工程概況

某超高層建筑項目57層，屋面標(biāo)高169.35 m，消防給水系統(tǒng)采用分區(qū)供水方式；高區(qū)消火栓、噴淋加壓泵設(shè)于屋面。轉(zhuǎn)輸水箱也設(shè)于屋面，補充水由生活給水系統(tǒng)提供。

高區(qū)消火栓加壓水泵為2臺，一用一備，流量Q=20 L/s，揚程H=45 m。高區(qū)噴淋加壓水泵為2臺，一用一備，流量Q=30 L/s，揚程H=45 m。

轉(zhuǎn)輸水泵設(shè)于地下一層，經(jīng)過綜合技術(shù)經(jīng)濟比較，最終方案確定為3臺，2用1備。其中，1號主泵流量Q=30 L/s（與高區(qū)噴淋加壓泵相同）、揚程H=195 m；2號主泵流量Q=20 L/s（與高區(qū)消火栓加壓泵相同）、揚程H=195 m；備用泵流量Q=30 L/s、揚程H=195 m。

轉(zhuǎn)輸水泵供水系統(tǒng)如圖1所示，系統(tǒng)設(shè)有多功能控制閥、持壓泄壓閥及水錘消除器等。

（作者勘誤：圖1中紅色框線部分接線有誤，更正為藍色框線部分，特表歉意。）

轉(zhuǎn)輸水泵啟動控制

從轉(zhuǎn)輸水泵的配置方案可知，采用轉(zhuǎn)輸水泵與高區(qū)噴淋加壓泵、消火栓加壓泵一一對應(yīng)的直接連鎖啟動方式最為簡單可靠。

高區(qū)消防水泵控制箱簡化電路如圖2和圖3所示。

為便于分析，圖中只保留與本文相關(guān)部分，完整的控制電路詳國標(biāo)圖集16D303-3《常用水泵控制電路》。圖2、圖3中1KA01、1KA02和2KA01、2KA02是受消防中心手動控制的中間繼電器，用于遠程手動啟停高區(qū)噴淋泵和消火栓泵；高區(qū)噴淋和消火栓泵接觸器1QAC01、1QAC02和2QAC01、2QAC02的輔助觸點分別引至轉(zhuǎn)輸水泵控制柜，用于連鎖啟動對應(yīng)的轉(zhuǎn)輸水泵。

轉(zhuǎn)輸泵與高位消防水泵屬直接連鎖控制關(guān)系，即無論高區(qū)消防水泵是自動啟泵還是由消防控制室控制柜的專用線路手動啟泵方式，均采用它們接觸器的輔助觸點以專用線路方式啟動對應(yīng)的轉(zhuǎn)輸水泵。

轉(zhuǎn)輸水泵主電路如圖4所示。

1號主泵受高區(qū)噴淋泵直接連鎖控制啟動；2號主泵受高區(qū)消火栓泵直接連鎖控制啟動；3號泵為備用泵。當(dāng)任何一臺主泵啟動不成功或運行過程中停機時備用泵自動啟動。1號泵和3號泵采用星-三角降壓啟動、三角-星降壓停止。

1號轉(zhuǎn)輸泵控制電路如圖5所示：1號轉(zhuǎn)輸泵受高區(qū)噴淋泵直接連鎖控制啟動，當(dāng)高區(qū)噴淋泵啟動時，即1QAC1或1QAC2接通，連鎖啟動1號轉(zhuǎn)輸水泵；當(dāng)1號泵過負載故障時，熱繼電器1BB動作，1號泵停泵，就地故障指示燈亮并向消防中心發(fā)出信號。圖5還設(shè)置了電壓監(jiān)測環(huán)節(jié)，當(dāng)主回路和控制回路發(fā)生短路或其它類型的故障導(dǎo)致失去電源時，就地故障指示燈亮并向消防中心發(fā)出故障信號。

2號轉(zhuǎn)輸泵控制電路如圖6所示：2號轉(zhuǎn)輸泵受高區(qū)消火栓泵直接連鎖控制，當(dāng)高區(qū)消火栓泵啟動時，連鎖啟動2號轉(zhuǎn)輸泵。其它故障保護與圖5相同。

備用泵控制電路如圖7所示：1號、2號泵與高區(qū)消防水泵屬連鎖關(guān)系，只要高區(qū)消防水泵啟動，對應(yīng)的轉(zhuǎn)輸泵必須啟動，如高區(qū)噴淋泵啟動，接觸器輔助觸點1QAC01或1QAC02接通，時間繼電器3KF1得電，其瞬動觸點啟動1號泵；若1號泵在啟動和運行過程中發(fā)生任何形式的故障，圖中設(shè)于55列的接觸器輔助觸點1QAC2則處于閉合狀態(tài)，經(jīng)過延時備用泵啟動（如圖中63列所示），時間繼電器3KF1的延時時間應(yīng)躲過高區(qū)消防水泵的備用自投時間。2號轉(zhuǎn)輸泵故障時備用泵的啟動過程與1號泵相同。

備用泵發(fā)生過負載故障時，就地故障信號燈亮并向消防中心發(fā)信號但不停機（如圖第67和73列所示）。備用泵若啟動不成功，則由消防中心控制柜設(shè)置專用線路遠程手動啟動。轉(zhuǎn)輸水泵控制柜未設(shè)遠程停泵和自動停泵控制，在就地控制柜設(shè)啟?？刂瓢粹o，停泵操作須經(jīng)有權(quán)限的工作人員根據(jù)火災(zāi)撲救情況確定。

2號泵的流量為20 L/s，備用泵為30 L/s，當(dāng)2號泵故障備用泵啟動運行時，水量可能會“供大于求”，當(dāng)高位消防轉(zhuǎn)輸水箱液位達到高限位時，液位控制閥關(guān)閉，轉(zhuǎn)輸水泵為零流量狀態(tài)，管網(wǎng)的壓力將上升，按設(shè)計要求其壓力不超過工作壓力的1.4倍，管網(wǎng)是安全的。此外為抑制管網(wǎng)壓力升高，在水泵出口處設(shè)一根旁通管接至水池，旁通管上設(shè)有持壓泄壓閥，當(dāng)管網(wǎng)壓力超過設(shè)定值時，泄壓閥打開泄壓，以維持管網(wǎng)壓力在安全范圍內(nèi)。

轉(zhuǎn)輸供水系統(tǒng)可靠性設(shè)計的技術(shù)措施

>>>>降低停泵水錘對管網(wǎng)的水力沖擊影響

停泵水錘是指水泵突然斷電停泵，在水泵及管路系統(tǒng)中，因流速突然變化引起一系列急劇壓力交替升降的水力沖擊現(xiàn)象，對泵房和管路帶來極大威脅。筆者單位之前設(shè)計的個別超高層項目，盡管采取了常規(guī)防水錘措施，但仍有個別消防水管在平時維護性試運行中遭受水錘影響。

壓力管道中的水錘現(xiàn)象是難以避免的，應(yīng)盡量同時采取幾種措施進行防護，因此本項目設(shè)計中除采取常規(guī)技術(shù)措施對水錘進行防護外，對容量較大且采用了星-三角降壓啟動的水泵，停泵先從三角形接法轉(zhuǎn)為星形接法，分步降壓，待轉(zhuǎn)矩降低后再斷開電源停泵，由此可降低因突然斷電停泵帶來的水錘沖擊影響。

如圖5所示，按下停泵按鈕1SS，1KF1得電并保持，同時斷開電動機正常的三角形運行回路，電動機轉(zhuǎn)到星形運行方式，經(jīng)過延時停泵，如圖5第6、7、11和8列所示。圖7也相同。

>>>>控制電路由控制變壓器提供220 V控制電源

在通常的水泵控制電路中，控制電路所需的220 V控制電源均由主電源直接提供，這種做法不僅造價高（如需要由低壓配電出線處提供專用的N線，以及與此有關(guān)的雙電源切換開關(guān)必須采用四級），而且可靠性低。GB 50055-2011《通用用電設(shè)備配電設(shè)計規(guī)范》第2.5.2條的條文解釋要求：“為提高控制回路的可靠性，可在控制回路中裝設(shè)隔離變壓器。二次側(cè)采用不接地系統(tǒng)，不僅可避免電動機意外啟動或不能停車，而且任何一點接地時電動機能繼續(xù)堅持工作”。

GB/T 5226.1-2019/IEC 60204-1：2016《機械電氣安全機械電氣設(shè)備第1部分：通用技術(shù)條件》第9.1.1條規(guī)定：“控制電路由交流電源供電時，應(yīng)使用有獨立繞組的變壓器將交流電源與控制電路隔離”，該標(biāo)準(zhǔn)第9.1.2條對50 Hz控制電路電壓要求不宜超過230 V。

本案例的設(shè)計完全滿足上述兩標(biāo)準(zhǔn)對控制電路可靠性的要求。

>>>>簡化控制電路

GB 50055-2011第2.5.2條規(guī)定：“控制回路的電源及接線方式應(yīng)安全可靠、簡單適用……”，對于消防等重要設(shè)備的控制電路尤其如此。本設(shè)計與通常的控制電路相比，進行了簡化。

在通常的兩臺和多臺消防水泵的控制電路中，基本都采用日常水泵的設(shè)計方式，設(shè)有如圖8所示的轉(zhuǎn)換開關(guān)。

每臺泵的功能可以相互轉(zhuǎn)換，如此設(shè)計的目的是讓每臺水泵的使用概率接近，從而達到延長使用壽命的目的。限于篇幅，本文未將設(shè)有轉(zhuǎn)換開關(guān)的全部電路示出，其實其控制電路是很復(fù)雜的，這種控制電路適用于日常水泵的控制電路，但完全不適用于消防水泵和其它消防設(shè)備的控制電路。因為消防設(shè)備在其生命周期內(nèi)使用的次數(shù)是非常有限的，完全沒有必要讓每臺設(shè)備的使用概率接近，如何簡單可靠才是關(guān)注的重點。

本設(shè)計主用泵和備用泵功能固定，不能且沒有必要像日常水泵那樣，各泵的功能相互轉(zhuǎn)換，如此一來，控制電路就得到大幅簡化，同時返回到火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的信號也大大減少。

本設(shè)計還有其它一些簡化電路方法，不再一一贅述。

>>>>監(jiān)控主電路和控制電路完整性

本設(shè)計設(shè)置了監(jiān)控主電路和控制電路完整性的環(huán)節(jié)，任何時候，當(dāng)主電路和控制電路發(fā)生故障，就地和向消防中心發(fā)出故障信號，如圖5第4、5和18列所示，圖6和圖7亦相同。

對設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用的探討

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本文有刪減，全文載于《建筑電氣》2023年第5期，詳文請見雜志。

版權(quán)歸《建筑電氣》所有。

作者：

李志，男，廣州瀚華建筑設(shè)計有限公司，高級工程師，電氣總工程師。

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