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消防機械應急啟動裝置

消防機械應急啟動裝置

發布時間:2018/11/02 點擊量:

機械應急啟動裝置

我國新頒布的《消防給水及消火栓係統技術規範》於2014年10月1日起正式實施,其中的第11.0.12條中明確的規定:消防水泵控製櫃必須具有機械應急啟泵的功能,這樣對消防泵控製櫃行業又提出了一個新名詞——機械應急啟泵功能

規範已經頒布實施那麽它又該如何的具體實施呢?不管是電氣專業人員和排水專業的人員都無從下手。新規範僅僅強調:電源隻要供電正常,不管控製線路如何,必須能夠強製啟動,而如何去實現這個功能該規範並未詳細說明。

新規範屬於對排水專業的規範,針對其中提到的關於消防泵控製櫃的內容,我司和該規範編製組成員進行了深入溝通了解,他們給的說法是,消防泵控製櫃行業存在一定的問題,我國曾經出現多起因為控製櫃不能啟泵而導致不能滅火的案例發生,新規範的目的就是要提高消防控製櫃的可靠性。消防控製櫃中的機械應急啟泵功能就是在控製電路出現故障而電源正常時,能通過機械應急啟泵直接控製消防泵強製性啟動,這樣大大的提高了消防水泵控製櫃的可靠性。

那麽新規範規定消防水泵控製櫃必須具有機械應急啟泵功能,其原因我們就很清楚了。但是對於“機械應急啟泵功能”是什麽?如何去設計?對於傳統設計、製造會帶來什麽?新規範隻是指出了要有這個功能並沒有具體操作方法。因此小編收集整理國內、國外的相關資料,通過嚴格的分析驗證提出以下幾點建議供君參考。


一、國內外相關標準解讀

小編對國家標準GB / T 21208 - 2007 / IEC / TS 62091:2003,MOD《低壓開關設備和控製設備 固定式消防泵驅動器的控製器》、美國消防協會NFPA 20 - 2007《Standard for the Installation of Stationary Pumps for Fire Protection》和國際電工委員會標準IEC 62091 - 2007《Low-voltage switchgear and controlgear — Controllers for drivers of stationary fire pumps》這三種國內外的相關標準進行分析解讀,發現它們提出了“應急機械運行控製”和“緊急運行控製”著連個名詞,其含義和我國的新規範中提出的“機械應急啟泵功能”類似,可作為我們設計和生產消防泵控製櫃的相關依據,小編對其關鍵部分翻譯後發布供大家參考:


  1、國家標準GB / T 21208 - 2007 / IEC / TS 62091:2003,MOD《低壓開關設備和控製設備 固定式消防泵驅動器的控製器》

  其中第8.5.1.2條:控製器緊急運行控製可由機械驅動(比如接觸器的機械操作)或者由備用開關來控製完成

  緊急運行控製應通過下麵4中方式讓其達到A優先級別:

  ①提供緊急運行裝置和電動機連續運行和非自動啟動的操作。

  ②緊急操作裝置應該設計成隻能往一個方向移動,從開始斷開到最後運行這個方向。

  ③緊急運行裝置要可以閉鎖到運行的位置,應當由操作者選擇鎖定而不是自動的。

  ④在運行閉鎖位置的以外位置,操作員釋放手動緊急操作器,控製器要能夠自動轉換為斷開。


2、國際電工委員會標準IEC 62091 - 2007《Low-voltage switchgear and controlgear — Controllers for drivers of stationary fire pumps》

該規範翻譯為中文為《低壓開關和控製設備固定式消防水泵驅動器中的控製器》,小編主要摘錄了其中的8.5.1.2:控製器的緊急運行控製可以由機械驅動(如接觸器機械操作)或者冗餘開關裝置來完成。冗餘的開關裝置必須可以進行可機械的操作,防止控製電源斷電或者其他控製電路失效。

國標GB / T 21208 - 2007  / IEC / TS 62091:2003,MOD修改采用IEC / TS 62091:2003標準,IEC和我們的國標相比,我們把其的“redundantelectrical switching device”翻譯成“冗餘開關裝置”,我們的國標則是“備用開關電源”。國際電工委員會第二句對冗餘開關裝置還提出了相關的要求,而我們的國標則沒有相關規定。其他的關於“A優先級”相關要求國際電工委員會和國標是一樣的。


3、美國消防協會標準NFPA 20 - 2007《Standard for the Installation of Stationary Pumps for Fire Protection》該標準翻譯成中文意思為《固定式消防泵安裝標準》,小編就著重摘錄其中的10.5.3.2——控製器應急機械控製。

①控製器必須配備緊急運行手柄或者是操作杆用於機械性閉合電機電路上開關機構。

②操作杆或者手柄必須提供電機連續的運行和非自動的操作,這種操作不應受任何裝置影響,更不能依賴壓力開關的控製。

③以上這種方法必須能夠手動操作通過手柄或者操作杆進行機械閉鎖,或者使其位於啟動位置,

④機械閉鎖不能是自動必須由人為的操作。

⑤操作杆或者手柄應該隻能往一個方向移動,也就是從斷開的位置到最後的啟動位置。

⑥除去一般的權運行位置,操作員在所有位置釋放操作杆或者手柄時,電機啟動器都要能自動的返回斷開位置。

根據以上對三個標準的了解,小編通過總結得到下列信息:要實現新規範中的機械應急啟泵功能,就必須先在消防水泵的電動機主電路設置一個可被機械驅動閉合的開關(比如接觸器等)或者一個冗餘開關裝置,這一個冗餘開關裝置還必須是可以機械操作的;之後要在消防泵控製櫃上加裝一個緊急操作杆或者手柄,用來機械性別和上麵的開關機構或者冗餘開關裝置。


二、機械應急啟泵功能如何具體設置

我們要善於學習別人的有點,進而通過別人的優點反照出自身的不足,既然NFPA和IEC標準中有關於“應急機械運行控製”和“緊急運行控製”的要求,那麽國外就可定有非常成熟的產品完全符合上述標誌,那麽我們就可以借鑒一下他們的做法,國外的應急啟泵如何做的呢?

Joslyn Clark總部位於美國,隸屬於丹納赫集團,躋身於全球財富500強,而消防泵控製器就是他們公司的主要產品之一。所以小編就通過各種渠道和美Joslyn Clark 公司的負責消防泵控製器的技術人員進行了一些溝通和討論,下麵小編就把得來的結果和大家分享一下。

根據Joslyn Clark公司技術人員敘述,他們的點擊驅動消防泵控製器按照電機啟動方式包括:電阻啟動、全壓直接啟動、開式星三角啟動、固態軟啟動、閉式星三角啟動和部分繞組啟動等類型,而這些所有的控製器都具備緊急啟泵功能。下麵為Joslyn Clark公司消防泵控製櫃的部分技術細節。


1、消防泵控製櫃

櫃體設置有下列功能組件:

①斷路器操作手柄和隔離器,可以同時進行斷路器和隔離器的操作。

②手動的啟動、停止按鈕,用來實現標準規定的機械應急啟泵功能。

③機械應急啟動手柄可以通過機械方式閉合接觸器。

④具有人機交互的界麵,可以對各種係統參數進行設置和顯示。

經過實際的檢驗,櫃體設置這些功能組件都是根據NFPA和IEC標準。


2、機械應急啟泵功能具體實施

通過小編和Joslyn Clark公司相關技術人員的多次溝通和交流,了解到機械應急啟泵功能適用於全部的啟動方式,包括降壓啟動和全壓啟動,在Joslyn Clark公司的消防泵控製櫃中,配備機械應急啟動手柄,緊急情況下一旦拉動手柄,櫃內機構會以機械方式閉合主回路運行控製器,使水泵點擊全壓啟動。

在Joslyn Clark公司生產的消防泵控製器中,直接氣動控製其這種方式最為簡單,應急手柄隻需要拉動閉合主接觸器,就可以實現機械應急啟泵功能;軟氣動控製器方式,依靠應急手柄閉合支路接觸器來實現應急啟泵;而星三角啟動控製器方式,必須要應急手柄同時閉合兩個運行用接觸器,從而實現應急啟泵。所有降壓啟泵激動控製器,在實現機械應急啟泵功能時,都需要通過應急手柄的操作,跳過了降壓啟動這一步,控製消防水泵點擊直接全壓運行,達到直接啟動的目的。


3、電控製器的標準設置

①交互界麵

包括手動停止和啟動按鈕;設定啟泵的參數和顯示係統壓力數值;故障報警、運行中的電流顯示和三相電壓顯示等實時數據顯示;曆史參數數據的記憶功能;Modbus TCP以太網通訊接口;可通過變成操作運行周期的定時器(如設置定期啟動水泵)等。


②啟動、停止水泵的控製功能

a.交互界麵上設置停泵、啟泵按鈕;

b.控製櫃櫃體外表配備機械應急啟動手柄,隻要拉起就可以應急啟泵;

c.水壓力係統的應急啟泵;

d.其他消防設備遠程遙控自動啟泵;

e.遠程的手動啟泵。


③PMR(電源監視繼電器),基於繼電器上的微處理器

提供水泵電機的堵轉保護、電流和電壓檢測,並將參數實時顯示在交互界麵上。

 

4、典型的控製電路

配備全新的機械應急啟泵裝置的消防泵控製櫃,對於控製線路又有哪一些新的要求呢?當操作人員拉動應急手柄進行緊急啟動,控製電路需不需要斷電?小編通過對Joslyn Clark公司產品的控製線路比較,發現其中開式星三角啟動的控製線路(如圖2)相對來說比較複雜,並且具有很強的代表性,我們就來進行詳細的探討如下:

  

消防泵控製器的控製電路


1、常規的啟動控製

電動機的主電路設置有S、1M、2M共三個接觸器,當控製器由消防遠程啟動信號、主管低壓壓力信號、其他消防信號或者控製器的麵板直接手動啟動時,其中的CR2繼電器啟動(正常情況該繼電器位於通電位置),1M、S接觸器得電閉合,水泵電機繞組按照星形的連接方式啟動。與此同時AT定時器進行延時,到達設定的時間,AT定時器常閉觸電斷開,使繼電器ATR斷電,ART輔助觸電使S接觸器斷電、2M接觸器通電。這時候 由於1M、2M主觸頭的閉合,水泵電機繞組將按照三角形接線進入全壓的運行狀態啟動水泵電機。


2、機械應急啟動控製

在上麵的電路圖中,有一條虛線把機械應急手柄、限位開關LS和1M、2M接觸器互相連接,這種連接代表著一種機械操作邏輯關係,就是當進行應急啟動時,拉起機械應急手柄會帶動1M、2M接觸器閉合,同時LS限位開關由6-30號段子的接通轉換為6-2端子的接通,當應急手柄取消操作時,會進行反方向的聯動。在小標和Joslyn Clark公司專業技術人員的了解交流中證實這一點,並且還印證了機械應急啟動就是采用機械的動作方式、閉合主回路運行接觸器,達到水泵電機直接全壓啟動。

這個結構推翻了小編原先的想法,原以為應急機械手柄拉動時,限位開關會立刻斷開電路電源來避免機械操作和電器控製起衝突,但是Joslyn Clark公司設計的方法卻並非如此,通過更加深入和了解,小編不得不佩服美國消防行業的縝密思維。

我們大家都應該知道,辨別接觸器主觸頭性能好壞的方法大多是通過電磁鐵快速動作為前提,接觸器的動作越快速,電弧的觸頭傷害也就越小,如果我們隻通過機械手柄來閉合或者斷開接觸器,會因為我們的動作緩慢而造成觸頭的損傷,雖然這種損傷非常小,但是Joslyn Clark公司為了盡可能減少傷害而設計了限位開關,每當操作員拉動應急手柄,限位開關會第一時間動作,繞過正常啟動順序,直接讓1M、2M接觸器通電,如果這時接觸器線圈完好,接觸器的主觸頭將會以電的方式先於機械方式快速閉合從而接通水泵電機電源,完成機械應急啟泵。當然線圈如果發生故障,還有備用方案就是以機械的方法閉合接觸器。

這個時候我們有些同行會說,火災難得一遇,應急啟泵裝置很少去動用,這種對接觸器觸頭的損傷非常的小,沒必要去弄這個限位開關。小編認為這麽說不無道理,可是火災既然發生的概率非常的小,我們的消防水泵應急櫃更應該做到養兵千日用兵一時,避免任何意外情況的發生,所以要減少這種觸頭的損傷。隻有這樣一旦發生火災才能保證應急啟泵功能的順利運行。Joslyn Clark公司對於消防泵控製櫃的這種做法非常的實用且科學,使應急啟泵裝置在日常維護、演練或者滅火實戰中,才能最大程度減少這種對觸頭的損傷,同時也讓應急啟泵裝置多一次的使用壽命,這種設置限位開關的做法值得借鑒。


3、消防泵控製櫃和電源係統的組件性能要求

按照GB / T 21208 - 2007 / IEC / TS 62091:2003,MOD、NFPA20 - 2007、IEC 62091 - 2007標準設計生產機械應急啟泵產品時,消防泵控製櫃和電源係統各組件的性能要滿足哪些要求?

①電源容量

不管消防泵控製櫃采用哪種方式啟動電機,當應急啟泵時,最終都會用機械的方式閉合主電路的接觸器,使水泵電機全壓啟動,那麽電源容量就應該滿足電機的全壓啟動。

②控製櫃箱麵

消防泵控製櫃的箱麵要配備本文章圖1的功能組件,來滿足上述標準對這些功能“可外部操作”的具體要求。

③隔離器

a.隔離器的額定電流不能小於水泵電機額定電流的115%;

b.出於安全性考慮,斷路器要和隔離器聯鎖。

使用有隔離功能的斷路器,要滿足下麵的要求。

④斷路器和堵轉保護裝置——過流保護裝置

上述標準中要求設置堵轉保護和短路保護功能,並且是唯一允許裝設的電流保護裝置,還規定這樣的保護裝置要具備在火災發生的情況下,其第一次動作斷開後,消防人員還要具備“二次機會”的能力,將消防泵控製控櫃迅速恢複工作狀態。

電流的要求:斷路器額定電流不能小於水泵電機額定電流的115%。並且要提供短路保護和分段的功能。

斷路器應在正常啟動和應急啟動時不脫扣,所以其瞬動保護要按照電機全壓啟動設定,來避開水泵電機啟動電流。

上述規定還描述了堵轉保護裝置的動作方式和特性,本文就不對此進行介紹。因為這種脫扣和跳閘的堵轉保護,和我國現行的消防泵在過負荷情況下要堅持工作不能停泵的規定互相違背,所以這種裝置在我國的消防泵控製櫃中不能實現。

⑤接觸器

a.接觸器要為電磁型,同時可通過機械操作方式閉合主觸頭。根據小編的了解國產接觸器大多數不具備這樣的功能,在設計選擇時,需要向接觸器供應商核實。

b.接觸器的使用類別為AC-3.

c.接觸器要能承受堵轉電流,要能承受長達20秒的7.2倍電機額定電流,和承受3倍電機額定電流3分鍾以後,觸頭仍然完好。

小編認為上述標準對接觸器和堵轉保護組件提出的要求合情合理,因為它們能夠確保在電機堵轉保護前,這些組件還都能正常的堅持工作,能夠讓消防泵充分的發揮滅火的作用,這些都值得我們消防泵控製櫃行業研究和思考。


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