消防噴淋水泵壓力波動問題分析與改造

宋建

摘 要：以內蒙古岱海電廠消防水系統為實例，結合現場實際使用情況進行分析。通過對系統運行和程序設置存在的問題，對消防水泵系統采取技改和優化措施，在解決消防水泵系統壓力波動的同時達到了保證消防水系統穩定的目的。

關鍵詞：消防水泵；壓力控制；壓力波動

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.11.167

1 引言

消防噴淋水泵系統為雨淋閥提供高壓的供水，雨淋閥是關鍵的滅火設備，意義重大。內蒙古岱海電廠使用的是單變頻器的消防水系統，變頻器型號為富士FRN0290F2S-4C。在使用過程中因為變頻泵和工頻泵配合的問題，出現了消防水系統壓力大幅度波動的情況。

2 系統概述

消防噴淋系統共計三臺消防泵，出口壓力最大可達1.2MPa。其中每一臺消防泵均可實現變頻啟動，但變頻器僅有一臺，同時只能保證一臺泵變頻運行。在消防系統未發火災信號的情況下，消防泵不運行，由消防穩壓泵直接控制系統壓力，目前系統壓力設定高值為0.8MPa，低值設定值為0.6MPa。在消防系統有火災信號的情況下，遠方變頻啟動#1消防泵，#2工頻泵能實現工頻聯啟，#3工頻泵是#2泵故障情況下的備用泵。

3 壓力波動分析

3.1 存在的問題

在雨淋閥啟動后，變頻啟動#1消防泵，壓力在消防水系統的最不利點壓力低于0.5MPa，系統壓力不足。工頻聯鎖啟動#2消防泵，但系統壓力上升后工頻泵會聯停，系統壓力很快下降，工頻泵再次聯啟，如此反復造成了系統壓力大幅度波動。

3.2 原因分析

現有系統在消防系統正常噴淋時，變頻啟動的#1泵不能短時間將系統壓力維持到0.8MPa，所以當變頻器達到滿頻工作時，延時35秒后，第二臺泵就會工頻啟動。此時系統壓力上升過快，壓力高時變頻器無法滿頻工作和系統壓力高都會造成工頻泵停運。因為工頻泵的停運，系統壓力會迅速下降，此時變頻器再次達到滿頻工作時，延時35秒后，工頻泵會再次聯啟。上述過程不停重復，最后造成了系統壓力的大幅度波動，泵的頻繁聯啟，對于系統安全十分不利。

4 系統改造方向探索

4.1 改變控制方式改造

在不改變現有主設備的情況下，若要避免系統波動，通過改造控制方式來實現的關鍵在于系統壓力高信號。如果一臺變頻泵工作時系統壓力高信號返回，說明泵出力可以滿足系統要求，不需要聯啟工頻泵。如果系統壓力高信號不返回，必須使工頻泵啟動后不能停運，以免頻繁啟停造成系統壓力波動，并實現由變頻器進行壓力調節。

但這種實現方式存在幾點問題：

a、因為這種方式不能考慮系統超壓，否則工頻泵仍會受壓力高影響而停運，系統壓力高消失時聯啟，仍會造成泵的頻繁聯啟。這種運行模式對于系統安全也存在隱患。因為工頻泵不停運，在系統不需要水時，即使變頻泵減出力至0HZ，系統壓力仍會造成超壓

b、要實現變頻閉環調節，就需要增加有閉環功能的專用PLC來實現。

c、在工頻泵聯啟之后，變頻泵的調節速度難以跟上，存在超壓的可能，若系統存在波動，還可能會造成變頻難以控制系統壓力，造成系統震蕩。

4.2 增加設備方式改造

增加兩臺變頻器，實現雙變頻泵運行調節三臺泵均采取變頻的方式控制，增加獨立的消防系統專用PLC實現壓力閉環控制，這時候遠方有火災信號時，三臺泵均能變頻啟動，實現按照壓力設定值進行調節。因為系統不存在有泵工頻啟動的擾動，系統可平穩控制壓力，避免超壓。

5 控制方案

增加一面專用消防PLC控制柜，將消防噴淋PLC及其I/O、卡件等放置在PLC柜內，安裝供就地操作的觸摸屏。增加變頻器配置，實現消防噴淋泵系統一臺變頻器對應一臺泵的系統配置，并由消防PLC實現消防水系統的全程控制。控制設計如下：

消防泵控制柜需具有自動、手動兩種啟泵方式。

（1）自動時由以下幾種方式中的任何一種即可控制水泵啟停：消防中心DC24V啟動（電源由消防中心提供），消防中心多線盤按鈕控制水泵啟停。

（2）消防泵控制柜手動時由觸摸屏操作按鈕控制水泵啟停，手動是作為后備操作手段。

消防水系統壓力控制實現壓力的全程閉環PID控制，始終保證系統壓力維持在一個定值。采用軟起動方式緩減水泵起動時對電網及管網的沖擊。根據系統壓力不同，和變頻器頻率出力是否達到最大值來判斷，兩臺泵的運行方式，除滿足系統壓力要求、系統安全要求外，實現最大程度的節能。增加壓力高的保護開關，實現用開關量作為避免系統超壓的保護條件。

除此以外控制柜具有主用泵故障時，備用泵自動投入功能。控制柜設有泵啟、泵停、泵故障等無源接點反饋至消防中心。可實現消防泵的定期自動巡檢，即從變頻調速器中輸出一個較低的頻率去驅動消防泵，因其轉速遠低于消防泵的額定轉速，故系統中不會出現較大的增壓。在巡檢過程中，消防泵啟動平緩，消防泵無機械沖擊，消防泵的轉速使葉輪保持轉動但不出水的臨界狀態，不致造成系統管網的超壓，且該功能可關閉，靈活控制。

6 結語

消防噴淋水系統中的水壓穩定對于雨淋閥正常工作意義重大，而且不穩定的壓力波動對于整個消防水系統的管路都是很大威脅，甚至可能造成管路破壞，消防水流到運轉設備，造成難以估計的損失。

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