消防泵啟動方式的研究

許杰　孫基鳳

【摘要】《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》是我國首部消防技術(shù)型規(guī)范，隨著這項(xiàng)規(guī)范的推行以及新的《火災(zāi)自動報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》的推出，消防系統(tǒng)中迎來了全新的變革和發(fā)展，相比于原來的規(guī)范和要求，在消火栓水泵的控制系統(tǒng)方面存在較多的差異，流量開關(guān)和壓力開關(guān)比原規(guī)范中更加具有操作性和可靠性，這樣能夠更加及時的調(diào)動系統(tǒng)中的各類消防設(shè)備，更加有效的進(jìn)行火災(zāi)控制，對于原有系統(tǒng)常常受信號干擾的問題以及復(fù)位困難問題等可以有效避免。通常來說，根據(jù)不同的建筑規(guī)模，是否設(shè)置了火災(zāi)自動報(bào)警系統(tǒng)，消防泵的啟動方式、控制方式都有所不同，流量開關(guān)是水泵啟動信號的壓力開關(guān)，本文對此進(jìn)行更深的研究和探討，希望能給有關(guān)人員可供參考之處。

【關(guān)鍵詞】消防泵;啟動方式;壓力開關(guān);流量開關(guān)

1、引言

在《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》中，明確的規(guī)定了消防系統(tǒng)中的各項(xiàng)要求和標(biāo)準(zhǔn)，涉及到消防給水、消火栓系統(tǒng)設(shè)計(jì)、施工環(huán)節(jié)、安裝環(huán)節(jié)、調(diào)試環(huán)節(jié)、驗(yàn)收和維護(hù)管理等方面，這套技術(shù)規(guī)范是《建規(guī)》的配套規(guī)范，對于建筑的規(guī)范化和可靠性發(fā)展有著至關(guān)重要的作用，同時對于系統(tǒng)供水方式、設(shè)計(jì)參數(shù)以及水源保障等方面也是不可或缺的關(guān)鍵，是當(dāng)前水滅火系統(tǒng)中的通用和基礎(chǔ)性規(guī)范。對于專業(yè)的技術(shù)人員來說，消火栓滅火系統(tǒng)啟動方式是規(guī)范中最需要關(guān)注的方面。

2、原有規(guī)范中啟動問題分析

在原有的規(guī)范要求中，必須要在臨時高壓給水系統(tǒng)的消火栓處進(jìn)行消防起泵按鈕的設(shè)置，這樣設(shè)置可能會導(dǎo)致雖然已經(jīng)啟動消防水泵，但沒有及時進(jìn)行用水槍滅火的啟動，導(dǎo)致消防水泵在整個消防管網(wǎng)沒有運(yùn)行前就已啟動，這必然會大大增加管網(wǎng)的壓力，造成其壓力超出合理值，甚至造成管網(wǎng)的爆裂，一旦在火災(zāi)過程中有爆裂現(xiàn)象發(fā)生，就會導(dǎo)致整個消火栓系統(tǒng)的全面癱瘓，造成不堪設(shè)想的后果。另一方面，由于每個消火栓啟泵按鈕都會造成消防主泵的啟動，通過主線將所有消火栓按鈕進(jìn)行并聯(lián)，并且這種方式與火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)相互獨(dú)立，當(dāng)按鈕被誤按后，必須通過專用的工具才能將其復(fù)位，對于大體量的綜合系統(tǒng)來說，通常有著成百上千的復(fù)位按鈕，這樣當(dāng)火災(zāi)過后，尋找需要復(fù)位的按鈕工作則極為龐大和繁雜，導(dǎo)致工作效率低下。

3、消防泵常用啟動方式及可靠性

3.1直接啟動

直接啟動這種方式的線路中涉及較少的器件，并且都是無源器件，這種消防泵的啟動方式是速度最快的，并且其啟動電流也是最大的，這也就要求更大的電網(wǎng)變壓器容量，在當(dāng)前使用的水泵電機(jī)通常其啟動特性都較為良好，并且其平方率負(fù)載，也可以看作為輕載啟動，對于低壓電機(jī)來說，其單臺電機(jī)可以達(dá)到90kW的功率。而對于高壓電機(jī)來說，其功率甚至可以達(dá)到幾兆瓦。如果有消防泵過電流和過載的情況，通常是以熱磁脫扣器的形式來進(jìn)行保護(hù)。但熱繼電器在動作時只報(bào)警而不掉閘。這種啟動方式是最為經(jīng)濟(jì)和簡單，同時也是較為可靠的方式之一。

3.2星-角啟動

相比于直接啟動方式，星-角啟動所涉及期間也均為無源器件，但其線路則較為復(fù)雜，啟動過程一般需要60s來完成，而啟動電流則相對較小。因此，對于單臺電機(jī)來說可以將功率設(shè)置到110kW，并且這種線路一般只在低壓電機(jī)中使用。當(dāng)有消防泵過電流和過載情況發(fā)生時，通常也是以熱磁脫扣器的型式保護(hù)，其熱繼電器也是只報(bào)警而不掉閘的動作。由于這種方式線路較為復(fù)雜，因此出現(xiàn)故障的概率相對較大。

3.3自藕變壓器啟動

相比于前兩者啟動方式來說，自藕變壓器啟動線路則更為復(fù)雜，器件方面仍為無源器件。通常在90s內(nèi)完成啟動，在啟動電流方面則更小，采用這種方式時，單臺電機(jī)功率處于160kW左右，這種方式也僅僅應(yīng)用于低壓電機(jī)。消防泵的過流和過載情況也是以熱磁脫扣器的型式保護(hù)，熱繼電器仍然是只報(bào)警而不掉閘的動作。但是這種方式線路比前兩者都要復(fù)雜，因此其故障率更高。

3.4 KBO啟動

KB0啟動也是無源啟動的一種，將接觸器、斷路器、隔離開關(guān)以及過載繼電器等器件的功能進(jìn)行集成化處理，并且綜合多種信號，在內(nèi)部進(jìn)行控制和保護(hù)功能。這種方式具有機(jī)電可靠性高、壽命長、體積小、短路分?jǐn)嘈阅苤笜?biāo)高、安全方便等眾多優(yōu)點(diǎn)。但是當(dāng)前該器件額定電流只能達(dá)到125A，無法應(yīng)用于高壓產(chǎn)品，只能在小功率低壓消防泵中進(jìn)行應(yīng)用。當(dāng)出現(xiàn)消防泵的過電流和過載情況時，該器件不掉閘而只報(bào)警，能夠滿足消防泵控制保護(hù)的規(guī)范和要求。在小功率消防泵中應(yīng)用這種方式能夠大大提升其可靠性，但是其成本有所提升。

3.5軟啟動器啟動

RQ器件即是軟啟動器。這種方式為有源啟動，在線路方面比前面幾種方式都要復(fù)雜。無啟動電流是這種方式的最大優(yōu)點(diǎn)，可以根據(jù)水泵電機(jī)的功率來設(shè)定其啟動時間，因此單臺電機(jī)功率便可以達(dá)到幾百千瓦。但是由于器件本身的原因，這種方式通常都僅僅用于低壓電機(jī)中，并且適用于EPS供電電源的情況。由于這種方式具有電子式保護(hù)，一旦發(fā)生電源欠壓、消防泵過流和過載問題，都會使其處于掉閘保護(hù)狀態(tài)而將輸出關(guān)斷，這也是有源器件的特點(diǎn)所在。在火災(zāi)過程中，一旦有電源欠壓、過壓以及消防泵過載問題，消防泵會停止運(yùn)行，因此其穩(wěn)定性較差。

3.6變頻器啟動

在高壓泵中應(yīng)用時，要配置相應(yīng)的輸入變壓器和輸出變壓器。這種啟動為有源啟動，并且無啟動電流。其線路較為復(fù)雜，可以方便的設(shè)定啟動時間，單臺電機(jī)功率可達(dá)及兆瓦，電壓范圍可達(dá)kV。由于線路較為復(fù)雜，并且由于其變頻器自身的有源特性，導(dǎo)致這種啟動方式的可靠性不是很好。

4、消防泵噴淋泵聯(lián)動要求

《火災(zāi)自動報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》和《消防聯(lián)動控制系統(tǒng)》中涉及到一些消防泵和噴淋泵控制方式的變化，將控制電路中的手動、自動轉(zhuǎn)換開關(guān)中手動位取消，保證手自動氣泵信號能夠隨時傳輸給消防泵控制箱。

4.1消防泵控制方式

4.1.1聯(lián)動控制方式

在直接啟動消火栓泵時，觸發(fā)信號可以是高位消防水箱出水管上的流量開關(guān)、出水干管上的低壓壓力開關(guān)，或者是報(bào)警閥壓力開關(guān)等，在聯(lián)動控制中，消防聯(lián)動控制器的手動狀態(tài)或者是自動狀態(tài)應(yīng)不影響聯(lián)動控制。

4.1.2手動控制方式

通過專用線路將消火栓泵控制箱的啟停按鈕直接連接至手動控制盤上，并且通過手動來對啟動停止進(jìn)行直接的控制。如果建筑物內(nèi)沒有自動報(bào)警系統(tǒng)，用導(dǎo)線直接將消火栓按鈕引至消防泵控制箱，將消防泵啟動，同時向消防聯(lián)動控制器實(shí)時反饋消火栓泵的動作信號。

4.2噴淋泵控制方式

4.2.1聯(lián)動控制方式

觸發(fā)信號選擇為濕式報(bào)警閥壓力開關(guān)的動作信號，使其直接對噴淋消防泵進(jìn)行啟動控制，同時控制器的自動狀態(tài)和手動狀態(tài)不影響聯(lián)動控制。

4.2.2手動控制方式

應(yīng)通過專用路線，將噴淋消防泵啟停按鈕連接至消防控制室內(nèi)的聯(lián)動控制器手動控制盤上，對噴淋泵的啟停進(jìn)行直接控制。同時要向聯(lián)動控制器實(shí)時反饋信號，包括壓力開關(guān)、信號閥、水流指示器、噴淋消防泵啟停信號等。對于消防泵和噴淋泵的聯(lián)動控制來說，其直接啟動條件與規(guī)范有一些不同。通過直控方式，有利于在技術(shù)層面解決由于通過報(bào)警總線傳輸信號誤動作以及動作時間而造成的遲滯，從而為滅火贏得寶貴時間。通過上述觸發(fā)信號來對啟泵進(jìn)行直接控制，具有可靠、快速、準(zhǔn)確的優(yōu)點(diǎn)，在實(shí)際設(shè)計(jì)中要加以注意，完善消防設(shè)計(jì)。

5、對壓力開關(guān)和流量開關(guān)的設(shè)置要求

當(dāng)系統(tǒng)中高位水箱的水位有所下降時，在水箱出水管上，流量開關(guān)會檢測到水的流動狀態(tài)，并將其轉(zhuǎn)換成電信號，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)消防主泵的啟動。應(yīng)該將流量開關(guān)的初始值設(shè)置為零，而對于流量預(yù)警值來說，筆者認(rèn)為應(yīng)該在5L/S以及平時管網(wǎng)漏損流量之間進(jìn)行更為科學(xué)的選擇。

對于已經(jīng)設(shè)置了高位消防水箱的噴淋系統(tǒng)來說，其是否需要再從水箱出水管處進(jìn)行流量開關(guān)設(shè)置的問題，新消防技術(shù)規(guī)范中是這樣要求的，消防水泵的啟動要由消防水箱出水管的流量開關(guān)、消防水泵出水干管上的壓力開關(guān)、以及報(bào)警閥壓力開關(guān)燈信號來進(jìn)行控制，并事先自動的消防泵啟動。按照要求中的字面理解來看是不需要在進(jìn)行流量開關(guān)的設(shè)置。在該研究中認(rèn)為噴淋系統(tǒng)中已經(jīng)在自動噴淋系統(tǒng)的水平干管上進(jìn)行了分區(qū)或者是分樓的水流指示器，并且都按照地址編碼輸入到相應(yīng)程序當(dāng)中。如果有某層或者是某區(qū)域有火災(zāi)發(fā)生，當(dāng)噴頭開始噴水，系統(tǒng)水通過指示器便會將觸電電路接通，并且將火災(zāi)發(fā)生的具體位置顯示在控制臺相應(yīng)區(qū)域，同時進(jìn)行火災(zāi)報(bào)警。與此同時還可以將噴淋主泵進(jìn)行連接，提供滅火處理，因此流量開關(guān)是可以不再設(shè)置的。

結(jié)語：

《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》和《火災(zāi)自動報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》中的要求和規(guī)定能夠更加方便和及時的調(diào)動各類消防設(shè)備，更加有效的控制火災(zāi)。在消防泵啟動方式層面來說，則更加具有可操作性和控制的人性化，有利于方便的進(jìn)行維護(hù)。通過流量開關(guān)和壓力開關(guān)的使用和設(shè)置能夠更加有利于系統(tǒng)的運(yùn)行以及設(shè)計(jì)工作，防止由于錯誤動作而造成的問題，解決誤動后復(fù)位問題，通過強(qiáng)制檢測各種水源水位信號來確保消防給水的可靠性。當(dāng)水箱水位有所下降時，流量開關(guān)會檢測到水的流動，并將其轉(zhuǎn)換為電信號進(jìn)而將消防主泵啟動。

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作者簡介：

許杰，男（1989-），湖南長沙，本科，工程師，從事給排水設(shè)計(jì)。