CN105971068A - 一种水电站保压自加热防冻消防供水系统 - Google Patents

Abstract

本发明公布了一种水电站保压自加热防冻消防供水系统，包括发电机冷却系统、消防管网系统，发电机冷却系统的出水管通过暖水供水管与消防管网系统的进水管连接。本发明创造性的将发电机冷却系统、消防管网系统这两个应用于不用领域的结构结合在一起，发电机冷却系统的出水管通过暖水供水管与消防管网系统连接，将从发电机冷却系统的出水管流出的热水接入到消防管网系统，提高了消防管网内水的温度，有效控制低温下消防管网水结冰的情况；同时采用自流排水管网，使进入消防管网系统的热水由静止变得流动起来，具有更好的防结冰，防止消防管网堵塞等技术效果。

Description

一种水电站保压自加热防冻消防供水系统

技术领域

本发明涉及水电站消防供水设备，具体涉及一种水电站保压自加热防冻消防供水系统。

背景技术

水电站消防水系统是水电工程的重要部分，是水电工程防范与火灾应对的主要措施。

目前国内外水电站普遍采用雨淋报警阀组控制的水喷雾灭火方式，主要包括消防水池、事故供水泵、变频稳压泵、稳压罐等设备组成，采用主环网方式连接。该消防供水系统非事故时采用2台变频稳压泵和一个气压稳压罐组成的增压稳压系统向消防管网供水保压，因消防管网采用封闭环网设计，此时消防主环网内虽有水压，但水无法流动。事故时采用高压泵临时起泵的给水设置，设置2台大功率离心泵作为事故供水泵。

发电机组消防采用水喷雾灭火系统，每台机组设置一套雨淋报警阀组，雨淋报警阀组连接在消防供水环环网上，灭火时向设置在发电机定子线圈上、下侧的水喷雾环管和厂房喷头供水，同时环网还向消防栓等设施供水。

水电站在实际运行中消防管网中不流通的水在低温情况下容易结冰，引起消防管网堵塞，无法有效保障消防水供应。如果结冰严重还会导致爆管。此种情况也普遍存在于低温地区的水电站。

针对消防管网结冰的情况，大多数水电站采取排空消防管网中的水来防止冻结，这种处理办法极大降低消防水系统的可靠性，且违背水利水电工程设计防火规范（SD/J 278-90），具有较大的安全风险。同时，一些水电站采用敷设保温材料的处理方式来防止消防管网结冰，该方式只能减少热量的散发，并不能从实质上解决消防管网中水结冰的问题。

因此采取类似消防水系统设计的水电站在低温情况下始终面对管网冻结的情况，难以控制，基于此，发明人研究并设计了一种水电站保压自加热防冻消防供水系统。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：现有水电站消防管网中不流通的水在低温情况下结冰，引起消防管网堵塞、无法保障消防水供应。现提供一种水电站保压自加热防冻消防供水系统，在传统设计方案上进行改进，将水电站发电机冷却器中流出的温热水引入至消防水系统，并在原消防环网设计的消防管网上加装排水管路，使整个消防管网中充满流动的温热水，有效抑制消防管网低温结冰的可能性，解决了水电站消防水系统在低温时，消防管网结冰导致消防管网堵塞的问题。

本发明通过下述技术方案实现：

一种水电站保压自加热防冻消防供水系统，包括发电机冷却系统、消防管网系统，发电机冷却系统的出水管通过暖水供水管与消防管网系统的进水管连接。

针对水电站运行时消防管网中不流通的水低温下易于结冰，引起消防管网堵塞的问题，发明人将发电机冷却系统中水轮发电机定转子空冷器的出水管流出的温热水通过暖水供水管接入消防水系统，使温热水能够在消防管网中流动，可抑制消防管网中水冻结现象。

现有技术中，发电机冷却系统，这里的发电机可为水轮发电机或汽轮发电机，冷却系统的出水管的水温度一般不超过80℃，定子线圈内的进水温度在35℃，排出的冷却水一是经过降温处理后，回收流入进水管；二是，出水管的水直接排放至下游管道，造成水资源的极大浪费。

发明人创造性的将发电机冷却系统流出的温热水引入消防管网系统中，将发电机组空冷器的出水管通过暖水供水管连接至消防管网系统的稳压泵的进水管前端，或直接连接至消防管网系统的稳压泵前端。

发电机空冷器中热水经暖水供水管引至消防管网系统，如与进水管连接，可连接至消防管网系统的储水罐，作为消防管网稳压供水系统的水源，使消防管网完成温热水加注，且温热水在消防管网中流动，防止消防管网中的水在低温下结冰。

本发明技术方案中涉及的发电机冷却系统包括发电机、冷却器、水箱、加热器、离子交换器、温控阀、滤水器、水泵、流量开关等，其具体结构及其原理为所属领域的公知常识，不再详述。

本发明技术方案中涉及的消防管网系统，又称消防水系统，其结构包括消防水池、事故供水泵、变频稳压泵、稳压罐等，具体结构及其为所属领域的公知常识，不再详述。

进一步地，为了更好的实现本发明，所述暖水供水管的管路上设有控制发电机冷却系统与消防管网系统连通的暖水电动阀。暖水电动阀的设置，其主要作用是控制发电机冷却水系统与消防管网系统的连通或截断，并且对开度进行调节。暖水电动阀的结构可为现有电动阀结构，不仅可实现开关作用，还可实现阀位调节功能。同时暖水电动阀可与电动化控制系统连接，实现自动化控制。

进一步地，为了更好的实现本发明，所述消防管网系统包括稳压泵，暖水供水管通过稳压泵将管内热水输送至消防管网系统的消防主环网。稳压泵设置的作用是，当发电机空冷器的热水通过暖水电动阀的控制接入消防水系统时，通过稳压泵可将热水打入消防水系统的消防管网。具体可将引入消防水系统中储水罐中的热水输送至消防管网中的消防用水设备，消防用水设备具体可为消防栓、变压器、厂房等。

进一步地，为了更好的实现本发明，所述暖水供水管的末端连接有储水罐，储水罐通过管路与稳压泵连接。储水罐作为消防管网系统的水源，发电机空冷系统流出的热水储存至储水罐中，通过稳压泵可将热水从储水罐输送至消防水系统中的各个供水口，完成消防水系统的取热水过程。

进一步地，为了更好的实现本发明，所述发电机冷却系统的出水管管路上设有控制发电机冷却系统的空冷器出水流向的空冷器出水管排水阀，所述暖水电动阀所在管路与空冷器出水管排水阀的前端连接。空冷器出水管排水阀设置的主要作用是控制空冷器出水流向，一般情况下，空冷器出水管排水阀处于常开位置，关闭后，空冷器的出水流向消防管网系统。当发电机组冷却水流量过大，暖水电动阀处于全开状态，可通过调整空冷器出水管排水阀的开度来控制通过暖水电动阀的热水流量。

进一步地，为了更好的实现本发明，所述消防管网系统包括消防水池，稳压泵与消防水池的连接管路上设有控制管路连通的稳压泵逆止阀。稳压泵逆止阀的设置，可实现稳压泵与消防水池连接管路的连通与否的控制。关闭稳压泵逆止阀后，稳压泵从暖水供水管中取水。

进一步地，为了更好的实现本发明，所述消防主环网通过自流排水管网与多个消防用水设备连接，自流排水管网包括自流排水管、设置在自流排水管管路上的供水阀；一个消防用水设备上设有多个供水端，供水阀与供水端一一对应设置，两个供水端之间通过循环阀连接；自流排水管的末端管路上设有自排总阀。

水电站消防水系统的管网多且复杂，有的埋于地下，有的暴露在户外空气中，因此，为了实现更好的防止消防管网水结冰效果，发明人设计将消防管网系统的消防主环网通过自流排水管连接至消防用水设备，消防用水设备如机组雨淋喷雾供水，厂房、消防栓、主变喷头等，发电机空冷系统引入的消防主环网的热水，通过自流排水管引入至消防用水设备，使热水在消防管网内流动起来，从而彻底解决消防管网在低温冻结的问题。自流排水管网的设置，使整个温热水在原本封闭的消防管网系统中流动，实现消防管网系统的保压流动。

自流排水管网的设计，为原本封闭的消防管网增加了出口。为实现自流排水管的保压功能，在自流排水管的末端管路上设置自排总阀，通过调整自排总阀的开度和排水时间，控制排水流量，从而实现对自流排水管网中压力的控制，满足水利水电设计防火规范（SD/J 278-90）对消防管网的压力要求。

电站消防水系统中除了消防主环网外还设有许多供水支路，其中一些供水支路离主环网较远，可采取消防主环网与供水支路连接的管路上设置供水阀的同时，在供水阀的出水端连接自排手动阀，自排手动阀控制将距离主环网较远的供水支路中的水直接排出，可极大的降低远离主环网的外部管路结冰的可能性。

本技术方案中，消防管网系统为多个消防用水设备供水，从而消防主环网可实现通过自流排水管网与多个消防用水设备连接，如机组雨淋喷雾供水设备、厂房雨淋喷雾供水设备、消防栓、主变喷头供水设备等。在一个消防用水设备上设有多个供水端，消防主环网通过自流排水管分别与单个供水端连接，消防主环网与单个供水端连接的自流排水管路上设置供水阀，供水阀用于控制消防主环网与单个供水端的连通；多个供水端之间其中任意两个供水端通过循环阀连接，循环阀的设置，消防管网中的热水流入自流排水管，进入下一个消防用水设备，或者从自流排水管的末端设置的自排总阀流出。

进一步地，为了更好的实现本发明，所述循环阀的一端与一个供水端的供水阀的出水端连接，循环阀的另一端与另一个供水端的供水阀的进水端连接。两个供水端之间通过循环阀连接，循环阀的设置，可实现两个供水端之间管路的连通或截断。

进一步地，为了更好的实现本发明，所述消防主环网与自流排水管的管路之间设有控制将消防主环网与多个消防用水设备连通的消防总管循环阀。消防总管循环阀的设置，可直接实现自流排水管与多个消防用水设备之间的管路的连通和关闭。

进一步地，为了更好的实现本发明，所述自排总阀所在的管路的末端还连接有自排电动阀。自排电动阀的设置，可在自动控制系统的控制下，根据消防管网中水的温度、压力情况，进行开关状况的调整，从而实现自动化保温保压控制。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

（1）本发明创造性的将发电机冷却系统、消防管网系统这两个应用于不用领域的结构结合在一起，发电机冷却系统的出水管通过暖水供水管与消防管网系统连接，将从发电机冷却系统的出水管流出的热水接入到消防管网系统，提高消防管网内流动水的温度，有效抑制低温下消防管网水结冰的情况，避免消防管网堵塞。

（2）本发明设置暖水供水管、暖水电动阀，暖水电动阀控制暖水供水管的通断，暖水电动阀还可与自动化控制系统连接，实现对暖水电动阀的通断、开度实现自动化控制。

（3）本发明在消防管网系统中设置稳压泵逆止阀，可对稳压泵从消防水池取水或从暖水供水管取水进行控制，具体的可通过温度情况进行调整。

（4）本发明设置自流排水管网，自流排水管将消防主环网与消防用水设备连接，运行时通过调整自排水总阀的开度、排水时间，进而控制排水流量。在自流排水管的末端设置自排电动阀，该自排电动阀可根据接收消防管网的水温、压力信号从而控制其开度、排水时间，从而实现自动化保温保压设置。

（5）本发明对现有的消防管网进行设计，安装自流排水管、循环阀、自排总阀、消防总管循环阀，使得消防管网中的水由静止变得流动起来，相对于管网中有热水的情况下，流动的热水在防止消防管网中的水结冰更具有优越的技术效果。

（6）本发明所述水电站保压自加热防冻消防供水系统结构，操作方法简单，可实现自动化控制，易于维护，投资低廉，具有广阔的市场前景。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明消防水系统取水结构示意框图；

图2为本发明的自流排水管消防管网结构示意框图；

图3为本发明的结构示意框图；

附图中标记及相应的零部件名称：

1—消防管网系统，2—发电机冷却系统，3—暖水供水管，4—暖水电动阀，5—稳压泵，6—消防主环网，7-储水罐，8-空冷器出水管排水阀，9-消防水池，10-稳压泵逆止阀，11-自流排水管，12-消防总管循环阀，13-自排总阀，14-自排电动阀，15-循环阀，16-自排手动阀，17-供水阀。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1：

如图1、图2、图3所示，一种水电站保压自加热防冻消防供水系统，包括发电机冷却系统2、消防管网系统1，发电机冷却系统2的出水管通过暖水供水管3与消防管网系统1的进水管连接。

通过暖水供水管3将发电机冷却系统2中的出水管的热水输送至消防管网系统1并传输至消防管网的各个网段，提高消防管网的温度，防止结冰的发生。

其中，所述消防管网系统1包括稳压泵5，暖水供水管3通过稳压泵5将管内热水输送至消防管网系统1的消防主环网6。稳压泵5的采用，便于将热水输送至消防管网系统1。

其中，所述暖水供水管3的末端连接有储水罐7，储水罐7通过管路与稳压泵5连接。储水罐7将暖水供水管3输送的热水储存。通常发电机组冷却采用蜗壳或河道取水，储水罐7的设置，是对在水流不稳定的情况下起缓冲作用，减少管网水锤的影响。

其中，所述发电机冷却系统2的出水管管路上设有控制发电机冷却系统的空冷器出水流向的空冷器出水管排水阀8。暖动电动阀4控制空冷器出水流向。空冷器出水管排水阀8处于常开位置，其关闭后，空冷器出水流向暖水供水管3。当空冷器冷却水水量较大，暖水电动阀4可处于全开位置，可调整空冷器出水管排水阀8来控制流向暖水供水管3的流量。

其中，所述消防管网系统包括消防水池9，稳压泵5与消防水池9的连接管路上设有控制管路连通的稳压泵逆止阀10。稳压泵逆止阀10可控制稳压泵5是从消防水池9中取水，关闭稳压泵逆止阀10，稳压泵5从暖水供水管3中取水。

从暖水供水管3所取的温热水流入消防管网系统中，解决了消防水系统在低温下容易结冰的问题； 储水罐7可作为消防管网系统的稳压供水系统的水源，使消防管网系统完成温热水加注。

其中，所述消防主环网6通过自流排水管网与多个消防用水设备连接，自流排水管网包括自流排水管11、设置在自流排水管管路上的供水阀17；一个消防用水设备上设有多个供水端，供水阀17与供水端一一对应设置，两个供水端之间通过循环阀15连接；其中，所述循环阀15的一端与一个供水端的供水阀17的出水端连接，循环阀15的另一端与另一个供水端的供水阀的进水端连接。

自流排水管11的末端管路上设有自排总阀13。

其中，所述消防主环网6与自流排水管11的管路之间设有控制将消防主环网6与多个消防用水设备连通的消防总管循环阀12。

其中，所述自排总阀13所在的末端管路上还连接有自排电动阀14、自排手动阀16。其中，自排电动阀14，自排手动阀16分别与自排总阀13连接。

在非事故情况下，稳压泵5将水供入消防管网系统1，维持管网压力，当循环阀15、消防总管循环阀12开启时，消防管网中的水流入自流排水管11，在自排水总阀13、自排电动阀14的控制下，自动排出。以上设置，使得消防管管中的水由静止变得流动起来，即来自发电机冷却系统中的温热水能够在消防管网中流动，从而进一步实现有效防止在消防管网中结冰。

实施例2：

本实施例针对在实施例1所示的消防管网基础上增设自流排水管11，并说明消防水系统的自流控制过程。当水电站所处环境不具备结冰条件时，可采用封闭工作模式，关闭消防总管循环阀12、循环阀15、自排总水阀13。此时自流排水管退出工作，消防管网进入封闭模式。

当需要采用自流排水模式时，保持循环阀15、消防总管循环阀12、自排水总阀13处于常开位置，自排手动阀16处于常闭位置，此时自流排水管11为自动控制，仅通过自排电动阀14的开关控制排水。自排电动阀14可接入消防管网内温度和压力作为控制信号。循环阀15、消防总管循环阀12、自排水总阀13的开度可以控制排水量，间接控制管网压力。

针对消防管网系统中引入的自流排水管网，具体操作方法如下：如消防用水设备包括机组雨淋喷雾供水组、厂房雨淋喷雾供水组、消防栓供水组、主变喷头供水组，以机组雨淋喷雾供水组为例，机组雨淋喷雾供水组包括多个供水端，消防主环网6分别通过供水阀17与多个供水端连接，一个供水阀17对应一个供水端，供水阀17控制消防主环网6与对应供水端之间的管路连通，两个供水端之间采用自流排水管11连接，自流排水管11上设有循环阀12，即一个供水端的供水阀17的出水端通过自流排水端与另一供水端的循环阀的进水端连接，多个供水端之间连接方法相同，则自流排水管11将多个供水端连接，从而可通过控制循环阀12的开关状态，进而可控制多个或其中某些供水端之间管路的连通或截断；

在机组雨淋喷雾供水组、厂房雨淋喷雾供水组、消防栓供水组、主变喷头供水组等也通过自流排水管11连接，消防主环网6通过消防总管循环阀12与自流排水管11连接，消防总管循环阀12的设置，可实现对将机组雨淋喷雾供水组、厂房雨淋喷雾供水组、消防栓供水组、主变喷头供水组中的一些供水组连通或关闭。

自排总阀17的设置，将从自流排水管11排出的水排出。

实施例3：

本实施例在实施例1水电站保压自加热防冻消防供水系统有效避免消防管网冻结的基础上，可根据水电站实际运行情况，实现温热水的不间断注加和间断注加的两种运行操作方法。

暖热水不间断注加：

循环阀15、消防总管循环阀12开启，自排电动阀14开启，自排总阀13开到适当开度，稳压泵5采取低负载持续运行，持续向消防管网中注入温热水，注入的水源源不断的排出。

暖热水间断加注：

循环阀15、消防总管循环阀12开启，自排总阀13打开，自排电动阀14处于关闭状态。当消防管网温度降低到一定值时，自排电动阀14开启，稳压泵5启动，将温热水注入消防管网。当温度上升到一定值时在关闭自排电动阀14，此时稳压泵5根据压力决定是否继续供水；当压力足够时，稳压泵5停止运行。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1. 一种水电站保压自加热防冻消防供水系统，其特征在于：包括发电机冷却系统（2）、消防管网系统（1），发电机冷却系统（2）的出水管通过暖水供水管（3）与消防管网系统（1）的进水管连接。

2.根据权利要求1所述的一种水电站保压自加热防冻消防供水系统，其特征在于：所述暖水供水管（3）的管路上设有控制发电机冷却系统（2）与消防管网系统（1）连通的暖水电动阀（4）。

3.根据权利要求2所述的一种水电站保压自加热防冻消防供水系统，其特征在于：所述发电机冷却系统（2）的出水管管路上设有控制发电机冷却系统的空冷器出水流向的空冷器出水管排水阀（8），所述暖水电动阀（4）所在管路与空冷器出水管排水阀（8）的前端连接。

4.根据权利要求2所述的一种水电站保压自加热防冻消防供水系统，其特征在于：所述消防管网系统（1）包括稳压泵（5），暖水供水管（3）通过稳压泵（5）将管内热水输送至消防管网系统（1）的消防主环网（6）。

5.根据权利要求4所述的一种水电站保压自加热防冻消防供水系统，其特征在于：所述暖水供水管（3）的末端连接有储水罐（7），储水罐（7）通过管路与稳压泵（5）连接。

6.根据权利要求5所述的一种水电站保压自加热防冻消防供水系统，其特征在于：所述消防管网系统包括消防水池（9），稳压泵（5）与消防水池（9）的连接管路上设有控制管路连通的稳压泵逆止阀（10）。

7.根据权利要求4至6任一项所述的一种水电站保压自加热防冻消防供水系统，其特征在于：所述消防主环网（6）通过自流排水管网与多个消防用水设备连接，自流排水管网包括自流排水管（11）、设置在自流排水管（11）管路上的供水阀（17）；一个消防用水设备上设有多个供水端，供水阀（17）与供水端一一对应设置，两个供水端之间通过循环阀（15）连接；自流排水管（11）的末端管路上设有自排总阀（13）。

8.根据权利要求7所述的一种水电站保压自加热防冻消防供水系统，其特征在于：所述循环阀（15）的一端与一个供水端的供水阀（17）的出水端连接，循环阀（15）的另一端与另一个供水端的供水阀的进水端连接。

9.根据权利要求8所述的一种水电站保压自加热防冻消防供水系统，其特征在于：所述消防主环网（6）与自流排水管（11）的管路之间设有控制将消防主环网（6）与多个消防用水设备连通的消防总管循环阀（12）。

10.根据权利要求9所述的一种水电站保压自加热防冻消防供水系统，其特征在于：所述自排总阀（13）所在的管路的末端还连接有自排电动阀（14）。