气压罐的工作原理
时间：2007-8-28 来源：弘凌泵阀
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气压罐用于顶层（céng）消防给水的增压也是设计常用的一种增压设施。气压罐的主要作用是提供足够的消防水压，而贮存少量的（de）消防用水，室内10min的（de）消防水量仍然贮存在屋顶水箱中，因（yīn）此，消防气压罐的容积较小，这是与其它气（qì）压给水系统的不同之处。 2.1气压罐的工作原理 消防气压罐的消防水总容积分为3个部分，即消防贮水容积（调节容积）、缓冲水容积和稳压水容积，如图2所示。系统平（píng）时的（de）压力（lì）由稳压泵提供，当压力升高（gāo），达到稳（wěn）压水容积的（de）高水位时，稳压泵自动停止运（yùn）行；当（dāng）压力降低，达到（dào）稳压水容积的低水位时，稳压泵自动开启，将稳压水容积提升（shēng）到高水位。如此循环以保持系统的高压状态。当发生（shēng）火灾（zāi）时，随着消火栓的投入使用，系统压力开始下降，当降至消防贮水容积的低（dī）水位时，停（tíng）止（zhǐ）稳压泵，自动开启消防泵灭火。 |
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图2 气压罐加压工（gōng）作原理图（tú） |
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2.2气压罐的设计计（jì）算 气压（yā）罐增压系统的设计计算（suàn）内容主要有两个部分，即气压罐总容积的计算和（hé）每个压（yā）力控（kòng）制点压力值的计算。总容积的（de）计算确定所选压（yā）力罐的大小，压力的计算确定稳（wěn）压泵的启、停范围（wéi）以及开启消防泵的压力（lì）值。 2.2.1气压罐的总容积V 气压罐的总容积一（yī）般按公式（shì）V= βVX÷(1- αb)计算。 式中：V为气压罐的总容积m3；VX为消防水总容积等于消防贮水容积、缓冲水（shuǐ）容积和稳压（yā）水容积（jī）之和；β为气（qì）压罐的容积系数，卧式、立式、隔膜式气压罐的（de）容（róng）积系数分别为1.25，1.10和1.05；αb为气（qì）压罐低工作压力（lì）和高（gāo）工作压力之比（bǐ）（以绝对压力计），一般宜（yí）采用0.65～0.85。 消防贮水总容积（VX）：设置气（qì）压罐的目的是为（wéi）了保证（zhèng）火灾发生初期消防泵没有（yǒu）启动之前消火栓和（hé）喷头（tóu）所需的水压，这段时间约为30s。对（duì）于消火栓给水系统，按（àn）同（tóng）时使用2支水枪（每支（zhī）水枪流量5 L/s）计，消防贮水容积为2*5*30=300L；对于自动喷水灭火系统，按5个喷头同时开启，每个喷头以1 L/s计，消防贮水容积为5*1*30=150L。当（dāng）2个系（xì）统共用（yòng）气压罐时，消防贮水总容积为300+150=450L。 缓冲水容积V1一般不小（xiǎo）于20L，稳压水容积V2一般不小于50L。 2.2.2压力控制点压力值的计算 气压罐（guàn）设4个压力控制点，如图2所示。其中：P1为气压罐低工作（zuò）压力点或气压罐充气压力，即消防贮水容积的下限水位（wèi）压力，等于不利点消火栓所需的（de）水压Hmin，其计算（suàn）方法同增压泵；P2为高工作压力，即启动（dòng）消（xiāo）防泵的（de）压力值。按下式计算： P2 =（P1 + 0.098）÷ αb - 0.098 P01为稳压水容积下限水位压力，此时启动稳压泵（bèng）；P02为稳压水容积上限水位压力，即气压罐高工作压力，此时停止稳压泵。 由于压力传感器有（yǒu）精度、稳定（dìng）性的（de）要求，一般使缓冲水（shuǐ）容积的上、下限水位压差不小于0.02~0.03 Mpa；稳压水容积的上、下限水位（wèi）压差不小于（yú）0.05 ~0.06Mpa。则： P01 = P2 + 0.02~0.03Mpa P02 = P01 + 0.05~0.06Mpa = P2 + 0.07~0.09MPa 2.2.3计算举（jǔ）例 笔者在一栋（dòng）建筑高度接近100m的一类综合楼建筑中，顶部几层采用立式气压罐稳压（yā），屋顶（dǐng）水箱至顶层（céng）消火栓栓口的距离:H = 4m。屋顶水箱至顶层消火栓处的水头（tóu）损失∑h=0.82m 气压罐工作压力（lì）比：αb = 0.76 气压罐总容积：V= βVX÷(1- αb) = 1.1×(300+20+50)÷(1-0.76)=1.70m3 选用：SQL1000×0.6气压罐一台 气压罐充气压力： P1 =Hmin= Hq+ Hd+ HK+∑h-H = 0.16+0.01+0.02+0.0082-0.04 = 0.14(Mpa) 高工作压力：P2 =（P1 + 0.098）÷ αb - 0.098 = 0.14 ÷ 0.76-0.098 = 0.22 (Mpa) 稳压泵（bèng）启动压力：P01 = P2 + 0.02~0.03Mpa = 0.22+0.02~0.03 = 0.24~0.25(Mpa) 稳压泵停泵压力：P02 = P2 + 0.07~0.09Mpa = 0.22+0.07~0.09 = 0.29~0.31(Mpa) 稳（wěn）压泵扬程（chéng）：H = (P01 +：P02 )÷2 = (0.24+0.39)÷2 = 0.27 (Mpa) 稳压泵流量：Q ≤5.0L/S 选用40LG12-15×2水泵（bèng）两台（tái） 一用一备 每台：Q = 4.17L/s H = 27m N = 2.2KW 2.2.4稳压泵的流（liú）量 由（yóu）于消防初期流量由气（qì）压罐供给，泵的流量只需考（kǎo）虑系统的渗漏量或气压罐（guàn）对流量的要求（qiú），所以流量可适（shì）当选小一点。对于（yú）消火栓系统稳压泵的流（liú）量以约小于1个（gè）消火（huǒ）栓的出水量计，为≤5 L/s。喷洒系统稳（wěn）压泵的流（liú）量以约小于（yú）1个（gè）喷头的出水量计，为（wéi）≤1 L/s。 3 两种增（zēng）压设施的比较 单设管道泵的增压系统设备简单，占地面积小（xiǎo），设计（jì）与施工都（dōu）较方便，系统控制（zhì）简单，保证系统正常工作（zuò）的前提是需选择性能良好的（de）低功率管道泵（bèng），可靠的继电器开停装置；供电应保证双回路并（bìng）能自（zì）动切换。此种增压方式存在的不足之处（chù）为：对于管网漏损压力波动（dòng）较大（dà）的供水系统，管道泵（bèng）的启停频繁，设备容易损害（hài），故障率高，能耗提高，从而增加运（yùn）行费用。同时消防（fáng）安全度较低。 与单设管道泵的增压系统相比，气压罐不（bú）但能调节容积（贮存（cún）30s的室内消防用水（shuǐ）），更重要的是贮存（cún）能量。稳压泵每启动1次，可以长时间地维持管网（wǎng）压力（lì），设备启动次数少（shǎo），运行费用低，顶（dǐng）部管（guǎn）网经（jīng）常处于承压水状态，供水安全可靠。火灾初期，气压罐不但能保证顶（dǐng）部几（jǐ）层消火栓和喷头的压力要求，而且能提供30s的室内消（xiāo）防用水（450L）。即消火栓或喷（pēn）头随时可以取得符合压力要求的消防用水，在（zài）这一点上气压罐明（míng）显-优于增压泵。但（dàn）气压罐增压系统也存在（zài）不足之处：设备占地面积相对较大，一次性投资相对较高。 4 选用方法 上述2种增压设施各有所长，在具体工程中应分别对待，选用合适的设计方案。对（duì）于一类高层建筑和（hé）重要的建筑（zhù）物（wù），火灾造成的损失巨大，防火要求高，应尽量采用气压罐增压设施解决顶部几（jǐ）层的压力需（xū）求（qiú），且稳压泵（bèng）应设置备用泵（bèng），以提高使用的可靠性；对于二类高层建（jiàn）筑和普通危（wēi）险级（jí）的建筑物，由于受场地、资金等条件的限制，可考虑只设增压泵，但在（zài）选用增压泵产品时应确保质量可靠。 5 结（jié）语 无论是气压罐还是增压泵，提（tí）供的都（dōu）是（shì）火（huǒ）灾初期消火栓和喷头（tóu）的水压保（bǎo）障，而初期灭火的成功是控制火灾的关键，可将（jiāng）火灾造成的损失降低到低限度。 综上所述（shù），高层建筑（zhù）的（de）高位消防水箱增压（yā）设施的设计（jì），应根据具（jù）体工程对照规范确定；增压泵（bèng）的流量、扬程及气压罐（guàn）的总容量等（děng）参数还应根据不同的工况来确定，而（ér）不是机械套用，做到符合规范、运行可靠、经济合理。 |
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