淺談消防泵啟動分析

1 前言

消防給水設(shè)備是由消防泵組、管道、閥門、電控柜及一次儀表等組成。影響消防給水設(shè)備可靠性的因素是多方面的，從數(shù)學的角度出發(fā)進行概率的分析從而得出可靠性的相關(guān)結(jié)論是一般常用的方法，本文僅從消防泵的啟動方式結(jié)合相關(guān)新技術(shù)的應(yīng)用來討論給水設(shè)備的可靠性。

2 常用消防泵啟動方式及可靠性分析

2.1 直接啟動方式

直接啟動方式線路使用器件-少，均為無源器件，此啟動方式使消防泵啟動-迅速，且啟動電流-大，對電網(wǎng)變壓器的容量要求也-大，考慮到目前所使用的水泵電機的啟動特性較好，又由于水泵為平方率負載，也可視為輕載啟動，對于低壓電機可以考慮其單臺電機功率可達90 kW，對于高壓電機(6 kV或者10 kV)其功率范圍可達幾兆瓦。當發(fā)生消防泵過載、過電流情況時，是以熱磁脫扣器的型式保護，但它的熱繼電器在動作時，“只報警，不掉閘”。此方式是-簡單、經(jīng)濟和-可靠的啟動方式。

2.2 星-角啟動方式

星-角啟動方式線路較直接啟動方式略為復雜，也均為無

源器件，通常啟動時間在60 s內(nèi)完成，其啟動電流較直接啟動方式要小，因此，可以考慮單臺電機功率可設(shè)置到110 kW，且此線路僅用于低壓電機。當發(fā)生消防泵過載、過電流情況時，是以熱磁脫扣器的型式保護，但它的熱繼電器在動作時，“只報警，不掉閘”。由于線路略復雜些，故障概率要高于前者。

2.3 自藕變壓器啟動方式

自藕變壓器啟動方式線路較前兩者復雜，也都是無源器件，一般啟動時間可在90 s內(nèi)完成，其啟動電流也較前兩者小，因此此方式的單臺電機功率范圍可達160 kW左右，此線路僅用于低壓電機。當發(fā)生消防泵過載、過電流情況時，是以熱磁脫扣器的型式保護，但它的熱繼電器在動作時，“只報警，不掉閘。”由于線路也較前兩者復雜，故障概率要高于前兩者。

2.4 KB0啟動方式

KB0啟動方式也是無源啟動方式，它是將斷路器、接觸器、過載繼電器、隔離開關(guān)等分離元器件的主要功能集成化，并能夠綜合多種信號，實現(xiàn)控制與保護特性在產(chǎn)品內(nèi)部自配合。具有體積小、短路分斷性能指標高、機電壽命長和運行可靠性高、使用安全方便、節(jié)能節(jié)材等優(yōu)點。但是，由于該器件的額定電流等級只能到125 A，也沒有高壓產(chǎn)品，只能應(yīng)用于小功率的低壓消防泵而受到限制。另外，需注意，在選型時，務(wù)必選用

消防型產(chǎn)品。因為，當消防泵過載、過電流時，該器件“不掉閘、只報警”，符合消防泵控制保護的要求。此方式在應(yīng)用于小功率消防泵的情況下，對可靠性的提高明顯，要優(yōu)于前幾種方式，同時，成本較之也會高些。

2.5 軟啟動器啟動方式

RQ器件即是軟啟動器。此為有源啟動方式，線路較前幾者復雜。此方式-大的優(yōu)點是無啟動電流，其啟動時間可根據(jù)水泵電機功率在0～3 600 s方便設(shè)定，所以單臺電機的功率范圍可達幾百千瓦，由于器件的原因，此方式大都用于低壓電機(目前已有關(guān)于高壓泵的應(yīng)用報道)，也很適應(yīng)EPS供電電源的情況。由于它的保護是電子式的，消防泵過載、過流、電源欠壓、缺相等原因都會使它立即進入“掉閘”保護，關(guān)斷輸出，這就是有源性器件的特點。在火災(zāi)發(fā)生的情況下，一旦消防泵過載或電源發(fā)生過壓、欠壓等，消防泵會立即停止運行。所以它的可靠性較前幾種方式稍差。

2.6 變頻器啟動方式

當應(yīng)用在高壓泵時，需配置相應(yīng)的輸入和輸出變壓器。此為有源啟動方式，線路與軟啟動器方式復雜程度要更甚些。也是無啟動電流，其啟動時間可任意方便設(shè)定，單臺電機功率和電機電壓范圍可達幾兆瓦及10 kV。也很適應(yīng)EPS電源供電電源的情況。由于它線路復雜，特別是變頻器的有源性所以它的可靠性較前幾者都差。

3 有源器件與無源器件應(yīng)用的商榷

綜上所述，軟啟動器和變頻器均為有源啟動方式，其他方式為無源方式。那么如何評價有源方式的可靠性呢?

3.1 應(yīng)用現(xiàn)狀

軟啟動器和變頻器均是舶來品，自20世紀80年代中期在我國開始廣泛使用。可是，我們注意到一個現(xiàn)象：NFPA標準和FM的認證產(chǎn)品中沒有涉及此內(nèi)容，也未見到使用軟啟動器和變頻器作為消防泵的啟動方式和文章的報道。這不能看作是他們的疏忽。因為，在歐美等多國進口的設(shè)備中，生活和生產(chǎn)使用的泵類中廣泛使用軟啟動器和變頻器。這可理解為他們是從消防設(shè)備的可靠性出發(fā)而采取的方式，不提倡使用。可是，我國的情況卻截然不同，有源啟動方式在消防泵的啟動中被廣泛采用。目前在我國使用的軟啟動器和變頻器的質(zhì)量良莠不齊，品牌品質(zhì)也參差不齊，使用者的水平更是優(yōu)劣不一，設(shè)計方和應(yīng)用方的理解、認識存在較大差異。如：在消防泵的過載保護方式上，有源和無源方式截然不同。當在無源方式時，其熱磁保護(熱繼電器)在過載后，只報警不停泵。但是，在有源方式時，其準確的電子式保護在過載后會立即關(guān)斷軟啟動器或變頻器的輸出而停泵，此時，如果消防事件發(fā)生如何啟動消防泵給出水源，從而完成消防滅火呢?

3.2 建議

筆者認為，在消防泵啟動方式的選擇上不宜采用有源方式，應(yīng)采用無源方式。直接啟動方式可以滿足大多數(shù)的建筑物對消

防給水設(shè)備容量的要求，所以應(yīng)該首先推薦。目前，到了應(yīng)該規(guī)范消防泵的啟動方式(目前，在我國還沒有一個規(guī)范涉及到此問題)的時候了，否則在強調(diào)消防安全重要性的今天，這無疑是管理上的漏洞，此漏洞是造成建筑防火的不穩(wěn)定因素。

4 一種高可靠性的消防泵啟動裝置

如果在消防事件發(fā)生時，消防泵的啟動控制回路(二次線路)發(fā)生故障時消防泵啟動不了怎么辦?下面介紹一種具有緊急啟動消防泵機械裝置的消防給水設(shè)備控制裝置。

該裝置在雙電源轉(zhuǎn)換線路、低壓電器組成的主回路的連接結(jié)構(gòu)和柜體前面板上的電壓表、電流表、若干指示燈和按鈕的結(jié)構(gòu)外，其特征包括：一個操作手柄、卡銷、由操作手柄帶動的連動桿、連動桿上的復位彈簧、由連動桿帶動的旋轉(zhuǎn)開關(guān)、由連動桿帶動的橫桿及由橫桿帶動的可調(diào)節(jié)的短桿組成的在消防緊急情況下啟動消防水泵的手動機械裝置。由連動桿帶動的旋轉(zhuǎn)開關(guān)，在操作手柄逆時針旋轉(zhuǎn)90° 后其電狀態(tài)為斷開位置。短桿是由絕緣材料制造的，且其上有螺紋并帶有兩只螺母用以調(diào)整和緊固短桿，調(diào)整短桿的標準是使其距離主電路中的主接觸器在短桿由手柄推入時的傳動力可能使主接觸器的所有觸點接實而不能產(chǎn)生虛接。卡銷安裝在柜體的側(cè)梁上，且其為連動桿的活動軸，在手柄逆時針旋轉(zhuǎn)90° 并按下后，其要將連動桿卡住，使連動的短桿能持續(xù)的壓緊在主接觸器上。然后，當手柄順時針旋轉(zhuǎn)時，連動桿上的復位彈簧會使其恢復到位置。橫桿為工字鋼結(jié)構(gòu)，它的一端以軸的形式固定在柜體的另一側(cè)梁上，以此軸心，可以平行移動;另一端就是由連動桿帶動作平行的移動，正是此平行移動帶動著短桿做著壓緊或施放主接觸器的動作。

當消防事件發(fā)生時，若消防泵控制柜的電路發(fā)生了故障而使消防泵不能啟動時，被授權(quán)者可立即操作手柄，把它逆時針旋轉(zhuǎn)90° 后，適當?shù)挠昧Π聪隆４藭r主電路的主接觸器被強制壓下，即接通了消防水泵的電機饋電電源，這樣，水泵就被強行啟動了(而不是按原來電路按排的啟動程序)。之所以先要做逆時針旋轉(zhuǎn)的動作是為了操作旋轉(zhuǎn)開關(guān)先斷開控制柜內(nèi)的二次控制線路的電源。在消防事件結(jié)束后，被授權(quán)者只需順時針旋轉(zhuǎn)手柄，它會自動被復位彈簧復位到初始狀態(tài)。

目前，本技術(shù)已成功的應(yīng)用在多個大型的公共建筑的消防給水設(shè)備中。如：北京甲骨文總部(世界500強之一)、中國藍星集團總部大樓、人民劇院及某軍工等項目中。此啟動技術(shù)成為消防給水啟動方式的新的技術(shù)突破，以它的創(chuàng)造性、新穎性和實用性受到用戶和消防管理部門的歡迎。