新型固定式電動消防泵控制柜介紹
2017-01-10 14:57:00
祥泰電氣
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電動消防泵是一種廣泛應(yīng)用于醫(yī)院、商嘗寫字樓和住宅樓等中高層建筑物里的一種補水裝置，當發(fā)生意外火災(zāi)時，啟動消防泵可保證管網(wǎng)內(nèi)的水壓達到滅火裝置的要求，使火災(zāi)得到及時的撲救。在我國固定式電動消防泵供水系統(tǒng)中一般采用一個(或多個)主用泵搭配一個(或多個)備用泵的模式，并配備專用的控制柜來實現(xiàn)對消防泵的控制。
消防泵的啟動和停止，傳統(tǒng)的消防泵控制柜一般通過二次線路中多個中間繼電器和時間繼電器來實現(xiàn)，這種控制方式盡管成本較低，但存在元器件數(shù)量多、接線復(fù)雜、通用性差等缺點，給設(shè)備的維護和升級帶來了很大的困難。隨著消防系統(tǒng)對消防泵控制柜要求的提高，目前市場上已經(jīng)有一些控制柜生產(chǎn)廠商根據(jù)客戶的需求，開發(fā)出了帶有雙電源切換功能、消防泵自動巡檢功能和遠程控制等功能的控制柜，大大提高了消防泵控制系統(tǒng)的可靠性和自動化程度，但這些新增的功能模塊與消防泵的控制相互獨立，只是兩個系統(tǒng)功能上簡單的集成，而且很多控制柜都是各個功能模塊由不同的生產(chǎn)廠家提供，從而造成這些系統(tǒng)維護和升級非常困難，成本相對也比較高。另外，現(xiàn)有的消防泵控制柜一般都是依據(jù)《民用建筑滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)程》和《高層民用建筑防火設(shè)計規(guī)范》(以下簡稱《民規(guī)》和《高規(guī)》)的相關(guān)要求進行設(shè)計，由于這些規(guī)范適用的對象是建筑物內(nèi)整個消防系統(tǒng)，對消防泵控制柜具體的要求和規(guī)范并不完善，從而造成目前國內(nèi)市場上消防泵控制柜的功能和結(jié)構(gòu)五花八門，在功能和可靠性上存在缺陷。
為規(guī)范電動消防泵控制柜的設(shè)計，由中國電器工業(yè)協(xié)會提出、上海電器科學(xué)研究所(集團)有限公司起草，深圳市泰永科技股份有限公司參與，共同制定出了固定式電動消防泵控制器專門的國家標準——《低壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備-固定式消防泵驅(qū)動器的控制器》(GBT21208-2007)，并于2007年正式對外發(fā)布。本文提出的一種新型的消防泵控制柜就是以GBT21208-2007為基礎(chǔ)，結(jié)合《民規(guī)》和《高規(guī)》的相關(guān)要求而設(shè)計。
2、系統(tǒng)組成
本新型消防泵控制柜主要由電氣驅(qū)動器件、柜外操作裝置、智能控制器組成。
控制柜中的電氣驅(qū)動部分和目前市場上控制柜中采用的驅(qū)動器件類同，由隔離開關(guān)、斷路器、防雷器、TSE、降壓和全壓啟動裝置組成，但與傳統(tǒng)的控制柜內(nèi)所有器件均布置在一個殼體內(nèi)不同的是，本控制柜內(nèi)的箱體由防火板分隔成常用和備用兩個隔間，常用驅(qū)動器件布置在右邊獨立的隔間內(nèi)，備用驅(qū)動器件、TSE和智能控制器布置在左邊的備用隔間內(nèi)。這樣布置的好處是：當常用驅(qū)動器件因短路等異常情況產(chǎn)生電弧或火花時，即使常用驅(qū)動器件被燒毀，由于防火板的作用，備用側(cè)的器件不會受到影響，從而使得備用器件真正起到作用，而傳統(tǒng)的控制柜采取的器件布局達不到這種效果。
在控制柜的面板上安裝了隔離開關(guān)和斷路器的柜外操作手柄，在工程技術(shù)人員對消防泵控制柜進行維護和檢修時，可以通過這些手操裝置先斷電，再打開柜門操作。避免了傳統(tǒng)控制柜經(jīng)常發(fā)生操作人員帶電開門帶來的危險和檢修時必須斷掉總開關(guān)的弊端，大大提高控制柜操作的安全性和規(guī)范性。
智能控制器安裝是系統(tǒng)的核心控制部分，安裝在控制柜的面板上，其組成原理框圖如圖二所示。智能控制器以PIC單片機為主控制單元，周邊配備以專用電能處理芯片ATT7026A為核心的采樣處理模塊、時鐘模塊、485通信模塊和LCD液晶顯示的人機操作單元。集成了智能型雙電源切換功能，消防泵自動周期巡檢功能、遠程通信功能、電機保護功能和系統(tǒng)參數(shù)實時查詢和修改功能。
3、功能及特點
3.1消防泵的啟動
本電動消防泵控制柜依據(jù)國內(nèi)大多數(shù)建筑物采用一用一備配置消防泵的實際來進行設(shè)計，提供本地啟動、緊急啟動、火災(zāi)啟動和遠程啟動四種啟動方式，除緊急啟動外，其他三種啟動方式均接入到智能控制器中。接收到啟動信號后，智能控制器會自動啟動常用泵，當常用泵遇到短路或過載等故障而無法正常運行時，系統(tǒng)會先停止常用泵，然后延時10s啟動備用泵，并對常用泵的故障進行報警和記錄。緊急啟動是不受智能控制器控制的啟動方式，一般只在智能控制器無法正常工作時才投入使用;操作人員可以通過控制柜面板上的緊急啟動按鈕啟動泵。
控制柜同時支持消防泵全壓和星三角降壓兩種啟動方式，在設(shè)計時，控制柜內(nèi)預(yù)留有降壓和全壓啟動器的安裝位置，智能控制器上也預(yù)留有控制接口。采用不同的啟動方式，只需裝上相應(yīng)的啟動器，不需要改變控制柜的結(jié)構(gòu)和接線方式。
3.2雙電源切換功能
目前消防市場上雙電源柜和消防泵控制柜一般是兩個獨立的生產(chǎn)廠商提供，傳統(tǒng)的帶有雙電源切換功能的消防泵控制柜，一般是通過一個獨立的雙電源柜配合一個消防泵控制柜來實現(xiàn)。這樣的雙電源功能的消防泵控制柜不僅成本高，而且由于多了一個控制柜，使得結(jié)構(gòu)復(fù)雜，占地面積也比較大，在維護和系統(tǒng)升級方面也存在很大的困難。
我公司作為國內(nèi)領(lǐng)先的ATSE生產(chǎn)和設(shè)計企業(yè)，在智能ATSE上有先進的技術(shù)和豐富的現(xiàn)場使用經(jīng)驗。在本新型消防泵控制柜中我們嵌入智能型雙電源切換技術(shù)，在ATSE本體不變的基礎(chǔ)上，將ATSE控制器的軟件集成到智能控制器中，實現(xiàn)了兩路電源切換的功能，使系統(tǒng)在只有一個柜體的空間里，實現(xiàn)了智能型雙電源切換功能和電動消防泵的控制功能。
3.3周期自動巡檢
在消防泵不工作的長時期內(nèi)，泄漏水流流過靜止消防泵，會攜帶沙、建筑混凝土材料、石灰、鐵銹等，并聚積在消防泵中，導(dǎo)致泵體、底閥和單向閥卡死或銹死，使得火災(zāi)發(fā)生時設(shè)備不能發(fā)揮作用，造成不應(yīng)有的損失。GBT21208、《民規(guī)》和《高規(guī)》中針對泵的這種問題，均明確要求消防泵要定期進行試運行。傳統(tǒng)的消防泵檢修一般通過人工定期試運行泵一段時間來防止泵卡死或銹死。
本新型消防泵控制柜采用功能強大的時鐘芯片RX8025，通過軟件的方式實現(xiàn)了泵的自動周期巡檢功能，大大降低了消防泵維護的工作量。通過控制柜門上的LCD操作界面，操作人員可以方便的設(shè)置消防泵巡檢的周期(月和周)和具體的時間(時和分)。本系統(tǒng)采用中斷觸發(fā)的方式啟動泵的巡檢功能，默認的間隔周期為一個月(周期可調(diào))。巡檢時間到后，如果沒有發(fā)生火災(zāi)，系統(tǒng)先打開泄壓閥10分鐘，等建筑物管網(wǎng)內(nèi)的水流出一部分后啟動常用泵10秒鐘，常用泵試運行時間到后停止常用泵，然后延時5分鐘啟動備用泵10s，備用泵試運行時間到后，停止備用泵并關(guān)閉泄壓閥，在面板上的LCD屏上輸出中文顯示的巡檢報告，同時通過485總線測試信息發(fā)送給中央控制室。在巡檢過程中，如果突然接收到火災(zāi)啟動信號，立刻退出消防泵的巡檢，進入正常的消防啟泵程序。
3.4電機保護
智能控制器中集成了兩路電源電壓和電流采樣電路和功能模塊，其中電流的采集采用兩級采樣，使得不同型號和功率的控制柜，只需將控制柜備用殼體內(nèi)的大電流互感器更換成合適的型號，而不需改變智能控制器中的采樣電路。
系統(tǒng)每330ms采樣一次電路中的電流和電壓，并根據(jù)采樣到的數(shù)據(jù)判斷消防泵和ATSE的工作狀態(tài)。當消防泵因異常情況出現(xiàn)過載或堵轉(zhuǎn)時，系統(tǒng)會立即發(fā)出報警，并按設(shè)計要求作出相應(yīng)的動作。由于火災(zāi)發(fā)生時，關(guān)閉消防泵以保護設(shè)備可能會使消防泵連同建筑物及其內(nèi)部財物全部被火燒毀，標準GBT21208中規(guī)定雖然起動一個有故障的消防泵可能會導(dǎo)致導(dǎo)線、設(shè)備和電動機的暫時性或永久性損壞，但仍然應(yīng)該起動，并規(guī)定消防泵在發(fā)生堵轉(zhuǎn)時要能繼續(xù)保持運行8～20秒鐘，在3Ie過流時，消防泵要能保持運行至少3分鐘。為達到此要求，本新型控制柜中采用的是我公司特制的斷路器，去掉了斷路器中雙金屬片，使其不具備熱脫扣的性能。同時為為保證斷路器有足夠的過載能力，我們并對其中的脫扣電磁鐵進行了重新的設(shè)計。另外，通過軟件設(shè)計，實現(xiàn)了消防泵堵轉(zhuǎn)和過流條件下的延時和自動停機的功能，在滿足國標要求和滅火的要求下，實現(xiàn)了對消防泵電機的保護。
3.5遠程監(jiān)測
系統(tǒng)集成了485通信模塊、遠程報警和遠程啟動模塊，可以方便的與建筑物內(nèi)中央控制計算機聯(lián)網(wǎng)。當消防泵系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，智能控制器會立即將相應(yīng)的報警信息發(fā)送給中央控制室計算機。中央控制室也可以通過計算機實時的查詢或修改消防泵控制柜的系統(tǒng)參數(shù)和各個設(shè)備的運行狀態(tài)。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，如果建筑物內(nèi)的消防泵系統(tǒng)要實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)，只需在控制柜內(nèi)配備一個網(wǎng)絡(luò)適配器或者在智能控制器內(nèi)集成一個網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)串口模塊就能很方便的實現(xiàn)控制器的升級。
3.6人機界面
本新型消防泵控制柜面板上安裝192*64點陣的大屏幕液晶，采用全中文顯示，用戶可以方便的通過智能控制器上的按鍵對系統(tǒng)參數(shù)(如電流、電壓、巡檢時間、歷史故障等)進行查詢和修改。另外，系統(tǒng)還提供LCD屏、LED指示燈、蜂鳴器和聲光報警器四種報警方式，當出現(xiàn)故障時，系統(tǒng)根據(jù)故障的嚴重程度立即采用國標要求的方式進行報警。如消防泵無法啟動時，LCD屏立刻彈出中文提示的故障界面，聲光報警器也會立刻鳴叫(此故障比較嚴重，不用LED燈和蜂鳴器報警)，同時系統(tǒng)通過485總線將消防泵無法啟動的故障傳給中央控制室的計算機，提醒監(jiān)控人員進行處理。
本新型控制柜嚴格按照國標的要求，采用可編程的控制器進行控制系統(tǒng)設(shè)計，不僅大大提高了電動消防泵控制的自動化和智能化程度，還使得整個系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)更為簡單，進一步提高了消防系統(tǒng)的可靠性和規(guī)范性。本系統(tǒng)充分考慮了消防泵控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢和高層建筑物對消防泵控制柜越來越高的要求，在硬件和軟件設(shè)計時預(yù)留了控制接口和軟件模塊，可以很方便的根據(jù)實際情況進行功能擴展和系統(tǒng)升級。
另外，本系統(tǒng)的智能控制器具有很強的兼容性，針對不同功率的消防泵和不同的啟動方式，無需更換智能控制器，只需要通過LCD屏進行按鍵操作或通過計算機進行遠程設(shè)置，更改相應(yīng)的系統(tǒng)參數(shù)即可。
目前，這種新型的消防泵控制柜已經(jīng)完成樣機的生產(chǎn)，各項功能均滿足設(shè)計要求，硬件部分的EMC測試已經(jīng)達到GBT21208-2007的要求，電氣性能也已通過專門檢測機構(gòu)的測試，現(xiàn)在已經(jīng)進入市場推廣階段。
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