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消防泵启动方式是否影响给水设备的可靠性


消防泵启动方式是否影响给水设备的可靠性
我们大家都知道,高层建筑一旦发生火灾,往往要立足于栓系统或自动喷水灭火系统对每一幢高层建 自救。也就是说,高层建筑主要依靠自身设筑都是至关重要的,这里就消防泵的安全可置的消防设施来完 成火灾的扑救。为此今天我们来谈一点消防泵启动意见。 首先、我们来应该清楚消防给水设备是由消防泵组、管道、阀门、电控柜及一次仪表等组成。影响消 防给水设备可靠性的因素是多方面的,从数学的角度出发进行概率的分析从而得出可靠性的相关结论是一 般常用的方法,本文仅从消防泵的启动方式结合相关新技术的应用来讨论给水设备的可靠性。 其次,常用消防泵启动方式及可靠性分析 1、直接启动方式 直接启动方式线路使用器件最少, 均为无源器件, 此启动方式使消防泵启动最迅速, 且启动电流最大, 对电网变压器的容量要求也最大,考虑到目前所使用的水泵电机的启动特性较好,又由于水泵为平方率负 载, 也可视为轻载启动, 对于低压电机可以考虑其单台电机功率可达 90kW, 对于高压电机(6kV 或者 10kV) 其功率范围可达几兆瓦。当发生消防泵过载、过电流情况时,是以热磁脱扣器的型式保护,但它的热继电 器在动作时,“只报警,不掉闸”。此方式是最简单、经济和最可靠的启动方式。 2、星-角启动方式 星-角启动方式线路较直接启动方式略为复杂,也均为无源器件,通常启动时间在 60s 内完成,其启 动电流较直接启动方式要小。因此,可以考虑单台电机功率可设置到 110kW,且此线路仅用于低压电机。 当发生消防泵过载、过电流情况时,是以热磁脱扣器的型式保护,但它的热继电器在动作时,“只报警, 不掉闸”。由于线路略复杂些,故障概率要高于前者。 3、自藕变压器启动方式 自藕变压器启动方式线路较前两者复杂,也都是无源器件,一般启动时间可在 90s 内完成,其启动电 流也较前两者小,因此此方式的单台电机功率范围可达 160kW 左右,此线路仅用于低压电机。当发生消 防泵过载、过电流情况时,是以热磁脱扣器的型式保护,但它的热继电器在动作时,“只报警,不掉闸。” 由于线路也较前两者复杂,故障概率要高于前两者。 4、KB0 启动方式 KB0 启动方式也是无源启动方式,它是将断路器、接触器、过载继电器、隔离开关等分离元器件的主 要功能集成化,并能够综合多种信号,实现控制与保护特性在产品内部自配合。具有体积小、短路分断性 能指标高、机电寿命长和运行可靠性高、使用安全方便、节能节材等优点。但是,由于该器件的额定电流 等级只能到 125A,也没有高压产品,只能应用于小功率的低压消防泵而受到限制。另外,需注意,在选 型时,务必选用消防型产品。因为,当消防泵过载、过电流时,该器件“不掉闸、只报警”,符合消防泵

控制保护的要求。此方式在应用于小功率消防泵的情况下,对可靠性的提高明显,要优于前几种方式,同 时,成本较之也会高些。 5、软启动器启动方式 RQ 器件即是软启动器。此为有源启动方式,线路较前几者复杂。此方式最大的优点是无启动电流, 其启动时间可根据水泵电机功率在 0~3600s 方便设定,所以单台电机的功率范围可达几百千瓦,由于器 件的原因,此方式大都用于低压电机(目前已有关于高压泵的应用报道),也很适应 EPS 供电电源的情况。 由于它的保护是电子式的,消防泵过载、过流、电源欠压、缺相等原因都会使它立即进入“掉闸”保护, 关断输出,这就是有源性器件的特点。在火灾发生的情况下,一旦消防泵过载或电源发生过压、欠压等, 消防泵会立即停止运行。所以它的可靠性较前几种方式稍差。 6、变频器启动方式 当应用在高压泵时,需配置相应的输入和输出变压器。此为有源启动方式,线路与软启动器方式复杂 程度要更甚些。也是无启动电流,其启动时间可任意方便设定,单台电机功率和电机电压范围可达几兆瓦 及 10kV。也很适应 EPS 电源供电电源的情况。由于它线路复杂,特别是变频器的有源性所以它的可靠性 较前几者都差。

综上所述,软启动器和变频器均为有源启动方式,其他方式为无源方式。那么如何评价有源方式的可 靠性呢? 我们先来看一下消防泵应用现状:

软启动器和变频器均是舶来品,自 20 世纪 80 年代中期在我国开始广泛使用。可是,我们注意到一 个现象:NFPA 标准和 FM 的认证产品中没有涉及此内容,也未见到使用软启动器和变频器作为消防泵的 启动方式和文章的报道。这不能看作是他们的疏忽。因为,在欧美等多国进口的设备中,生活和生产使用 的泵类中广泛使用软启动器和变频器。这可理解为他们是从消防设备的可靠性出发而采取的方式,不提倡 使用。可是,我国的情况却截然不同,有源启动方式在消防泵的启动中被广泛采用。目前在我国使用的软 启动器和变频器的质量良莠不齐,品牌品质也参差不齐,使用者的水平更是优劣不一,设计方和应用方的 理解、认识存在较大差异。如:在消防泵的过载保护方式上,有源和无源方式截然不同。当在无源方式时, 其热磁保护(热继电器)在过载后,只报警不停泵。但是,在有源方式时,其准确的电子式保护在过载后会 立即关断软启动器或变频器的输出而停泵,此时,如果消防事件发生如何启动消防泵给出水源,从而完成 消防灭火呢? 笔者认为,在消防泵启动方式的选择上不宜采用有源方式,应采用无源方式。直接启动方式可以满足 大多数的建筑物对消防给水设备容量的要求, 所以应该首先推荐。 目前, 到了应该规范消防泵的启动方式(目 前,在我国还没有一个规范涉及到此问题)的时候了,否则在强调消防安全重要性的今天,这无疑是管理上 的漏洞,此漏洞是造成建筑防火的不稳定因素。 最后,我们谈一下如果在消防事件发生时,消防泵的启动控制回路(二次线路)发生故障时消防泵启动 不了怎么办?下面介绍一种具有紧急启动消防泵机械装置的消防给水设备控制装置。 该装置在双电源转换线路、低压电器组成的主回路的连接结构和柜体前面板上的电压表、电流表、若 干指示灯和按钮的结构外,其特征包括:一个操作手柄、卡销、由操作手柄带动的连动杆、连动杆上的复 位弹簧、由连动杆带动的旋转开关、由连动杆带动的横杆及由横杆带动的可调节的短杆组成的在消防紧急 情况下启动消防水泵的手动机械装置。由连动杆带动的旋转开关,在操作手柄逆时针旋转 90°后其电状态 为断开位置。短杆是由绝缘材料制造的,且其上有螺纹并带有两只螺母用以调整和紧固短杆,调整短杆的 标准是使其距离主电路中的主接触器在短杆由手柄推入时的传动力可能使主接触器的所有触点接实而不能 产生虚接。卡销安装在柜体的侧梁上,且其为连动杆的活动轴,在手柄逆时针旋转 90°并按下后,其要将 连动杆卡住,使连动的短杆能持续的压紧在主接触器上。 然后,当手柄顺时针旋转时,连动杆上的复位弹簧会使其恢复到位置。横杆为工字钢结构,它的一端 以轴的形式固定在柜体的另一侧梁上,以此轴心,可以平行移动;另一端就是由连动杆带动作平行的移动, 正是此平行移动带动着短杆做着压紧或施放主接触器的动作。 当消防事件发生时,若消防泵控制柜的电路发生了故障而使消防泵不能启动时,被授权者可立即操作 手柄,把它逆时针旋转 90°后,适当的用力按下。此时主电路的主接触器被强制压下,即接通了消防水泵 的电机馈电电源,这样,水泵就被强行启动了(而不是按原来电路按排的启动程序)。之所以先要做逆时针 旋转的动作是为了操作旋转开关先断开控制柜内的二次控制线路的电源。在消防事件结束后,被授权者只 需顺时针旋转手柄,它会自动被复位弹簧复位到初始状态。

目前,本技术已成功的应用在多个大型的公共建筑的消防给水设备中。如:北京甲骨文总部(世界 500 强之一)、中国蓝星集团总部大楼、人民剧院及某军工等项目中。此启动技术成为消防给水启动方式的新的 技术突破,以它的创造性、新颖性和实用性受到用户和消防管理部门的欢迎。


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