消防泵的主泵備用泵切換方法比較

消防泵是消防給水系統(tǒng)中的心臟。在消防給水系統(tǒng)中，設(shè)置消防備用泵可以增加整個(gè)系統(tǒng)的安全性，有利于提高整個(gè)消防給水系統(tǒng)的可靠性。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(GBJ 16-87)的規(guī)定，除室外消防用水量不超過25 L／s的工廠、倉庫和七層至九層的單元住宅外，固定消防水泵應(yīng)設(shè)有備用泵，其工作能力不應(yīng)小于一臺主要泵?！陡邔用裼媒ㄖO(shè)計(jì)防火規(guī)范》(GB50045-95)中7．5．3條也規(guī)定，消防給水系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置備用消防水泵。消防泵的主備用切換是實(shí)現(xiàn)消防備用泵投人工作的重要手段，也是消防給水系統(tǒng)可靠、安全運(yùn)行的重要環(huán)節(jié)。

1.消防泵的主備用切換方法

從消防泵啟動(dòng)信號的采集和控制角度來看，設(shè)計(jì)中消防泵的主備用切換主要有兩種方法。其關(guān)鍵是控制信號來源的選擇，它可分為電流信號控制方法和壓力信號控制方法。通常消防泵的主備用泵均需按互為備用的方式進(jìn)行設(shè)計(jì)。

電流信號控制方法是現(xiàn)在消防設(shè)計(jì)中消防泵主備用切換的常用方法。它通過對水泵的電動(dòng)機(jī)電流信號反饋，來判斷消防泵是否工作。當(dāng)電機(jī)短路(斷電)、電流過大時(shí)，電源自動(dòng)切換至另一臺水泵機(jī)組的電機(jī)，停止第一臺消防泵的工作，啟動(dòng)另一臺消防泵工作。

壓力信號控制方法是在消防泵的出水總管上設(shè)置電節(jié)點(diǎn)壓力表，如圖1，消防泵主備用的切換是由該壓力表的信號來判斷的。當(dāng)消防泵控制箱接到動(dòng)作指令，立刻啟動(dòng)任一臺消防泵，若消防泵工作后的電節(jié)點(diǎn)壓力表指示的壓力未能達(dá)到設(shè)定的壓力值時(shí)，控制箱將自動(dòng)切換到另一臺消防泵，啟動(dòng)工作。

    當(dāng)然，電氣消防泵控制的原理中可任意指定一臺消防泵為主泵或備用泵。電流信號控制方法在目前國內(nèi)采用最早、最多，而壓力信號控制方法在國外的自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)開始運(yùn)用，壓力信號控制方法對消防給水系統(tǒng)的自動(dòng)控制提供了可靠的方式。

2.主備用切換方法的比較 

2．1 消防泵出現(xiàn)故障的原因分析消防泵出現(xiàn)的故障最終結(jié)果是消防泵不能正常給水。造成消防泵故障的主要原因可分為兩類，一類是電機(jī)故障，另一類是水泵故障。

在電機(jī)故障中，有電源問題，如供電不正常造成的斷電、電壓過高或過低等；電機(jī)本身問題，如由于電機(jī)損壞無法運(yùn)行；電機(jī)過載問題，電機(jī)帶動(dòng)的水泵軸功率過大或管道堵塞，形成電流過大而停止工作等等。

在水泵故障中，可能是由于水泵軸承、葉輪等問題造成。根據(jù)工程實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)，電機(jī)故障的概率要較水泵故障的概率高。

2．2 消防泵主備用切換方法的分析

采用電流信號控制方法，其優(yōu)點(diǎn)是能及時(shí)反映電機(jī)的故障。而電機(jī)的故障也是水泵機(jī)組的主要故障。但這種方法并不能說明消防泵實(shí)際是否出水。

采用壓力信號控制方法，可以真實(shí)地反映消防水泵機(jī)組實(shí)際的工作情況，其切換的信號可信度較高。無論是電機(jī)故障還是水泵故障，只要消防泵出水管的壓力沒有達(dá)到一定的壓力值，就需要及時(shí)切換主備用消防泵。然而，壓力信號控制方法也有其缺點(diǎn)。當(dāng)消防給水系統(tǒng)的實(shí)際出水量較大時(shí)，消防泵出水管的壓力下降后，易造成消防泵壓力的切換信號誤動(dòng)作，停止一臺消防泵的工作切換成另一臺消防泵的啟動(dòng)。水泵在切換、重新啟動(dòng)需要有一定的時(shí)間。這樣，勢必會(huì)造成消防給水的中斷，延誤滅火。此外，壓力信號控制方法也可在電路設(shè)計(jì)考慮電機(jī)的短路、過載、過壓、缺相、欠壓、過熱等保護(hù)功能。

從系統(tǒng)的角度分析，將消防泵和電機(jī)作為整個(gè)消防泵機(jī)組來看，判斷其給水的最終效果即水泵機(jī)組是否出水，理應(yīng)是采用壓力信號控制的主備用切換方法較為合理。在消防給水系統(tǒng)的用水量超過設(shè)計(jì)流量時(shí)，可以在控制電路上加以調(diào)整，擴(kuò)大消防泵用電容量的設(shè)計(jì)，保證全部消防泵工作的用電量，而消防泵的用電量在消防期間僅僅是全部消防用電量的一個(gè)部分，對整個(gè)消防供電系統(tǒng)不至于造成較大的影響。這樣，在出水管壓力降低后，及時(shí)啟動(dòng)另一臺消防泵，可不必考慮原消防泵的關(guān)閉問題。

從可靠性的角度出發(fā)，消防泵給水系統(tǒng)的可靠性是與可靠性的結(jié)構(gòu)有關(guān)。消防泵機(jī)組設(shè)置主備用的可靠性框圖可表示為水泵與電機(jī)的串聯(lián)關(guān)系、機(jī)組與機(jī)組之間的并聯(lián)關(guān)系"〔1〕如圖2。

整個(gè)線路的可靠度可簡單地表示為R。R＝1一(1一R1)X(1一R2)＝1一(1一R1aXRlb)X(1一R2aXR2b)。從圖2中也可直接看出，提高消防泵與電機(jī)的可靠性同等重要。若僅以1臺電機(jī)(1B或2B)來判斷給水系統(tǒng)的可靠是不完善的。采用整個(gè)系統(tǒng)的可靠度即在消防泵機(jī)組出水總管設(shè)置信號，這才是具有可靠意義的。

值得注意的是，在消防泵出水管壓力值的設(shè)定時(shí)，應(yīng)考慮滅火初期時(shí)消防高位水箱的給水壓力。因此，對于臨時(shí)高壓的室內(nèi)消防給水系統(tǒng)，其設(shè)定的壓力值應(yīng)大于平時(shí)管網(wǎng)的給水壓力。另在啟動(dòng)消防主泵后，需設(shè)置一定的延時(shí)，方可去判斷電節(jié)點(diǎn)壓力表的壓力值，確定是否需要切換到另一臺消防備用泵。并建議將電節(jié)點(diǎn)壓力表設(shè)置在消防泵出水管閥門后(按水流方向)的消防給水總管，對噴淋系統(tǒng)宜設(shè)置在消防泵出水管止回閥與水力報(bào)警閥組之間，以確保壓力信號的可靠。

2．3 兩種控制方法的比較

電流信號控制方法和壓力信號控制方法均是消防泵主備用切換的方式。消防泵控制的要求是一致的，而兩種方法對信號的采集不同，最終控制的效果也不同。兩種控制方法的比較如表1。

合理選擇消防泵主備用切換的方式具有重要的意義。它對于消防給水系統(tǒng)的可靠性起重要的保證作用。壓力信號控制方法有利于BA的真實(shí)控制，特別適用于自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)。

2．4 壓力信號控制方法需注意的問題

在壓力信號控制方法的設(shè)計(jì)中，需注意以下問題，以確保消防泵主備用切換的可靠。

(1)電節(jié)點(diǎn)壓力表宜設(shè)在消防泵的出水總管上，不應(yīng)設(shè)在消防泵閥門之前(按水流方向)。壓力設(shè)定值應(yīng)大于高位消防水箱的給水壓力值。

這是因?yàn)閴毫π盘柕奈恢脩?yīng)能真實(shí)地反映消防泵和系統(tǒng)的給水運(yùn)行工況。若壓力表設(shè)在消防泵出水閥前，而閥門誤關(guān)閉，則消防泵雖然正常運(yùn)行，可顯示正常的給水壓力，但系統(tǒng)的給水工況并不正常。因此，采用壓力信號控制方法的切換還可調(diào)整消防泵的管路不正常的給水工況，及時(shí)啟動(dòng)另一給水管路的消防泵。

(2)在信號控制判斷的電路設(shè)計(jì)中，切換需設(shè)置一定的時(shí)間延時(shí)。這主要是由于消防泵啟動(dòng)后需要有一個(gè)啟動(dòng)時(shí)間和管道內(nèi)水流經(jīng)過的時(shí)間，判斷的時(shí)間延時(shí)需大于上述兩個(gè)因素，一般可采用1～2min。這樣，電節(jié)點(diǎn)壓力信號的控制值才有真實(shí)性。

(3)壓力信號控制方法的切換可以任意指定消防泵的主泵或備用泵，也可定期切換。

(4)消防泵的控制除了自動(dòng)控制外，還應(yīng)有就地(手動(dòng))控制的功能。消防泵的工作信號需傳送至消防控制中心，以便監(jiān)視、控制和樓宇的自控記錄。

在消防電源的設(shè)計(jì)中宜考慮足夠的消防泵用電容量。在消防泵的切換中，建議不停止第一臺消防泵的供電，即按最不利時(shí)兩臺消防泵供電的狀況設(shè)計(jì)，這樣有利于滿足消防給水系統(tǒng)在超負(fù)荷狀態(tài)下的運(yùn)行工況，且可減少消防泵在切換時(shí)的時(shí)間間隔，盡快讓消防泵投入運(yùn)行，提高消防給水的時(shí)間。

3.結(jié)論

(1)消防泵主備用的切換的關(guān)鍵是控制信號的選擇。切換消防泵主備用的方法主要有電流信號控制和壓力信號控制。

(2)在消防給水系統(tǒng)中，綜合水泵機(jī)組的工作效果，采用壓力信號控制方法要優(yōu)于電流信號控制方法。壓力信號控制方法能真實(shí)地反映出消防給水的工況，其切換信號的可靠性較高。建議在有關(guān)的消防規(guī)范中明確消防泵主備用的切換的壓力信號控制方法。

(3)在采用壓力信號控制方法時(shí)，切換信號的電節(jié)點(diǎn)壓力表宜設(shè)置在消防泵的出水總管的閥門后或水力報(bào)警閥后。同時(shí)，電路設(shè)計(jì)中需設(shè)置一定的延時(shí)再去判斷電節(jié)點(diǎn)壓力表的壓力值