現(xiàn)壓力開關(guān)啟泵,即消火栓口出水后壓力開關(guān)降壓連鎖啟動消火栓泵。
圖3 消防泵房設(shè)穩(wěn)壓裝置
穩(wěn)壓泵設(shè)計流量按室內(nèi)消火栓流量20L/s的1%~3%計,且不小于1L/s;設(shè)計取1L/s。
圖4 車站穩(wěn)壓泵計算模型
穩(wěn)壓 泵 啟 泵壓力Ps1>H+15=16.5m, 且≥H3+10=30+7+1.1+10=48.1m,Ps1取49m;
穩(wěn)壓泵停泵壓力Ps2=Ps1/0.85=56.5m,Ps2取57m;
消防泵啟泵壓力值P=Ps1-(7~10)=39m。
穩(wěn)壓泵揚程計算目前存在2種情況:
(1)按市政斷水計算
考慮2路市政全部斷水,穩(wěn)壓泵從引入管存水吸水。穩(wěn)壓泵揚程?。≒s1+Ps2)/2=53m。穩(wěn)壓泵啟動時,站廳層揚水管壓力83m,考慮站廳層與區(qū)間最低點20m高差,區(qū)間消火栓靜壓將大于1.0MPa,達到消火栓分區(qū)臨界點;同時區(qū)間列車頻繁運行震動,可能造成超壓爆管。
(2)按疊壓計算
不考慮2路市政全部斷水,穩(wěn)壓泵由市政疊壓供水。穩(wěn)壓泵揚程?。≒s1+Ps2)/2-20m=33m。
穩(wěn)壓泵啟動時,站廳層揚水管壓力53m,考慮站廳層與區(qū)間最低點20m高差,區(qū)間消火栓壓力73m,不超壓。
筆者認為,城市供水服務(wù)能力不斷提升,2路斷水概率極低;在吸水管設(shè)電接點壓力表做低壓報警裝置,若確實2路斷水后報警,可臨時調(diào)低壓力開關(guān)啟泵值。設(shè)計時應(yīng)按疊壓模式確定穩(wěn)壓泵揚程,降低準(zhǔn)工作狀態(tài)時的管網(wǎng)靜壓,確保列車運營時區(qū)間消火栓安全可靠。
為防止管網(wǎng)漏水導(dǎo)致可穩(wěn)壓泵頻繁啟動(不大于15次/h),系統(tǒng)設(shè)隔膜氣壓罐。
選用有效調(diào)節(jié)水容積0.15m3,總?cè)莘e1.05m3的立式隔膜氣壓罐(直徑1m,高2.3m)。泵房需新增設(shè)備基礎(chǔ)2.2m×1.1m,增加土建即設(shè)備造價。
為避免管網(wǎng)失壓導(dǎo)致多站連鎖啟泵,區(qū)間消火栓供水管與鄰站斷開(圖5),形成一站一區(qū)間消防供水;站廳一端盾構(gòu)井設(shè)2處常開電動蝶閥,區(qū)間爆管時可關(guān)閉。
圖5 設(shè)穩(wěn)壓裝置模式區(qū)間供水方案
設(shè)穩(wěn)壓裝置時,揚水管由穩(wěn)壓裝置穩(wěn)壓,揚水管壓力穩(wěn)定。準(zhǔn)工作狀態(tài)時,管道如有滲漏等泄壓情況,穩(wěn)壓裝置不斷補水穩(wěn)壓。由表2知,一旦栓口出水,管道大量缺水,造成管網(wǎng)壓力下降,降至壓力開關(guān)啟泵值時,聯(lián)動啟動消防泵;同時,由于揚水管壓力大于吸水管,吸水管水流僅能通過穩(wěn)壓裝置和市政旁通管的合并管段進入揚水管,故流量開關(guān)動作也可啟動消防泵。
表2 設(shè)穩(wěn)壓裝置啟泵信息對比
不設(shè)穩(wěn)壓裝置模式僅能實現(xiàn)流量開關(guān)啟泵。
設(shè)穩(wěn)壓裝置模式能實現(xiàn)壓力開關(guān)和流量開關(guān)啟泵。
由表3可知,2種模式各有優(yōu)缺點:設(shè)穩(wěn)壓裝置時滿足《水消規(guī)》,揚水管壓力穩(wěn)定,但造價及管網(wǎng)壓力稍上升,應(yīng)注意穩(wěn)壓泵揚程取值。不設(shè)穩(wěn)壓裝置時水源安全性稍高,造價及管網(wǎng)壓力稍低,但啟泵可靠性降低,后續(xù)可嘗試采取在水泵揚水管設(shè)濕式報警閥,由噴淋常用的濕式報警閥的壓力開關(guān)連鎖啟泵。
表3 2種模式優(yōu)缺點對比
通過前述對比分析可知,是否設(shè)穩(wěn)壓裝置對地鐵消火栓泵啟泵及運營維護管理有較大影響。目前,2種模式均已投入運營多年,且各有優(yōu)缺點,筆者推薦采用設(shè)穩(wěn)壓裝置(壓力、流量開關(guān)啟泵)以執(zhí)行《水消規(guī)》要求。待相關(guān)規(guī)范修編時,本文可為規(guī)范修編提供一定參考。