水电站消防供水系统设计探讨

水电站消防供水系统设计探讨

郭永峰

郭永峰

江西洪屏抽水蓄能有限公司江西宜春330603

摘要：水电站一般为大型综合性建筑物，其灭火对象主要包括大坝、厂房、控制室、开关站、进出水口建筑物等部位的重要机电设备及配套的生产、生活设施等，因为各部位功能不同，相应所采用的消防系统设备也各不相同；另外，各部位一般布置较为分散，相距很远且高程差异很大，导致对消防水压、水量的要求也有很大差异。因此，如何在供水系统设计中因地制宜、综合考虑以达到经济高效的效果，是值得我们认真探讨的课题之一。

关键词：水电站；消防供水；系统设计

1工程概况

某水电站采用的是一级混合式的开发模式，在其中安装6台单机容量为150MW的轴流转桨式机组，总的装机容量为900MW，属于大型规模的水电站。其消防用水主要来自闸坝的上游，然后采用两台自动过滤装置将其输送到消防水池当中，然后采用两台水泵抽到坝顶段的消防水箱当中。对消防的用水在通过消防水箱抽出之后然后将其输送到各个厂区的消防栓以及雨淋阀、油库等用水，以此

组成较为完善的消防水系统；在这当中，对于两台变频消防水泵和消防泵、隔膜式气压供水罐将其接入到这个系统中。对于隔膜式气压供水罐接入0.5～0.7MPa的低压气，主要将其作为对消防水系统进行压力的调节，对于变频调速水泵其主要能够使得消防水泵能够保证一定的压力，在厂房内产生火灾时同时启动消防联动器，从而启动消防泵进行给雨淋阀提供大量的水。

2现阶段水电站消防供水所存在的问题

消防供水系统取自两路水源，一路来自坝区消防水箱，另一路来自变频泵（火灾时来自消防泵），两路水源互为备用。在消防系统日常运行中，由于消防变频泵所提供水压力为0.67MPa，而消防水箱提供压力完全来自于水的自重，用水压力完全由用水处高程决定，通常情况仅为0.1-0.3MPa，且在消防水箱出水侧安装逆止阀，所以在正常状况下，消防供水系统仅仅取自变频泵供水一条支路。

某电站此种消防系统的配置是出于安全考虑，使整个消防系统在全厂失电的状况下亦能在一定的时间内维持消防供水。但是此种配置确实不尽合理，主要有以下两点：

2.1水泵运行时间太长。水泵在实际的运行当中，对于消防水系统来讲其组成主要就是密封用水以及生活和润滑用水，并且在这个过程中消防管网的压力也在一直产生变化，对于管网的压力其维持主要依靠消防变频泵，在此基础上对其进行来回切换，这样就导致寿命降低。相对于该水电站当中的变频泵，其在运行两年后由于寿命达到了一定的极限而被烧毁。

2.2消防供水能耗比较大。一般，可以采用两台变频泵进行消防用水压力的维持，应用这种方式其效率非常的高。由于对于消防用水来讲其主要采用上游的水，因此在输送到消防水池之后，继而采用变频泵对清水池当中的水输送到用户，采用这种供水方式主要就是对水自身所携带的重力势能以及能效没有充分的发挥。第二，在这当中除了需要将消防管网的水压控制在0.67MPa，然而对于其他的没有该要求的用户，在实际的供水中就会产生浪费情况。

3消防供水系统改造设计

3.1消防用水的合理化配置

通过上述的分析，该水电站当中的消防供水在基本的运行当中对于消防水箱没有充分的应用，而是采用变频水泵，并且消防需求用户也不需要0.67MPa压力值的消防用水，因此这就需要对其进行优化设置，在一般状态中，相对于消防供水其自身的切换阀基本上都是处在全关的状态，日常用水主要就是来自于消防水箱，并且对于其自身的压力一般主要就是由消防主供水系统来进行提供的。

3.2新型消防水压维持系统的设计

对于新型的消防设施其水压的维持当中的压力值主要就是采用对低压气系统的连接来维持的，同时采用压力水罐的水位来对消防维压水泵的启停进行控制的，以此来维持基本的用水。在产生火灾时若是需要大量的水，这就可以采用大功率的消防水泵作为管网进行对其供水。这样压力水罐就可以当做隔膜式气压供水罐来对消防水系统的正常压力进行调节。

3.3封闭式消防清水池的设计

由于封闭式正压消防水池基本上都是处于密封的状态，并且消防用水的高程通常都是高于取水口的高程，用户1：消防管网（等价高程499m）；用户2：消防水箱（437m），因此对于上游所获取的消防水就会朝向封闭式水池不断的流进，这样流水就会对封闭式的正压清水池上方的空气进行挤压，从而产生正压空气，在这个过程中，封闭式的正压清水池基本上都可以将其当做连通器的中间环节，对上游来的重力势能进行有效的应用。

4改造后的消防供水系统

4.1消防供水系统改造前后能耗分析

4.1.1原消防供水系统能耗

改造之前，消防系统能耗主要来源于将消防清水池内水源提升至需要高度和达到需要压力而消耗的变频泵的电能，可以近似利用所供应水源重力势能的增加来计算。经统计，沙湾电站每日平均消防用水量为360m3。由重力势能计算公式：E=m·g·h。

其中g为重力加速度，取10；h为抽水的高度，由于变频泵始终是将水压保持在0.67MPa，等价于h为67m。由此，可求得改造之前日常消防供水能耗约为241.2MJ。

4.1.2改造后消防供水系统能耗

改造之后，日常消防用水全部来自于消防水箱。由于采用了封闭式消防清水池，可以等价于直接从前池（432m）抽水至消防水箱（437m），h仅为5m。由公式可计算求得改造消防系统日能耗为18MJ。由此可知，消防供水系统改造后能耗约为改造前的十三分之一，能耗大大降低。

4.2改造后消防供水系统的优势分析

经过改造后的消防供水系统具有以下优势：

4.1.1能耗低。通过分析已知，消防供水系统改造后能耗约为改造前的十三分之一，效果明显。

4.1.2投资小。由于改造后消防供水系统压力仅使用定频泵维持，不再使用价格昂贵的变频泵；且压力水罐具备了隔膜式气压供水罐所具有的功能，不再需要隔膜式气压供水罐。由此，可在一定程度减少消防供水系统的初投资。

4.1.3可靠性高。由于新型水压系统由定频泵取代了一直不停运行的变频泵，大大增加了消防供水的可靠性。

4.1.4水压稳定。传统消防供水系统采用变频泵维持管网压力，变频泵切换时，必然造成消防管网压力波动。而新型水压系统采用水位控制泵的启停，且压力水罐连通低压气系统，使消防管网压力能够始终维持在0.67MPa，水压更加稳定。

5结语

水电站作为功能特殊的建筑物,不同于一般的工业与民用建筑,其消防系统设计也相应的有着自身特殊的要求,笔者结合自身设计经验尝试对消防供水系统的设计方案进行了总结和探讨,希望能供相关设计同行参考。

参考文献：

[1]自动化控制在小型水电站中的应用[J].耿长兴,孙云峰,冀振亚,胡博,康健.电子技术与软件工程.2015(17)

[2]水电站中电气自动化技术的运用分析[J].谷雷.黑龙江水利科技.2017(02)

[3]关于水电站电气自动化应用问题的探究[J].俞明媚.黑龙江科技信息.2017(03)