北京地鐵區(qū)間水泵增加FAS 控制改造方案

賈 霖

（北京市地鐵運(yùn)營(yíng)有限公司機(jī)電分公司，北京 100043）

0 引言

隨著北京地鐵的快速發(fā)展，地鐵線路越來(lái)越多，客流量不斷增大，地鐵已經(jīng)成為了北京交通的主要運(yùn)輸工具，當(dāng)列車(chē)受影響無(wú)法正常運(yùn)行時(shí)，會(huì)影響乘客的出行，給乘客出行造成困難。其中列車(chē)運(yùn)行受很多因素影響，其中區(qū)間如果有積水，會(huì)影響列車(chē)運(yùn)行，影響列車(chē)供電系統(tǒng)，造成列車(chē)停車(chē)、列車(chē)晚點(diǎn)運(yùn)行等，嚴(yán)重影響列車(chē)運(yùn)行，造成地鐵服務(wù)質(zhì)量不好的影響。

北京地鐵10 號(hào)線二期區(qū)間結(jié)構(gòu)滲漏嚴(yán)重，大角區(qū)間水泵平均每天啟泵24 次，排水量96 m3。如果運(yùn)營(yíng)期間發(fā)生超高液位，自動(dòng)狀態(tài)下無(wú)法啟泵，水將流入道床，人員無(wú)法及時(shí)進(jìn)入?yún)^(qū)間維修，BAS（Building Automation System，建筑設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)）遠(yuǎn)程啟泵失敗后，區(qū)間積水會(huì)影響行車(chē)。這種情況下，只能臨時(shí)乘坐列車(chē)進(jìn)入?yún)^(qū)間，人員到達(dá)水泵控制箱處，手動(dòng)方式啟動(dòng)水泵排水。為了在出現(xiàn)故障時(shí)，能及時(shí)排除積水，項(xiàng)目部采用增加一套遠(yuǎn)程啟泵控制方式，提高設(shè)備啟動(dòng)可靠性。

1 區(qū)間水泵無(wú)法自動(dòng)啟泵故障分析

通過(guò)歷來(lái)日常故障和設(shè)備檢修統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致區(qū)間廢水泵無(wú)法自動(dòng)啟泵的主要原因有以下5 種情況：①超聲波傳感器本體故障，信號(hào)無(wú)法傳給控制柜；②液位控制器故障，液位信號(hào)傳給到控制器后，液位控制器無(wú)法控制繼電器；③BAS 系統(tǒng)遠(yuǎn)程無(wú)法控制水泵啟停，24 V 啟泵信號(hào)無(wú)法給到水泵控制柜，主要有DO 模塊故障、通信模塊故障、繼電器故障等；④水泵控制柜本身元器件故障，手、自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)故障，繼電器等故障均會(huì)造成無(wú)法自動(dòng)啟泵故障；⑤人為問(wèn)題，主要為現(xiàn)場(chǎng)計(jì)表或檢修后，未將手自動(dòng)開(kāi)關(guān)恢復(fù)至自動(dòng)位，造成無(wú)法自動(dòng)啟泵。

2 區(qū)間水泵自動(dòng)、遠(yuǎn)程控制原理

區(qū)間水泵自動(dòng)、遠(yuǎn)程控制原理如圖1 所示，到達(dá)啟泵液位后，液位傳感器控制03KA 繼電器得電吸合，給出啟泵信號(hào)，1KA 繼電器得電，其常開(kāi)點(diǎn)閉合，以1 號(hào)泵啟泵控制為例，水泵啟動(dòng)；到達(dá)停泵液位后，液位傳感器控制02KA 繼電器得電吸合，給出停泵信號(hào)，1KA 繼電器失電，其常開(kāi)點(diǎn)斷開(kāi)，水泵停止。

圖1 區(qū)間水泵自動(dòng)、遠(yuǎn)程控制原理

區(qū)間水泵自動(dòng)、遠(yuǎn)程啟、停控制原理如圖2 所示，自動(dòng)控制方式下，1KA 繼電器得電，1KA2 繼電器常開(kāi)點(diǎn)閉合，通過(guò)5KA1 常閉點(diǎn)，2KM1 常閉點(diǎn)，使1KM 交流接觸器得電，1 號(hào)水泵得電啟動(dòng)。10KA2 和10KA3 繼電器常開(kāi)點(diǎn)是BAS 遠(yuǎn)程控制點(diǎn)。在水泵控制柜自動(dòng)狀態(tài)下，BAS 輸出24 V 信號(hào)命令，可通過(guò)BAS 遠(yuǎn)程控制啟泵，當(dāng)BAS 遠(yuǎn)程控制10KA 繼電器得電后，10KA2 和10KA3 常開(kāi)點(diǎn)閉合，1KM 交流接觸器得電，1 號(hào)水泵得電啟動(dòng)。

圖2 區(qū)間水泵自動(dòng)、遠(yuǎn)程啟、停控制原理

3 改造方案選擇

通過(guò)故障分析，區(qū)間廢水泵增加一種控制方法要解決超聲波傳感器、液位控制器出現(xiàn)故障無(wú)法自動(dòng)啟泵，BAS 遠(yuǎn)程功能失效情況下可以遠(yuǎn)程啟泵，因?yàn)槿藛T無(wú)法及時(shí)到達(dá)區(qū)間，只能在車(chē)站進(jìn)行遠(yuǎn)程操作啟泵，避免區(qū)間積水會(huì)影響行車(chē)的風(fēng)險(xiǎn)。可以采用直接從車(chē)站敷設(shè)控制線纜到水泵控制柜內(nèi)，在車(chē)站增加啟停按鈕，根據(jù)水泵遠(yuǎn)程控制原理，直接啟停水泵。這種方法最直接，但從車(chē)站到區(qū)間距離遠(yuǎn)，距離680 m，施工時(shí)間長(zhǎng)，成本高。

在區(qū)間水泵控制柜附近安裝區(qū)間FAS（Fire Alarm System，火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)）模塊箱，模塊箱內(nèi)控制模塊是控制區(qū)間消防水管電動(dòng)蝶閥動(dòng)作，在火災(zāi)時(shí)關(guān)閉蝶閥，阻斷區(qū)間相臨車(chē)站消防水，平時(shí)處于常開(kāi)狀態(tài)。在同一聯(lián)絡(luò)通道內(nèi)，可以利用FAS 模塊遠(yuǎn)程控制區(qū)間水泵啟停。

根據(jù)水泵遠(yuǎn)程控制原理，可以在水泵控制箱內(nèi)增加中間繼電器，由FAS 系統(tǒng)的DO 模塊控制中間繼電器啟停水泵。通過(guò)設(shè)備地址表可以看出區(qū)間FAS 模塊箱內(nèi)模塊主要是控制區(qū)間消防電動(dòng)蝶閥的模塊，區(qū)間消防電動(dòng)蝶閥平時(shí)常開(kāi)，火災(zāi)時(shí)FAS控制水閥關(guān)閉，復(fù)位時(shí)點(diǎn)控水閥打開(kāi)，可以利用開(kāi)閥控制點(diǎn)兼做水泵啟停控制點(diǎn)。

利用水閥控制模塊，可遠(yuǎn)程控制水泵啟動(dòng)，控制水泵啟動(dòng)時(shí)，不影響水閥狀態(tài)（仍為開(kāi)狀態(tài)），不影響正常的FAS 功能。當(dāng)車(chē)站真正發(fā)生火災(zāi)時(shí)，F(xiàn)AS 主機(jī)根據(jù)車(chē)站防火分區(qū)啟動(dòng)防排煙模式，聯(lián)動(dòng)相應(yīng)的消防設(shè)備動(dòng)作，對(duì)于區(qū)間電動(dòng)蝶閥發(fā)出控關(guān)命令，水泵不會(huì)啟動(dòng)，只有在火災(zāi)后復(fù)位水閥打開(kāi)時(shí)，水泵會(huì)同時(shí)啟動(dòng)，但不影響水閥設(shè)備恢復(fù)到正常狀態(tài)。這樣做不需增加模塊，不需修改主機(jī)原有程序，也能滿足遠(yuǎn)程啟泵的要求。

4 方案實(shí)施

改造內(nèi)容：

（1）在區(qū)間水泵控制柜內(nèi)增加兩個(gè)DC 24 V 繼電器，兩常開(kāi)兩常閉觸點(diǎn)。電路如圖2 所示，將常開(kāi)點(diǎn)接入圖2 中線號(hào)21、27 和28、24 位置處，一個(gè)繼電器控制一臺(tái)水泵，當(dāng)FAS 模塊輸出DC 24 V 控制繼電器常開(kāi)點(diǎn)閉合，1KM 交流接觸器得電，水泵得電啟動(dòng)。實(shí)現(xiàn)水泵啟動(dòng)，當(dāng)FAS 撤銷(xiāo)命令，繼電器失電，常閉點(diǎn)打開(kāi)，1KM 水泵停止。

（2）從FAS 模塊箱延聯(lián)絡(luò)通道頂部到水泵控制箱敷設(shè)5 芯線纜12 m。

（3）查看模塊地址表，L07M040XFDF/V51 為上行消防水管電動(dòng)蝶閥開(kāi)啟控制，可以利用這個(gè)模塊兼做1 號(hào)泵控制，L07M046XFDF/V52 為下行消防水管電動(dòng)蝶閥開(kāi)啟控制，可以利用這個(gè)模塊兼做2 號(hào)泵控制。

在模塊箱對(duì)應(yīng)DO 模塊端子排處安裝二極管和電阻，在水泵控制箱內(nèi)將控制線接繼電器線圈端子。

（4）在大紅門(mén)綜控室GCC 上點(diǎn)控上行水閥打開(kāi)，1 號(hào)水泵啟動(dòng)。點(diǎn)控下行水閥打開(kāi)，2 號(hào)水泵啟動(dòng)。命令撤消后，水泵停止。

通過(guò)對(duì)水泵控制箱改造，F(xiàn)AS 系統(tǒng)可以遠(yuǎn)程點(diǎn)控區(qū)間水泵啟停。

5 方案優(yōu)化

上述方案作為一種應(yīng)急手段，在水泵控制柜自動(dòng)狀態(tài)下無(wú)法啟泵，BAS 遠(yuǎn)程啟泵失敗后，可以遠(yuǎn)程啟泵、停泵，排出區(qū)間積水。但存在一個(gè)問(wèn)題，當(dāng)BAS 系統(tǒng)區(qū)間通信功能失效，車(chē)站PLC無(wú)法與區(qū)間IO 子站通信，車(chē)站人員無(wú)法遠(yuǎn)程監(jiān)視區(qū)間水泵啟停狀態(tài)，液位信號(hào)也無(wú)法反饋到車(chē)站，在車(chē)站的人員無(wú)法根據(jù)液面高度反饋信號(hào)進(jìn)行啟停泵控制。

可以在FAS 模塊箱內(nèi)增加兩個(gè)DO 模塊和兩個(gè)DI 模塊，接入?yún)^(qū)間FAS 回路中。在水泵控制箱內(nèi)再增加兩個(gè)DC 24 V 繼電器，兩常開(kāi)觸點(diǎn)，將繼電器常開(kāi)觸點(diǎn)串入水泵運(yùn)行反饋信號(hào)繼電器。水泵啟動(dòng)后，將啟泵信號(hào)接入DI 模塊，啟泵信號(hào)反饋給FAS 主機(jī)。

6 結(jié)束語(yǔ)

水泵控制柜在自動(dòng)狀態(tài)下無(wú)法啟泵，BAS 啟、停功能失效后，通過(guò)上述方案的改造可以實(shí)現(xiàn)FAS 遠(yuǎn)程啟、停水泵，避免區(qū)間積水會(huì)影響行車(chē)的風(fēng)險(xiǎn)，可以作為臨時(shí)啟動(dòng)區(qū)間水泵的一種應(yīng)急手段。地鐵FAS 系統(tǒng)采用消防電源供電，設(shè)備狀態(tài)時(shí)時(shí)監(jiān)控，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。10 號(hào)線二期除大紅門(mén)—角門(mén)東區(qū)間外還有區(qū)間結(jié)構(gòu)滲漏嚴(yán)重，建議也進(jìn)行改造。