室内消火栓泵控制方式的变化及其问题研究.doc

室内消火栓泵控制方式的变化及其问题研究摘要：结合消防给水及消火栓系统技术规范和新版火灾自动报警系统设计规范关于建筑室内消火栓系统控制方式的变化，分别从压力控制和流量控制两个方面，对室内消火栓系统控制的相关技术措施进行了分析和阐述，并对相关问题提出了具体看法。关键词：室内消火栓 自动控制 压力开关 流量开关 稳压泵 动作流量Investigation for the change of indoor fire hydrant pump control mode and its problemsCuijingli 1 Zhangbin2 Qinjianming3 Dongsongsong1（1，Sixth design and research institute of mechanical industry co., LTD.Zhengzhou 450007 2，The construction of science and technology information research institute co., LTD.Beijing 100120 3，Comprehensive design and research institute co., LTD., zhengzhou university.Zhengzhou 450002）Abstract：Combined with and the new version , about the change of building indoor fire hydrant system control mode，respectively from two aspects of pressure control and flow control, the relevant technical measures for control of indoor fire hydrant system are analyzed and expounded, and puts forward specific views on related issues.Keywords：indoor fire hydrant automatic control pressure switch flow switch stabilized pressure pump action flow0 前言消防给水及消火栓系统技术规范GB50974-2014（以下简称“新消水规”），系初次发布，从形式、内容、逻辑等方面，和以往的消防规范相比，创新点颇多，变化亦较多，但是，也有些许争议。以室内消火栓泵的控制方式而言，以前的启泵方式主要为远程手动和现场机械应急启动为主，目前则改为自动、手动和机械应急启动三种控制方式。控制方式改变，相关控制逻辑亦应相应改变，同时，这种改变所引发的相关技术性问题，亦需引起广大消防设计、施工、维护管理人员和防火监督人员的高度重视。1 消火栓泵控制方式的改变以往设计中，室内消火栓箱内的消防按钮既要用导线直接引至消防泵控制柜（箱），用以直接启动消防泵；也要接至火灾报警控制器。但是，随着火灾自动报警系统设计规范GB50116-2013（2014-05-01实施）和消防给水及消火栓系统技术规范GB50974-2014（2014-10-01实施）相继颁布实施，对设有火灾自动报警系统的工业和民用建筑，建筑室内消火栓系统的控制因之发生了较大变化。火灾自动报警系统设计规范GB50116-2013的4.3.1条要求：“室内消火栓系统的联动控制，应由消火栓系统出水干管上设置的“低压压力开关”、高位消防水箱出水管上设置的流量开关或报警阀压力开关等信号作为触发信号，直接控制启动消火栓泵，联动控制不应受消防联动控制器处于自动或手动状态影响。当设置消火栓按钮时，消火栓按钮的动作信号应作为报警信号及启动消火栓泵的联动触发信号，由消防联动控制器联动控制消火栓泵的启动”。从该条文来看，消火栓箱内的消防按钮不再直接启泵，而作为报警联动信号接至消防控制室。此外，压力开关、水流开关的报警与联动，规范强调为“触发信号”。换句话说，与消防报警有关的信号转换，须一次“触发”完成，不应存在数次信号转换，以求最大限度减少误报与故障，如报警阀压力开关、70防火阀、消火栓按钮、烟温感探测器等，概莫如是。消防给水及消火栓系统技术规范GB50974-2014的11.0.4条规定：“消防水泵应由消防水泵出水干管上设置的“压力开关”、高位消防水箱出水管上的流量开关，或报警阀压力开关等开关信号应能直接自动启动消防水泵。”第11.0.5条（强制性条文）规定：“消防水泵应能手动启停和自动启动。”11.0.8条规定：“消防水泵、稳压泵应设置就地强制其停泵按钮，并应有保护装置。”综合上述两本国家规范的要求，室内消火栓水泵的启动方式，由原来的消防按钮或消防控制室远程手动启动和现场机械应急启动，改变为压力开关、流量开关或报警阀压力开关自动启动、消防控制室远程手动启动，和现场机械应急启动三种方式。而且，上述两本规范关于消防水泵出水总管上压力开关的描述有所区别，前者为“低压压力开关”，后者为“压力开关”。2 室内消火栓系统自控的核心组件-压力开关和流量开关室内消火栓泵，由传统的手动启动方式更改为自动启动方式后，其控制的核心部件则由传统的消火栓启泵按钮改为“压力开关”（设在室内消火栓系统出水干管）和流量开关（设在高位消防水箱出水管上）。2.1压力开关参照电气专业国家标准图集火灾自动报警系统设计规范图示（14X505-1）P23“消火栓系统的联动控制设计”原理图，在消火栓泵出水总管上设“低压压力开关”或湿式报警阀。就控制方式而言，其控制逻辑看似合情合理。但是，如果结合现有相关系统附件的动作原理稍加深入的话，结果是大相径庭。以湿式报警阀配套的压力开关为例，笔者查阅多个消防用压力开关的技术参数，大体如下：动作压力多为0.03MPa0.05MPa，安装方式为垂直安装，延迟器与报警阀连接管口径在20mm左右。再者，结合湿式报警阀压力开关动作原理，喷头爆裂喷水，湿式报警阀系统侧压力下降，报警阀阀瓣打开，供水侧向阀体供水，部分水流进入延迟器，当延迟器内压力从0上升到0.03MPa0.05MPa（压力开关动作压力）时，压力开关动作，联动启动喷淋泵。此外，根据公安部行业标准消防用压力开关性能要求和试验方法GA29，压力开关是消防灭火系统中的一个部件，其作用是将系统的压力信号转换为电信号。其主要技术要求如下：（1），压力开关的额定工作压力为1.2，2.5，4.2，14.7MPa。（2）当管路内压力达到或超过压力开关动作压力时，压力开关常开触点应可靠闭合，而常闭触点应可靠断开。（3）压力开关应能承受额定工作压力的2倍的试验压力，而不发生损坏及泄漏。本规范对压力开关的动作方式，明文描述为：“当管路内压力达到或超过压力开关动作压力时”。那么，以室内消火栓系统为例，按相关规范（2013版报警规范和新消水规）要求在消火栓泵出水总管上设置压力开关。火灾时，某一楼层一支水枪出水，屋顶消防水箱及时向管网补水，消火栓泵出水管上压力开关处的压力虽会下降，但波动甚微。即便是将屋顶水箱的存水完全放完，压力开关处的压力变化也没多少。其次，如GA29所言，压力开关的动作原理为压力升高并超过其动作压力，方可动作；在系统压力下降时，压力开关如何动作，尚未可知。换个角度来看，如参照自动喷水灭火系统的通常做法，在消火栓水泵出水口设置湿式报警阀，并从屋顶水箱引一根专用稳压管道，接至报警阀前（水泵接合器连接管也需接至报警阀前），传统意义上的压力开关也可满足使用要求。但是，作为一种简单且易操作的消防系统，设置专用的稳压管，会使室内消火栓系统复杂化。对于那些超高层或超限高层建筑，系统将更加复杂。因此，根据思维惯性，对一般的建筑给排水设计人员而言，一提到“压力开关”，首先想到的是报警阀配套的压力开关，伺应状态下不承压；压力稍有升高，达到动作压力，即可联动启泵。那么，对于消火栓系统的压力开关，伺应状态下承受系统静压，火灾时某楼层一支水枪出水，屋顶消防水箱水位缓慢下降（如果水箱补水管浮球阀开启，水箱水位下降的或许更慢），系统静压缓慢降低，“压力开关”如何在第一时间动作，由于相关报警和消火栓规范业已发布实施，该问题亟需相关部门予以明确，并给出切实可行的解决方案。 2.2 流量开关流量开关主要是在供水管路中，在线或者插入式安装，监控水系统中水流量的大小。在水流量高于或者低于某一个设定点时候，触发输出报警信号传递给机组，系统获取信号后即可做出相应的指示动作。关于屋顶水箱出水管上的“流量开关”，常用的流量开关根据其工作原理主要有挡板式流量开关（又称机械式流量开关）、热式流量开关（热式流量开关又称为电子式流量开关）、压差式流量开关（充满管里的流体经直线管道进入节流装置，流速将在节流处收缩，使流速加快，静压力降低，导致节流件前后产生差压。流速增大，差压也随之增大，因此，通过测量差压，可以确定流量。节流件主要有孔板、喷嘴和文丘里管。）等。以上流量开关，工作原理各不相同，水力特性差别较大，使用范围各有侧重。如用作消防报警时，是否符合“简单实用、安全可靠”的要求，有待论证与检验。而且，根据“新消规总则1.0.4条：“工程中采用的消防给水及消火栓系统的组件和设备等应为符合国家现行有关标准和准入制度要求的产品。”上述这些流量开关，是否符合消防有关准入要求，或未可知。此外，流量开关设在屋顶消防水箱出水管上，当出水管流量达到设定值，流量开关通过火灾自动报警系统，联动开启室内消火栓泵。那么，这个设定流量该如何取值呢？3 流量开关的“动作流量” 当流量开关用于建筑室内消火栓系统时，其控制要求相对简单，只要管内流量达到设定值，即联动启泵。为方便阐述，不妨把这个流量设定值，称为室内消火栓系统流量开关的“动作流量（Qd）”。参照消防给水及消火栓系统技术规范第5.2.1条，临时高压消防给水系统的高位消防水箱的有效容积应满足初期火灾消防用水量的要求，该条强调了“初期火灾消防用水量”；5.2.2条第5款，当高位水箱高度不能满足本条14款要求时，应设增压泵，该条强调了“增压泵”；5.3.2条要求，稳压泵的设计流量不应小于消防给水系统管网的正常泄漏量和系统自动启动流量，这里强调了“正常泄漏量”（消防给水设计流量的13%，且不宜小于1L/s）和“自动启动流量”）；5.3.3条，稳压泵的设计压力应满足系统自动启动和管网充满水的要求，这里强调了稳压泵的“设计压力”。11.0.4条，消防水泵应由水泵出水干管上设置的压力开关、高位消防水箱出水管上的流量开关，或报警阀压力开关等开关信号应能直接自动启动消防水泵等，消防水泵房内的压力开关宜引入消防水泵控制柜内，该条强调了“压力开关”、“流量开关”和“自动启动”等。综合上述条款，既然新消水规第11.0.4条和GB50116都要求消防泵的启动，由水泵出水干管上的压力开关和高位消防水箱出水管上的流量开关控制，5.3.3条“稳压泵的设计压力应满足系统自动启动”的要求又做何解？是整个室内消火栓系统？还是稳压系统？建议明确。此外，结合新消水规5.2.1，5.2.2条第5款和5.3.2，既然屋顶水箱架设高度不够，所以要设稳压泵，这必然关系到稳压泵的扬程。同时，既然屋顶水箱内储存有“初期火灾消防用水量”，那么这个初期火灾消防用水量是否应该和稳压泵的流量发生关系呢？新消规约定了系统的正常泄漏量，取消防给水设计流量的13%，对应流量值为Q1（1 L/s1.2 L/s，分别对应系统泄漏量的最小值和最大值。），也提到了“自动启动流量”（或称“动作流量Qd”），但未见相关约定。以SN65室内消火栓，19mm水枪，25m长衬胶水带为例，当栓口压力为0.15 MPa时，对应流量约为4.4 L/s。如果初期火灾消防用水量为一支水枪出水的话，通过屋顶消防水箱出水管水流开关的流量为Q1+4.4。换句话说，水流开关的动作流量只要满足Q1Qd Q1+4.4L/s即可。4 存在的问题4.1 新消水规对室内消火栓泵的控制多了较为详细的要求。但是，当设有室外消火栓泵时，有关控制要求在规范中尚存空白。4.2 有关规范、标准图集等常用设计资料，在编制时，宜考虑同步进行。毕竟，任何一个环节脱节，对设计的影响还是比较大的。4.3 根据“成熟一条，编制一条”的规范编制原则，对规范的成熟条款，当确需进行较大调整的时候，建议在条文说明中给出足够的解释，方便执行