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分析消防給水系統中消防泵的自檢方式


  提要:分析了利用消防泵轉速進行自檢的方式。自檢方式可分為常速自檢方式和低速自檢方式,其中低速自檢方式中又有軟啟動器方法和變頻方法。通過對消防泵的這兩種自檢方式的比較和分析,指出了消防泵自檢的技術要求,為消防泵自檢方式的應用提供了一定的技術依據和保障。
    消防給水是水滅火系統中的一個重要組成部分,而消防泵又是消防給水中的關鍵設備。在消防給水系統中,消防泵給水的可靠性直接決定了滅火的成功與否。
    建筑消防給水設備在運行上具有一個普遍的特點,即這些設備平時很少運行,一旦滅火時卻需要可靠地投入使用。但是,這些設備由于長期不用,滅火時卻不一定能保證設備的正常運行。其中,消防泵也不例外。為加強消防泵給水的可靠性,上海市工程建設標準《民用建筑水滅火系統設計規程》(DGJ08-94-2001) 在國內首次提出了消防泵的自檢問題。該規程規定,超高層建筑、一類高層公共建筑的消防泵宜設定時自檢裝置。另在修訂中的《建筑設計防火規范》也提出:消防給水設備必須具有自動巡檢功能。
    消防泵的自檢即自動巡檢,它是在設定的時間周期內自動地啟動消防泵,對消防泵的運行進行檢查。消防泵自檢的目的在于增加消防泵的可靠性,保證消防給水系統整體的可靠。采用消防泵的定時自檢裝置,有利于及時了解消防泵的實際性能,解決消防泵的銹蝕卡死問題、保持消防泵良好的工況,也有利于消防系統管理的智能化。它對提高消防給水系統的安全可靠性有一定的意義。

    1、消防泵自檢方式
    1.1 常速自檢方式
    常速自檢方式又稱工頻自檢方式。它是定期將消防泵以額定轉速運行一段時間后自動停泵。為保證自檢時消防泵運行的壓力對系統不造成破壞,必須對消防泵原有的進出水管路進行調整完善。
    在消防泵從消防水池吸水的方式中,應在出水管上設旁通管。自檢時打開旁通管上的電磁閥,消防泵自檢運行的出水從旁通管排至消防水池,自檢完成后關閉電磁閥,恢復原正常工作狀態。在消防泵從市政給水管網吸水的方式中,也應考慮自檢運行時的超壓。此時,在消防泵的進出水管上設旁通,自檢時打開電磁閥,使出水又回到進水管路。運行超壓后,從系統的泄壓閥排至室外明溝。同時,為防止對市政給水的二次污染,在消防泵的吸水管路上須設置倒流防止器。

    1.2 低速自檢方式
    低速自檢方式也是消防泵定期巡檢的方式之一。消防泵在自檢時是以獨特的低速方式運行,它對消防給水管網不必作較大的改動(見圖3) 。在低速自檢方式中,消防泵的轉速較低,其出水壓力較小。根據控制方法的不同,可分為軟啟動器方法和變頻方法。
    1.2.1 軟啟動器方法
    它利用軟啟動器來控制消防泵的自檢,不考慮降壓啟動。在預先設定的周期內,按預先設定的軟啟動器運行方式進行消防泵的自檢。這種運行方式是由軟啟動器來控制消防泵的啟動階段,即消防泵的定時軟啟動技術(SSD) 。它時間較短,一般在10 s左右。整個過程運用可編程控制技術( PLC) 來實現,以達到消防泵始終保持良好的準備狀態。
    現上海市建筑產品推薦性通用圖集《XZW 系列消防自檢和穩壓給水設備、XW 系列消防穩壓設備安裝》(2000 滬S/ T - 102) 中,消防自檢采用的就是軟啟動器方法。

    1.2.2 變頻方法
    這種方法是由微機控制器( PCL) 中的巡檢周期時鐘啟動巡檢子程序,從變頻調速器中輸出一個較低的頻率去驅動消防泵。通常,控制消防泵的頻率所產生的轉速在300 r/ min 左右。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,消防給水系統可采用原有的管路。在巡檢過程中,變頻器是從零Hz 開始饋電,消防泵的啟動也就較平緩,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。

    2、消防泵的2 種自檢方式的分析和比較
    2.1 技術性
    消防泵自檢方式為消防給水系統中消防泵的日常檢測提供了一種方法。在消防泵自檢中,不僅可防止消防泵的銹蝕卡死,還可對電機過載、短路、過壓、缺相、欠壓、過熱等作出報警。消防泵的自檢對提高系統的管理水平不失為一種技術進步。
    在2 種消防泵自檢方式中,均能體現出自檢對消防泵的維護作用,但低速自檢方式僅運行了消防泵啟動中的一個初級階段,不能完全反映出今后消防泵實際運行的工況。此外,消防泵自檢的結果反饋到消防控制中心后,需要人工作出進一步的判斷。故消防泵自檢方式不能完全代替人工對消防泵的維護管理。

    2.2 自檢方式的分析
    常速自檢方式在一定的時間內模擬了消防給水的實際工況。其檢測的是消防泵啟動、正常運行的全過程。而在管路設計上需作改進。最重要的是要防止旁通管路上的電磁閥故障,必須做到在自檢時打開,自檢完成后及時關閉。
    低速自檢方式不需對消防泵的管路作改動,但其檢測的僅是消防泵正常工況中的一個階段。消防泵可分為直接啟動和間接啟動,功率較大的需要間接啟動。而間接啟動有Y/ △降壓啟動、自耦降壓啟動、軟啟動器啟動等方式。在消防泵運行中,軟啟動器啟動僅是消防泵運行的一個前期階段,其后才是正常的運行。變頻方法也未能運行到工頻階段。但對于防止消防泵的銹蝕,低速自檢方式還是有一定的作用。相對而言,它具有低頻驅動、低速轉動、設備低功耗運行的特點。

    2.3 自檢方式的比較
    在消防泵自檢方式中,常速自檢方式和低速自檢方式均在消防泵的維護中起到了一定的作用。從維護管理的角度看,它們都可在消防給水系統中運用。相對而言,常速自檢方式能反映出消防泵實際的運行工況。從消防泵故障原因的角度看,消防泵長期不用造成的故障主要是泵機組軸的咬合問題。電機啟動不完全的工況問題較少,故過分強調消防泵完整工況的運行,其意義不是很大。常速自檢方式適用于消防泵從消防水池吸水的情況,設計中應合理考慮管路的布置。在運行中存在一定的問題,很快可造成超壓,在工程中應用不是很合適。而常速自檢方式和低速自檢方式各有其特點。低速自檢方式雖對消防泵的運行檢測工況不全面,但對消防泵管路的設計無特殊要求,基本上可以適用于消防泵自檢的技術要求。它較適用于消防泵直接從市政管網吸水的情況。

    2 種自檢方式的主要特點對比 。
    通過分析比較可以看出,當消防泵從消防水池吸水時,宜選用常速自檢方式或低速自檢方式;當消防泵從市政給水管網吸水時,宜選用低速自檢方式,采用變頻方法或軟啟動器方法均可 。

    3、消防泵自檢的技術要求
    消防泵自檢作為消防給水系統中的新技術,無論是哪種自檢方式,均需要有一定的技術要求作保障,才能使其完善、可靠。
    (1) 消防泵自檢方式均需采用PLC 控制。自檢的周期一般設定在10~15 d ,每次自檢運行時間宜在5~10 min。消防給水系統每年宜進行一次全面的測試,消防泵也應進行出水(正常工況) 的試驗。這是因為消防泵自檢的最佳工況是能真實地反映消防泵實際運行的工況。
    (2) 消防自檢方式應具有火災時自動切換功能,并確保消防泵啟動后不得自動停泵。在消防泵滅火運行時,對自檢信號應不予響應。
    在消防泵自檢期間,若遇到消防運行的命令時,應能立即中斷正在進行的自檢動作,及時關閉旁通管路上的電磁閥并加以確認,強行停止自檢。系統自動將消防泵轉入正常(工頻) 工況,使消防泵達到額定轉速,確保消防泵的出水能滿足系統的流量和揚程要求。
    (3) 在設有消防自檢的消防給水系統中,從可靠的角度出發,均需設置泄壓閥。無論是常速自檢方式還是低速自檢方式,都有可能出現系統的超壓問題。若電磁閥未打開或軟啟動器、變頻器運行不正常,就可能在悶泵。泄壓閥可在系統中設一套共用。
    (4) 由于消防泵加強了平時的維護管理,消防泵需要經常運行,故消防泵機組也需考慮水泵和管路的隔振措施。作為消防泵還應防止被冰凍,保證系統的正常,不致設備失效和損壞。
    除了滿足以上的技術要求外,對于常速自檢方式,還應能在消防泵自檢前自動打開電磁閥,并必須在自檢完成后自動關閉該閥門。其中的電磁閥也可用泄壓閥代替。旁通管宜設在消防泵出水的止回閥前,便于各臺消防泵分別檢測,且可防止系統從高位消防水箱出水,達不到消防泵檢驗的目的,消防泵從消防水池吸水的自檢方式應利用自檢的排水,可將其回到消防水池再利用并可投加消毒劑。其排水管的管徑宜與消防泵出水的管徑相同。消防泵從市政管網吸水的自檢方式應防止消防給水對市政給水的回流污染。對于低速自檢方式,設置泄壓閥也是必要的。

    4、結論
    (1) 消防泵自檢方式是消防給水系統中消防泵的性能檢查方法之一。它是消防給水系統加強維護管理的技術進步。但消防自檢方式不能完全代替人工消防設備的檢查,消防泵仍需注意平時的定期人工維護保養,人工定期試車,以完善系統給水的可靠性。
    (2) 消防泵自檢方式主要有2 種。常速自檢方式可以較好地模擬消防給水的實際工況。低速自檢方式主要反映了電機運行的狀態,不能完全反映水泵運行的工況,低速自檢方式的軟啟動器控制和變頻控制的自檢方法可起到防止消防泵機組的銹蝕卡死作用。
    (3) 常速(工頻) 自檢方式是一種較好的自檢方法。常速自檢方式和低速自檢方式均可在消防給水系統中運用。兩者各有其特點。在消防泵機組的設計中應合理考慮管路的布置。對消防泵直接從市政管網吸水和消防泵從消防水池中吸水的形式,采用常速自檢方式時,消防泵管路的布置方式應滿足水源的衛生、水量的利用和系統超壓的控制等要求。
    (4) 消防自檢過程的評價標準除了能自動地運行消防泵,還宜能模擬消防實際的工況,滿足消防泵機組在滅火時的需求。


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