消防給水是水滅火系統(tǒng)中的一個(gè)重要組成部分,而消防泵又是消防給水中的關(guān)鍵設(shè)備。在消防給水系統(tǒng)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(shè)備在運(yùn)行上具有一個(gè)普遍的特點(diǎn),即這些設(shè)備平時(shí)很少運(yùn)行,一旦滅火時(shí)卻需要可靠地投入使用。但是,這些設(shè)備由于長期不用,滅火時(shí)卻不一定能保證設(shè)備的正常運(yùn)行。其中,消防泵也不例外。為加強(qiáng)消防泵給水的可靠性,上海市工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)《民用建筑水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)程》(DGJ08-94-2001) 在國內(nèi)首次提出了消防泵的自檢問題。該規(guī)程規(guī)定,超高層建筑、一類高層公共建筑的消防泵宜設(shè)定時(shí)自檢裝置。另在修訂中的《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》也提出:消防給水設(shè)備必須具有自動(dòng)巡檢功能。

消防泵的自檢即自動(dòng)巡檢,它是在設(shè)定的時(shí)間周期內(nèi)自動(dòng)地啟動(dòng)消防泵,對消防泵的運(yùn)行進(jìn)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(tǒng)整體的可靠。采用消防泵的定時(shí)自檢裝置,有利于及時(shí)了解消防泵的實(shí)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(tǒng)管理的智能化。它對提高消防給水系統(tǒng)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(zhuǎn)速運(yùn)行一段時(shí)間后自動(dòng)停泵。為保證自檢時(shí)消防泵運(yùn)行的壓力對系統(tǒng)不造成破壞,必須對消防泵原有的進(jìn)出水管路進(jìn)行調(diào)整完善。

在消防泵從消防水池吸水的方式中,應(yīng)在出水管上設(shè)旁通管。自檢時(shí)打開旁通管上的電磁閥,消防泵自檢運(yùn)行的出水從旁通管排至消防水池,自檢完成后關(guān)閉電磁閥,恢復(fù)原正常工作狀態(tài)。在消防泵從市政給水管網(wǎng)吸水的方式中,也應(yīng)考慮自檢運(yùn)行時(shí)的超壓。此時(shí),在消防泵的進(jìn)出水管上設(shè)旁通,自檢時(shí)打開電磁閥,使出水又回到進(jìn)水管路。運(yùn)行超壓后,從系統(tǒng)的泄壓閥排至室外明溝。同時(shí),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(shè)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(shí)是以獨(dú)特的低速方式運(yùn)行,它對消防給水管網(wǎng)不必作較大的改動(dòng)。在低速自檢方式中,消防泵的轉(zhuǎn)速較低,其出水壓力較小。根據(jù)控制方法的不同,可分為軟啟動(dòng)器方法和變頻方法。

1.2.1軟啟動(dòng)器方法

它利用軟啟動(dòng)器來控制消防泵的自檢,不考慮降壓啟動(dòng)。在預(yù)先設(shè)定的周期內(nèi),按預(yù)先設(shè)定的軟啟動(dòng)器運(yùn)行方式進(jìn)行消防泵的自檢。這種運(yùn)行方式是由軟啟動(dòng)器來控制消防泵的啟動(dòng)階段,即消防泵的定時(shí)軟啟動(dòng)技術(shù)(SSD)。它時(shí)間較短,一般在10 s左右。整個(gè)過程運(yùn)用可編程控制技術(shù)( PLC)來實(shí)現(xiàn),以達(dá)到消防泵始終保持良好的準(zhǔn)備狀態(tài)。

現(xiàn)上海市建筑產(chǎn)品推薦性通用圖集《XZW生活氣壓供水成套設(shè)備、XWG智能型無負(fù)壓穩(wěn)流給水設(shè)備安裝》(2000滬S/T-102) 中,消防自檢采用的就是軟啟動(dòng)器方法。

1.2.2變頻方法

這種方法是由微機(jī)控制器( PCL) 中的巡檢周期時(shí)鐘啟動(dòng)巡檢子程序,從變頻調(diào)速器中輸出一個(gè)較低的頻率去驅(qū)動(dòng)消防泵。通常,控制消防泵的頻率所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)速在300 r/ min 左右。因其轉(zhuǎn)速遠(yuǎn)低于消防泵的額定轉(zhuǎn)速,故系統(tǒng)中不會(huì)出現(xiàn)較大的增壓,消防給水系統(tǒng)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(dòng)也就較平緩,消防泵無機(jī)械沖擊,消防泵的轉(zhuǎn)速使葉輪保持轉(zhuǎn)動(dòng)但不出水的臨界狀態(tài),不致造成系統(tǒng)管網(wǎng)的超壓。

2、消防泵的2種自檢方式的分析和比較

2.1技術(shù)性

消防泵自檢方式為消防給水系統(tǒng)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(jī)過載、短路、過壓、缺相、欠壓、過熱等作出報(bào)警。消防泵的自檢對提高系統(tǒng)的管理水平不失為一種技術(shù)進(jìn)步。

在2種消防泵自檢方式中,均能體現(xiàn)出自檢對消防泵的維護(hù)作用,但低速自檢方式僅運(yùn)行了消防泵啟動(dòng)中的一個(gè)初級階段,不能完全反映出今后消防泵實(shí)際運(yùn)行的工況。此外,消防泵自檢的結(jié)果反饋到消防控制中心后,需要人工作出進(jìn)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(hù)管理。

2.2 自檢方式的分析

常速自檢方式在一定的時(shí)間內(nèi)模擬了消防給水的實(shí)際工況。其檢測的是消防泵啟動(dòng)、正常運(yùn)行的全過程。而在管路設(shè)計(jì)上需作改進(jìn)。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(shí)打開,自檢完成后及時(shí)關(guān)閉。

低速自檢方式不需對消防泵的管路作改動(dòng),但其檢測的僅是消防泵正常工況中的一個(gè)階段。消防泵可分為直接啟動(dòng)和間接啟動(dòng),功率較大的需要間接啟動(dòng)。而間接啟動(dòng)有Y/△降壓啟動(dòng)、自耦降壓啟動(dòng)、軟啟動(dòng)器啟動(dòng)等方式。在消防泵運(yùn)行中,軟啟動(dòng)器啟動(dòng)僅是消防泵運(yùn)行的一個(gè)前期階段,其后才是正常的運(yùn)行。變頻方法也未能運(yùn)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(qū)動(dòng)、低速轉(zhuǎn)動(dòng)、設(shè)備低功耗運(yùn)行的特點(diǎn)。

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(hù)中起到了一定的作用。從維護(hù)管理的角度看,它們都可在消防給水系統(tǒng)中運(yùn)用。相對而言,常速自檢方式能反映出消防泵實(shí)際的運(yùn)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(jī)組軸的咬合問題。電機(jī)啟動(dòng)不完全的工況問題較少,故過分強(qiáng)調(diào)消防泵完整工況的運(yùn)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(shè)計(jì)中應(yīng)合理考慮管路的布置。圖2 方法在運(yùn)行中存在一定的問題,很快可造成超壓,在工程中應(yīng)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(diǎn)。低速自檢方式雖對消防泵的運(yùn)行檢測工況不全面,但對消防泵管路的設(shè)計(jì)無特殊要求,基本上可以適用于消防泵自檢的技術(shù)要求。它較適用于消防泵直接從市政管網(wǎng)吸水的情況。

2種自檢方式的主要特點(diǎn)對比見表1 。

通過分析比較可以看出,當(dāng)消防泵從消防水池吸水時(shí),宜選用常速自檢方式或低速自檢方式(見圖1 和圖3) ;當(dāng)消防泵從市政給水管網(wǎng)吸水時(shí),宜選用低速自檢方式,采用變頻方法或軟啟動(dòng)器方法均可(見圖3)。

3、消防泵自檢的技術(shù)要求

消防泵自檢作為消防給水系統(tǒng)中的新技術(shù),無論是哪種自檢方式,均需要有一定的技術(shù)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(shè)定在10～15 d ,每次自檢運(yùn)行時(shí)間宜在5～10 min。消防給水系統(tǒng)每年宜進(jìn)行一次全面的測試,消防泵也應(yīng)進(jìn)行出水(正常工況) 的試驗(yàn)。這是因?yàn)橄辣米詸z的最佳工況是能真實(shí)地反映消防泵實(shí)際運(yùn)行的工況。

(2)消防泵自檢方式應(yīng)具有火災(zāi)時(shí)自動(dòng)切換功能,并確保消防泵啟動(dòng)后不得自動(dòng)停泵。在消防泵滅火運(yùn)行時(shí),對自檢信號應(yīng)不予響應(yīng)。在消防泵自檢期間,若遇到消防運(yùn)行的命令時(shí),應(yīng)能立即中斷正在進(jìn)行的自檢動(dòng)作,及時(shí)關(guān)閉旁通管路上的電磁閥并加以確認(rèn),強(qiáng)行停止自檢。系統(tǒng)自動(dòng)將消防泵轉(zhuǎn)入正常(工頻)工況,使消防泵達(dá)到額定轉(zhuǎn)速,確保消防泵的出水能滿足系統(tǒng)的流量和揚(yáng)程要求。

(3)在設(shè)有消防泵自檢的消防給水系統(tǒng)中,從可靠的角度出發(fā),均需設(shè)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(xiàn)系統(tǒng)的超壓問題。若電磁閥未打開或軟啟動(dòng)器、變頻器運(yùn)行不正常,就可能在悶泵。泄壓閥可在系統(tǒng)中設(shè)一套共用。

(4)由于消防泵加強(qiáng)了平時(shí)的維護(hù)管理,消防泵需要經(jīng)常運(yùn)行,故消防泵機(jī)組也需考慮水泵和管路的隔振措施。作為消防泵還應(yīng)防止被冰凍,保證系統(tǒng)的正常,不致設(shè)備失效和損壞。

除了滿足以上的技術(shù)要求外,對于常速自檢方式,還應(yīng)能在消防泵自檢前自動(dòng)打開電磁閥,并必須在自檢完成后自動(dòng)關(guān)閉該閥門。其中的電磁閥也可用泄壓閥代替。旁通管宜設(shè)在消防泵出水的止回閥前,便于各臺(tái)消防泵分別檢測,且可防止系統(tǒng)從高位消防水箱出水,達(dá)不到消防泵檢驗(yàn)的目的,消防泵從消防水池吸水的自檢方式應(yīng)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(wǎng)吸水的自檢方式應(yīng)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(shè)置泄壓閥也是必要的。

4、結(jié)論

(1)消防泵自檢方式是消防給水系統(tǒng)中消防泵的性能檢查方法之一。它是消防給水系統(tǒng)加強(qiáng)維護(hù)管理的技術(shù)進(jìn)步。但消防自檢方式不能完全代替人工消防設(shè)備的檢查,消防泵仍需注意平時(shí)的定期人工維護(hù)保養(yǎng),人工定期試車,以完善系統(tǒng)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(shí)際工況。低速自檢方式主要反映了電機(jī)運(yùn)行的狀態(tài),不能完全反映水泵運(yùn)行的工況,低速自檢方式的軟啟動(dòng)器控制和變頻控制的自檢方法可起到防止消防泵機(jī)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(tǒng)中運(yùn)用。兩者各有其特點(diǎn)。在消防泵機(jī)組的設(shè)計(jì)中應(yīng)合理考慮管路的布置。對消防泵直接從市政管網(wǎng)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(shí),消防泵管路的布置方式應(yīng)滿足水源的衛(wèi)生、水量的利用和系統(tǒng)超壓的控制等要求。
(4)消防泵自檢過程的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)除了能自動(dòng)地運(yùn)行消防泵,還宜能模擬消防實(shí)際的工況,滿足消防泵機(jī)組在滅火時(shí)的需求。