坪头水电站稳高压消防系统

王 琛，李 舲，张 斌

(中国水电顾问集团成都勘测设计研究院，四川 成都 610072)

1 前 言

坪头水电站总装机总容量为180MW，主、副厂房均为地下式厂房。主厂房发电机层高程为602.50m。

根据厂址所处位置多山的特点,在条件具备时应尽可能修建高位水池，采用常高压供水系统。高位水池提供的水压应满足消防供水管最不利用水点的最小水压的要求。根据所需最大消防压力和流量估算，消防水池的设置高程应不低于663.00m，水池容积不小于220m3。

由于电站厂房附近地势复杂，经现场踏勘及分析，厂区附近无法找到满足高位水池修建高度和平面尺寸的场地，如在更远处设置又会增加管线敷设施工难度和管理难度。因此，在常高压消防系统难以实现的情况下，设计采用了稳高压消防系统向厂区各用水点供水。

2 电站供水系统设计

根据坪头水电站工程建筑布置，采用室内外消防、生活给水合用系统。

2.1 供水区域及保护对象

经计算，消防及生活各用水点用水量及用水要求见表1。

表1 用水需求

2.2 稳高压供水系统

稳高压消防给水系统由一座有效容积为220m3的消防水池、两套消防主泵(一用一备)、两套稳压泵(一用一备)及一套气压罐组成。系统图见图1。

图1 坪头水电站厂区消防及生活供水系统示意

2.2.1 低位消防水池

本工程消防设计为室内、外消防共用稳高压消防系统，由稳压系统提供消防压力，此时消防水池的高程可根据厂区地形来设置。在低区设置消防水池，施工难度较小，管理便利。

根据水利水电工程设计防火规范SDJ278-90第9.1.3条，消防给水量按一个设备一次灭火的最大灭火水量和一个建筑物一次灭火的最大灭火水量二者用水量的较大者确定。由此确定消防水池有效容积为220m3，其中200m3为消防用水量，不作他用，其余20m3为厂区生活用水调节容积。

2.2.2 消防主泵

在稳高压给水系统中，系统各用水点水压及流量均由加压系统提供，其中室内、外各消防用水点的水压及流量由消防主泵提供。由表1可知，用水对象需要的水压及流量波动范围较大。为满足系统中所有用水点的用水要求，加压系统的工作流量应为36～500m3/h，最大流量发生在主变压器消防时，主变消防用水点压力不应小于0.5MPa，因此系统提供的压力应不小于70m。通过计算沿程水损及最不利点与加压泵房的高差，消防主泵选择流量为500m3/h、扬程为70m的立式离心泵。通过使用变频器变频满足各个消防用水点的工况。

消防主泵配置两套，一用一备，主泵发生故障时自动启动备用泵，保证系统的平稳可靠性，由各点火灾报警情况控制泵的流量及启停。

2.2.3 稳压泵及气压罐的设置

由于本系统为生产、生活及消防合用系统，生产和生活用水均接自消防管，因此系统还需要考虑电站的生产、生活用水。

厂区内仅有副厂房，值班室设卫生间，计算得生活用水流量为4.32m3/h；厂区生产用水单独设置水池，水池仅有少量渗漏水的补水取自消防系统。设两套流量为5.5m3/h、扬程为70m的变频稳压泵，兼作生活泵，提供生活杂用水及系统渗漏水的补水所需流量及压力。

同时为保证系统稳定并减少稳压泵启动次数而设置气压罐。参考GB50045-95《高层民用建筑设计防火规范》中第7.4.8条规定，对于气压给水设备的气压水罐其调节水容量为两支水枪和5个喷头30s的用水量，气压罐的容积设为0.45m3。

为防止生活用水管超压，在生活用水管上设置可调式减压阀，阀后压力为0.4MPa。

2.2.4 控制要求

消防主泵每套设置1台控制柜，稳压泵设置1台控制柜，PLC控制柜设置在这3台控制柜任意一台中。2台主泵和2台稳压泵分别由变频器控制，控制方式为变频控制一对一，一用一备，稳压泵为消防系统保压的同时兼向厂区生活供水。变频控制器带有自动、手动开关，以及单台水泵的启停开关，操作人员可通过操作盘上的调节器手动给定每台水泵的变频值。

正常运行时，供水主管上的压力传感器对管道内水压进行检测，将信号传至控制柜的PLC，通过PLC控制器与设定的压力值进行比较、运算和调节，并根据比较、运算、调节结果实施对水泵的启动和变频进行控制；变频供水成套设备消防主泵启动由消防报警信号控制(主变消防、主厂房、发电机层、副厂房部位的消防报警信号)以及消防控制中心人工按钮启动。不同的地点发生火灾消防控制中心反馈不同的信号，PLC根据此信号在保证压力的同时自动调节所需的流量。

消防主泵的变频控制系统和稳压兼生活变频系统采用各自的压力变送器采集压力信号。当生活用水时，气压罐作为稳压装置首先向管网提供少量补水；当生活用水压力继续降低时，信号反馈给控制柜，启动稳压泵增压；若管网中压力仍旧持续降低，则启动报警信号，说明供水系统中有管网大量漏水，应立即派出检修人员排查问题并及时检修；在自动模式下，启动消防主泵应有消防控制中心信号反馈和压力降信号同时反馈才能启动，避免消防主泵的误操作。当消防火灾发生时，控制系统自动关闭稳压系统运行，确保消防供水。

3 结 语

对于在山区无条件设常高压消防给水系统的水电站，采用建立稳高压消防给水系统的方式，通过设置消防主泵满足各消防工况的用水要求，通过设置稳压泵及气压罐，满足平时少量的生活用水要求和稳定管网水压，既随时保持了最不利点的水压和流量要求，又保证了消防给水的可靠性。稳高压系统可设置在厂房附近，管线敷设短，施工难度低，同时又便于维护管理。