消防水泵电气控制设计可靠性研究

2020-08-10余延妃

工程建设与设计 2020年15期

余延妃

（广东远顺建筑设计有限公司，广东惠州516003）

1 引言

在建筑工程施工设计过程中，消防水泵主要包括自动喷淋和消火栓泵2种，并且多采用专业设备进行配置。在对消防水泵进行设计时，常见的电气控制方案比较多样化，二次控制接线的繁杂程度也存在一些差异，出现了不规范、不合理、不标准等问题，增加了设计难度。为了保证方案的合理性，需要科学地选择消防水泵启动方案，保证方案的标准化和规范化。

2 防火规范相关法律条文

为了保证能够及时将火灾扑灭，使消防水泵的利用效率达到最大化；为了让人们对防火知识有一定的了解和重视，政府不断对防火相关法律条文进行修改和编制，增强人们的防火意识，加强人们对防火设备质量的检测，将火灾隐患消灭在萌芽期，将火灾的危害性降到最低。主要有以下防火规范的相关条文对消防水泵的电气控制提出要求：GB 50016—2014《建筑设计防火规范》（2018年版）【1】、JGJ 16—2008《民用建筑电气设计规范》【2】、GB 50974—2014《消防给水及消火栓系统技术规范》【3】、GB 50116—2013《火灾自动报警系统设计规范》【4】、GB 50084—2017《自动喷水灭火系统设计规范》【5】。

3 消火栓泵的控制措施

3.1 消火栓自动报警系统的作用

在工程设计过程中，要在建筑中设置自动报警系统，并将报警系统与消火栓相连接。消火栓受到火灾的影响后会自动引发自动报警系统进行报警。所以，在选择消火栓泵的型号时，要注重其的功能和质量，确保消火栓泵能够顺利启动。

消火栓泵生产厂家生产的报警按钮可以分为2种：按下玻璃片型和击碎玻璃片型，2种类型的玻璃片需要利用不同形式的按触点作为其打开形式，通常会利用常开触点作为按下玻璃片的接触点形式，利用常闭触点作为击碎玻璃片的触点形式。但为了保证消火栓泵能够顺利启动，一般会采用动作报警和直接启动同时进行作为消火栓泵的启动方式。

对利用常开触点作为按下玻璃片的接触点形式进行分析：在消火栓泵表面设置有机玻璃片，启动消火栓泵时，只需直接将有机玻璃片的自锁按钮按下，就能自动触发常开触点，然后将报警信息传输到报警系统中；自锁按钮传输报警信息后，该消火栓泵按钮的红色指示灯就会发亮，标志着报警系统已经开始运行。而在常开触点启动的同时，常闭触点也会触发，启动消火栓泵，随后该消火栓泵按钮的绿色指示灯亮起，标志着消火栓泵已经处于运行中；不需要进行报警的时候只要将自锁按钮再按一下，该按钮就会恢复到之前的状态。需要注意的是，在该报警系统中，需要进行电流连接，具体电流的大小要根据不同的内部解码来确定。

根据规范要求，在设计消防控制室的过程中应注重优化消防水泵操作机制，即能够以手动的方式直接控制。根据国标图集16D303-3《常用水泵控制电路图》【6】的相关规定，起泵按钮需与220V控制回路连接，目的在于隔绝交流强电，以免其进入交流系统内，并增设总线交流隔离器。此外，在消防控制柜设置时对其配置DC24V中间继电器也是可行的方式。从国内产品性能来看，大部分都能够达到硬件电路直接启动要求，但考虑到运行环境复杂，在消防控制室设计时宜对其增设消防泵控制盘，其作用在于单独控制消防水泵运行，以提高设备稳定性。

在较大的建筑项目中，所需消火栓数量会比较大，所以要在建筑设计图纸中将每个消火栓的位置和报警按钮的位置按照地址编码的顺序进行编排。但为每个消火栓安装报警按钮，会提高建筑施工的施工成本；对此，设计方可采取将各消火栓报警按钮并联的方式来节约施工成本，各报警按钮并联后可使用同一个地址编码进行控制。

3.2 消防控制室的主要功能

消防控制室采取先进的设备来控制消防设备，该控制室既可以自动控制消防设备，也可以手动控制消防设备。控制室进行自动控制时，主要原理是利用消火栓泵的报警按钮、烟雾报警器等自动报警系统将信号传输到消防控制室，控制室在确认发生火灾后就会启动消火栓泵进行灭火；控制室进行手动直接控制时，主要原理是将各消火栓泵与控制室相连接，当发生火灾后就会通过该连接设备将火灾信息传输到控制室，然后控制室就会发出启动启泵的命令进行灭火。以下是自动控制和手动直接控制的灭火方案分析：

方案一：自动控制和手动直接控制分别进行灭火。采取该方案进行灭火，需要在自动控制的现场电控箱旁安装编码模块，然后将编码模块进行排序。发生火灾时，编码模块向控制室传输报警信息，控制室在查阅编码模块的序号后就可以快速准确地知道火灾发生的区域，从而为灭火赢得宝贵的时间。在进行手动直接控制时，需要在手动直接控制的现场电控箱旁安装转换控制模块，转换模块会将火灾信号传输到控制室，控制室的工作人员利用控制盘启动消防泵来发出灭火命令。虽然这种方案可以有效及时地进行灭火，但由于需要安装的模块较多，增加了施工成本，所以，一般情况下不会采取该方案进行灭火。

方案二：总线联动与手动直接控制相结合。采取该方案进行灭火时，同样也要在现场电控箱旁安装转换控制模块，利用该模块将火灾信号同时转换，增加信号的稳定性和准确性。但这种方案也存在局限性，即这种转换控制模块的生产规模较小，不能满足市场的需要。

方案三：手动控制盘直接控制进行灭火。采取该方案进行灭火的时候，要安排工作人员在控制室值班，当火灾现场发来信号时，工作人员通过控制盘按钮发出灭火指令。由于该方案需要值班人员时刻保持警惕状态，一旦值班人员出现问题，将会导致严重后果。所以该方案也不符合设计要求。

方案四：自动控制与手动控制盘直接控制相结合。采取该方案进行灭火时，如果在控制室有值班人员就采取手动控制盘直接控制，火灾现场发出报警信号时，值班人员通过控制盘按钮来发出灭火指令；如果控制室值班人员不在或者其他影响因素导致值班人员不能发出指令时，就可以切换为自动控制，此时只要将控制信号的连接线转换到自动控制中来，就可以实现自动控制消防设备。该方案可以结合2种形式的优点，弥补单一形式的不足；可以避免将高压电流直接引入到控制系统中，起到保护控制设备的作用；还可以使控制设备与各模块保持分离的状态，避免出现短路的现象。满足设计要求。

需注意的是，无论采取以上哪种方案，都要在现场电控箱旁安装转换控制模块。

4 自动喷淋泵的启动控制原理

4.1 自动喷淋泵的启动条件

自动喷淋泵启动主要是利用信号传输的原理进行的，湿式报警阀的开关是启动喷淋泵的前提条件。在湿式报警阀开关部位有一对常开触点，该触点可以同时满足动作报警和直接启泵2种不同的需求。需注意的是，在进行报警阀压力电源电压选择时，要与控制室内的电源电压相同，避免出现设备损坏的现象。

4.2 湿式报警阀压力开关报警信号

湿式报警阀压力开关部位的一对常开触点处于闭合状态时，表明消防控制室已经收到了报警信号，而当另一对常开触点处于闭合状态时，则表明湿式报警阀已经向喷淋泵发出启动的命令。需注意的是，要在现场电控箱内安装继电器隔离转换器，将电流最终导向启泵的回路中来。各项连接线路见图1。

图1压力开关报警与启泵控制连接线路示意图

4.3 对控制方案进行分析

分析自动喷淋泵的控制方案可知，湿式报警阀压力开关可以与自动控制、控制室自动控制及手动直接控制的启泵控制连接线相连接，同时启动这三者控制的消防水泵。自动喷淋泵的启动和关闭情况也要通过指示灯显示出来，从而方便控制室对自动喷淋泵的掌控。消防控制室在控制湿式报警阀压力开关时，为了能够快速找到火灾发生区域，且节约施工成本，通常会采取在现场电控箱旁安装编码模块的方法，将现场情况传输到控制室内。同时还要控制系统内的电源情况和消防水箱内的水位情况，利用编码模块的方式传输到控制室内，从而达到监控的目的。