秦加彬

河南省城鄉(xiāng)建筑設(shè)計院有限公司，河南 鄭州 450002

在滅火實踐過程中，消防工作能否正常進(jìn)行，至關(guān)重要的一點就是在其程中能否有持續(xù)不間斷的供水，而要可靠的供水除了管道系統(tǒng)要按照要求規(guī)范設(shè)計外，系統(tǒng)及時有效地啟動也是很關(guān)鍵的。

1 備用消防水泵的必要性

根據(jù)《高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范》和《建筑設(shè)計防火規(guī)范》等相關(guān)法律規(guī)定，消防給水設(shè)施要設(shè)置消防水箱和消防水泵，并輔以高壓給水系統(tǒng)時，保證該設(shè)施的正常給水。消防水泵是高層建筑重要滅火設(shè)施，在高層建筑消防給水系統(tǒng)中擔(dān)任著重要的角色，能否正常給水直接關(guān)乎廣大公民的生命財產(chǎn)安全。消防給水設(shè)施在設(shè)計的過程中要本著絕對安全的理念，即保證在救火過程中某一水泵的故障出現(xiàn)仍能保證不間斷地供水。

我國目前的消防水泵均采取電氣控制技術(shù)，這種控制能有效的根據(jù)消防中心的要求或工作人員的要求自動或手動啟停，并根據(jù)電力情況實現(xiàn)缺相、欠壓、超壓、過載等各項功能。消防水泵正常及時供水有兩個必要條件：1）供電正常，在高層建筑的消防水泵的供電，應(yīng)按一、二級負(fù)荷要求供電，應(yīng)在最末一級配電箱處設(shè)置自動切換裝置，也就是供電變壓器雙路供電；2）規(guī)定消防給水系統(tǒng)應(yīng)有備用的消防水泵，并能轉(zhuǎn)換運行。

在工作水泵（主泵）有故障的時，備用水泵能自動切換并投入供水，無疑對給水系統(tǒng)的可靠性有著極大的提高，不僅可以滿足消防用水的要求，而且在遇到重大火災(zāi)時，能夠保證供水的及時性，最大限度的保護(hù)人民的生命財產(chǎn)安全，減少火災(zāi)損失，具有有非常重要的意思。

2 傳統(tǒng)備用消防水泵啟動方式

傳統(tǒng)備用消防水泵啟動控制方式一般為：當(dāng)自動報警系統(tǒng)的低壓電，在控制柜里布置檢測斷路器的工作狀態(tài)和主機或控制要求是否一致，在接到啟動水泵命令時，如果檢測的斷路器不工作或沒有按照指令要求動作，此時，備用泵延時自動啟動，所利用的檢測對象為接觸器的輔助觸點和熱繼電器，判斷的標(biāo)準(zhǔn)是電氣信號，而不是實踐工作情況。這樣的控制方式只有在接觸器本身、斷路器跳閘、熱繼電器動作出現(xiàn)故障時，備用消防水泵方可自動啟動。

3 傳統(tǒng)備用消防水泵存在的問題

3.1 水泵機電或機械故障

備用泵不能自動投入不靈活不能自動投入水泵機械故障，如電機空轉(zhuǎn)、水泵抽空、機械性能損壞、電機損壞、電線未連接等原因，通過機械的自身裝置能夠控制工作泵的接觸器的吸合，但在這種情況下水泵仍不能正常供水，傳統(tǒng)的控制方式控制中心仍然認(rèn)為消防泵已經(jīng)啟動，不會主動切換到備用泵，也不會報警。

3.2 水泵壓力下降，流量不夠，備用泵無法自動投入

這是傳統(tǒng)消防水泵存在的又一問題，相關(guān)房屋防火規(guī)范中規(guī)定，建筑室內(nèi)消火栓給水系統(tǒng)的消防用水量要保證建筑物消防必要的最低用水量，這種用水量以撲救高層建筑物初中期火災(zāi)用水量為標(biāo)準(zhǔn)。如果選擇較大的室內(nèi)水泵非常龐大，消防用水量大，占地面積寬，投資也隨之增大。如果主消防泵按該用水量設(shè)置時又會存在缺陷，造成發(fā)生大面積火災(zāi)時，水量可能就不夠，滿足不了消防要求，出現(xiàn)管網(wǎng)壓力下降。當(dāng)發(fā)生大面積火災(zāi)時，消防管網(wǎng)壓力下降，工作泵供水量不足，備用泵應(yīng)能一起投入運行。按傳統(tǒng)的控制方式，當(dāng)存在供水量不夠，壓力下降，備用泵卻不能自動投入工作。另外由于年久失修，即使選擇的水泵供水量足夠，管道也往往會出現(xiàn)破裂、出口閥門、水泵進(jìn)口等問題，出現(xiàn)流量不足、壓力下降，傳統(tǒng)的控制方式也無法監(jiān)測或得知，所以也無法啟動備用泵。

3.3 電流的變化，備用泵的誤動

電動機負(fù)荷電流的正常值較難確定；當(dāng)水泵處于特性曲線上不同工況點時，水泵的功率變化范圍較大，而且泵軸輕微卡滯，閥門開啟度變化引起管路阻力變化等影響供水會引起電機負(fù)荷電流的不正常變化。例如：目前浙江省消防設(shè)施檢測中是將工作泵接觸器輸出端接線斷開，使工作泵電機電流為零來檢測備泵電機能否啟動。實際上這種做法不能涵蓋主泵電機運行而泵未能正常供水的情況。

4 備用泵啟動方式的改進(jìn)

基于上述研究，從整個給水系統(tǒng)分析，不論是流量不足，還是電氣故障、機械故障等問題，都可從消防管網(wǎng)壓力上反映出來，通過對其進(jìn)行分析，可以看出問題產(chǎn)生的原因，反映水泵的工況及消防用水情況。因此，將消防管網(wǎng)壓力作為備用泵啟動控制的依據(jù)，是較理想的措施。即每個室內(nèi)消火栓處的按鈕不宜直接啟動消防水泵，可以把它作為警報信號傳送給消防水泵房或消防值班室，提醒管理人員應(yīng)立即查明、核實火情，防止誤報；嚴(yán)格地講，只有水流指示器并壓力的水力信號才是真正火警信號，才可以直接啟動消防水泵。簡單易行的實現(xiàn)方法是在消防水泵供水總出水管處安裝可靠的水流指示器和電節(jié)點壓力傳感器或壓力表，總管的壓力還低設(shè)定壓力下限，工作泵起動一定時間（30s）內(nèi)，（下限必須滿足最不利點的消防需要），備用泵經(jīng)延時一并自動投入工作。

對室內(nèi)消火栓給水系統(tǒng)；1）啟動消防工作泵信號可以是在消火栓箱處遠(yuǎn)程啟泵按鈕啟動或在消防控制中心手動起泵，也可以在水泵房消防水泵電控箱上手動啟泵。對濕式自動噴水滅火系統(tǒng)：2）啟動消防工作泵信號可以是任一水流指示器動作信號+濕式報警閥組壓力開關(guān)動作信號，也可以是在水泵房或消防控制中心手動啟泵。

我們常見到的消防供水設(shè)備為“一用一備”的傳統(tǒng)配置方式，長期以來這種方式有著許多優(yōu)點，它造價較低，配置簡單，廣泛的應(yīng)用于消防領(lǐng)域。通過不斷的實踐來看，其缺點也是十分明顯的，傳統(tǒng)的大流量水泵在消防滅火小流量運行時壓力升高到設(shè)定壓力上限，往往產(chǎn)生超壓現(xiàn)象，以至于消火栓難以打開，造成消火栓早期的超壓，消火栓操作人員穩(wěn)不住水槍，水槍后坐力大，甚至?xí)鹚畮П训仁鹿?。另外，該配置方式在水泵供水流量大?0L/s時，由于其啟動電流較大，單臺電機功率較大，啟動時對電網(wǎng)的電流沖擊較大，不利于定期自動巡檢方式對水泵進(jìn)行維護(hù)和采用定期人工啟動。但兩臺大泵一用一備時，應(yīng)停止一臺泵工作，避免系統(tǒng)超壓，這樣起動停機過于頻繁，對電機、水泵不利。解決的辦法是采用采用新型供水方式，即多臺水泵并聯(lián)運行的供水。根據(jù)出水量的不同，做到供水不足時，啟動不同流量的消防泵，可增加開泵數(shù)量；壓力升高時，可減少開泵數(shù)量?？垢蓴_能力強、可靠性高的工業(yè)可編程序控制器（PLC）是電控系統(tǒng)常采用的裝置，通過編程實現(xiàn)循環(huán)啟泵，先開的水泵先停，后開的水泵后停，這樣就能避免停機過于頻繁的問題，很好地解決了系統(tǒng)超壓和水泵起動。

5 備用水泵啟動的條件

5.1 對供電變壓器容量的要求

考慮到變壓器供電時局部電網(wǎng)穩(wěn)態(tài)運行要求二次壓降在允許范圍內(nèi)，當(dāng)交流電動機的容量小于供電變壓器的額定容量的10%～15%時，可以一次啟動成功；如果電動機容量是略微超過上述數(shù)值，則可以采用星三角啟動或帶補償器啟動等削減啟動容量的方式啟動。上述情況都可以認(rèn)為電源具備消防水泵自動切換運行的條件。

水泵電機啟動時變壓器的負(fù)荷率對水泵電機啟動能否成功影響很大。在空載情況下加載與在滿載狀態(tài)下再增加一臺水泵電機的啟動功率輸出，對局部電網(wǎng)承受的壓降變化和穩(wěn)定性的考驗是很大的。按消防規(guī)范規(guī)定，當(dāng)火災(zāi)確認(rèn)以后，消防控制室應(yīng)能切斷有關(guān)部位的非消防電源。符合國家規(guī)范的設(shè)計和安裝施工將在一定程度上保證供電變壓器的低負(fù)荷率以滿足消防水泵電機的啟動功率需求。

5.2 對消防水泵的要求

組成消防水泵的電氣控制箱、電動機、聯(lián)軸器、水泵等部件均應(yīng)完好，并保證處于準(zhǔn)工作狀態(tài)。

電氣控制系統(tǒng)不應(yīng)出現(xiàn)過載或短路故障，控制電路也不應(yīng)出現(xiàn)線路、元件及觸點故障；電機、水泵應(yīng)轉(zhuǎn)動靈活，不能有卡滯現(xiàn)象，泵軸密封應(yīng)良好。

5.3 對管網(wǎng)系統(tǒng)的要求

消防水泵啟動時，管網(wǎng)需設(shè)置在不需人工操作并能適應(yīng)自動啟動運行的狀態(tài)。消防主備泵進(jìn)出口閥門應(yīng)開啟，并采用自灌式引水方式；各處止回閥安裝符合設(shè)計要求。水泵供水管上應(yīng)設(shè)自動泄壓系統(tǒng)。

[1]高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范(GB50045-95)，2001.

[2]吳齊，向茂良.對消防水泵配置的一點建議[J].消防科學(xué)與技術(shù)，2002，21(1).