李磊

[摘 要]本文综述了石化行业普遍采用的稳高压消防系统的特点，扼要阐述了系统面临的多种超压问题，并针对系统产生的超压问题，提出了从水泵选择，官网布置，提高承压，安装减压设备等多种途径综合解决超压问题的思路。

[关键词]稳高压消防系统；超压；减压；稳压；消防水泵；水枪

中图分类号：TU998.1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）09-0039-01

1 概述

近年来，随着石化行业的快速发展，国内大型石化炼厂频发火灾爆炸事故，消防安全形势严峻，已上升到影响社会稳定的政治问题高度，对其普遍采用的稳高压消防系统的安全性、可靠性研究，就显得尤为重要。

稳高压消防系统，作为石化炼厂消防系统最重要的全厂性水消防系统，一般由消防水源、消防给水泵站、消防给水管网、消防给水附件、消防水炮及消火栓等消防设施组成，在消防过程中，不但承担着消防任务，还兼顾为各装置（单元）提供高压消防用水，对于消防安全有着举足轻重的作用，其系统设置的安全性、可靠性，关系到整个石化炼厂的安全与发展。

目前，国内石化炼厂为增加企业竞争力及企业效益，不断的追求规模效应，占地在200公顷以上的大型石化炼厂建设屡见不鲜，这就对其稳高压消防系统安全性、可靠性提出了新的挑战。本文现就从稳高压消防系统管网压力方面，对石化炼厂的消防水管道系统的安全可靠性进行初步的分析探讨。

2 超压危害

消防给水系统的超压是指系统内的水压超过其允许工作压力限值，造成管道、附件、器材和设备损坏或消防给水不均，妨碍火灾扑救，影响系统正常运行的现象。

大型石化炼厂一般均建设在远离城市的偏远地区或沿海地区，各装置（单元）的生产及辅助建（构）筑物，多为体量大的高大空间，火灾主要立足于自救，其普遍采用一套稳高压消防给水系统，并以室外稳高压消防设备为主要灭火手段。这些特点就造成了大型石化炼厂消防最不利点消防给水管线长，消防用水压力高，消防用水量大，整个稳高压消防给水系统在设计初期时，消防给水泵站及消防给水管网压力就比较高，间接性增加了超压的风险性及危害性，其系统超压危害主要包括以下几个方面：

2.1 影响消防操作

建筑物室内一般配置有消火栓消防水枪，反作用力如果超过200N，一名训练有素的消防队员就很难把握住水枪，即使勉强握住，也很难准确射流，影响灭火速度和效果。消火栓口水压如果大于0.50MPa，水枪反作用力将超过220N，如果栓口压力大于0.70MPa，水枪反作用力将大于350N，两名消防队员也难以掌握进行灭火，如果压力过大，超出人力的控制范围时，甚至会造成设备损坏，并威胁消防人员的生命安全。

2.2 影响消防设施

当系统非正常超压时，管网内的实际压力大于设计允许工作压力限值，容易造成管材损坏，阀门漏水等问题，从而影响整个消防给水系统的安全运行。若管网长期处于超压运行状态，将加速管材、阀门等消防给水附件及器材的损耗，其使用寿命急剧下降，最终导致管网部件严重损坏，产生安全隐患，甚至巨大的经济损失。

2.3 影响消防供水

当系统非正常超压时，会导致消防水量达不到设计的供给时间，在灭火过程的前期供水过快，后期供水不足，由于系统管网体量很大，也会出现不同程度上的消防供水不均的情况。

3 超压原因

3.1 水泵运行工况的偏移

在石化炼厂消防设计中消防水泵按照最不利工况选用（一般为罐区或工艺装置区），消防给水流量往往很大（一般为300～600L/s），由于消防工况繁多，在局部小型建（构）筑物发生火灾时，其消防用水流量小（一般消火栓系统为10L/s～40L/s，喷淋系统为20L/s～60L/s），远小于消防水泵额定流量值。

其次，系统竣工验收、消火栓压力试验或火灾初期消火栓的实际使用数和自动喷水灭火系统的喷头实际开启数均小于规范要求的数量，其实际消防用水量也远远小于消防水泵额定流量值。

石化炼厂消防水泵一般均选用离心泵，其是按H-Q特性曲线工作的，扬程随着流量的减小而增大。若消防用水时小流量出流与消防水泵额定流量偏差过大，即便H-Q特性曲线较为平坦，也会导致管网压力超过设计允许工作压力限值而出现超压。

另外，石化炼厂消防设计采用最不利工况，如管道损失按最大流量，水位按最低水位等都会造成在消防水泵实际运行时，在未达到最不利的设计条件下，扬程超过设计允许工作压力限值而出现超压。

3.2 水锤超压

消防水泵因故障或停电而突然停止运转，造成水锤，引起消防给水系统超压。

3.3 稳压泵超压

石化炼厂稳高压消防给水系统集中设有稳压泵稳压，由于厂区管线长，水头损失大，消防给水管网的稳压值对于全厂室外消火栓等灭火设施会造成超压。

3.4 减压阀故障

消防给水系统中采用的减压阀因故障关闭不严或失控而引起管网超压。

3.5 水泵接合器超压

石化炼厂小型建（构）筑物发生火灾时，消防主泵尚未启动或在响应的这段时间，消防水量及水压不足，消防车在火警状态下，通过消防水泵接合器向稳高压消防给水系统供水，会造成管网超压。

3.6 系统设计不完善

①当前我国已经进入重化工階段，石化炼厂规模越来越大，占地面积迅速扩张，其普遍仍采用一套稳高压水消防系统，给水管线长，消防供水压力高，消防供水量大，消防水泵配置不尽合理，这些都会导致超压问题的出现，现行规范也从发展和安全角度出发，规范确定了工厂消防供水的最大保护半径不宜超过1200m，占地面积不宜大于200hm2。②石化炼厂高层建（构）筑物主要消防形式有消火栓系统和自动喷水灭火系统两大类。在实际工程中，其消防用水均由全厂稳高压消防给水系统供给（即共用消防水泵），由于两系统对水量、水压要求各不相同，管网布置差别也很大，同时，两系统又有共同作用时间，当发生火灾时，水压要求低的消防系统供水会出现比较严重的超压问题。

4 防治措施

4.1 合理选用消防水泵

①消防水泵选用流量～扬程曲线平缓的水泵，最好选用消防特种泵，该泵流量～扬程曲线平缓。②稳压泵选用流量～扬程曲线平缓的变频泵。它的特点是可以恒压变流量正好符合稳高压消防给水系统的稳压要求。

4.2 合理配置消防水泵

采用多台水泵并联运行，小流量时单台运行，大流量时多台水泵并联运行（例如采用三开一备）。这种措施虽可解决部分小流量工况下超压问题，但增加了水泵数量、泵房面积等，而且系统设置及控制复杂。

4.3 采用防水锤的给水附件

水泵出口处设置速闭止回阀、多功能水利控制阀等装置，可以有效防止停泵水锤等水力波动。

4.4 合理优化消防系统设计

①合理划分消防给水分区，适当降低给水分区压力，避免低位給水点静压过高，提高消防时承受压力波动的能力。消防给水系统最高压力大于2.40MPa时，消火栓栓口处最静压大于1.0MPa时，自动水灭火系统报警阀处的工作压力大于1.60MPa或喷头处的工作压力大于1.20MPa时，应分区供水。②消火栓系统和自动喷水灭火系统等压力要求相差较大的系统宜分开设置。由于两种系统作用时间不同，压力要求不同等原因，若共用消防给水，在小流量工况下，对压力要求低的系统容易产生超压问题。③消火栓系统和自动喷水灭火系统等压力要求相差较大的消防给水系统相应设置的水泵接合器宜分开设置，避免消防车供水时采用较高压力的消防水泵供水，出现超压问题。

4.5 采取相应的减压稳压措施

采取相应减压和稳压设施，使超压不致于造成损害。减压和稳压设施有回流管、安全阀、减压阀、稳压阀等。由于水可理解为不可压缩的液体，一旦从管路释放，系统压力立即下降，在消防给水系统中设置减压稳压装置，就是通过泄流达到减压目的，保证消防给水系统正常工作。

4.6 提高消防系统承压能力

消防给水系统一般情况下出现的超压，可以通过相应提高系统管道、附件、阀门等材质，使承压能力在设计允许工作压力范围之内。这样会提高系统运行的安全性，但增加了工程的造价。

5总结

本文着重阐述了石化炼厂稳高压消防系统中有关给水管网的超压问题，从超压危害、超压原因方面进行了初步的分析，提出了从水泵选择，官网布置，安装减压设备，提高承压等多种途径消除系统超压问题防治措施及思路。

参考文献

[1] 建筑设计防火规范（GB50016-2014）.