大流量远程灭火系统技术方案

本实用新型专利技术涉及大型灭火技术，公开了一种大流量远程灭火系统，其特征在于包括转子取水泵组和离心加压泵组，转子取水泵组的入水口通过转子泵取水管连至浮筒取水口，转子取水泵组的出水口通过远程输水管连至离心加压泵组的入水口，离心加压泵组的出水口通过加压泵出水管连至水炮的入水口。本实用新型专利技术的远程供水大流量灭火炮不会出现欠流、欠压、超压、超负载等问题，而且整个系统的结构与操作都非常简单可靠。系统能排除外界因素维持灭火炮的流量稳定，还能保证炮的供水压力受控并恒定。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及石油石化的大型灭火技术。
技术介绍
大型石油化工企业，大型、成片区域密布的贮油库，一旦这些区域发生火灾，就有可能形成过火面积大、燃烧温度高，并伴随有爆炸可能。要在短时间内扑救的这类型的恶性火灾，光靠企业自身用于自救的储水罐或常规消防部队的现有装备都不能有效、快速扑灭灾害。根据国外的成功的扑灭这类火灾经验，就必须采用可远程供水的大流量（25,000~50,000L/min）灭火炮。用于消防的远程灭火系统，目前全世界的设计原理上基本都是相同的：主要是由液压浮艇潜水泵模块和加压泵模块组合而成，该组合可实现持续向远距离的灭火现场的消防车提供水源。但如果直接实施大流量（25,000~50,000L/min）的水炮灭火（组成远程供水的大流量灭火炮），还需增加二次加压泵模块（或设置加压泵与水炮一体机）。由于浮艇潜水泵受运输体积与吊装重量的限制而叶轮直径较小，因而扬程相对比较低，所以只能设计用于低位取水。另外浮艇潜水泵的流量最大不超过6,000L/min，而大流量（通常指≥25,000L/min）远程供水系统就要适配多台浮艇泵并联供水。离心泵的流量大而且扬程可以做到比较高，但没有自吸能力，虽然可以通过辅助排空吸纳低位水，但汽蚀余量的限制导致吸程偏低。所以目前应用的消防远程供水系统均采用多台浮艇潜水泵和离心加压泵组合而成。传统的大流量远程灭火系统的二次加压泵须与远程供水的一次加压泵串联运行，而远程供水的一次加压泵还要与多台并联运行的潜水泵串联供水。所以传统的大流量远程灭火系统既有并联，还有串联的多台泵组的组合而成（见附图1）。众所周知，多台水泵并联存在流量不稳与分配不均的问题（见附图2），图2是相同特性的离心泵并联，在装置特性曲线不变时，扬程和流量都增加，其增加程度又和装置特性曲线有关。并联流量小于两台单泵运行时流量之和。离心泵并联时，管路布置应对称或保证阻力相等，使工况点相同，才能保证扬程、流量都相同（实际上非常难实现）。特别注意的是多台低扬程的泵组并联，如果没有安装逆止阀，很容易会造成其中的水泵反转。而水泵串联运行时：图3是相同特性的离心泵串联，在装置特性曲线不变时，扬程和流量都增加，其增加程度又和装置特性有关，但小于单独运行的两倍。一般情况下不同特性离心泵串联，运行状态不合理，可能发生汽蚀现象和效率下降。还有，常规研究水泵串联的文献与工程规范都是假设一、二级水泵是直接串在一起。但如果一、二级水泵通过软管远距离串联的话，由于工况的不稳定，水泵串联的曲线就变得具有不确定性。在灭火的动态过程时，加压泵的进口压力过低将出现流量不足甚至发生负压汽蚀、当加压泵的进口压力过高（输送距离短或有落差的重力）又会发生超载的危险（使其拖动的动力设备过载而发生故障）。而经过一次加压泵、二次加压泵的多次加压，更使水泵的运行工况点更难以保证。离心泵间隔（特别是远距离）串联运行，除了防止吸入压力过低产生汽蚀（当离心泵中最低压力降低到吸入水温的饱和压力时，泵内即发生汽蚀现象），还要预防吸入压力过高而导致系统超压或设备过载。由图4的离心泵的汽蚀曲线可以看出，装置汽蚀余量NPSHa随着流量增加而下降，而必须汽蚀余量NPSHr随着流量增加而上升。与NPSHa-Q曲线相交于0点，该流量Q0的左边为无汽蚀区，右边为汽蚀区。只要装置汽蚀余量小于必须汽蚀余量，即NPSHa＜NPSHr就会发生汽蚀。如图1所示，在远程灭火系统中，潜水泵B1(B11+B12+B13并联组合)与离心加压泵B2与水炮驱动的离心泵B3串联运行，B1泵下潜在水中，只要设计与施工合理，其汽蚀余量受现场的影响不大，运行相对比较安全。但B1潜水泵的扬程不高，出口经过低位水提升h1至B2泵入口的管道阻力∑H2将直接影响P2S , 所以灭火现场从低位取水的高度超标或管道敷设不合理，将会导致离心泵B2的装置汽蚀余量NPSHa下降并小于NPSHr而发生汽蚀。另外，更难控制的是：B2泵出口可能经过复杂地形的高度提升h2及远程输送至B3泵入口的管道阻力∑H3将严重影响P3S，详见图5、6、7。B1泵工作出口压力为P1d，B2泵的出口压力为P2d，B3泵的出口压力为P3d；B2泵的装置汽蚀余量为：NPSHa2=P1d /ρ.g -∑H2-h2-Pv /ρ.gB3泵的装置汽蚀余量为：NPSHa3=P2d /ρ.g -∑H3-h3-Pv /ρ.gP1d受B11、B12、B13的多台泵组并联而流量不均的影响，可能导致P1d波动并使Q超流量或欠流量。如图1所示的传统设计面临几个难以克服的问题：汽蚀、超载与水压（流量）不稳。下面对现有设计的系统存在的几大难点问题进行分析：（1）汽蚀：为了保证不发生汽蚀，离心泵运行时NPSHa必须考虑留有富余量，并应该满足NPSHa—NPSHr≥1m左右。但传统远程灭火系统的设计为多台泵组泵的并联、串联工作。其中多泵并联取水泵的流量Q容易偏离且不稳定（特别是浮艇泵放置的水面有风浪），另外h2与h3均随地形、地势而变，与∑H2与∑H3的输送距离（∑H3往往是几十米到几千米的变化）以及与管材、管件、敷设工艺有关，如图5所示。所以设计必须加大并联泵组B1的总给水余量及提高B2泵的扬程（满足远程给水能力）对NPSHa进行补偿。（2）超载：上述的汽蚀解决了，又可能出现另一个问题。流量过补偿使Q超过额定流量工况，B2泵的吸入压力P2S过高导致B2泵超载运行，如图7所示。同样：B3泵的工况受到远程输送距离（P2d至P3S）从几十米到几千米的∑H3变化及地势h3落差的综合影响，所以为了确保B2、B3泵组的安全，唯有增加B2及B3泵的驱动功率余量。（3）水压不稳：加大了B1并联泵组的给水流量、加大B2泵组的扬程、加大B2及B3泵组的驱动功率，原则上避免了汽蚀与过载事故的发生，但可能导致了P1d、P2d偏高并且不稳定，最后末端水炮驱动的P3d难免出现大幅度的波动而最终严重影响灭火性能。所以传统的大流量远程灭火系统不但结构复杂、其操作与调整（每次投入运行须重新整定加压泵的出口压力）更是异常困难。因而该系统一直得不到推广，现有的技术与产品广泛受到质疑，而导致我国多次发生的石化、油库的大型火灾只能用冷却的方式防止燃烧的管道、油罐爆炸及火势蔓延，并让罐内的燃油烧完为止。不少的案例：从火灾的控制到最后的扑灭，往往需要几十、几百小时的持续时间。
技术实现思路
本技术针对现有技术的不足，提供一种运行稳定的大流量灭火系统。本技术的技术方案如下：大流量远程灭火系统，其特征在于包括转子取水泵组和离心加压泵组，转子取水泵组的入水口通过转子泵取水管连至浮筒取水口，转子取水泵组的出水口通过远程输水管连至离心加压泵组的入水口，离心加压泵组的出水口通过加压泵出水管连至水炮的入水口。进一步的，转子取水泵组由恒速运行的柴油机与恒流量运行的转子泵组成。进一步的，离心加压泵组由数字定压控制的柴油机与恒压控制的离心泵组成。进一步的，水炮的入口设置有压力变送器，压力变送器反馈水炮的实时工作压力作为数字定压控制的柴油机闭环调速的控制信号。与现有技术相比，本技术采用一套全新的解决方案，由两台不同运行特性的转子容积泵与离心泵串联运行。本技术直接采用单台大流量（25,000L/min以上），本文档来自技高网...

【技术保护点】
大流量远程灭火系统，其特征在于包括转子取水泵组（1）和离心加压泵组（2），转子取水泵组（1）的入水口通过转子泵取水管（3）连至浮筒取水口（4），转子取水泵组（1）的出水口通过远程输水管（5）连至离心加压泵组（2）的入水口，离心加压泵组（2）的出水口通过加压泵出水管（6）连至水炮（7）的入水口。

【技术特征摘要】
1.大流量远程灭火系统，其特征在于包括转子取水泵组（1）和离心加压泵组（2），转子取水泵组（1）的入水口通过转子泵取水管（3）连至浮筒取水口（4），转子取水泵组（1）的出水口通过远程输水管（5）连至离心加压泵组（2）的入水口，离心加压泵组（2）的出水口通过加压泵出水管（6）连至水炮（7）的入水口。2.根据权利要求1所述的大流量远程灭火系统，其特征在于转子取水泵组（1）由恒速运...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑浩，郑全，郑建伟，
申请(专利权)人：广州三业科技有限公司，
类型：新型
国别省市：广东;44