消防水泵電氣控制中相關問題的探討分析
文章來源：www.yyssss.com作者：海灣消防公司人氣：1119日期：2019-07-31 11:00:37
消防水泵是水滅火系統(tǒng)中的關鍵設備，其能否正常工作運行直接影響到滅火行動的成敗。因此，消防水泵的電氣控制是非常重要的環(huán)節(jié)，但由于規(guī)范間的差異和設計人員對規(guī)范的理解不同，在消防水泵的電氣控制設計中常出現(xiàn)一些問題，不僅給消防工程施工和設備使用造成不便，而且對于建筑的消防安全也留下隱患。筆者就消防水泵電氣控制中幾個主要問題進行分析探討，希望能引起相關從業(yè)人員的注意。
消防水泵通常幾十千瓦，功率較大，在啟動時相應的啟動電流也大，火災發(fā)生后，如電源容量不足，就會造成同一電網(wǎng)供電的其他消防設備端電壓大大降低，使得一些消防監(jiān)控設備主機重啟或死機，極大地影響了火災的控制與撲救。又加之工程上考慮到減小啟動時對機械部件的沖擊和影響，消防水泵大多要采用降壓啟動方式。消防水泵一般為鼠籠式三相異步電動機，其降壓啟動方式有定子繞組串電阻降壓啟動、自耦變壓器降壓啟動、固態(tài)軟啟動器和星三角降壓啟動四種方式。
定子繞組串電阻降壓啟動方式雖然控制結構簡單，但在啟動時電阻上會消耗電能，產(chǎn)生大量熱能，而水泵控制柜內線路、元器件密集，有可能造成不良影響，因此無論生活水泵還是消防水泵，通常都不采用此種方式。對此，國家建筑標準設計圖集《常用水泵控制電路圖》（10D303-3）中也未采納此種降壓啟動控制方式。
自耦變壓器降壓啟動方式，降壓啟動效果好，但自耦變壓器自身價格較貴，體積較大，不允許頻繁操作，且結構相對復雜易出問題。對此，《常用水泵控制電路圖》（10D303-3）中消防水泵采納了此種降壓啟動方式，而產(chǎn)品標準規(guī)范《固定消防給水設備》（GB27898-2011）5.14.8條規(guī)定：“降壓啟動電路不得使用自耦變壓器”，但設計標準規(guī)范《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術規(guī)范》（GB50974-2014）中11.0.14卻規(guī)定：“消防水泵宜采用自耦變壓器降壓啟動”。對此規(guī)范沖突，筆者請教過《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術規(guī)范》編制組組長，回復說編制規(guī)范的專家對此問題看法不一致。考慮的規(guī)范的從嚴要求性和兩部規(guī)范的用詞不同，筆者建議消防水泵盡量不采用自耦變壓器降壓啟動。固態(tài)軟啟動器降壓啟動方式，由于固態(tài)軟啟動器具有軟啟動、軟停車、輕載節(jié)能和多種保護功能，在建筑工程中應用很多。但固態(tài)軟啟動器正常工作要耗電，屬于有源器件，價格較貴，結構復雜，易受電網(wǎng)諧波影響，且使用維護技術要求高。對此，雖舊版的《常用水泵控制電路圖》（01D303-3）中消防水泵采用了此種降壓啟動方法，但在新版的《常用水泵控制電路圖》（10D303-3）中消防水泵取消了此種降壓啟動方法，《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術規(guī)范》（GB50974-2014）中11.0.14也明確規(guī)定：“消防水泵不宜采用有源器件啟動”。
星三角降壓啟動方式，控制線路簡單，啟動電流小，在建筑工程中應用廣，但其只適用于正常運行時電機內部繞組接法為三角形的消防水泵。對此，《常用水泵控制電路圖》（10D303-3）中消防水泵泵采用了此種降壓啟動方法，《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術規(guī)范》（GB50974-2014）中11.0.14也規(guī)定：“消防水泵宜采用星三角降壓啟動”。
綜上，對于小功率的消防水泵，穩(wěn)壓泵、消防電梯排水泵等采用全壓直接啟動方式，對于大功率的消防增壓水泵或主泵，則應采用星三角降壓啟動方式。如消防水泵電機內部繞組正常接法為星形，可考慮采用自耦變壓器降壓啟動方式。但實際工程中由于三角形接法較星形接法啟動、運行力矩大，而消防水泵啟動和運轉都需較大力矩，故水泵電機為星形接法情況較少見。
當前，消防水泵的聯(lián)動控制設計主要依據(jù)的規(guī)范有：《火災自動報警系統(tǒng)設計規(guī)范》（GB50116-2013）、《消防控制室通用技術要求》（GB25506-2010）和《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術規(guī)范》（GB50974-2014），對于消防水泵的聯(lián)動啟動觸發(fā)信號有明確規(guī)定。
消火栓按鈕的動作信號僅作為啟動消火栓泵的聯(lián)動觸發(fā)信號，不再是舊版規(guī)范中規(guī)定的直接啟動消火栓泵，而是由消防聯(lián)功控制器聯(lián)動控制消火栓泵的啟動。規(guī)范中新規(guī)定的三種啟動消火栓泵的觸發(fā)信號：消火栓系統(tǒng)出水干管上設置的低壓壓力開關、高位消防水箱出水管上設置的流量開關或報警閥壓力開關信號，是直接控制啟動消火栓泵。此外，消防控制室應能顯示消火栓按鈕的正常狀態(tài)、動作狀態(tài)和位置信息以及管網(wǎng)最低壓力報警信息。
噴淋泵應由報警閥壓力開關的動作信號作為觸發(fā)信號，直接控制啟動噴淋消防泵，且壓力開關的動作信號應反饋至消防聯(lián)動控制器。
針對上述規(guī)范規(guī)定，消防監(jiān)督和消防施工人員應注意，直接啟動控制方式是不受消防聯(lián)動控制器手動或自動狀態(tài)影響，觸發(fā)信號要直接接入消防水泵控制柜中，因此在圖紙審核時，火災自動報警系統(tǒng)的系統(tǒng)圖中應有相應的線路連接。另外，壓力開關、管網(wǎng)低壓壓力開關等動作信號，規(guī)范中規(guī)定要反饋至消防控制室，這意味著該器件應有兩組觸點輸出信號，一組接入消防水泵控制柜直接啟泵，另一組接到火災自動報警系統(tǒng)的控制模塊上反饋動作信號。筆者所在學校去年新建實驗室，在采購壓力開關時發(fā)現(xiàn)眾多國內廠商中，只有三家廠家生產(chǎn)的壓力開關能提供兩組輸出觸點，其他廠家的產(chǎn)品僅有一組輸出，那么其實際安裝時，要么不是直接啟動，要么無信號反饋，不符合規(guī)范要求。
在建筑工程消防驗收或檢查時，如壓力開關等器件由于穿管布線不便檢查，可采取下述方式測試。使消防聯(lián)動控制器處于手動狀態(tài)，在消防水泵房處放水測試，如消防水泵能正常啟動且消防聯(lián)動控制器上有該器件的動作反饋，此種情況說明是符合規(guī)范要求；如消防水泵不能啟動或消防聯(lián)動控制器上無該器件的動作反饋，則表明是不符合規(guī)范要求。對于消火栓按鈕，在消防聯(lián)動控制器處于手動狀態(tài)時，則只應有信號反饋而不能啟動消火栓泵，否則是不符合規(guī)范要求的。
《消防控制室通用技術要求》（GB25506-2010）中規(guī)定，消防控制室應能顯示消防水泵電源的工作狀態(tài)、故障報警信息和消防水泵的啟停狀態(tài)、故障狀態(tài)、動作反饋信號。
根據(jù)上述規(guī)范規(guī)定，消防監(jiān)督人員應注意：
3.1消防水泵電源工作狀態(tài)監(jiān)控有無
國家標準《消防設備電源監(jiān)控系統(tǒng)》（GB28184-2011）和國家建筑標準設計圖集《消防設備電源監(jiān)控系統(tǒng)》（10CX504）都已頒布實施，消防設備的電源監(jiān)控系統(tǒng)在產(chǎn)品、設計、施工上是有規(guī)范和標準依據(jù)的，因此標準實施日期之后的新建、該建和擴建工程都應用消防設備電源監(jiān)控系統(tǒng)，對消防設備的供電電源和備用電源的工作狀態(tài)和故障報警信息進行監(jiān)控。而實際工程中，有許多建筑中并未設置，消防控制室無法監(jiān)控消防設備的電源狀態(tài)，對此消防監(jiān)督人員在建筑工程審核時應加以注意并要求建筑設計院增設。
對于消防水泵的啟停狀態(tài)、故障狀態(tài)信息反饋，實際工程中通常都具備，但大多缺少消防水泵手動和自動狀態(tài)的信息反饋。實際監(jiān)督檢查時，經(jīng)常會發(fā)現(xiàn)消防水泵控制柜上的檔位開關處于手動擋，而《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術規(guī)范》（GB50974-2014）和《消防控制室通用技術要求》（GB25506-2010）中都有類似規(guī)定：應處于自動啟泵狀態(tài)。由于沒有系統(tǒng)狀態(tài)檔位信息的反饋，消防控制室就無法實時的監(jiān)控消防水泵是否處于自動工作狀態(tài)。相關規(guī)范中雖未明確要求消防水泵應反饋自動、手動工作狀態(tài)信息，但在《建筑消防設施的維護管理》（GB25201-2010）中4.5條規(guī)定：“消防設施及相關電氣控制柜具有控制方式轉換裝置的，其所處控制方式宜反饋至消防控制室”。此外，《消防控制室通用技術要求》（GB25506-2010）5.3.8條規(guī)定：“消防控制室應能顯示防排煙系統(tǒng)的手動、自動工作狀態(tài)”。因此，筆者認為，消防水泵系統(tǒng)的手動和自動狀態(tài)應同防排煙系統(tǒng)一樣，也必須反饋至消防控制室。這樣，不僅消防控制室可實時監(jiān)控消防水泵所處的系統(tǒng)工作方式，而且與城市消防遠程監(jiān)控中心聯(lián)網(wǎng)后，監(jiān)控中心也可實時監(jiān)控消防水泵的系統(tǒng)工作方式，便于消防監(jiān)督人員管理查看。
對此要求，在《常用水泵控制電路圖》（10D303-3）所給消防水泵的電氣原理圖中，均已留有相應接線端子用來反饋信息，如圖1所示。但在實際工程中，消防工程公司在施工時往往不予接線。對此，消防監(jiān)督人員應加強監(jiān)管，在消防控制室內查看有無此類信息反饋。
消防水泵作為建筑消防安全的重要組成部分，在電氣控制時必須確保其工作可靠。筆者依據(jù)現(xiàn)行國家與行業(yè)規(guī)范，結合國家建筑標準電氣圖集，就消防水泵電氣控制中幾個問題提出了自己的看法和觀點，僅供工程設計人員參考，不當之處敬請電氣同仁批評指正。
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