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消防增压稳压供水设备电控系统的设计问题

消防增压稳压供水设备电控系统的设计问题

1  自动或手动控制

消防增压稳压供水设备应具有自动控制和手动控制二种功能。对于全自动消防给水设备,平时应处于全自动的值班工况;在此工况下,设备应可接受外来信号开机或停机。外来信号可来自各种自动信号器(例如管路压力降信号、湿式自动报警阀动作信号、水流指示器信号等等)或消防控制中心。

在手动工况下,通过电控柜控制屏可以手动开、停任一台消防泵。手动开、停任一台消防泵主要用于消防泵的自检。

如上所述,在全自动值班工况下,设备可接受外来信号开机或停机,在开机后随用水流量的变化,其余各消防泵(含备用泵)可自动投入或退出;因此具有这种控制功能的全自动消防给水设备无必要设置手动远控每一台消防泵的功能。因为手动远控开、停消防泵只有在设备电控柜转换开关位于“手动远控”状态才能进行,因此,这种“手动远控”功能是没有实用意义的。

2  消防自动控制

按我公司的经验,最佳的消防自动控制是这样工作的。在自动工况下,设备接到外来消防信号,第1台消防泵自动启动投入工作,其余各台消防泵(含备用泵)可根据管网压力自动投入或退出。按公安部行业标准GA 30—92《气压式消防给水设备性能要求和试验方法》,最后一台消防泵的停泵控制只允许按指令进行。由此可见,按上述设计,在自动工况下无必要设置远控开、停任一台消防泵的功能;这种设计可以在保证性能的前提下,简化设备,提高可靠性。这样的设计也是符合《火灾自动报警系统设计规范》GB 116—88的规定的。

3  多泵并联,各台消防泵自动投入或退出的控制

对于多泵并联的水消防系统,只要保证消防管网规定的水压,就可以保证系统的供水性能。设要求最低的消防水压为PK,当管网压力P≤PK,则下一台消防泵自动投入;当管网压力P≥PT,则最后投入的一台消防泵自动退出,PT为消防管网某一设定的高压(消防泵退出压力)。按此原理控制各台消防泵(含备用泵)自动投入或退出,可以保证消防设备具有规定的供水性能。按此设计,可以防止在小流量或零流量下多台消防泵同时工作(此时无必要多台消防泵同时工作),当消防用水流量增加,各台消防泵会依次自动投入,以满足消防用水流量增加的需要。必须时备用消防泵也能自动投入供水,可以最大限度地发挥备用消防泵的作用。

4  消防双路电源

按《高层民用建筑设计防火规范》GB 50045—95以下简称“高规”规定,消防水泵的供电,应在最末一级配电箱处设置自动切换装置。按此规定,建筑配电设计应考虑消防泵双路电源自动切换问题。如要求在消防供水设备电控柜上设置双路电源自动切换装置,应在订货技术要求中予以明确,以防止与建筑配电设计重复。

5  采用PLC控制

消防增压稳压供水设备的开、停控制宜优先采用工业小型可编程控制器(PLC)控制。控制信号宜优先采用无源常开接点闭合。

6  消防备用泵自动投入控制

消防备用泵自动投入控制原理与上述多台消防泵并联,各台消防泵自动投入控制一样。所述控制宜采用PLC实现。

7  湿式自动喷水消防系统

采用此系统,消防管网平时应充水增压稳压,使之处于准备消防状态。消防时喷头自动打开,立即喷水消防。与此同时,可根据消防管网压力降、湿式报警阀压力开关信号或水流指示器信号等自动控制消防泵启动。究竟采用何种信号控制消防泵启动由建筑水消防系统控制设计确定。按我国行业标准JGJ/T 16—92《民用建筑电气设计规范》,不推荐采用水流指示器的信号用来控制启动消防泵,理由是稳压泵启动、消防管网中的水锤等都有可能使水流指示器发出信号而导致消防泵误启动。根据我们的经验,在控制电路设计上采取判断程序,可以消除水流指示器短时发信号而导致消防泵误起动的问题。具体方法如下:当水流指示器发信号并持续Δt时间,则此信号有效并控制消防泵启动。当采用PLC控制,Δt可由控制软件设定;当采用继电器电路控制,Δt可由时间继电器设定。

8  预作用喷水消防系统

在本系统的消防管网上设有预作用阀门,喷头是闭式的。在平时,在预作用阀至喷头的管网内充0.01~0.03 MPa的气体。预作用阀至消防泵的管网内,用稳压装置充水稳压使之处于准备消防状态。消防时,打开预作用阀同时发出消防报警信号(此时闭式喷头尚  未打开),消防水进入预作用充气管,则系统成为湿式自动喷水系统。以后的消防工作程序同湿式自动喷水系统。

9  雨淋及水幕系统

该两系统的喷头均为开式的,在管网中设有雨淋阀或水幕阀。在阀门与消防泵之间的管网可充以一定的稳压压力。消防时,自动或按指令打开雨淋阀(或水幕阀),水从开式喷头喷出而消防。消防泵的启动控制方式由消防控制系统设计确定。

预作用阀、雨淋阀、水幕阀应同时具有自动和手动控制(按指令控制)功能,以确保工作可靠。

10  关于消防管网的充水增压稳,压方式

无论是消火栓系统或自动喷水灭火系统,通常都要求对消防管网充水增压稳压,使之处于准备消防状态。对消防管网充水增压稳压的目的有二,一是消防时 可以缩短反应时间,提高灭火效率;二是便于实现全自动消防(例如可利用管网压力降、湿式报警阀压力开关信号或水流指示器信号等控制启动消防泵)。

(1)利用高位消防水池(例如山顶上的高位消防水池)对消防管网增压稳压。这种系统称为常高压消防系统,但在实际工作中很少见到。

(2)利用设在建筑顶层的高位消防水箱对消防管网增压稳压;按“高规”GB 50045—95的规定,当高位消防水箱提供的水压不能满足最不利点处的消防水压,则应设高位消防水箱增压装置。按我国现行“高规”GB50045—95及《建筑设计防火规范》GBl6—87的规定,对于临时高压消防给水系统均应设置高位消防水箱。

关于高位消防水箱增压装置,我们认为采用带气压罐的变频恒压增压装置是最佳方案。采用此方案,变频恒压稳压,压力可调;变频泵低速运行,噪音低,节能,可延长水泵的使用寿命,设备的造价与气压式增压装置相当。

(3)利用设在水泵房内的专用稳压泵与气压罐协同工作对消防管网增压稳压,使之处于准备消防状态;这种系统称为稳高压消防系统,已见在我国上海浦东地区外资高层建筑及北京西客站水消系统中应用。我国《石油化工企业设计防火规范》GB 50160—92 1999年局部修订条文中已明确允许采用稳高压水消防系统;在该规范的条文说明中对稳高压系统作了定义。

在稳高压系统中靠稳压泵与气压罐协同工作对消防管网增压稳压。设置气压罐的目的是当增压到规定的压力,增压稳压泵可以停泵而由气压罐维持稳压。根据我们的经验,采用带小气压罐的变频恒压稳压是一种最佳的增压稳压方案。采用这种方案,当变频泵增压稳压到设定压力,变频稳压泵自停休息,由小气压罐维持稳压。当气压罐压力下降到某一设定的开泵压力,变频稳压泵自动开泵恢复变频恒压稳压。采用带恒压供水控制硬件、软件的现代特定型号的变频器实现上述变频恒压稳压控制十分方便;设备的造价不高于气压式的增压稳压设备。变频恒压稳压,变频稳压泵可在低速下运行,噪音低,节能,水泵的使用寿命延长;根据我公司生产实践及交付用户使用的经验,这是一种最佳的稳高压方案。

基于同样的理由,变频生活供水工频消防供水的生活消防共用给水方案(设备)优于气压式的生活消防共用给水方案(设备)。

消防时消防泵的持续工作时间最多是3—4小时, 在消防过程中消防泵以额定转速运行以提供充足的消防用水,因此消防泵无必要变频调速。根据我公司的经验,变频消防给水最合理的方案是变频稳压,工频消防。