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消防給水自動巡檢技術的研究與應用

2012-04-03

2011年第
9期消防技術與產品信息

消防給水自動巡檢技術的研究與應用


高珊
(北京市西城區消防支隊彩8彩票官网平台,北京
100032)


摘要
:介紹了消防給水自動巡檢技術在防火監督中的應用彩8彩票官网平台彩8彩票官网平台。該技術可以使消防泵組周期性的作低速轉動彩8彩票官网平台,防止消防泵
長期不用可能造成的銹蝕和銹死彩8彩票官网平台。同時彩8彩票官网平台,為了完善該技術彩8彩票官网平台,又提出了應用于消防給水自動巡檢裝置的匹配器。該匹配器
使得變頻調速器和各消防水泵電機的得以合理匹配,完善了自動巡檢技術彩8彩票官网平台,提高了設備的安全可靠性和消防給水系統的
可靠性彩8彩票官网平台彩8彩票官网平台。
關鍵詞
:消防給水自動巡檢技術;匹配器
;變頻器
;消防水泵電機


1引言

從消防機構防火監督工作的實踐和已經發生的多
起觸目驚心的火災中的事實告訴我們,由于消防給水
設備并不經常使用彩8彩票官网平台,消防泵的銹蝕和銹死情況屢屢發
生彩8彩票官网平台,待火災事件發生時彩8彩票官网平台,才發現設備已經失效,使得滅
火工作無法進行彩8彩票官网平台,喪失了撲滅初起火災的最佳時機彩8彩票官网平台彩8彩票官网平台,給
人員和樓宇的安全造成重大的威脅。盡管消防給水設
備歷來是消防機構消防監督檢查的工作重點彩8彩票官网平台,可是彩8彩票官网平台,由
于該設備位置的特殊,往往成為工作檢查和物業管理
的死角而被忽略。

2
數字型消防給水自動巡檢技術


數字消防給水自動巡檢的功能是在非消防運行
期間才自動啟動的,是為防止消防泵長期不用可能發
生的銹蝕和銹死現象而設置的一種維護態的運行方
式。若自動巡檢正在運行時遇到消防運行命令彩8彩票官网平台,則無

條件立刻退出自動巡檢,并立即轉為執行消防運行方
式。其原理圖見圖
1。
自動巡檢可以由控制器
數字-BC的系統時鐘觸發
啟動,時鐘周期可以設定為
24
h的倍數彩8彩票官网平台。


數字設備運行過程如下
:自動巡檢時鐘啟動系統
程序中的自動巡檢子程序,該程序使輸出單元控制變
頻器
數字-BP上電彩8彩票官网平台,同時控制自動巡檢回路接通變頻
器的輸出和向消防泵組饋電,變頻器以較低的輸出頻
率逐一驅動消防泵組,使之以較低的轉速轉動
5~
10
min彩8彩票官网平台,然后彩8彩票官网平台,對消防泵主控制回路的主要低壓器件逐
一的給出
2s的動作信號使之動作。上述過程可以有
效的防止消防泵的銹蝕和銹死彩8彩票官网平台彩8彩票官网平台,也保證了消防泵主控
制回路的主要低壓器件的完好。由于消防泵轉速低,
不出水彩8彩票官网平台,不會對消防給水管網產生壓力彩8彩票官网平台,消防給水管網
是安全的。若在上述過程中不論消防泵還是低壓器件
有故障彩8彩票官网平台,則會立刻停止巡檢動作并給出故障報警信號。
此報警信號會啟動手機短信傳呼彩8彩票官网平台,以告知用戶維修彩8彩票官网平台。

 


1消防巡檢成套控制柜系統圖

 


42


高珊:消防給水自動巡檢技術的研究與應用
2011年第
9期

同時,也會發至消防中心控制室和記錄入顯示屏記錄
模塊。顯示屏記錄模塊每次記錄自動巡檢的結果和時
間彩8彩票官网平台,相當于飛機上的
“黑匣子
”,這樣,消防的行政管理
部門就可以方便的了解掌握設備的工作狀況,給火災
調查提供了方便。


數字型自消防給水自動巡檢技術推出后彩8彩票官网平台,特別是
在即將頒發的國家標準《消防給水與消火栓系統技術
規范》中就是以
數字型自動巡檢技術為藍本而作了明
確的規定彩8彩票官网平台。


消防給水自動巡檢技術的改進

消防給水自動巡檢裝置已經推出多年彩8彩票官网平台,由于該裝
置良好的性能和為提高消防給水系統可靠性的作用,
已經被市場廣泛接受彩8彩票官网平台,也更由于國家有關規范的實施彩8彩票官网平台,
而使得該裝置成為了目前消防給水系統中必須具有的
設備了。但是由于該技術在推出時就有它先天不足的
問題而被忽略彩8彩票官网平台,從而可能導致設備安全和消防給水系
統安全的問題。


3.
1問題的提出
我們知道彩8彩票官网平台,目前的消防給水自動巡檢裝置通常主
要是由變頻器彩8彩票官网平台、控制器和接觸器組組成。該裝置的運
行過程是
:控制器使變頻調速器輸出一個較低的頻率,
例如
:
10
Hz彩8彩票官网平台彩8彩票官网平台,驅動消防水泵電機,使各消防水泵能夠周
期性
(通常不大于
7d)的、低速
(大約
300
rpm)的轉動
5~
10
min彩8彩票官网平台。由于水泵是低速運轉,泵體內沒有形成真
空彩8彩票官网平台,所以不會出水彩8彩票官网平台,不會對消防供水主干管增壓彩8彩票官网平台彩8彩票官网平台。同
時,在此工況時彩8彩票官网平台,功耗很低,通常不大于水泵電機額定
功率的
2%彩8彩票官网平台。這種良好的功能的確很好地解決了消防
泵的銹蝕和銹死問題彩8彩票官网平台。

在上述動作中彩8彩票官网平台彩8彩票官网平台,自動巡檢裝置中的變頻器容量和
消防水泵電機的功率是不匹配方式設計的彩8彩票官网平台,這是因為
:


P
=Q×H×g×
ρ
/1
000
×
η
式中
:
P———水泵軸功率彩8彩票官网平台,kW;


Q———流量彩8彩票官网平台,m3
/h;


H———揚程,m;


g———重力加速度彩8彩票官网平台,9.8
m/s2
;


ρ———液體密度,kg
/m3
;


η———傳動效率,%彩8彩票官网平台彩8彩票官网平台。

由于在上述自動巡檢的過程中,水泵是低速運轉彩8彩票官网平台,
并不出水彩8彩票官网平台,所以有
:
Q
=0;
H
=0。

這樣就得
:
P
=0彩8彩票官网平台。

就是說在自動巡檢時彩8彩票官网平台,水泵電機是不做功的彩8彩票官网平台。

實際上彩8彩票官网平台彩8彩票官网平台,上述談到的所消耗的電機額定功率的
2%左右的功耗是彩8彩票官网平台,由于水泵電機在低速轉動時彩8彩票官网平台,為了

克服泵軸的摩擦阻力彩8彩票官网平台,需要產生相應的扭矩時,是變頻
調速器驅動水泵電機所做的功。

正是由于功耗很小彩8彩票官网平台,所以就采用了小功率的變頻
調速器。這樣也降低了成本。

人們會發現,盡管實際功耗很小彩8彩票官网平台,但是,若真的使
用泵電機額定功率為
2%的容量的變頻調速器去拖動
它彩8彩票官网平台,變頻器立即會過載保護而停機彩8彩票官网平台。

通過實驗的方法彩8彩票官网平台,人們認為
:把變頻器的容量選在
消防水泵電機額定功率的
1
/2%左右為好。

盡管如此,也并沒有解決所有的問題,在實際應用
中,變頻器過載保護的情況時有發生彩8彩票官网平台。一旦此情況發
生,管理者在檢查并排除了各方面的原因后彩8彩票官网平台,往往采用
給變頻器復位的方式來解決彩8彩票官网平台。由于多為無人值守的情
況,如果不人為地去給變頻器復位,自動巡檢裝置是不
會自動復位,也就等于刪除了自動巡檢功能,從而,給
水設備的可靠性就得不到保證。

為什么變頻器會有如上所述的過載現象呢
?其問
題就是變頻器與消防水泵電機功率不匹配造成的
!而
數字-PP型匹配器就是要使其形成匹配彩8彩票官网平台。


3.
2
數字-PP型匹配器的設計原理
交流三相異步電動機的
T型等效電路見圖
2。



2異步電機
T型等效電路

由于在自動巡檢發生時彩8彩票官网平台,可以看成是空載啟動運
行彩8彩票官网平台,所以又可使圖
2簡化為圖
3。



3異步電機
T型等效電路簡化圖

現使用
15
kW變頻器拖動
75
kW的水泵電動機
作自動巡檢彩8彩票官网平台,先求出
15
kW電動機等效電路中的總
阻抗
:


ZZ15
=Z1
+Z2

 


2011年第
9期消防技術與產品信息


R15
=R1
+R2

再求出
75
kW電動機等效電路中的總阻抗


ZZ75
=
ZX1
+Z2
R75
=R1
+R2


求出兩者阻抗差值
:


ZZ差值
=
ZZ15-ZZ75


R差值
=R15-R75
使匹配器的阻抗值等于
ZZ差值和
R差值就可得出匹配器
的參數了彩8彩票官网平台。

在匹配器的實際設計中彩8彩票官网平台,還要結合電機的功率來
考慮制作該匹配器導線線徑的大小。

在匹配器的實際設計中彩8彩票官网平台,采用硒鋼片鐵芯或者低
頻磁芯來減小匹配器的體積彩8彩票官网平台。導線繞制在該磁芯上,
且線間和層間均良好絕緣處理。

匹配器的外殼由金屬材料制做,該金屬材料的選
擇應避免在其本身產生渦流,并能良好散熱和良好
接地彩8彩票官网平台。


3.
3
數字-PP型匹配器優點
(
1)解決了變頻器和消防水泵電機的匹配問題彩8彩票官网平台,
完善了自動巡檢技術,提高了消防給水系統的可靠性彩8彩票官网平台。
(
2)雖然增加了此匹配器,不但沒有增加設備的
制作成本彩8彩票官网平台,而且還降低了成本彩8彩票官网平台。這是由于彩8彩票官网平台,在使用了本
匹配器后彩8彩票官网平台彩8彩票官网平台,可以較大地減小變頻器的容量彩8彩票官网平台彩8彩票官网平台。比如
:在過
去拖動
75
kW水泵電機作自動巡檢時彩8彩票官网平台,往往要使用
37
kW容量的變頻器。但是彩8彩票官网平台,現在可以使用
15
kW容
量的了彩8彩票官网平台。一只
15KW的變頻器加上一只匹配器,其成
本是小于一只
37
kW變頻器的。更重要的是
:匹配器
的加入使得設備在物理理論上合理了。
(
3)匹配器還有抑制無線電高次諧波的作用彩8彩票官网平台。
(
4)由于本匹配器為無源器件彩8彩票官网平台,并且工藝簡單彩8彩票官网平台,結
構合理,因此,它本身的可靠性是很高的。
3.
4
數字-PP匹配器的應用實例
(見圖
4)。
從圖
4看出,消防給水自動巡檢裝置中的
數字-PP
匹配器的內芯為三相電感線圈,其一端的三個端子串
連連接于自動巡檢裝置中的變頻調速器的三個輸出
端,另一端的三個端子通過一組接觸器連接至各消防
水泵電動機彩8彩票官网平台。

當自動巡檢發生時,控制器使變頻器輸出一個低
頻交流電
(
10
Hz)彩8彩票官网平台,該交流電串聯通過匹配器,再饋到
接觸器組彩8彩票官网平台,控制器使接觸器組作相應動作彩8彩票官网平台彩8彩票官网平台,使低頻交流



4在消防給水自動巡檢裝置中的組成

電分別驅動各消防水泵電機作低速轉動
(約
300
rpm)
不少于
2
min彩8彩票官网平台??刂破髦芷谛缘娜缟蟿幼?,保證了消防
泵由于長期不使用而可能造成的銹蝕銹死得以避免彩8彩票官网平台,
從而彩8彩票官网平台,在火災發生時彩8彩票官网平台,保證可靠供水。而
數字-PP匹配
器的作用保證了設備的安全運行,從而保證了消防給
水系統的安全可靠。目前已經有大量的工程實例證明

數字-PP匹配器存在的必要和重要。


4結束語


(
1)綜上所述彩8彩票官网平台,由于
數字型消防給水自動巡檢技
術的先進性、創造性和實用性彩8彩票官网平台,自推出此技術以來彩8彩票官网平台,已
經廣泛地應用在國防彩8彩票官网平台、科研、工業彩8彩票官网平台、核工業彩8彩票官网平台、化工彩8彩票官网平台、電力彩8彩票官网平台、
建筑業等領域彩8彩票官网平台彩8彩票官网平台,比如
:航母基地、田灣核電站彩8彩票官网平台、西昌衛星
發射中心、大連南航機場、中石油大廈、中石油創新基
地、中石化石家莊煉化廠、大唐和華能多處電廠項目及
大量的房地產項目中彩8彩票官网平台。
(
2)在即將推出新的國家標準《消防給水及消火
栓系統規范》中明確規范了自動巡檢的技術彩8彩票官网平台,這必將
給消防監督工作有力的推動。
(
3)
數字-PP匹配器的推出是對消防給水自動巡
檢技術的完善及貢獻彩8彩票官网平台彩8彩票官网平台。
參考文獻
:

[1]翟慶志。電機學[M].北京
:中國電力出版社彩8彩票官网平台,2008.
[2]周順榮.電機學[M].北京
:科學出版社,2004.
收稿日期
:
2011-07-14;修回日期
:
2011-08-05
作者地址
:北京市西城區二龍路
39號
2302
電話
:
13381157900

 


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