消防增壓穩(wěn)壓供水設(shè)備電控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)問題
消防增壓穩(wěn)壓供水設(shè)備電控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)問題
1 自動(dòng)或手動(dòng)控制
消防增壓穩(wěn)壓供水設(shè)備應(yīng)具有自動(dòng)控制和手動(dòng)控制二種功能。對(duì)于全自動(dòng)消防給水設(shè)備，平時(shí)應(yīng)處于全自動(dòng)的值班工況；在此工況下，設(shè)備應(yīng)可接受外來信號(hào)開機(jī)或停機(jī)。外來信號(hào)可來自各種自動(dòng)信號(hào)器(例如管路壓力降信號(hào)、濕式自動(dòng)報(bào)警閥動(dòng)作信號(hào)、水流指示器信號(hào)等等)或消防控制中心。
在手動(dòng)工況下，通過電控柜控制屏可以手動(dòng)開、停任一臺(tái)消防泵。手動(dòng)開、停任一臺(tái)消防泵主要用于消防泵的自檢。
如上所述，在全自動(dòng)值班工況下，設(shè)備可接受外來信號(hào)開機(jī)或停機(jī)，在開機(jī)后隨用水流量的變化，其余各消防泵(含備用泵)可自動(dòng)投入或退出；因此具有這種控制功能的全自動(dòng)消防給水設(shè)備無必要設(shè)置手動(dòng)遠(yuǎn)控每一臺(tái)消防泵的功能。因?yàn)槭謩?dòng)遠(yuǎn)控開、停消防泵只有在設(shè)備電控柜轉(zhuǎn)換開關(guān)位于“手動(dòng)遠(yuǎn)控”狀態(tài)才能進(jìn)行，因此，這種“手動(dòng)遠(yuǎn)控”功能是沒有實(shí)用意義的。
2 消防自動(dòng)控制
按我公司的經(jīng)驗(yàn)，最佳的消防自動(dòng)控制是這樣工作的。在自動(dòng)工況下，設(shè)備接到外來消防信號(hào)，第1臺(tái)消防泵自動(dòng)啟動(dòng)投入工作，其余各臺(tái)消防泵(含備用泵)可根據(jù)管網(wǎng)壓力自動(dòng)投入或退出。按公安部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)GA 30—92《氣壓式消防給水設(shè)備性能要求和試驗(yàn)方法》，最后一臺(tái)消防泵的停泵控制只允許按指令進(jìn)行。由此可見，按上述設(shè)計(jì)，在自動(dòng)工況下無必要設(shè)置遠(yuǎn)控開、停任一臺(tái)消防泵的功能；這種設(shè)計(jì)可以在保證性能的前提下，簡化設(shè)備，提高可靠性。這樣的設(shè)計(jì)也是符合《火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 116—88的規(guī)定的。
3 多泵并聯(lián)，各臺(tái)消防泵自動(dòng)投入或退出的控制
對(duì)于多泵并聯(lián)的水消防系統(tǒng)，只要保證消防管網(wǎng)規(guī)定的水壓，就可以保證系統(tǒng)的供水性能。設(shè)要求最低的消防水壓為PK，當(dāng)管網(wǎng)壓力P≤PK，則下一臺(tái)消防泵自動(dòng)投入；當(dāng)管網(wǎng)壓力P≥PT，則最后投入的一臺(tái)消防泵自動(dòng)退出，PT為消防管網(wǎng)某一設(shè)定的高壓(消防泵退出壓力)。按此原理控制各臺(tái)消防泵(含備用泵)自動(dòng)投入或退出，可以保證消防設(shè)備具有規(guī)定的供水性能。按此設(shè)計(jì)，可以防止在小流量或零流量下多臺(tái)消防泵同時(shí)工作(此時(shí)無必要多臺(tái)消防泵同時(shí)工作)，當(dāng)消防用水流量增加，各臺(tái)消防泵會(huì)依次自動(dòng)投入，以滿足消防用水流量增加的需要。必須時(shí)備用消防泵也能自動(dòng)投入供水，可以最大限度地發(fā)揮備用消防泵的作用。
4 消防雙路電源
按《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB 50045—95以下簡稱“高規(guī)”規(guī)定，消防水泵的供電，應(yīng)在最末一級(jí)配電箱處設(shè)置自動(dòng)切換裝置。按此規(guī)定，建筑配電設(shè)計(jì)應(yīng)考慮消防泵雙路電源自動(dòng)切換問題。如要求在消防供水設(shè)備電控柜上設(shè)置雙路電源自動(dòng)切換裝置，應(yīng)在訂貨技術(shù)要求中予以明確，以防止與建筑配電設(shè)計(jì)重復(fù)。
5 采用PLC控制
消防增壓穩(wěn)壓供水設(shè)備的開、停控制宜優(yōu)先采用工業(yè)小型可編程控制器(PLC)控制。控制信號(hào)宜優(yōu)先采用無源常開接點(diǎn)閉合。
6 消防備用泵自動(dòng)投入控制
消防備用泵自動(dòng)投入控制原理與上述多臺(tái)消防泵并聯(lián)，各臺(tái)消防泵自動(dòng)投入控制一樣。所述控制宜采用PLC實(shí)現(xiàn)。
7 濕式自動(dòng)噴水消防系統(tǒng)
采用此系統(tǒng)，消防管網(wǎng)平時(shí)應(yīng)充水增壓穩(wěn)壓，使之處于準(zhǔn)備消防狀態(tài)。消防時(shí)噴頭自動(dòng)打開，立即噴水消防。與此同時(shí)，可根據(jù)消防管網(wǎng)壓力降、濕式報(bào)警閥壓力開關(guān)信號(hào)或水流指示器信號(hào)等自動(dòng)控制消防泵啟動(dòng)。究竟采用何種信號(hào)控制消防泵啟動(dòng)由建筑水消防系統(tǒng)控制設(shè)計(jì)確定。按我國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JGJ／T 16—92《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》，不推薦采用水流指示器的信號(hào)用來控制啟動(dòng)消防泵，理由是穩(wěn)壓泵啟動(dòng)、消防管網(wǎng)中的水錘等都有可能使水流指示器發(fā)出信號(hào)而導(dǎo)致消防泵誤啟動(dòng)。根據(jù)我們的經(jīng)驗(yàn)，在控制電路設(shè)計(jì)上采取判斷程序，可以消除水流指示器短時(shí)發(fā)信號(hào)而導(dǎo)致消防泵誤起動(dòng)的問題。具體方法如下：當(dāng)水流指示器發(fā)信號(hào)并持續(xù)Δt時(shí)間，則此信號(hào)有效并控制消防泵啟動(dòng)。當(dāng)采用PLC控制，Δt可由控制軟件設(shè)定；當(dāng)采用繼電器電路控制，Δt可由時(shí)間繼電器設(shè)定。
8 預(yù)作用噴水消防系統(tǒng)
在本系統(tǒng)的消防管網(wǎng)上設(shè)有預(yù)作用閥門，噴頭是閉式的。在平時(shí)，在預(yù)作用閥至噴頭的管網(wǎng)內(nèi)充0.01～0.03 MPa的氣體。預(yù)作用閥至消防泵的管網(wǎng)內(nèi)，用穩(wěn)壓裝置充水穩(wěn)壓使之處于準(zhǔn)備消防狀態(tài)。消防時(shí)，打開預(yù)作用閥同時(shí)發(fā)出消防報(bào)警信號(hào)(此時(shí)閉式噴頭尚 未打開)，消防水進(jìn)入預(yù)作用充氣管，則系統(tǒng)成為濕式自動(dòng)噴水系統(tǒng)。以后的消防工作程序同濕式自動(dòng)噴水系統(tǒng)。
9 雨淋及水幕系統(tǒng)
該兩系統(tǒng)的噴頭均為開式的，在管網(wǎng)中設(shè)有雨淋閥或水幕閥。在閥門與消防泵之間的管網(wǎng)可充以一定的穩(wěn)壓壓力。消防時(shí)，自動(dòng)或按指令打開雨淋閥(或水幕閥)，水從開式噴頭噴出而消防。消防泵的啟動(dòng)控制方式由消防控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)確定。
預(yù)作用閥、雨淋閥、水幕閥應(yīng)同時(shí)具有自動(dòng)和手動(dòng)控制(按指令控制)功能，以確保工作可靠。
10 關(guān)于消防管網(wǎng)的充水增壓穩(wěn)，壓方式
無論是消火栓系統(tǒng)或自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)，通常都要求對(duì)消防管網(wǎng)充水增壓穩(wěn)壓，使之處于準(zhǔn)備消防狀態(tài)。對(duì)消防管網(wǎng)充水增壓穩(wěn)壓的目的有二，一是消防時(shí) 可以縮短反應(yīng)時(shí)間，提高滅火效率；二是便于實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)消防(例如可利用管網(wǎng)壓力降、濕式報(bào)警閥壓力開關(guān)信號(hào)或水流指示器信號(hào)等控制啟動(dòng)消防泵)。
對(duì)消防管網(wǎng)增壓穩(wěn)壓的方式有：
(1)利用高位消防水池(例如山頂上的高位消防水池)對(duì)消防管網(wǎng)增壓穩(wěn)壓。這種系統(tǒng)稱為常高壓消防系統(tǒng)，但在實(shí)際工作中很少見到。
(2)利用設(shè)在建筑頂層的高位消防水箱對(duì)消防管網(wǎng)增壓穩(wěn)壓；按“高規(guī)”GB 50045—95的規(guī)定，當(dāng)高位消防水箱提供的水壓不能滿足最不利點(diǎn)處的消防水壓，則應(yīng)設(shè)高位消防水箱增壓裝置。按我國現(xiàn)行“高規(guī)”GB50045—95及《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GBl6—87的規(guī)定，對(duì)于臨時(shí)高壓消防給水系統(tǒng)均應(yīng)設(shè)置高位消防水箱。
關(guān)于高位消防水箱增壓裝置，我們認(rèn)為采用帶氣壓罐的變頻恒壓增壓裝置是最佳方案。采用此方案，變頻恒壓穩(wěn)壓，壓力可調(diào)；變頻泵低速運(yùn)行，噪音低，節(jié)能，可延長水泵的使用壽命，設(shè)備的造價(jià)與氣壓式增壓裝置相當(dāng)。
(3)利用設(shè)在水泵房內(nèi)的專用穩(wěn)壓泵與氣壓罐協(xié)同工作對(duì)消防管網(wǎng)增壓穩(wěn)壓，使之處于準(zhǔn)備消防狀態(tài)；這種系統(tǒng)稱為穩(wěn)高壓消防系統(tǒng)，已見在我國上海浦東地區(qū)外資高層建筑及北京西客站水消系統(tǒng)中應(yīng)用。我國《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB 50160—92 1999年局部修訂條文中已明確允許采用穩(wěn)高壓水消防系統(tǒng)；在該規(guī)范的條文說明中對(duì)穩(wěn)高壓系統(tǒng)作了定義。
在穩(wěn)高壓系統(tǒng)中靠穩(wěn)壓泵與氣壓罐協(xié)同工作對(duì)消防管網(wǎng)增壓穩(wěn)壓。設(shè)置氣壓罐的目的是當(dāng)增壓到規(guī)定的壓力，增壓穩(wěn)壓泵可以停泵而由氣壓罐維持穩(wěn)壓。根據(jù)我們的經(jīng)驗(yàn)，采用帶小氣壓罐的變頻恒壓穩(wěn)壓是一種最佳的增壓穩(wěn)壓方案。采用這種方案，當(dāng)變頻泵增壓穩(wěn)壓到設(shè)定壓力，變頻穩(wěn)壓泵自停休息，由小氣壓罐維持穩(wěn)壓。當(dāng)氣壓罐壓力下降到某一設(shè)定的開泵壓力，變頻穩(wěn)壓泵自動(dòng)開泵恢復(fù)變頻恒壓穩(wěn)壓。采用帶恒壓供水控制硬件、軟件的現(xiàn)代特定型號(hào)的變頻器實(shí)現(xiàn)上述變頻恒壓穩(wěn)壓控制十分方便；設(shè)備的造價(jià)不高于氣壓式的增壓穩(wěn)壓設(shè)備。變頻恒壓穩(wěn)壓，變頻穩(wěn)壓泵可在低速下運(yùn)行，噪音低，節(jié)能，水泵的使用壽命延長；根據(jù)我公司生產(chǎn)實(shí)踐及交付用戶使用的經(jīng)驗(yàn)，這是一種最佳的穩(wěn)高壓方案。
基于同樣的理由，變頻生活供水工頻消防供水的生活消防共用給水方案(設(shè)備)優(yōu)于氣壓式的生活消防共用給水方案(設(shè)備)。
消防時(shí)消防泵的持續(xù)工作時(shí)間最多是3—4小時(shí)， 在消防過程中消防泵以額定轉(zhuǎn)速運(yùn)行以提供充足的消防用水，因此消防泵無必要變頻調(diào)速。根據(jù)我公司的經(jīng)驗(yàn)，變頻消防給水最合理的方案是變頻穩(wěn)壓，工頻消防。
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