消防噴淋水泵壓力波動問題分析與改造

宋建

摘 要：以內(nèi)蒙古岱海電廠消防水系統(tǒng)為實例，結(jié)合現(xiàn)場實際使用情況進行分析。通過對系統(tǒng)運行和程序設(shè)置存在的問題，對消防水泵系統(tǒng)采取技改和優(yōu)化措施，在解決消防水泵系統(tǒng)壓力波動的同時達到了保證消防水系統(tǒng)穩(wěn)定的目的。

關(guān)鍵詞：消防水泵；壓力控制；壓力波動

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.11.167

1 引言

消防噴淋水泵系統(tǒng)為雨淋閥提供高壓的供水，雨淋閥是關(guān)鍵的滅火設(shè)備，意義重大。內(nèi)蒙古岱海電廠使用的是單變頻器的消防水系統(tǒng)，變頻器型號為富士FRN0290F2S-4C。在使用過程中因為變頻泵和工頻泵配合的問題，出現(xiàn)了消防水系統(tǒng)壓力大幅度波動的情況。

2 系統(tǒng)概述

消防噴淋系統(tǒng)共計三臺消防泵，出口壓力最大可達1.2MPa。其中每一臺消防泵均可實現(xiàn)變頻啟動，但變頻器僅有一臺，同時只能保證一臺泵變頻運行。在消防系統(tǒng)未發(fā)火災(zāi)信號的情況下，消防泵不運行，由消防穩(wěn)壓泵直接控制系統(tǒng)壓力，目前系統(tǒng)壓力設(shè)定高值為0.8MPa，低值設(shè)定值為0.6MPa。在消防系統(tǒng)有火災(zāi)信號的情況下，遠方變頻啟動#1消防泵，#2工頻泵能實現(xiàn)工頻聯(lián)啟，#3工頻泵是#2泵故障情況下的備用泵。

3 壓力波動分析

3.1 存在的問題

在雨淋閥啟動后，變頻啟動#1消防泵，壓力在消防水系統(tǒng)的最不利點壓力低于0.5MPa，系統(tǒng)壓力不足。工頻聯(lián)鎖啟動#2消防泵，但系統(tǒng)壓力上升后工頻泵會聯(lián)停，系統(tǒng)壓力很快下降，工頻泵再次聯(lián)啟，如此反復(fù)造成了系統(tǒng)壓力大幅度波動。

3.2 原因分析

現(xiàn)有系統(tǒng)在消防系統(tǒng)正常噴淋時，變頻啟動的#1泵不能短時間將系統(tǒng)壓力維持到0.8MPa，所以當(dāng)變頻器達到滿頻工作時，延時35秒后，第二臺泵就會工頻啟動。此時系統(tǒng)壓力上升過快，壓力高時變頻器無法滿頻工作和系統(tǒng)壓力高都會造成工頻泵停運。因為工頻泵的停運，系統(tǒng)壓力會迅速下降，此時變頻器再次達到滿頻工作時，延時35秒后，工頻泵會再次聯(lián)啟。上述過程不停重復(fù)，最后造成了系統(tǒng)壓力的大幅度波動，泵的頻繁聯(lián)啟，對于系統(tǒng)安全十分不利。

4 系統(tǒng)改造方向探索

4.1 改變控制方式改造

在不改變現(xiàn)有主設(shè)備的情況下，若要避免系統(tǒng)波動，通過改造控制方式來實現(xiàn)的關(guān)鍵在于系統(tǒng)壓力高信號。如果一臺變頻泵工作時系統(tǒng)壓力高信號返回，說明泵出力可以滿足系統(tǒng)要求，不需要聯(lián)啟工頻泵。如果系統(tǒng)壓力高信號不返回，必須使工頻泵啟動后不能停運，以免頻繁啟停造成系統(tǒng)壓力波動，并實現(xiàn)由變頻器進行壓力調(diào)節(jié)。

但這種實現(xiàn)方式存在幾點問題：

a、因為這種方式不能考慮系統(tǒng)超壓，否則工頻泵仍會受壓力高影響而停運，系統(tǒng)壓力高消失時聯(lián)啟，仍會造成泵的頻繁聯(lián)啟。這種運行模式對于系統(tǒng)安全也存在隱患。因為工頻泵不停運，在系統(tǒng)不需要水時，即使變頻泵減出力至0HZ，系統(tǒng)壓力仍會造成超壓

b、要實現(xiàn)變頻閉環(huán)調(diào)節(jié)，就需要增加有閉環(huán)功能的專用PLC來實現(xiàn)。

c、在工頻泵聯(lián)啟之后，變頻泵的調(diào)節(jié)速度難以跟上，存在超壓的可能，若系統(tǒng)存在波動，還可能會造成變頻難以控制系統(tǒng)壓力，造成系統(tǒng)震蕩。

4.2 增加設(shè)備方式改造

增加兩臺變頻器，實現(xiàn)雙變頻泵運行調(diào)節(jié)三臺泵均采取變頻的方式控制，增加獨立的消防系統(tǒng)專用PLC實現(xiàn)壓力閉環(huán)控制，這時候遠方有火災(zāi)信號時，三臺泵均能變頻啟動，實現(xiàn)按照壓力設(shè)定值進行調(diào)節(jié)。因為系統(tǒng)不存在有泵工頻啟動的擾動，系統(tǒng)可平穩(wěn)控制壓力，避免超壓。

5 控制方案

增加一面專用消防PLC控制柜，將消防噴淋PLC及其I/O、卡件等放置在PLC柜內(nèi)，安裝供就地操作的觸摸屏。增加變頻器配置，實現(xiàn)消防噴淋泵系統(tǒng)一臺變頻器對應(yīng)一臺泵的系統(tǒng)配置，并由消防PLC實現(xiàn)消防水系統(tǒng)的全程控制。控制設(shè)計如下：

消防泵控制柜需具有自動、手動兩種啟泵方式。

（1）自動時由以下幾種方式中的任何一種即可控制水泵啟停：消防中心DC24V啟動（電源由消防中心提供），消防中心多線盤按鈕控制水泵啟停。

（2）消防泵控制柜手動時由觸摸屏操作按鈕控制水泵啟停，手動是作為后備操作手段。

消防水系統(tǒng)壓力控制實現(xiàn)壓力的全程閉環(huán)PID控制，始終保證系統(tǒng)壓力維持在一個定值。采用軟起動方式緩減水泵起動時對電網(wǎng)及管網(wǎng)的沖擊。根據(jù)系統(tǒng)壓力不同，和變頻器頻率出力是否達到最大值來判斷，兩臺泵的運行方式，除滿足系統(tǒng)壓力要求、系統(tǒng)安全要求外，實現(xiàn)最大程度的節(jié)能。增加壓力高的保護開關(guān)，實現(xiàn)用開關(guān)量作為避免系統(tǒng)超壓的保護條件。

除此以外控制柜具有主用泵故障時，備用泵自動投入功能。控制柜設(shè)有泵啟、泵停、泵故障等無源接點反饋至消防中心。可實現(xiàn)消防泵的定期自動巡檢，即從變頻調(diào)速器中輸出一個較低的頻率去驅(qū)動消防泵，因其轉(zhuǎn)速遠低于消防泵的額定轉(zhuǎn)速，故系統(tǒng)中不會出現(xiàn)較大的增壓。在巡檢過程中，消防泵啟動平緩，消防泵無機械沖擊，消防泵的轉(zhuǎn)速使葉輪保持轉(zhuǎn)動但不出水的臨界狀態(tài)，不致造成系統(tǒng)管網(wǎng)的超壓，且該功能可關(guān)閉，靈活控制。

6 結(jié)語

消防噴淋水系統(tǒng)中的水壓穩(wěn)定對于雨淋閥正常工作意義重大，而且不穩(wěn)定的壓力波動對于整個消防水系統(tǒng)的管路都是很大威脅，甚至可能造成管路破壞，消防水流到運轉(zhuǎn)設(shè)備，造成難以估計的損失。

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