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2008年第2期小冻柱木

消防稳压泵的稳压原理研究

陈铁军·’董金新z邵杰刘树红

(1一清华大学热能工程系，100084；2一浙江永嘉县泵阀科技创新服务中心，325105)

摘要：消防泵是指消火栓灭火系统使用的消火栓泵和自动喷水灭火系统使用的喷淋泵，在公共场合应用广泛。本文
根据粘性流体、有限叶片数的离心泵基本方程，利用经典的离心泵损失估算公式，提出一种适宜作为离心消防稳压泵的
叶片形式——叶片前8O％中间轴面流道长度为后弯形式，而后2O％中间轴面流道长度为前弯形式，以便于降低进口的
冲击损失，提高消防稳压泵的效率。同时通过对离心消防稳压泵内各种水力损失的分析，阐明了为使消防稳压泵更好地
达到稳压效果，压水室应采取加大流量的设计方法。

关键词：离心泵消防泵稳压原理水力设计

140％设计点扬程n。

．●L--
刖罱根据标准n规定的流量扬程规范值，消防泵属
于离心泵范畴n。最初，IS型单级单吸离心泵由于
消防泵不同于其它用途的水泵，它具有自己的适用范围广、可靠性好、效率高，被广泛用作消防
特点和独特的要求“)：泵，但其缺点在于：很难满足随着流量的增加，泵
1)消防流量相对有规律。消火栓给水系统(泵)出口压力保持恒定的要求n。因此，稳压性成为消
系列的流量以0．005m／s等级递增。自动喷水灭防泵首先必须解决的问题。
火系统流量以相应于轻危险级(0．004m，／s)、中危要想设计一种新型离心消防稳压泵，当它在
险级(0．006、0．008m／s)、严重危险级(0．012、0—120％设计流量范围内运行时，扬程只在95％

0．016m／s)的流量等级递增。一105％设计扬程范围内变化是符合消防泵的设计
2)消防泵供水一般采用水泵直接向灭火设施要求的。为此，本文根据粘性流体、有限叶片数的离
(消火栓、洒水喷头)供水的方式。在初期灭火或自心泵的基本方程，利用经典的离心泵损失估算公式，
检运行时为小流量供水，在火灾发展阶段按设计流提出了适宜作为离心消防稳压泵的叶片形式以及叶
量供水。因此要求流量一扬程曲线平坦，保证消防片的布置形式，然后通过对离心消防稳压泵内各种
泵的有效稳定运行。水力损失的分析，阐明了为使消防稳压泵更好地达
3)消防泵用于灭火，要求迅速、及时，相应要求到稳压效果，压水室所应采取的水力设计方法。
消防泵引水时间短，起动性能好。
目前，关于消防泵，世界上没有一个统一的标1离心消防泵的基本方程
准，但各国、各地区都制订了自己的相应标准，如：中
1．1理想流体无限叶片的基本方程
国标准——GB6245—1998【2】、美国标准——ANsI／
NFPA20b和欧洲标准-prEN14466—2002】。由水力机械理想不可压缩流体的定常相对运动
通过分析上述标准，得出关于消防泵最重要的欧拉方程：
dW

性能指标——稳压性的要求，各国基本一致：消防一
_2r+2一w×=，一吉Vp(1)
泵在流量发生变化的情况下，泵出口压力值保持恒
动量矩定理】：
定，即当最大流量为150％额定流量时，消防泵扬程
不小于65％设计点扬程，零流量时的扬程不大于苦(△)=△(2)

·2·小番柱采2008年第2期

以及欧拉相对运动方程沿流线的伯努力积分方叶轮中部：靠近工作面，轴向旋涡运动与相对
程：运动相反，相对速度减小；靠近背面，轴向旋涡运动
Z+G+P一孚Z：C(3)与相对运动相同，相对速度增大。此时相对速度的
方向不变⋯。
其中，r为单位质量的离心力，2XW为单叶轮出口：轴向旋涡运动的方向与叶轮旋转方
位质量的科氏惯性力，G为液体的质量力，其势函向相反，即减小了叶轮出口处绝对速度的圆周分量。
数△K为长度为△￡、体积为△7I的微小流管中液此时轴面速度不变，相对速度大小、方向变化]。
流对旋转坐标轴的动量矩，△为作用于△体因此，综合上述分析，在有限叶片数下，叶轮
积液体上的外力矩。进、出口各点的uVe不再与空间坐标无关，即同一半
再考虑相对运动与绝对运动的关系=+u，径r下，不同空间坐标0、z下的uVe都不相同，因
经过推导可以得到理想流体无限叶片数下离心消防此需要对无限多叶片的消防泵方程加以修正：H=
稳压泵的基本方程：H／(1+)，其中，一有限叶片理论扬程修正系
数，通常认为它与流量无关，是一常数，对于不同
E一E=[(r)一(r)。](4)
g的叶轮：：0．25—0．45，由此得到理想流体有
对于粘性流体，在叶轮区域，此时离心消防稳限叶片数下的离心消防稳压泵基本方程：
压泵的输出功率为pgQvH，小于叶轮输人功率为H=【(ⅡVe)2一(uVe)lJ／【g(1+)J(7)
(一E1)Qv：由于液体惯性引起的H和H的差别，和粘性
作用引起的水力损失不能混为一谈。粘性损失将使
H='7b詈[(rvo)：一(r)](5)