消防增压稳压给水设备在消防和生活给水系统中的应用

      随着科学技术的迅猛发展，电力电子技术、微电子技术及现代控制理论的不断进步，又因为变频器所具有的高效率性能和良好的控制特性，目前在交流电动机的速度控制中较多采用。使用变频器一个突出的优点就是节省能源，而且通过发挥其理想的控制特性，消防增压稳压给水设备使用性能可以大幅提高。但在智能建筑中，生活给水和消防给水各有其特点，在节能和可靠性方面要作具体分析，从而选择更合理控制方式。本文就是对变频调速泵在智能建筑中给水系统中的具体应用作以探讨。

    1变频调速的基本原理由离心泵原理，在相似情况下水泵的流量、扬程和功率分别与其转速的一次方、二次方和三次方成正比。对于用水经常变化的场合，采用变频调速泵供水，可以显著降低节流损耗，具有明显的节能效果。按用途建筑给水分为生活(生产)给水和消防给水二大类。在生活给水系统中采用变频泵调速控制，具有节能，供水压力可调等突出优点，在国内外获得了愈来愈广泛的应用。在消防给水中对稳压泵以及在消防泵巡检时最好采用变频控制，但在消防泵灭火控制中应采用直接启动或降压启动控制方式。

    三相交流电动机的转速与频率、极数及转差率之间的关系如下：n=60f(1—s)／p其中:n——每分钟的转速；f——交流电的频率；s——转差率；p——磁极对数。

    在三相电动机中对转速的调节有多种方法，如通过调整交流电的频率、电动机的极数以及转差率来实现。以往人们通过对电机的极数变化来调整电机的转速，很少采用频率调节，但随着电力电子技术、微电子技术的发展，变频控制技术的不断成熟，人们发现通过调整电源的频率调速要比通过调整电机的极数与转差率调速方便得多，效果也好得多。所以现在，一般我们对三相交流电动机进行转速调整都通过调节三相交流电的频率来实现，其应用范围越来越广。以下是其在智能建筑中的一些应用。

    2变频器在消防增压稳压给水设备中的应用在智能建筑日益增多的今天，供水问题成为业主比较关心的问题，所以变频恒压自动供水便提上了日程。以前在一般建筑的建设中往往需要建设一个二次加压供水泵房并采用变频器实现恒压自动供水。一般情况下，为保证建筑的供水正常，在设计时往往设计成“一用两备”三台水泵。由一台变频器(附加PID调节器、单片机、PLC等器件构成控制系统)拖动三台水泵循环运转。与空调水泵控制不同，恒压供水自动控制系统通过压力传感器采集管网中的压力并将其转换成模拟信号进行变频控制。这样变频恒压水系统直接取代水塔、高位水箱及传统的气压罐供水装置，为局部加压供水开辟了新的途径。另外由于水泵耗电功率与电机转速的三次方成正比关系，所以水泵调速运行的节能效果非常明显，平均耗电量较通常供水方式节省40%。与可编程控制器结合使用，可实现循环变频，电机软启动，具有欠压保护、过压保护、短路保护、过流保护功能，工作稳定可靠，大大延长了设备的使用寿命。下面以辽宁省某市宝典大厦供水系统为例介绍其原理。

    大厦恒压供水采用三台水泵,其中1#泵为主泵，2#、3#泵为备用泵。首先，1#泵由变频器供电工作，水泵电机转速随着调节器输出给变频器控制信号的变化而改变，以保持管网压力的稳定。用水量大时，变频器输出频率升高；用水量小时，频率降低。当频率上升到50Hz(即水泵全速运转时)仍不能满足供水需要时，则PLC自动将1#泵切换到工频运行，1#泵由电网供电全速运行，2#泵由变频器供电投入运行，如果2#泵电机达到满转速时仍不能满足供水要求，则PLC自动将2#泵切换到工频运行，3#泵由变频器供电投入运行，依此规律逐个投入运行；当1#—2#泵都处于工频全速运行方式，3#处于变频运行工作方式时，如果此时用水量减小，变频器输出频率下降，当频率到达一定的下限时，供水量仍大于用水量，则系统自动将3#泵停止运行。同样，3#泵停机后，如果此时供水量还大于用水量，则系统自动将2#泵停止运行，依此类推。如果此时用水量又大于供水量，则系统自动将2#泵由变频器供电运行……，所有水泵电机从停止到满载工作及从满载工作到停止都由变频器来控制，实现带载软启动，避免了启动冲击电流和启动给水泵电机带来机械冲击，保证了管网压力稳定，满足了大厦的正常供水。

    3变频器在消防泵巡检柜中的应用在消防增压稳压给水设备中，平时消防管网由增压、稳压泵稳压，使之保持在高压(消防水压)的准备消防状态。当发生火灾，启动主消防泵立即可以提供规定压力和流量的消防用水。按我国消防规范，水消防的延续时间，最长按3小时考虑，因此主消防泵的节能问题可不予考虑，因而也无必要采用变频调速以节约电能。众所周知，发生火灾是百年、千年一遇的事件，在一般情况下是不会发生的，变频器是一种电子器件，如果采用变频器控制主消防泵变频调速，消防泵变频器长期备而不用，在发生火灾使用时反而容易发生故障，降低了消防设备的可靠性。另一个重要问题是消防备用泵的自动投入控制问题。此外，变频控制系统的电气较复杂，会降低可靠性，增加造价。消防泵的功率一般较大，其控制用变频器的价格也相应提高。综上所述，对于消防泵而言，从节能、可靠性和造价几点考虑，无必要采用变频调速技术。如果消防泵采用变频调速控制，由于消防泵(消防泵、喷淋泵)长期不投入使用，容易发生泵生锈堵转等现象，故应对消防泵定期进行低频运转，以免有消防需要时，消防水泵不能正常起动，贻误火灾的扑救。所以现在我们一般对消防泵进行自动巡检，即通过消防泵控制柜内的巡检电路让消防泵每隔一段时间进行一次自启动，巡检时采用变频控制，以利保养及节能。但在正常火灾情况下，消防泵、喷淋泵一般通过直接启动、星三角或自藕降压方式启动，以满足消防要求，且消防状态时所有的非消防电源均已切断，故一般情况下不采用变频器启动方式。

    按我国消防规范，消防泵应设有备用泵，备用泵应不小于任一台主消防泵。由多泵并联恒压供水理论，多泵并联恒压供水，变频调速泵必须是其中最大的一台泵，其余并联泵自动投入或超出是由变频控制器按用水流量变化自动控制的。如果变频泵故障可能会导致变频器跳闸，使全部消防泵停泵。从这一点考虑，消防泵采用变频调速会降低消防供水的可靠性，不宜在水消防系统中应用。

    4结论

    通过以上分析，我们知道变频器在智能建筑中的应用非常广泛，也非常有效。这也是笔者在实际工作过程中使用变频器在智能建筑电气自动控制系统中实现节能或控制的具体体会。变频器在智能建筑中的应用还远远不止这些，其它系统如空调、通风、电梯等都有广泛的应用。可以相信，它的应用将随着电子技术的发展与变频器的不断更新会越来越广泛，将会给国家和个人带来巨大的社会效益和经济效益。

消防增压稳压给水设备　　
定义： 由气压水罐、水泵、控制柜、控制仪表、管道附件等组成的，其泵身由电机和泵两部分组成。泵结构包括泵体、叶轮、泵盖、机械密封等部件，泵和电机同轴。泵的轴向力由叶轮设平衡环来进行平衡。泵进、出口在同一水平轴线上，且口径规格相同。泵设有安装底座，便于安装，增加泵运行的稳定性。

消防增压稳压给水设备特点：

　　增压泵泵密封采用机械密封，具有密封可靠，无泄漏的特点。通常用于为消防管网末端增压的给水设备。

　　分类:

　　1）消防增压稳压给水设备按供消防给水系统分:

　　a.消火栓给水系统消防增压稳压给水设备 b.自动喷水灭火系统消防增压稳压给水设备

　　c.消火栓和自动喷水灭火系统合用消防增压稳压给水设备

　　2）设备按安装位置分为:

　　a.上置式消防增压稳压给水设备 b.下置式消防增压稳压给水设备

　　3）设备按气压罐设置分为:

　　a.立式罐消防增压稳压给水设备 b.卧式罐消防增压稳压给水设备

　　c.补气式消防增压稳压给水设备 d.胶囊式消防增压稳压给水设备

　　设计选用要点:

　　1） 气压水罐的制造单位应持有压力容器制造许可证或注册书，并具备健全的质量管理体系和制度。

　　2）设备的外购配套件须有产品合格证并经入场检验合格后方可使用。设备的气压水罐、水泵机组、电器元件等构成部件，应在检验合格后方可组装使用。在使用现场组装的设备，可在现场检验整机性能。

　　3）应持有有关部门签发的生产许可证。

　　4）设备整体结构、水管路、气管路及电器线路的布置应合理，应留有安装维修空间便于操作。

　　5）设备配套使用的外购件及材料等均应选用符合国家标准(行业标准)的产品。

　　6）水泵机组的结构要求:

　　a.稳压泵应设备用泵，其工作能力应与工作泵相同b.每台稳压泵应设独立的吸水管

　　c.水泵引水方式应采用自灌式

　　7)消火栓给水系统的气压罐储水容积不小于300L；自动喷水灭火系统的气压罐储水容积不小于150L；消火栓及自动喷水灭火系统合用的气压罐储水容积不小于450L；

　　8）该设备配备稳压水泵两台（一用一备）。

消防增压稳压给水设备施工、安装要点:

　　1）、消防增压稳压给水设备的气压罐，其容积、气压、水位及工作压力应符合设计要求。

　　2）、消防增压稳压给水设备上的安全阀、压力表等的安装应符合产品使用说明书的要求。

　　3）、消防增压稳压给水设备安装位置、进水管及出水管方向应符合设计要求；安装时其四周应设检修通道，其宽度不应小于0.7m，消防气压给水设备顶部至楼板或梁底的距离不得小于1.0m。

　　4）、设备到现场须拆箱清点。安装就位须找平、灌浆。管路连接与电控接线须对照图纸，核对无误。

　　5）、设备安装完后，须对设备调试与试运转。包括水泵的启停控制，各个阀门的开关，以及设备清洗、充水后的试运转。

消防增压稳压给水设备产品标准:

　　《固定消防给水设备的性能要求和试验方法第1部分:消防气压给水设备》GA 30.1-2002