提要：分析了利用消防泵转速进行自检的方式。自检方式可分为常速自检方式和低速自检方式,其中低速自检方式中又有软启动器方法和变频方法。通过对消防泵的这两种自检方式的比较和分析,指出了消防泵自检的技术要求,为消防泵自检方式的应用提供了一定的技术依据和保障。
关键词：消防泵 自检方式(自动巡检) 常速自检 低速自检
0、前言
消防给水是水灭火系统中的一个重要组成部分,而消防泵又是消防给水中的关键设备。在消防给水系统中,消防泵给水的可靠性直接决定了灭火的成功与否。
建筑消防给水设备在运行上具有一个普遍的特点,即这些设备平时很少运行,一旦灭火时却需要可靠地投入使用。但是,这些设备由于长期不用,灭火时却不一定能保证设备的正常运行。其中,消防泵也不例外。为加强消防泵给水的可靠性,上海市工程建设标准《民用建筑水灭火系统设计规程》(DGJ08-94-2001) 在国内首次提出了消防泵的自检问题。该规程规定,超高层建筑、一类高层公共建筑的消防泵宜设定时自检装置。另在修订中的《建筑设计防火规范》也提出:消防给水设备必须具有自动巡检功能。
消防泵的自检即自动巡检,它是在设定的时间周期内自动地启动消防泵,对消防泵的运行进行检查。消防泵自检的目的在于增加消防泵的可靠性,保证消防给水系统整体的可靠。采用消防泵的定时自检装置,有利于及时了解消防泵的实际性能,解决消防泵的锈蚀卡死问题、保持消防泵良好的工况,也有利于消防系统管理的智能化。它对提高消防给水系统的安全可靠性有一定的意义。
1、消防泵自检方式
1.1 常速自检方式
常速自检方式又称工频自检方式。它是定期将消防泵以额定转速运行一段时间后自动停泵。图1 ,图2 为常速自检方式的管路设计。为保证自检时消防泵运行的压力对系统不造成破坏,必须对消防泵原有的进出水管路进行调整完善。
在消防泵从消防水池吸水的方式中,应在出水管上设旁通管。自检时打开旁通管上的电磁阀,消防泵自检运行的出水从旁通管排至消防水池,自检完成后关闭电磁阀,恢复原正常工作状态。在消防泵从市政给水管网吸水的方式中,也应考虑自检运行时的超压。此时,在消防泵的进出水管上设旁通,自检时打开电磁阀,使出水又回到进水管路。运行超压后,从系统的泄压阀排至室外明沟。同时,为防止对市政给水的二次污染,在消防泵的吸水管路上须设置倒流防止器。
1.2 低速自检方式
低速自检方式也是消防泵定期巡检的方式之一。消防泵在自检时是以独特的低速方式运行,它对消防给水管网不必作较大的改动(见图3) 。在低速自检方式中,消防泵的转速较低,其出水压力较小。根据控制方法的不同,可分为软启动器方法和变频方法。
1.2.1 软启动器方法
它利用软启动器来控制消防泵的自检,不考虑降压启动。在预先设定的周期内,按预先设定的软启动器运行方式进行消防泵的自检。这种运行方式是由软启动器来控制消防泵的启动阶段,即消防泵的定时软启动技术(SSD) 。它时间较短,一般在10 s左右。整个过程运用可编程控制技术( PLC) 来实现,以达到消防泵始终保持良好的准备状态。
现上海市建筑产品推荐性通用图集《XZW 系列消防自检和稳压给水设备、XW 系列消防稳压设备安装》(2000 沪S/ T - 102) 中,消防自检采用的就是软启动器方法。
1.2.2 变频方法
这种方法是由微机控制器( PCL) 中的巡检周期时钟启动巡检子程序,从变频调速器中输出一个较低的频率去驱动消防泵。通常,控制消防泵的频率所产生的转速在300 r/ min 左右。因其转速远低于消防泵的额定转速,故系统中不会出现较大的增压,消防给水系统可采用原有的管路。在巡检过程中,变频器是从零Hz 开始馈电,消防泵的启动也就较平缓,消防泵无机械冲击,消防泵的转速使叶轮保持转动但不出水的临界状态,不致造成系统管网的超压。倒流防止器的设置与图2 同。
2、消防泵的2 种自检方式的分析和比较
2.1 技术性
消防泵自检方式为消防给水系统中消防泵的日常检测提供了一种方法。在消防泵自检中,不仅可防止消防泵的锈蚀卡死,还可对电机过载、短路、过压、缺相、欠压、过热等作出报警。消防泵的自检对提高系统的管理水平不失为一种技术进步。
在2 种消防泵自检方式中,均能体现出自检对消防泵的维护作用,但低速自检方式仅运行了消防泵启动中的一个初级阶段,不能完全反映出今后消防泵实际运行的工况。此外,消防泵自检的结果反馈到消防控制中心后,需要人工作出进一步的判断。故消防泵自检方式不能完全代替人工对消防泵的维护管理。
2.2 自检方式的分析
常速自检方式在一定的时间内模拟了消防给水的实际工况。其检测的是消防泵启动、正常运行的全过程。而在管路设计上需作改进。最重要的是要防止旁通管路上的电磁阀故障,必须做到在自检时打开,自检完成后及时关闭。
低速自检方式不需对消防泵的管路作改动,但其检测的仅是消防泵正常工况中的一个阶段。消防泵可分为直接启动和间接启动,功率较大的需要间接启动。而间接启动有Y/ △降压启动、自耦降压启动、软启动器启动等方式。在消防泵运行中,软启动器启动仅是消防泵运行的一个前期阶段,其后才是正常的运行。变频方法也未能运行到工频阶段。但对于防止消防泵的锈蚀,低速自检方式还是有一定的作用。相对而言,它具有低频驱动、低速转动、设备低功耗运行的特点。
2.3 自检方式的比较
在消防泵自检方式中,常速自检方式和低速自检方式均在消防泵的维护中起到了一定的作用。从维护管理的角度看,它们都可在消防给水系统中运用。相对而言,常速自检方式能反映出消防泵实际的运行工况。从消防泵故障原因的角度看,消防泵长期不用造成的故障主要是泵机组轴的咬合问题。电机启动不完全的工况问题较少,故过分强调消防泵完整工况的运行,其意义不是很大。常速自检方式适用于消防泵从消防水池吸水的情况,设计中应合理考虑管路的布置。图2 方法在运行中存在一定的问题,很快可造成超压,在工程中应用不是很合适。而常速自检方式和低速自检方式各有其特点。低速自检方式虽对消防泵的运行检测工况不全面,但对消防泵管路的设计无特殊要求,基本上可以适用于消防泵自检的技术要求。它较适用于消防泵直接从市政管网吸水的情况。
2 种自检方式的主要特点对比见表1 。
通过分析比较可以看出,当消防泵从消防水池吸水时,宜选用常速自检方式或低速自检方式(见图1 和图3) ;当消防泵从市政给水管网吸水时,宜选用低速自检方式,采用变频方法或软启动器方法均可(见图3) 。
3、消防泵自检的技术要求
消防泵自检作为消防给水系统中的新技术,无论是哪种自检方式,均需要有一定的技术要求作保障,才能使其完善、可靠。
(1) 消防泵自检方式均需采用PLC 控制。自检的周期一般设定在10～15 d ,每次自检运行时间宜在5～10 min。消防给水系统每年宜进行一次全面的测试,消防泵也应进行出水(正常工况) 的试验。这是因为消防泵自检的最佳工况是能真实地反映消防泵实际运行的工况。
(2) 消防自检方式应具有火灾时自动切换功能,并确保消防泵启动后不得自动停泵。在消防泵灭火运行时,对自检信号应不予响应。
在消防泵自检期间,若遇到消防运行的命令时,应能立即中断正在进行的自检动作,及时关闭旁通管路上的电磁阀并加以确认,强行停止自检。系统自动将消防泵转入正常(工频) 工况,使消防泵达到额定转速,确保消防泵的出水能满足系统的流量和扬程要求。
(3) 在设有消防自检的消防给水系统中,从可靠的角度出发,均需设置泄压阀。无论是常速自检方式还是低速自检方式,都有可能出现系统的超压问题。若电磁阀未打开或软启动器、变频器运行不正常,就可能在闷泵。泄压阀可在系统中设一套共用。
(4) 由于消防泵加强了平时的维护管理,消防泵需要经常运行,故消防泵机组也需考虑水泵和管路的隔振措施。作为消防泵还应防止被冰冻,保证系统的正常,不致设备失效和损坏。
除了满足以上的技术要求外,对于常速自检方式,还应能在消防泵自检前自动打开电磁阀,并必须在自检完成后自动关闭该阀门。其中的电磁阀也可用泄压阀代替。旁通管宜设在消防泵出水的止回阀前,便于各台消防泵分别检测,且可防止系统从高位消防水箱出水,达不到消防泵检验的目的,消防泵从消防水池吸水的自检方式应利用自检的排水,可将其回到消防水池再利用并可投加消毒剂。其排水管的管径宜与消防泵出水的管径相同。消防泵从市政管网吸水的自检方式应防止消防给水对市政给水的回流污染。对于低速自检方式,设置泄压阀也是必要的。
4、结论
(1) 消防泵自检方式是消防给水系统中消防泵的性能检查方法之一。它是消防给水系统加强维护管理的技术进步。但消防自检方式不能完全代替人工消防设备的检查,消防泵仍需注意平时的定期人工维护保养,人工定期试车,以完善系统给水的可靠性。
(2) 消防泵自检方式主要有2 种。常速自检方式可以较好地模拟消防给水的实际工况。低速自检方式主要反映了电机运行的状态,不能完全反映水泵运行的工况,低速自检方式的软启动器控制和变频控制的自检方法可起到防止消防泵机组的锈蚀卡死作用。
(3) 常速(工频) 自检方式是一种较好的自检方法。常速自检方式和低速自检方式均可在消防给水系统中运用。两者各有其特点。在消防泵机组的设计中应合理考虑管路的布置。对消防泵直接从市政管网吸水和消防泵从消防水池中吸水的形式,采用常速自检方式时,消防泵管路的布置方式应满足水源的卫生、水量的利用和系统超压的控制等要求。
(4) 消防自检过程的评价标准除了能自动地运行消防泵,还宜能模拟消防实际的工况,满足消防泵机组在灭火时的需求。