小議消防備用水泵的啟動

秦加彬

河南省城鄉建筑設計院有限公司，河南 鄭州 450002

在滅火實踐過程中，消防工作能否正常進行，至關重要的一點就是在其程中能否有持續不間斷的供水，而要可靠的供水除了管道系統要按照要求規范設計外，系統及時有效地啟動也是很關鍵的。

1 備用消防水泵的必要性

根據《高層民用建筑設計防火規范》和《建筑設計防火規范》等相關法律規定，消防給水設施要設置消防水箱和消防水泵，并輔以高壓給水系統時，保證該設施的正常給水。消防水泵是高層建筑重要滅火設施，在高層建筑消防給水系統中擔任著重要的角色，能否正常給水直接關乎廣大公民的生命財產安全。消防給水設施在設計的過程中要本著絕對安全的理念，即保證在救火過程中某一水泵的故障出現仍能保證不間斷地供水。

我國目前的消防水泵均采取電氣控制技術，這種控制能有效的根據消防中心的要求或工作人員的要求自動或手動啟停，并根據電力情況實現缺相、欠壓、超壓、過載等各項功能。消防水泵正常及時供水有兩個必要條件：1）供電正常，在高層建筑的消防水泵的供電，應按一、二級負荷要求供電，應在最末一級配電箱處設置自動切換裝置，也就是供電變壓器雙路供電；2）規定消防給水系統應有備用的消防水泵，并能轉換運行。

在工作水泵（主泵）有故障的時，備用水泵能自動切換并投入供水，無疑對給水系統的可靠性有著極大的提高，不僅可以滿足消防用水的要求，而且在遇到重大火災時，能夠保證供水的及時性，最大限度的保護人民的生命財產安全，減少火災損失，具有有非常重要的意思。

2 傳統備用消防水泵啟動方式

傳統備用消防水泵啟動控制方式一般為：當自動報警系統的低壓電，在控制柜里布置檢測斷路器的工作狀態和主機或控制要求是否一致，在接到啟動水泵命令時，如果檢測的斷路器不工作或沒有按照指令要求動作，此時，備用泵延時自動啟動，所利用的檢測對象為接觸器的輔助觸點和熱繼電器，判斷的標準是電氣信號，而不是實踐工作情況。這樣的控制方式只有在接觸器本身、斷路器跳閘、熱繼電器動作出現故障時，備用消防水泵方可自動啟動。

3 傳統備用消防水泵存在的問題

3.1 水泵機電或機械故障

備用泵不能自動投入不靈活不能自動投入水泵機械故障，如電機空轉、水泵抽空、機械性能損壞、電機損壞、電線未連接等原因，通過機械的自身裝置能夠控制工作泵的接觸器的吸合，但在這種情況下水泵仍不能正常供水，傳統的控制方式控制中心仍然認為消防泵已經啟動，不會主動切換到備用泵，也不會報警。

3.2 水泵壓力下降，流量不夠，備用泵無法自動投入

這是傳統消防水泵存在的又一問題，相關房屋防火規范中規定，建筑室內消火栓給水系統的消防用水量要保證建筑物消防必要的最低用水量，這種用水量以撲救高層建筑物初中期火災用水量為標準。如果選擇較大的室內水泵非常龐大，消防用水量大，占地面積寬，投資也隨之增大。如果主消防泵按該用水量設置時又會存在缺陷，造成發生大面積火災時，水量可能就不夠，滿足不了消防要求，出現管網壓力下降。當發生大面積火災時，消防管網壓力下降，工作泵供水量不足，備用泵應能一起投入運行。按傳統的控制方式，當存在供水量不夠，壓力下降，備用泵卻不能自動投入工作。另外由于年久失修，即使選擇的水泵供水量足夠，管道也往往會出現破裂、出口閥門、水泵進口等問題，出現流量不足、壓力下降，傳統的控制方式也無法監測或得知，所以也無法啟動備用泵。

3.3 電流的變化，備用泵的誤動

電動機負荷電流的正常值較難確定；當水泵處于特性曲線上不同工況點時，水泵的功率變化范圍較大，而且泵軸輕微卡滯，閥門開啟度變化引起管路阻力變化等影響供水會引起電機負荷電流的不正常變化。例如：目前浙江省消防設施檢測中是將工作泵接觸器輸出端接線斷開，使工作泵電機電流為零來檢測備泵電機能否啟動。實際上這種做法不能涵蓋主泵電機運行而泵未能正常供水的情況。

4 備用泵啟動方式的改進

基于上述研究，從整個給水系統分析，不論是流量不足，還是電氣故障、機械故障等問題，都可從消防管網壓力上反映出來，通過對其進行分析，可以看出問題產生的原因，反映水泵的工況及消防用水情況。因此，將消防管網壓力作為備用泵啟動控制的依據，是較理想的措施。即每個室內消火栓處的按鈕不宜直接啟動消防水泵，可以把它作為警報信號傳送給消防水泵房或消防值班室，提醒管理人員應立即查明、核實火情，防止誤報；嚴格地講，只有水流指示器并壓力的水力信號才是真正火警信號，才可以直接啟動消防水泵。簡單易行的實現方法是在消防水泵供水總出水管處安裝可靠的水流指示器和電節點壓力傳感器或壓力表，總管的壓力還低設定壓力下限，工作泵起動一定時間（30s）內，（下限必須滿足最不利點的消防需要），備用泵經延時一并自動投入工作。

對室內消火栓給水系統；1）啟動消防工作泵信號可以是在消火栓箱處遠程啟泵按鈕啟動或在消防控制中心手動起泵，也可以在水泵房消防水泵電控箱上手動啟泵。對濕式自動噴水滅火系統：2）啟動消防工作泵信號可以是任一水流指示器動作信號+濕式報警閥組壓力開關動作信號，也可以是在水泵房或消防控制中心手動啟泵。

我們常見到的消防供水設備為“一用一備”的傳統配置方式，長期以來這種方式有著許多優點，它造價較低，配置簡單，廣泛的應用于消防領域。通過不斷的實踐來看，其缺點也是十分明顯的，傳統的大流量水泵在消防滅火小流量運行時壓力升高到設定壓力上限，往往產生超壓現象，以至于消火栓難以打開，造成消火栓早期的超壓，消火栓操作人員穩不住水槍，水槍后坐力大，甚至會引起水帶爆裂等事故。另外，該配置方式在水泵供水流量大于20L/s時，由于其啟動電流較大，單臺電機功率較大，啟動時對電網的電流沖擊較大，不利于定期自動巡檢方式對水泵進行維護和采用定期人工啟動。但兩臺大泵一用一備時，應停止一臺泵工作，避免系統超壓，這樣起動停機過于頻繁，對電機、水泵不利。解決的辦法是采用采用新型供水方式，即多臺水泵并聯運行的供水。根據出水量的不同，做到供水不足時，啟動不同流量的消防泵，可增加開泵數量；壓力升高時，可減少開泵數量。抗干擾能力強、可靠性高的工業可編程序控制器（PLC）是電控系統常采用的裝置，通過編程實現循環啟泵，先開的水泵先停，后開的水泵后停，這樣就能避免停機過于頻繁的問題，很好地解決了系統超壓和水泵起動。

5 備用水泵啟動的條件

5.1 對供電變壓器容量的要求

考慮到變壓器供電時局部電網穩態運行要求二次壓降在允許范圍內，當交流電動機的容量小于供電變壓器的額定容量的10%～15%時，可以一次啟動成功；如果電動機容量是略微超過上述數值，則可以采用星三角啟動或帶補償器啟動等削減啟動容量的方式啟動。上述情況都可以認為電源具備消防水泵自動切換運行的條件。

水泵電機啟動時變壓器的負荷率對水泵電機啟動能否成功影響很大。在空載情況下加載與在滿載狀態下再增加一臺水泵電機的啟動功率輸出，對局部電網承受的壓降變化和穩定性的考驗是很大的。按消防規范規定，當火災確認以后，消防控制室應能切斷有關部位的非消防電源。符合國家規范的設計和安裝施工將在一定程度上保證供電變壓器的低負荷率以滿足消防水泵電機的啟動功率需求。

5.2 對消防水泵的要求

組成消防水泵的電氣控制箱、電動機、聯軸器、水泵等部件均應完好，并保證處于準工作狀態。

電氣控制系統不應出現過載或短路故障，控制電路也不應出現線路、元件及觸點故障；電機、水泵應轉動靈活，不能有卡滯現象，泵軸密封應良好。

5.3 對管網系統的要求

消防水泵啟動時，管網需設置在不需人工操作并能適應自動啟動運行的狀態。消防主備泵進出口閥門應開啟，并采用自灌式引水方式；各處止回閥安裝符合設計要求。水泵供水管上應設自動泄壓系統。

[1]高層民用建筑設計防火規范(GB50045-95)，2001.

[2]吳齊，向茂良.對消防水泵配置的一點建議[J].消防科學與技術，2002，21(1).