对于给水排水专业来说《消防给水及消火栓系统技术规范》GB50974-2014显然是一本重要规范,其内容详实,条文明确,共分14章364条及7个附录,从消防水源到消防水池、泵房,再到高位水箱及管网布置等,无不做出了详细的技术规定,在消防给水方面显然具有母规性质。
其第5.1.9条更是以十分肯定的语气说明了轴流深井泵是可以做为消防水泵使用的。该条第5款“当消防水池最低水位低于离心水泵出水管中心线或水源水位不能保证离心水泵吸水时,可采用轴流深井泵,并应采用湿式深坑的安装方式安装于消防水池等消防水源上。”这就明确说明了只要采用湿式深坑安装方式,就可以用轴流深井泵做为消防泵使用,而不必在意消防水池池底标高与泵房地面标高的差别问题。
给排水设计圈
反观《民用建筑设计统一标准》GB50352-2019,共8章268条,其绝大部分篇幅为规化、建筑、结构和室内环境等内容,是一本民用建筑综合性的标准, 其中给水排水专业内容只有在第8章建筑设备中占四分之一,计有14条,对消防给水的规定内容在深度和广度方面,远不及《消防给水及消火栓系统技术规范》详细丰富,或者说只是轻描淡写地提了几条。
用这样一本标准的个别条款去否定母规性质规范的部分内容,显然是不妥当的,况且后者没有任何条文说明,这就更缺少专业说服力了。
纵观水泵的发展历史, 轴流深井泵和离心泵一直是同步发展的。早在公元前1700年左右就有了埃及的链泵和中国的桔槔,后来陆续出现了辘轳,水车,螺旋杆,活塞泵等各类水泵的初型。
公元前300年左右,阿基米德发明了螺旋抽水机,1849年美国亨利沃辛顿发明了蒸汽驱动的活塞泵,标志着现代水泵的形成。1870年意大利拉梅利发明了滑片泵。1904年美国拜伦杰克逊公司生产出潜水式电机泵。
解放前1868年至1949年,中国大地上已经有了4家专业泵厂,分别是1928年长春魁利金制泵厂, 1930年香港地产商会泵业公司,1940年北京同益水泵厂,1946年上海洽兴抽水机修造社。
中国成立后,上海,北京,长春,哈尔滨,福建,成都,博山,先后建成了十几家水泵厂,为新中国水工业的发展做出了重要贡献。
细查现代各水泵厂家的产品目录,大多都是轴流深井泵和离心泵及其它各种类型的泵同时生产,侧重点各有不同,其型号规格不下百种,其所用的制造材料,工艺水平几乎在同一水平线上,(热水泵,化工泵除外),故两种水泵不存在谁优谁劣的问题。
因此说,在《民用建筑设计统一标准》中用“池底标高应高于或等于消防泵房的地面标高”一句话,全面限制了轴流深井泵在消防工程中的使用,是毫无历史根据的。
轴流深井泵与多级离心泵的工作原理是一样的,都是将电能通过电动机转化为动能(也有柴油机.蒸汽机提供动能的,但在建筑消防给水中用量很少),再靠泵轴将能量传给扇形叶轮,叶轮在水中高速旋转将能量传递给水流,经逐级加压,获得足够能量的水就会沿着管道供向整个管网及末端灭火用水装置-消火栓,喷头,消防炮等。
水泵的制造除泵壳和密封轴承外,其关键技术点在于叶轮的设计制造,叶轮的尺寸、曲率、外缘弧度、叶片间隔、制造材料,都是影响水泵效率和使用寿命的重要因素。经过上百年的发展,目前轴流深井泵与多级离心泵处在同一技术水平上,都在执行GB/T3216-1989,JB/T8687-1998等相关标准。
只是根据自身的安装特点及用途不同而向外做了广泛的延伸,如轴流深井热水泵,医药泵,耐酸泵,耐盐泵,油泵,混凝土输送泵,吹沙造岛专用泵等等.以下是两款同功率(30kW),同出口管径(DN100)的轴流深井泵和多级离心泵 流量扬程曲线对比图见图1和图2。
图1为250QJ80-80型轴流深井泵，工作高效区为:流量12～20～22L/s,扬程为73～80～91mH2O水柱;图2为KQDL100-20x4多级离心泵，工作高效区为:流量14～20～25L/s, 扬程为72～80～90mH2O。两者的工作效率均为0.66～0.70～0.71。对比观察,两者参数基本一致。因此从制泵原理和工作效率角度来说，用一种泵去否定另一种泵,也是没有道理的。
认为《民用建筑设计统一标准》第8.1.9条消防水池“池底标高应高于或等于消防泵房的地面标高”正确的人,说出的一条重要理由是轴流深井泵叶轮和吸水管长期泡在水中,容易锈蚀,不便于检修。以下是摘自《消防给水及消火栓系统技术规范》图示15S909中的两幅正确安装图，见图3和图4。
图3轴流深井泵图示主要强调的是最低有效水位要高于第一叶轮的底部。图4立式离心消防泵吸水图示主要强调的是自灌式启泵最低水位要高于出水管中心线。两图目的其实是一样的,都是为了保证水池在最低水位时,水泵叶轮高速转动就能抽到足量的消防水,为消防水池有效容积的计算画定了最低红线。在正常运行情况下,消防水池应当是处于满水状态,只有到灭火工作末期时才出现上述情况。
仔细观查以上两个图示,无论是哪种泵,其叶轮全部和吸水管头部都是长期浸泡在水中的,不存在谁更“容易锈蚀”的问题。另外,随着材料科学的不断发展,各种合金钢耐酸、碱、盐叶轮及耐腐蚀管道、泵轴、密封圈层出不穷,技术早已非常成熟,其使用寿命也在不断延长(一般达30年)。
关于轴流深井泵“不便于检修”问题,其实是人们的一个认识误区。设计中无论是安装于水井之上还是安装于消防水池之上,都会考虑到检修问题,当泵轴较长时,会在泵房顶部留有足够的检修孔洞,或将泵壳泵轴的每节长度控制在泵房的有效高度以内。
《消防给水及消火栓系统技术规范》第5.5.7条:“当采用轴流深井泵时,水泵房净高应按消防水泵吊装和维修的要求确定,当高度过高时,应根据水泵传动轴长度产品规格选择较短规格的产品。”检修时若确实需要将叶轮部分提出井口(或池口)时,就会利用早已设计好的吊钩及导链滑轮(或移动吊架)将电机拆分吊起,再将每节泵壳及叶轮分别吊出,进行必要的检修或更换, 关于检修过程,每个供货厂家都有一套完整的操作手册,由专业人员按步骤进行,可保轴流深井消防泵在较短时间内恢复到良好工作状态。
反观离心泵的检修过程,虽然泵壳叶轮部分在泵房干燥环境中,但其检修同样需要起重设备(功率特小的除外), 同样需要专业人员按操作手册逐步完成。两种泵的检修过程基本是一致的,不存在检修不方便之说。
笔者曾专门咨询过几个泵厂的售后维修人员,他们手上都有一本维修记录,统计了每个季度的巡检情况,结论是:两类消防水泵运行良好保持率均在97%以上,事故率不足3%。其中大部分事故还是出在机电控制部分,真正出在水泵上的问题约占1.3%具体维修记录表此处略去)。另外要说明的是消防水泵都是按一用一备或二用一备设计并安装的。备用泵的存在,为轴流深井消防泵的检修提供了足够的检修或更换时间。
根据2017年7月7日全国高层建筑消防安全综合治理动员部署会议资料显示, 高层建筑按30年寿命计算,火灾发生概率为41.55%,(造成这一高比率的主要原因是管理混乱,并非水泵本身问题)。以此数值估算,当高层建筑发生火灾而消防工作泵和备用泵同时处于检修状态,按一用一备计,并按维修一次水泵用时3天计,则火灾时 轴流深井泵不工作的概率为:
41.55%/30/365×1.3%×3×1.3%×3=0.0000000577
即:亿分之5.77,按天计为一亿天中有5.77天,或者说是47482年中有一天火灾时双泵不在工作状态,这一概率已经低到可以让人接受的程度了。
综上所述,用“消防水池池底标高应高于或等于消防泵房的地面标高”限制轴流深井泵在消防工程中的使用,是没有科学依据的,但出于对国标《民用建筑设计统一标准》GB50352-2019的尊重,在新建工程中, 若场地允许将消防水池和消防泵房设在同一平面上时(或泵房设在更低平面上),则应尽量执行其第8.1.9条。
在改建或扩建工程中,若原来使用的就是轴流深井泵,当核实其流量扬程参数仍满足要求,且消防水池有效容积也满足要求的情况下,则不必更改. 当泵的扬程不足时,可以增加轴流泵的级数.当流量不足时,可以更换大流量轴流深井泵。
若《民用建筑设计统一标准》有修订机会或更换版本时,宜将其第8.1.9条予以修改,或增加令人信服的条文说明。国标标准是涉及到我国该行业中设计、审图、施工、监理、验收等各环节广大从业人员统一认识并认真执行的重要文献,两本现行国标标准不能长期存在矛盾点,否则就失去了国标的严肃性和公信力,也会造成行业内在这一问题上长期争论不休、执行混乱。这是给水排水专业所有从业人员都不愿意看到的现象。
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