2013-03-04

摘要：消防泵主備用的切換是保證消防備用泵運(yùn)行的必要條件。其切換方法的關(guān)鍵是控制信號(hào)的選擇。本文通過兩種消防泵主備用切換方法的比較、分析，提出了在消防給水系統(tǒng)中采用壓力信號(hào)控制的方法要優(yōu)于電流信號(hào)的方法，并建議消防泵的主備用切換采用壓力信號(hào)控制方法。
   消防泵是消防給水系統(tǒng)中的心臟。在消防給水系統(tǒng)中，設(shè)置消防備用泵可以增加整個(gè)系統(tǒng)的安全性，有利于提高整個(gè)消防給水系統(tǒng)的可靠性。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(GBJ 16-87)的規(guī)定，除室外消防用水量不超過25 L／s的工廠、倉庫和七層至九層的單元住宅外，固定消防水泵應(yīng)設(shè)有備用泵，其工作能力不應(yīng)小于一臺(tái)主要泵。《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(GB50045-95)中7．5．3條也規(guī)定，消防給水系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置備用消防水泵。消防泵的主備用切換是實(shí)現(xiàn)消防備用泵投人工作的重要手段，也是消防給水系統(tǒng)可靠、安全運(yùn)行的重要環(huán)節(jié)。
1.消防泵的主備用切換方法
從消防泵啟動(dòng)信號(hào)的采集和控制角度來看，設(shè)計(jì)中消防泵的主備用切換主要有兩種方法。其關(guān)鍵是控制信號(hào)來源的選擇，它可分為電流信號(hào)控制方法和壓力信號(hào)控制方法。通常消防泵的主備用泵均需按互為備用的方式進(jìn)行設(shè)計(jì)。
電流信號(hào)控制方法是現(xiàn)在消防設(shè)計(jì)中消防泵主備用切換的常用方法。它通過對(duì)水泵的電動(dòng)機(jī)電流信號(hào)反饋，來判斷消防泵是否工作。當(dāng)電機(jī)短路(斷電)、電流過大時(shí)，電源自動(dòng)切換至另一臺(tái)水泵機(jī)組的電機(jī)，停止第一臺(tái)消防泵的工作，啟動(dòng)另一臺(tái)消防泵工作。
  壓力信號(hào)控制方法是在消防泵的出水總管上設(shè)置電節(jié)點(diǎn)壓力表，如圖1，消防泵主備用的切換是由該壓力表的信號(hào)來判斷的。當(dāng)消防泵控制箱接到動(dòng)作指令，立刻啟動(dòng)任一臺(tái)消防泵，若消防泵工作后的電節(jié)點(diǎn)壓力表指示的壓力未能達(dá)到設(shè)定的壓力值時(shí)，控制箱將自動(dòng)切換到另一臺(tái)消防泵，啟動(dòng)工作。
  當(dāng)然，電氣消防泵控制的原理中可任意指定一臺(tái)消防泵為主泵或備用泵。電流信號(hào)控制方法在目前國內(nèi)采用早、多，而壓力信號(hào)控制方法在國外的自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)開始運(yùn)用，壓力信號(hào)控制方法對(duì)消防給水系統(tǒng)的自動(dòng)控制提供了可靠的方式。
2.主備用切換方法的比較
2．1 消防泵出現(xiàn)故障的原因分析消防泵出現(xiàn)的故障結(jié)果是消防泵不能正常給水。造成消防泵故障的主要原因可分為兩類，一類是電機(jī)故障，另一類是水泵故障。
  在電機(jī)故障中，有電源問題，如供電不正常造成的斷電、電壓過高或過低等；電機(jī)本身問題，如由于電機(jī)損壞無法運(yùn)行；電機(jī)過載問題，電機(jī)帶動(dòng)的水泵軸功率過大或管道堵塞，形成電流過大而停止工作等等。
  在水泵故障中，可能是由于水泵軸承、葉輪等問題造成。根據(jù)工程實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)，電機(jī)故障的概率要較水泵故障的概率高。
2．2 消防泵主備用切換方法的分析
  采用電流信號(hào)控制方法，其優(yōu)點(diǎn)是能及時(shí)反映電機(jī)的故障。而電機(jī)的故障也是水泵機(jī)組的主要故障。但這種方法并不能說明消防泵實(shí)際是否出水。
  采用壓力信號(hào)控制方法，可以真實(shí)地反映消防水泵機(jī)組實(shí)際的工作情況，其切換的信號(hào)可信度較高。無論是電機(jī)故障還是水泵故障，只要消防泵出水管的壓力沒有達(dá)到一定的壓力值，就需要及時(shí)切換主備用消防泵。然而，壓力信號(hào)控制方法也有其缺點(diǎn)。當(dāng)消防給水系統(tǒng)的實(shí)際出水量較大時(shí)，消防泵出水管的壓力下降后，易造成消防泵壓力的切換信號(hào)誤動(dòng)作，停止一臺(tái)消防泵的工作切換成另一臺(tái)消防泵的啟動(dòng)。水泵在切換、重新啟動(dòng)需要有一定的時(shí)間。這樣，勢(shì)必會(huì)造成消防給水的中斷，延誤滅火。此外，壓力信號(hào)控制方法也可在電路設(shè)計(jì)考慮電機(jī)的短路、過載、過壓、缺相、欠壓、過熱等保護(hù)功能。
從系統(tǒng)的角度分析，將消防泵和電機(jī)作為整個(gè)消防泵機(jī)組來看，判斷其給水的效果即水泵機(jī)組是否出水，理應(yīng)是采用壓力信號(hào)控制的主備用切換方法較為合理。在消防給水系統(tǒng)的用水量超過設(shè)計(jì)流量時(shí)，可以在控制電路上加以調(diào)整，擴(kuò)大消防泵用電容量的設(shè)計(jì)，保證全部消防泵工作的用電量，而消防泵的用電量在消防期間僅僅是全部消防用電量的一個(gè)部分，對(duì)整個(gè)消防供電系統(tǒng)不至于造成較大的影響。這樣，在出水管壓力降低后，及時(shí)啟動(dòng)另一臺(tái)消防泵，可不必考慮原消防泵的關(guān)閉問題。
  從可靠性的角度出發(fā)，消防泵給水系統(tǒng)的可靠性是與可靠性的結(jié)構(gòu)有關(guān)。消防泵機(jī)組設(shè)置主備用的可靠性框圖可表示為水泵與電機(jī)的串聯(lián)關(guān)系、機(jī)組與機(jī)組之間的并聯(lián)關(guān)系"〔1〕如圖2。
  整個(gè)線路的可靠度可簡單地表示為R。R＝1一(1一R1)X(1一R2)＝1一(1一R1aXRlb)X(1一R2aXR2b)。從圖2中也可直接看出，提高消防泵與電機(jī)的可靠性同等重要。若僅以1臺(tái)電機(jī)(1B或2B)來判斷給水系統(tǒng)的可靠是不完善的。采用整個(gè)系統(tǒng)的可靠度即在消防泵機(jī)組出水總管設(shè)置信號(hào)，這才是具有可靠意義的。
  值得注意的是，在消防泵出水管壓力值的設(shè)定時(shí)，應(yīng)考慮滅火初期時(shí)消防高位水箱的給水壓力。因此，對(duì)于臨時(shí)高壓的室內(nèi)消防給水系統(tǒng)，其設(shè)定的壓力值應(yīng)大于平時(shí)管網(wǎng)的給水壓力。另在啟動(dòng)消防主泵后，需設(shè)置一定的延時(shí)，方可去判斷電節(jié)點(diǎn)壓力表的壓力值，確定是否需要切換到另一臺(tái)消防備用泵。并建議將電節(jié)點(diǎn)壓力表設(shè)置在消防泵出水管閥門后(按水流方向)的消防給水總管，對(duì)噴淋系統(tǒng)宜設(shè)置在消防泵出水管止回閥與水力報(bào)警閥組之間，以確保壓力信號(hào)的可靠。
2．3 兩種控制方法的比較
  電流信號(hào)控制方法和壓力信號(hào)控制方法均是消防泵主備用切換的方式。消防泵控制的要求是一致的，而兩種方法對(duì)信號(hào)的采集不同，控制的效果也不同。兩種控制方法的比較如表1。
  合理選擇消防泵主備用切換的方式具有重要的意義。它對(duì)于消防給水系統(tǒng)的可靠性起重要的保證作用。壓力信號(hào)控制方法有利于BA的真實(shí)控制，特別適用于自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)。
2．4 壓力信號(hào)控制方法需注意的問題
  在壓力信號(hào)控制方法的設(shè)計(jì)中，需注意以下問題，以確保消防泵主備用切換的可靠。
  (1)電節(jié)點(diǎn)壓力表宜設(shè)在消防泵的出水總管上，不應(yīng)設(shè)在消防泵閥門之前(按水流方向)。壓力設(shè)定值應(yīng)大于高位消防水箱的給水壓力值。
  這是因?yàn)閴毫π盘?hào)的位置應(yīng)能真實(shí)地反映消防泵和系統(tǒng)的給水運(yùn)行工況。若壓力表設(shè)在消防泵出水閥前，而閥門誤關(guān)閉，則消防泵雖然正常運(yùn)行，可顯示正常的給水壓力，但系統(tǒng)的給水工況并不正常。因此，采用壓力信號(hào)控制方法的切換還可調(diào)整消防泵的管路不正常的給水工況，及時(shí)啟動(dòng)另一給水管路的消防泵。
(2)在信號(hào)控制判斷的電路設(shè)計(jì)中，切換需設(shè)置一定的時(shí)間延時(shí)。這主要是由于消防泵啟動(dòng)后需要有一個(gè)啟動(dòng)時(shí)間和管道內(nèi)水流經(jīng)過的時(shí)間，判斷的時(shí)間延時(shí)需大于上述兩個(gè)因素，一般可采用1～2min。這樣，電節(jié)點(diǎn)壓力信號(hào)的控制值才有真實(shí)性。
(3)壓力信號(hào)控制方法的切換可以任意指定消防泵的主泵或備用泵，也可定期切換。
(4)消防泵的控制除了自動(dòng)控制外，還應(yīng)有就地(手動(dòng))控制的功能。消防泵的工作信號(hào)需傳送至消防控制中心，以便監(jiān)視、控制和樓宇的自控記錄。
在消防電源的設(shè)計(jì)中宜考慮足夠的消防泵用電容量。在消防泵的切換中，建議不停止第一臺(tái)消防泵的供電，即按不利時(shí)兩臺(tái)消防泵供電的狀況設(shè)計(jì)，這樣有利于滿足消防給水系統(tǒng)在超負(fù)荷狀態(tài)下的運(yùn)行工況，且可減少消防泵在切換時(shí)的時(shí)間間隔，盡快讓消防泵投入運(yùn)行，提高消防給水的時(shí)間。
3.結(jié)論
(1)消防泵主備用的切換的關(guān)鍵是控制信號(hào)的選擇。切換消防泵主備用的方法主要有電流信號(hào)控制和壓力信號(hào)控制。
(2)在消防給水系統(tǒng)中，綜合水泵機(jī)組的工作效果，采用壓力信號(hào)控制方法要優(yōu)于電流信號(hào)控制方法。壓力信號(hào)控制方法能真實(shí)地反映出消防給水的工況，其切換信號(hào)的可靠性較高。建議在有關(guān)的消防規(guī)范中明確消防泵主備用的切換的壓力信號(hào)控制方法。
(3)在采用壓力信號(hào)控制方法時(shí)，切換信號(hào)的電節(jié)點(diǎn)壓力表宜設(shè)置在消防泵的出水總管的閥門后或水力報(bào)警閥后。同時(shí)，電路設(shè)計(jì)中需設(shè)置一定的延時(shí)再去判斷電節(jié)點(diǎn)壓力表的壓力值.  
  
 
 
 

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