02 消防设备控制电路设置选择开关的思考_徐建兵_李慧_郑宇

N o v .2 0 1 6 V o l. 3 5 N o . 1 1 http: / www. jzdq. net. cn 誖 BUILDING ELECTRICITY2016年 第 期1 1 Abstract：Basedonfirefightingblowers, firefightingpumpsandothermajorfirefighting equipment that has special requirements，the existing problemsinthesettingofselectiveswitchesin conventional control circuit of firefighting equipment are analyzed. By studying relevant standards at home andaboard，andanalyzingmaturedproducts overseas，isolationmeasuresformaintenancethat satisfy the requirements of specifications are proposed andsuggestionsonimprovementofconventional control circuits are given. Keywords：firefightingpump；firefighting blower；control circuit；selective switch；“manual” position；controlcabinetoffirefightingpump； equipment maintenance；breaking isolation 摘要： 针对消防风机、 消防水泵这种有特殊要 求的重要消防设备， 探析消防设备传统控制电路选择 开关设置存在问题。 通过对国内外相关标准的研读和 对国外成熟产品的剖析， 提出满足规范要求的检修隔 离措施及针对传统控制电路的修改建议。 关键词： 消防水泵； 消防风机； 控制电路； 选择 开关；“手动” 位置； 消防水泵控制柜； 设备检修； 分断隔离 中图分类号：TU892文献标识码：A doi：10. 3969 / j. issn. 1003 - 8493. 2016. 11. 002 在工业与民用建筑中， 存在大量由电动机驱动的 工艺设备， 当一个设备组有多台设备、 或有多种工作 模式时， 通常会在电动机控制电路中设置选择开关来 进行模式转换。 针对消防风机、 消防水泵这种有特殊 要求的重要设备， 选择开关设置 “手动” 位是否存在 问题？ 选择开关应该如何设置？ 本文以消防水泵的控 制电路为例进行论述 （消防风机是类似情况）。 1传统控制电路中选择开关存在的问题 1. 1选择开关设置 “手动” 位， 存在阻断消防自动 控制信号风险 四川省消防总队防火部的一位老领导曾多次与笔 者所在单位沟通， 针对消防水泵控制柜设计中设有带 “手动” 位置的选择开关提出质疑， 他们在多年的消 防监督检查中， 发现这个 “手动” 位置存在很大的安 全隐患， 如果管理不善， 将导致控制柜长期处于 “手 动” 状态， 一旦发生火灾， 自动喷水灭火系统的湿式 报警阀压力开关等自动信号将不能启动消防水泵。 1. 2选择开关设置 “手动” 位的规范依据 传统控制电路中选择开关设置 “手动” 位的依 据， 来自GB 50055 - 2011通用用电设备配电设计 规范 第2. 5. 4条： 自动控制或连锁控制的电动机应 有手动控制和解除自动控制或连锁控制的措施 其条文解释指出： 这是在设备检修、 运行中为保证人 身安全的措施， 在检修时， 远方误启动可能导致检修 人员伤亡。 Thoughts on the Selective Switch Setting in Control Circuit of Firefighting Equipment XU JianbingLI HuiZHENG Yu（China Southwest Architectural Design and Research Institute Corp.，Ltd，Chengdu610042，China） 徐建兵李慧郑宇 （中国建筑西南设计研究院有限公司， 成都市610042） 消防设备控制电路设置选择开关的思考 作者信息 徐建兵， 男， 中国建筑西南设计研究院有限公司， 教授级高级工程师， 院副总工程师。 李慧， 女， 中国建筑西南设计研究院有限公司， 高级工程师， 第三设计院电气总工程师。 郑宇， 男， 中国建筑西南设计研究院有限公司， 高级工程师， 第三设计院电气副总工程师。 684 8 http: / www. jzdq. net. cn 1. 3问题分析 为保证人身安全， 设置解除自动、 连锁、 远方控 制的措施是合理的， 但用于消防设备的措施是否设置 得当， 则需要具体问题具体分析。 下面以传统消防水 泵控制电路 （如图1所示） 为例进行分析。 1. 3. 1选择开关设置 “手动” 位可以 “解除自动 控制” 图1中的选择开关SAC设有3个工位， 代表消 防水泵控制柜3种不同的工作模式： a.当SAC置于 “自动1” 时，SAC的13、14 及11、12端子接通，2#泵可由消防自动控制信号 （KA5、KA8的常开触点） 控制启动；1#泵可由备用 泵自投信号 （KA6的常开触点） 控制启动； 两台泵都 可由消防控制室的手动启泵信号 （钥匙开关SF） 控 制启动。 b.当SAC置于 “自动2” 时， 情况与 “自动1” 类同。 c.当SAC置于 “手动” 位时，SAC的1、2端 子及3、4端子接通， 可以通过手动按钮SS1、SF1及 SS2、SF2对两台泵分别进行手动启、 停控制；SAC 的其余端子断开， 能够解除自动控制信号KA5、KA8 及备用泵自投信号KA6对这两台水泵的自动控制， 满足规范中关于 “解除自动控制” 的要求。 1. 3. 2貌似完美的保障措施， 实际存在的系列问题 a.由于消防控制室的钥匙开关SF接线跨过了 SAC， 当SAC置于 “手动” 位时， 并不能解除这一 “远方” 控制， 不满足上述规范关于 “解除远方控制” 的规定。 如果在有人正在进行设备检修时强制闭合 SF， 会对现场检修人员造成人身伤害， 显然， 依赖该 电路中SAC设置的这个 “手动” 位来进行设备检修， 并不安全。 b.如果因管理疏漏， 在检修完成后未能及时将 SAC恢复到 “自动” 位， 控制柜将长期处于 “手动” 状态， 无法进行自动控制， 一旦发生火灾， 可能错失 良机， 造成严重后果。 有观点认为， 电路图中设置有选择开关返信， 可 以根据其位置返信 （见图1中X1：28 X1：31端 子）， 提醒值班人员及时将选择开关恢复到 “自动” 位置。 如果此观点成立， 将图中的钥匙开关SF与 KA5、KA8的常开触点并联又未尝不可？ 然而， 该图 图1传统消防水泵控制电路图 Fig. 1Diagram of conventional control circuit of firefighting pump 消防设备控制电路设置选择开关的思考 （徐建兵李慧郑宇） 685 9 N o v .2 0 1 6 V o l. 3 5 N o . 1 1 http: / www. jzdq. net. cn 誖 BUILDING ELECTRICITY2016年 第 期1 1 的设计者并没有这样做， 很显然， 设计者并不相信这 种通过位置返信来复位的管理方式能够真正落实到 位， 所以， 才有意将SF跨过SAC来强制启动消防水 泵， 但是这样的做法又不可避免地存在无法 “解除远 方控制” 的安全问题。 传统消防水泵控制电路中出现的上述问题， 恰恰 反映出我们在设计控制电路时的困惑： 既希望控制电 路能够满足规范GB 50055 - 2011要求， 保证检修人 员的人身安全， 又希望能保持消防控制信号畅通无 阻， 让消防水泵可以随时投入灭火战斗。 1. 3. 3将选择开关置于 “手动” 位作为消防设备的 检修措施做法存在风险 GB 50055 - 2011第1. 0. 2条明确该规范适用于 “一般用途电动机”。 对于由 “一般用途电动机” 所驱 动的普通设备而言， 选择开关设置 “手动” 位的做法 是完全可行的， 因为即便由于管理不善使得选择开关 长时间处于 “手动” 位置， 也不会造成严重的后果。 消防风机、 消防水泵是一种有特殊用途、 特别重 要的设备， 而发生火灾是极具偶然性的， 如果消防设 备长时间处于 “手动” 位， 因延误火灾扑救时机所造 成的危害和后果不言而喻。 2新版国家规范对消防水泵控制柜的要求 2014年10月1日实施的GB 50974 - 2014消 防给水及消火栓系统技术规范， 首次对消防泵控制 柜提出新的要求， 其第11. 0. 1条第1款规定： “消防 水泵控制柜在平时应使消防水泵处于自动启动状态”， 本条为强制性条文， 必须严格执行。 其条文解释中提到： 在我国大型社会活动工程调 研和检查中， 往往发现消防水泵处于手动启动状态， 消 防水泵无法自动启动， 特别是对于自动喷水系统等自 动水灭火系统， 这会造成火灾扑救的延误和失败， 为此， 本规范在制订时规定临时高压消防给水系统必须能自 动启动消防水泵， 控制柜在准工作状态时消防水泵应 处于自动启泵状态， 目的是提高消防给水的可靠性和 灭火成功率 2。 该条文解释中有两个内容值得关注： a.调查中 “往往发现消防水泵处于手动启动状 态”。 分析其原因是因为传统控制电路设置了具有 “手 动” 位置的选择开关， 所以才会将控制柜置于手动启 动状态。 b.“控制柜在准工作状态时， 消防水泵应处于 自动启泵状态”。 该如何理解这一要求？ 如果选择开关仍然按照传 统方式设置有 “手动” 位， 而没有从技术手段上杜绝 消防水泵 “处于手动启动状态” 的可能性， 要满足本 条文的要求就只能靠加强管理来实现， 如果真是这样 的话， 这种基于加强管理的老生常谈， 只能是隔靴搔 痒， 并不能从根本上解决问题。 3解决问题的关键思路 根据上文的分析、 论述可以看出， 选择开关设 置 “手动” 位成为消防水泵控制中诸多问题的根源， 摒弃设置 “手动” 位选择开关的传统做法， 才是解 决问题的关键所在， 这需要跳出传统思路， 去学习、 借鉴先进国家的经验， 优化消防设备控制电路和安 全措施。 3. 1IEC（国际电工委员会） 和NFPA（美国消防 协会） 标准中， 消防水泵的 “停止” 控制是受约束的 图1传统控制电路中， 将选择开关旋转至 “手 动” 位时， 会导致正在运行的消防水泵停止运行， 是 一种 “停止” 控制。 在IEC和NFPA标准中， 消防水泵的 “停止” 控制 是受到严格约束的。IEC 62091 - 2007低压开关设 备和控制设备固定式消防水泵驱动器的控制器 第 8. 6. 8条针对 “停止方式” 规定如下： 应通过手动操作 设置于控制柜箱面的停止装置来实现停泵， 同时， 这 样的手动操作应将消防水泵控制柜复位到自动状态。 NFPA 20 - 2007固定式消防水泵安装标准 第 10. 5. 4条关于 “停止方式” 的规定与IEC相同， 但 它规定只能由停止按钮来实现停泵控制。 上述两个国际标准均要求在手动操作 “停止装 置” （或 “停止按钮”） 让消防水泵停止运行的同时， 还应将消防水泵控制柜复位到自动状态。 实际上是要 求在进行手动停止控制的同时， 不应让控制柜脱离 “自动” 状态， 这样的要求完全符合GB 50974 - 2014 第11. 0. 1条第1款的规定。 反思我们在传统控制电路中选择开关设置 “手 动” 位的做法， 是不满足IEC 62091 - 2007和NFPA 20 - 2007标准要求的。 686 10 http: / www. jzdq. net. cn 3. 2满足IEC和NFPA标准的实例分析 Joslyn Clark（强士林克拉克） 公司消防水泵控制 柜是其主要产品之一， 图2是其早期的消防水泵控制 柜的典型控制电路， 图3是其产品外观。 3. 2. 1启动控制 图2、 图3中没有设置用于手动、 自动模式转换 的选择开关， 随时都可对消防水泵进行手动和自动启 泵控制， 启泵信号包括：控制柜箱面的启动按钮 “START”；远程按钮 “REMOTE START” （类似消 防 手 动 控 制 ） ；由 压 力 传 感 器（PRESSURE TRANSDUCER） 提供的压力信号。 3. 2. 2停止控制 操作控制柜箱面的停止按钮 “STOP” 可实现停泵 控制， 该按钮具有两对常闭触点和一对常开辅助触 点， 当按下 “STOP” 按钮时， 其两对常闭触点分别断 开接触器M及手动控制中间继电器CR1的电源， 停 止消防水泵； 其常开触点闭合， 使压力记录开关复位。 该按钮释放后， 整个控制柜复位到 “自动” 状 态， 如果此时来自压力传感器的自动信号仍然为报警 动作值， 则表示火警并未解除， 消防水泵将按照自动 启泵顺序再次启动； 否则， 消防水泵将停止运行并保 持 “自动” 状态， 等待接收下一个自动控制信号。 3. 2. 3控制柜的控制功能 针对该控制柜的控制功能， 笔者和该公司的美国 技术人员进行了沟通交流， 结论和笔者的电路分析基 本吻合： a.这个产品的手动和自动两种控制方式一直都 是可用的， 控制柜始终处于 “自动” 状态。 b.在按下停止按钮 “STOP” 停止消防水泵的同 时， 控制柜将复位到 “自动” 状态， 一旦释放该按 钮， 控制柜将随时准备接收手动或自动启动信号。 c.需通过操作隔离器手柄来分断主电源， 进行 设备检修， 根 据IEC 62091 - 2007第8. 4. 3 条规定该手柄须设于 控制柜箱面， 方便检 修人员辨识和操作。 笔者认为采用这 一方式进行消防水泵 的检修是合理的， 根 据人的行为规律和操 作程序， 检修人员在 检修完成后， 一定是 先闭合隔离器 （或隔 离开关） 让控制柜接 通电源， 再由启、 停 按钮对消防水泵进行 一次启、 停泵操作、 测试， 才算是真正完 成检修工作， 这种很 自然的行为规律和操 作程序， 在很大程度 上可以避免 “忘 记” 将隔离器复位、 让控 制柜长期脱离电源的 状况发生。 图2消防水泵控制柜的典型控制电路 Fig. 2Typical control circuit of control cabinet of firefighting pump 注：M接触器；CR1手动控制用继电器；CR2自动控制用继电器。 消防设备控制电路设置选择开关的思考 （徐建兵李慧郑宇） 687 11 N o v .2 0 1 6 V o l. 3 5 N o . 1 1 http: / www. jzdq. net. cn 誖 BUILDING ELECTRICITY2016年 第 期1 1 d.停止按钮 “STOP” 也作为紧急停止按钮使 用， 当其按下时， 可以停止任何形式的启动控制。 换 句话说， 停止按钮 “STOP” 满足GB 50055 - 2011 第2. 5. 4条的要求， 按下该按钮可以解除手动、 自动 及远方启泵控制。 4检修隔离措施及针对传统控制电路的修 改建议 通过对国际标准的研读和对国外成熟产品的剖 析， 我们找到了一种很好的解决办法， 它既有保证检 修人员安全的措施 （满足GB 50055-2011第2.5.4条 要求）， 也能满足新版国家规范GB 50974 - 2014的 要求， 让消防水泵控制柜平时始终处于 “自动” 状 态， 具体归纳如下。 4. 1摒弃设置 “手动” 位选择开关传统做法， 用分 断隔离器的方式进行设备检修， 可更好地保障检修人 员安全 根据GB 50054 - 2011低压配电设计规范 第 3. 1. 6条， 接触器不属于隔离电器， 将选择开关置于 “手动” 位， 靠接触器断开主电路来进行设备检修的 传统做法是不安全的， 真正安全的做法是： 用分断隔 离器的方式来进行设备检修， 同时， 将隔离器 （或隔 离开关） 的操作手柄设于控制柜箱面， 方便检修人员 辨识和操作。 4. 2设置A级优先的停止按钮， 当其按下时， 可以 停止任何形式的启动控制， 紧急情况下可以解除手 动、 自动及远方启泵控制 4. 3控制电路图具体修改建议 4. 3. 1消防水泵一用一备全压启动控制电路图 （见 图4、 图5） 电路图中， 选择开关无 “手动” 位， 仅设置有 图3Joslyn Clark消防水泵控制柜外观 Fig. 3Appearance of control cabinet of Joslyn Clark firefighting pump 图4消防水泵控制信号电路图 Fig. 4Circuit of control signals of firefighting pump 注：KA1： 自动启泵信号中继器；KA2： 备自投信号中继器。 688 12 http: / www. jzdq. net. cn 两个 “自动” 位 （自动1、 自动2）， 用于工作泵、 备用泵选择， 控制柜可随时接收手动或自动控制信 号， 所以不必向消防控制室提供手动、 自动状态信 号返信。 停止按钮1SS、2SS设置于控制柜箱面， 当按下 其中任一按钮时， 可以切断消防连锁、 消防联动等自 动启动信号， 也可停止1SF、2SF的手动启动控制， 使 消 防 水 泵 停 止 运 行 ； 同 时 ， 其 常 闭 辅 助 触 点 （21，22） 断开， 可使联动控制中间继电器KA1复 位， 当按钮释放时， 整个控制柜将恢复到最初的 “自 动” 状态， 确保消防联动控制信号畅通无阻。 4. 3. 2消防风机采用CPS的控制电路图 （见图6） 由于消防风机没有备用设备， 所以图中未设置 选择开关， 控制柜可随时接收手动或自动控制信 图6采用CPS的消防风机控制电路图 Fig. 6Control circuit of firefighting blower adopting CPS 图5消防水泵电动机电路图 Fig. 5Circuit of motor of firefighting pump 消防设备控制电路设置选择开关的思考 （徐建兵李慧郑宇） 689 13 N o v .2 0 1 6 V o l. 3 5 N o . 1 1 http: / www. jzdq. net. cn 誖 BUILDING ELECTRICITY2016年 第 期1 1 号， 不必向消防控制室提供手动、 自动状态信号 返信。 停止按钮SS设置于控制柜箱面， 当按下按钮时， 可以切断消防联动及控制柜手动按钮SF的启动信号， 让消防风机停机， 并让联动控制中间继电器KA2复 位， 当按钮释放后， 整个控制柜将恢复到最初的 “自 动” 状态， 确保消防联动控制信号畅通无阻。 5结语 在消防设备控制电路中， 不应再设置具有 “手 动” 位的选择开关来进行设备检修， 可以通过优化控 制电路， 采取切实可行的技术手段， 保障检修人员人 身安全。 同时， 确保消防设备控制柜始终处于 “自动 启动状态”， 更好地满足两个专业规范 （GB 50055 - 2011、GB 50974 - 2014） 的相关要求。 1公安部沈阳消防研究所.GB 16806 - 2006消 防联动控制系统 S.北京： 中国标准出版社，2007. 2中国中元兴华工程公司.GB 50974 - 2014消 防给水及消火栓系统技术规范 S.北京： 中国计划出版 社，2014. 3IEC.IEC 62091 - 2007Low-voltage switchgear and controlgear - Controllers for drivers of stationary fire pumpsS，2007. 4NFPA.NFPA20 - 2007Standard