消防稳压系统（精选7篇）
消防稳压系统 篇1
前言
在实际消防工作中, 影响建筑消防给水稳压系统稳定运行的因素是非常多的, 有消防给水系统自身的因素, 也有一些环境因素, 无论是哪种因素, 都要进行最大化的控制, 满足消防工作的发展需要。该文就建筑消防给水稳压系统运作过程中的问题展开分析, 实现其相关问题的有效解决, 确保现实工作的正常开展, 这需要引起相关人员的重视, 更需要工作人员的积极配合。
1 关于消防给水稳压方式的分析
为了更好的进行消防系统给水稳压系统的分析, 要针对其稳压方式展开分析, 该环节分为两种应用模式分别是气压水罐配合稳压模式及其直接稳压模式等。无论是哪种应用模式都离不开稳压泵的有效配合, 只有这样才能实现日常工作难题的解决。我们把稳压泵直接稳压模式进行具体划分, 分为高位水箱配合稳压模式及其地下消防水池直接稳压模式, 从而满足现实工作的需要。系统工作时, 稳压泵从高位水箱取水升压后输入系统, 进行灭火。稳压泵停止运行或者检修时, 由高位水箱向系统供水稳压, 所以对于火灾危险性不大及系统规模不大的消火栓给水系统可以采用此种方式。稳压泵配合地下水池直接稳压方式, 稳压泵配合主泵, 从水池取水输向系统保持系统压力式, 称“常高压”或“稳高压”、“准高压”系统, 是不设高位消防水箱的系统。
所谓的稳高压消防给水模式就是通过对稳压泵的有效应用, 实现其运行状态的有效保持, 促进管网压力的有效控制。一旦应对火灾情况, 就可以进行一系列的运作, 当然这种运作模式存在一系列的弊端, 比如较低的运行时间, 但是这种模式可以支撑到消防泵的启动。对于一些能源的节约是非常不利的。并且该运作模式中, 由于稳压泵的长期工作状况, 对于其使用寿命有严格的要求, 这种模式的应用范围是比较狭隘的。一般来说, 由于高位水箱配合气压给水装置的优势性能, 对一定场景的有效应用。高位水箱配合气压给水装置稳压方式, 其气压罐均按“小罐”的容量要求设置, 气压水罐的有效容积对于消火栓系统来说为300L, 对于自动喷水系统来说为150L, 若两种系统合用则为450L。这一类气压给水装置在稳压泵故障时, 仍能在30s内维持系统压力。而且可在系统工作压力降至主消防泵设定压力时及时发生启动主消防泵的信号, 因此稳压泵故障对系统供水安全影响是不大的, 即使在极端的情况下, 高位水箱仍能担负向系统供水的任务, 只是系统最不利位置的水压受到影响而已。
上述工程环节的开展, 离不开其内部各个工作程序得到有效配合, 比如稳压泵的有效应用, 这样可以保证气压水罐的压力的有效控制, 只有确保气压水罐压力的有效控制, 才能满足下序环节的运行需要。稳压泵如果停止, 气压水罐就会进行管网压力的维持, 控制, 实现了水压水量的有效控制。如果系统压力不能达到规范的高度。稳压泵就会进行重启, 实现系统压力的积极补充, 如果系统压力满足该程序的需要, 稳压泵会停止工作, 这是一种形式的循环工作。实现了系统压力的有效控制, 在此应用过程中, 如果系统压力出现不断下降的情况, 就可以判断其为火灾的应用模式, 这时候稳压泵会产生一系列的反映。稳压泵持续向消防管网供水, 同时启动消防泵房的消防主泵, 向系统供水, 实现对火灾的扑救。这种方式稳压泵不需要一直工作, 电费支出也比较小。此种方式为现行设计中最常用的稳压方式。也是规范推荐的消防稳压方式。气压给水装置取代高位水箱稳压方式, 其气压罐是按“大罐”的容量要求设置, 消火栓给水系统的气压给水设备应储存10min的消防用水量;自动喷水灭火系统的气压给水设备应储存最不利处4只喷头持续10min供水的水量, 在自喷系统中有条件地限定其应用场合。这类稳压方式的稳压泵应按主、备用泵设置, 目的是防止在适应状态下主稳压泵故障时, 及时将备用泵投入使用。
2 消防给水稳压系统的优化
为了满足日常消防工作的开展, 展开消防给水稳压系统的积极优化是非常必要的。在实际工作场合中, 受到相关因素的控制, 高位水箱往往得不到有效的应用, 通常来讲仅仅确保稳压泵及其气压罐的有效配合是不够的, 需要展开相关消防系统的应用, 比如自动喷水系统及其消火栓系统的应用。在此模式中, 如果发生火灾, 就会实现灭火设备的开启应用, 并且随着气压罐压力的变化, 消防水泵会自动进行工作。由于消防水池的备用水源, 消防给水工作就可以正常运作。虽然《喷规》规定不设高位水箱的建筑, 可设气压罐作供水设备;《建规》也规定设置临时高压给水系统的建筑物应设消防水箱 (包括气压水罐、水塔、分区给水系统的分区水箱) 。但规范均对其容量作出了要求:应满足10min消防用水量。这种“小罐”显然满足不了要求。因此不许用“小罐”代替高位消防水箱。
在某些建设中, 虽然其稳压系统比较完备, 从外表看来, 其具备完整性, 比如稳压泵的应用、气压罐等的应用。但是在现实工作中, 应对现实状况时, 系统会出现升压过程中的相对延迟性, 这是不利于下序环节的稳定运行。上述环节的开展, 与稳压泵的自身运行特点是分不开的。当其工作时, 其高压水会发生一定程度的回流, 当然如果稳压泵停止工作后, 其气压罐的高压水也会回流到消防水箱内。在自动喷水系统中, 经过稳压泵加压的水流应经过报警阀, 不允许直接与报警阀后管道相连。有的工程直接相连后, 一旦发生火灾, 喷头爆破喷水, 管网压力下降, 稳压泵启动工作, 消防水箱内的水就不断的向管网供水, 由于水流没有经过报警阀, 压力开关和水力警铃不能发出报警, 也就无法自动喷水泵。就会发生消防水箱的水用完后, 系统无水可用, 直接影响火灾的扑救。
在建设消防设计环节中, 通过对企业给水装置的优化, 实现高位水箱的有效增压, 确保建筑消防体系的健全, 促进其内部各个环节的有效协调。但是该运作模式是存在一定的弊端的, 比如高位水箱所需水压的提供问题。这就需要针对实际情况, 展开相关高位水箱气压水罐的有效增设, 保证其供水系统的供水装置的完善, 确保其系统供水的独立性的实现。在此应用过程中, 也可以进行气压给水装置的应用, 促进高位水箱的有效增压, 促进其高位水箱供水装置的完善。
采用气压给水装置配合高位水箱增压其目的是解决建筑消防中, 在高位水箱难以满足消防给水系统最不利点所需水压的问题, 此时在高位水箱出水管上增设调节容积为150L或300L, 甚至450L的气压水罐, 配合高位水箱增压。这就是所谓的气压给水装置高位增压的系统。该系统要求气压给水装置能启动消防给水系统的供水装置, 可以是单独向系统供水, 也可以把气压给水装置作为高位水箱的增压设施, 联合组成高位水箱供水装置。《自动喷水灭火系统设计规范》并不禁止这种供水方式, 有的设计者认为该规范条文中没有提出这种增压形式, 就误以为用气压罐配合高位水箱增压是规范所不允许的, 这完全是一种误解。
3 结束语
建筑消防给水稳压系统的优化, 对于建设消防工作的稳定发展意义非常, 这需要做好建筑物的消防设计的相关工作。
参考文献
[1]GB50016-2006.建筑设计防火规范[S].2006.[1]GB50016-2006.建筑设计防火规范[S].2006.
[2]GB50045-95.高层民用建筑设计防火规范[S].2005.[2]GB50045-95.高层民用建筑设计防火规范[S].2005.
[3]GB50084-2001.自动喷水灭火系统设计规范[S].2005.[3]GB50084-2001.自动喷水灭火系统设计规范[S].2005.
[4]杨琦.消防给水系统中增压和稳压设施设计探讨[J].给水排水, 2009, 11.[4]杨琦.消防给水系统中增压和稳压设施设计探讨[J].给水排水, 2009, 11.
建筑消防中给水稳压系统研究 篇2
关键词：消防,给水系统,稳压系统,控制系统
1 消防给水系统的稳压方式
包括稳压泵直接稳压和稳压泵与气压水罐组合稳压两种形式。
1.1 稳压泵直接稳压方式
分为稳压泵与地下消防水池相结合和配合高位水箱稳压直接稳压两种方式。
(1) 对于稳压泵配合地下水池直接稳压方式, 消防灭火时因需使稳压泵从头到尾保持运作状态, 能源耗费比较严重, 且长时间的工作也会消耗机器本身的寿命, 使其性能逐渐下降, 所以消防灭火成本较高, 实际消防灭火工作时已很少采用这种形式。其基本运作方式是:从水池抽水再输向系统高处使用并保持系统的压力稳定, 形成稳高压系统。为维持稳高压系统的性能和管内压强, 在平时稳压泵也不得不一直保持运行状态, 一旦火灾发生, 则可以保证立即投入使用, 但缺点是使用时间较短, 只能用于消防应急, 所以这种方式多已被废弃。
(2) 至于稳压泵结合高位水箱稳压的方式, 其操作流程较为简单, 主要就是高位水箱放水通过稳压泵进入灭火系统, 再进行消防灭火工作。从侧面也可以看出这种消防灭火系统构造较为简单, 也只能执行规模较小的灭火任务。其一般工作是当需要对进行检查维修或者其他原因使稳压泵停止工作时, 由高压水向系统提供水来承担稳压的重任。
1.2 稳压泵与气压水罐相结合的稳压方式
包括高位水箱结合气压给水装置稳压和气压给水装置取代高位水箱稳压方式。
(1) 首先说明一下高位水箱与气压给水相结合装置的稳压形式。其大致工作流程为第一平时由稳压泵为气压水罐提供压力, 并且当压力上升到设定值时自动停止, 而气压水罐再向管网提供必需的压力, 以满足系统的水压需求。而当消防系统压力出现下降的现象且这种状况一直持续, 当达到设定的限度时, 稳压泵会再次自动启动, 补足系统缺失的压力, 这样周而复始, 保证消防系统压力的稳定性。但是如果压力任然持续下降, 那么就需要采取紧急措施, 及时检修系统设备, , 查找出问题的根源, 。同时系统内部若没有较大故障, 稳压泵也会想消防管网持续送水, 并启动消防主泵, 增加向系统供水量, 以最佳性能来扑灭火势。气压罐设置时一律要求为小罐的容量, 这个要求使气压水罐的有效容积对自动喷水系统有150L, 而对消火栓来说有300L, 两个系统同时使用则可以增大有效容积。若出现突发情况如气压给水装置出现故障时任然可以投入使用并维持长30秒左右的系统压力。令人欣慰的是即使消防系统突发故障, 对消防系统的性能也不会有太大影响, 原因在于即使压力维持消失, 消防系统压力开始下降并达到主消防泵所设定的警戒压力值时, 及时启动报警信号就算是出现极端的情况高位水箱照样可以向系统提供持源源不断的水并努力保持消防系统压力稳定, 唯一的缺陷就是水压因此会收到一定的影响, 这也是无可避免的。因为这种优势, 加上稳压泵不需要进行持续运行, 所以设备本身损耗小, 随之能源消耗自然也会减少, 所以现在将这种方式作为标准稳压方式, 实际灭火工作中也多采用这种方法。
(2) 对于气压给水装置取代高位水箱的稳压方式, 这时设置气压罐与上一方式正好相反, 需要设置大容量的罐子, 这种稳压装置有一个优点, 那就是万一出现故障甚至是主稳压泵出现问题时, 还可以立即启用备用泵来继续进行灭火工作。其运行方式是消火栓给水系统的气压给水设备需要有至少10分钟的消防灭火用水量, 而自动气压积水设备也应不少于10分钟的储水量, 而且正是增加了这一“秘密武器”, 这一设备也越来越多的应用到实际消防灭火中。
2 消防系统设计的注意事项
(1) 设计时一般会按照要求把所有必须的消防设备包括在内, 但在实际工作过程中, 为了节省时间或者材料, 有的消防系统设计, 只会设气压罐和稳压泵, 却没有设高位水箱, 且气压罐容积仅为为450L, 仅满足30s消防用水量。这样设计原因为:一旦发生火灾, 消防灭火设备开启, 气压罐压力下降后, 消防水泵就自动启动, 有了消防水池作为水源, 消防给水设施就能正常运行。虽然有规定说高压水箱不是必须装备, 只要其他设备性能良好, 发生火灾时也可以起到临时救急的作用。但规范同时也对其容量作出要求:稳水泵至少需要满足10min消防用水量。所以这种小容量水罐肯定无法满足实际消防工作要求。因此在设计装备是不允许用“小罐”代替高位消防水箱。
(2) 有些建筑的消防稳压系统从设计上看不出有什么问题, 设计合理完整, 似乎可行性也很好, 不仅这样还设有气压罐、旁通管、两台稳压泵等设备以防出现突发事故而仍有后备装置继续工作。但实际消防系统工作运行时, 因每台稳压泵出水管是没有设止回阀, 旁通管也一样没有, 这样工作泵的高压水通过备用工作泵和旁通管再次回流至消防水箱, 一旦出现这种情况, 即水回流至水源的话, 系统会迟延升压, 严重影响消防系统性能。
(3) 在对于消防自动喷水系统的设计, 水流应经过报警阀再经过稳压泵加压, 禁止直接与报警阀的后管道进行连接。有的工程直接相连后, 一旦发生火灾, 喷头爆破喷水, 管网压力下降, 稳压泵启动工作, 消防水箱内的水就不断的向管网供水, 而正是因为水流没有经过报警阀, 压力开关和水力警铃不能发出报警, 这样水用完时不能及时进行补充, 从而严重影响消防灭火工作。
(4) 要解决建筑消防在高位水箱难以满足消防给水系统最不利点所需水压的问题, 目前采用气压给水装置结合高位水箱增压的方法较为有效。所谓的气压给水装置高位增压的系统, 就是在高位水箱出水管上增设调节容积为150L或300L, 甚至450L的气压水罐, 以配合高位水箱增压而安装的消防系统。该系统要求气压给水装置能启动消防给水系统的供水装置, 可以是单独向消防系统供水, 也可以把气压给水装置作为高位水箱的增压设施, 联合组成高位水箱供水装置。不用因为认为《自动喷水灭火系统设计规范》条文中没有提到这种增压形式, 就误以为这种方法不是规范的和可以实行的。不能拘泥于条文, 要在实际消防工作中灵活运用。
结语
通过对建筑消防给水系统中的一些常用稳压措施进行简单的介绍, 并说明了一点备用系统的工作流程, 明确了消防灭火工作要求, 对消防设计也有了更为严格的要求。而随着科学技术的发展和实际工作经验的总结, 相信更为先进的技术设备和更为简便性能高效的消防灭火系统会被人们的聪明才智所设计并制造出来。这样在实际消防灭火工作中, 不仅可以更能及时迅速将火势扑灭, 更好的保护国家和人民的生命财产安全。相信通过我们的共同努力, 明天会更安全, 更幸福。
参考文献
[1]GB50016-2006.建筑设计防火规范[S].2006.
[2]GB50045-9.高层民用建筑设计防火规范[S].2005.
[3]GB50084-2001.自动喷水灭火系统设计规范[S].2005.
消防稳压系统 篇3
消防系统的稳压方式分为稳压泵直接稳压方式和稳压泵与气压水罐配合稳压方式。其中稳压泵直接稳压又分为稳压泵配合高位水箱稳压和稳压泵配合地下消防水池直接稳压两种;稳压泵与气压水罐组合系统又分为高位水箱配合气压给水装置稳压和气压给水装置取代高位水箱稳压方式两种。
1 稳压泵配合高位水箱稳压方式
系统工作时, 稳压泵从高位水箱取水升压后输入系统, 进行灭火。稳压泵停止运行或者检修时, 由高位水箱向系统供水稳压, 所以对于火灾危险性不大及系统规模不大的消火栓给水系统可以采用此种方式。
2 稳压泵配合地下水池直接稳压方式
稳压泵配合主泵, 从水池取水输向系统保持系统压力式, 称“常高压”或“稳高压”“准高压”系统, 是不设高位消防水箱的系统。“稳高压”消防给水系统的稳压泵必须在平时保持运行状态, 维持管网压力, 在火灾发生时, 仍应能运行一段时间, 直至主消防泵启动时为止, 须按主、备泵设置稳压泵。由于需要稳压泵一直保持运行状态, 浪费能源, 而且对稳压泵长期处于工作状态, 对其使用寿命有很高要求。
3 高位水箱配合气压给水装置稳压方式
气压罐均按“小罐”的容量要求设置, 气压水罐的有效容积对于消火栓系统来说为300L, 对于自动喷水系统来说为150 L, 若两种系统合用则为450 L。这一类气压给水装置在稳压泵故障时, 仍能在30 s内维持系统压力。而且可在系统工作压力降至主消防泵设定压力时及时发生启动主消防泵的信号, 因此, 稳压泵故障对系统供水安全影响是不大的, 即使在极端的情况下, 高位水箱仍能担负向系统供水的任务, 只是系统最不利位置的水压受到影响而已。这种方式的工作流程大概为:气压水罐的压力由稳压泵提供, 当气压水罐压力达到设定要求后, 稳压泵停止, 平时管网压力由气压水罐提供, 满足系统的水压水量要求;当系统压力下降到一定设定的程度后, 稳压泵启动, 将系统压力补足后再停止。如此反复使系统时刻处于“准工作”状态。若系统压力持续下降, 则判断为火灾 (此时喷头爆破或消防水枪射水) , 稳压泵持续向消防管网供水, 同时启动消防泵房的消防主泵, 向系统供水, 实现对火灾的扑救。这种方式稳压泵不需要一直工作, 电费支出也比较小。
4 气压给水装置取代高位水箱稳压方式
气压罐是按“大罐”的容量要求设置, 消火栓给水系统的气压给水设备应储存10 min的消防用水量;自动喷水灭火系统的气压给水设备应储存最不利处4只喷头持续10 min供水的水量, 在自喷系统中有条件地限定其应用场合。这类稳压方式的稳压泵应按主、备用泵设置, 目的是防止在适应状态下主稳压泵故障时, 及时将备用泵投入使用。
5 设计中应注意的问题
实际工程中, 有的设计未设高位水箱, 只设气压罐和稳压泵, 供给消火栓系统和自动喷水系统, 且气压罐容积为450 L, 仅满足30 s消防用水量。理由为:一旦发生火灾, 灭火设备开启, 气压罐压力下降后, 消防水泵就自动启动, 有了消防水池作为水源, 消防给水设施就能正常运行。虽然《喷规》规定不设高位水箱的建筑, 可设气压罐作供水设备;《建规》也规定设置临时高压给水系统的建筑物应设消防水箱, 但规范均对其容量作出了要求:应满足10 min消防用水量。这种“小罐”显然满足不了要求。
在自动喷水系统中, 经过稳压泵加压的水流应经过报警阀, 不允许直接与报警阀后管道相连。有的工程直接相连后, 一旦发生火灾, 喷头爆破喷水, 管网压力下降, 稳压泵启动工作, 消防水箱内的水就不断地向管网供水, 由于水流没有经过报警阀, 压力开关和水力警铃不能发出报警, 就会发生消防水箱的水用完后, 系统无水可用, 直接影响火灾的扑救。
采用气压给水装置配合高位水箱增压其目的是解决建筑消防中, 在高位水箱难以满足消防给水系统最不利点所需水压的问题, 此时, 在高位水箱出水管上增设调节容积为150 L或300 L, 甚至450 L的气压水罐, 配合高位水箱增压, 这就是所谓的气压给水装置高位增压的系统。该系统要求气压给水装置能启动消防给水系统的供水装置, 可以是单独向系统供水, 也可以把气压给水装置作为高位水箱的增压设施, 联合组成高位水箱供水装置。《自动喷水灭火系统设计规范》并不禁止这种供水方式, 有的设计者认为该规范条文中没有提出这种增压形式, 就误以为用气压罐配合高位水箱增压是规范所不允许的, 这完全是一种误解。
6 结语
以上的建筑消防给水稳压系统的实施主要采用的是稳压措施来进行介绍的, 这不仅总结了临时高压制消防给水系统的配置方案, 而且还随着稳压系统的技术更新以及新型设备的不断涌现, 使我们在设计时可以有不同的方案可供比较和选择, 只有这样才能结合工程实际需求, 通过认真的分析与比较, 才能得到更好的设计, 实现建筑物功能的完善。
参考文献
[1]黄浩.论建筑消防给水稳压系统及其应用[J].中华民居 (下旬刊) , 2013 (3) .
[2]杨国辉.浅谈建筑消防给水稳压系统[J].价值工程, 2011 (9) .
消防稳压系统 篇4
关键词：气压给水稳压系统,泄漏,止回阀,空气压缩机
引言
消防气压给水稳压系统, 以维持消防管网 (+0.00m标高处) 压力为13bar (abs) , 并提供火灾初期70S消防用水。在某项目建设中, 由于气压给水稳压系统气体管路多次出现泄漏, 系统压力难保证, 影响项目安全。
1 气体管路流程图
气压给水稳压系统由2台气压罐、2台稳压水泵、2台空气压缩机、控制设备和阀门管路等组成。稳压泵通过液位开关和压力开关联动控制启停, 空气压缩机通过压力开关控制启停, 系统流程图见图1:
空气压缩机为系统提供压缩空气, 空气压缩机的出力为15Nm3/h, 压力开关监测系统压力, 为空气压缩机提供启停信号。
挠性软管连接空气压缩机和管道。电磁阀排出空压机运行中的水及停机状态下的残气, 电磁阀为常开型, 在空气压缩机运行时关闭。止回阀确保空气压缩机停机状态下, 下游气体不逆流, 并通过电磁阀排出。
2 气体管路泄漏分析
结合气压给水稳压系统调试实践, 气体管路泄漏主要表现在挠性软管、止回阀处泄漏, 故障分析如下:
2.1 空气压缩机长时间运行, 下游管路超温, 影响设备密封性
2.1.1 空气压缩机运行时间长
空气压缩机设计仅作为系统补气, 不宜长时间运行, 不作为系统建立初压的气源, 但气压给水稳压系统没有外界气源, 系统启动时, 必须通过空气压缩机建立初压。根据理想气体的状态方程PV=n RT (克拉伯龙方程) , 气压给水稳压系统设置2台容积75m3的稳压罐, 其中水容积25m3, 气体50m3, 系统初压13bar (abs) 。在系统建立初压时, 两台空压机同时运行, 计算时间t为:t=PV/QP1, 其中Q为空气压缩机出力。经计算, 两台空气压缩机需同时连续运行40h, 才能为两台稳压罐建立13bar (abs) 初压。在调试过程中, 考虑空气压缩机效率、气体泄漏等原因, 空气压缩机需同时连续运行2天多才能为系统建立初压。
2.1.2 空气压缩机运行, 温度很高
本系统采用2级活塞式空气压缩机, 设计运行压力17.6bar (表压) , 在空气压缩机运行过程中, 空气被压缩, 根据热力学第一定律, 对于绝热过程, 热力学系统始终不与外界交换热量, 即Q=0的过程, 外界对热力学系统做的功等于内能的增加, 空气压缩机出口温度高。在调试过程中, 空气压缩机出口温度高达100℃。
2.1.3 高温影响下游设备密封性
由于系统设计未考虑空气压缩机出口温度的影响, 挠性接管、止回阀等设备选型均按照常温进行选型。挠性软管采用橡胶软管, 空气压缩机长期运行, 导致橡胶老化, 出现软管泄漏。止回阀采用升降式止回阀, 通过弹簧提供密封预紧力, 密封材料为EPDM (三元乙丙橡胶) , 空气压缩机长期运行产生的高温, 导致橡胶老化, 使止回阀泄漏。止回阀结构图见图2。
在调试过程中, 由于空气压缩机长时间运行 (连续运行超过48h) , 下游管道温度高, 影响挠性软管、止回阀密封性, 导致设备泄漏。
2.2 空气压缩机润滑油进入空气管路, 影响止回阀密封性
空气压缩机为2级活塞式压缩机, 在运行过程中, 部分润滑油随空气进入下游管道, 影响止回阀密封性。在调试过程中, 检查泄漏止回阀发现, 止回阀沾污严重, 阀瓣、弹簧处均有黑色润滑油, 阀瓣吸收润滑油变形, 弹簧卡涩不能关闭阀门, 最终导致止回阀泄漏。
2.3 系统设置不合理, 增加泄漏点
根据运行规定, 空气压缩机停机状态下, 需要排除残气及运行积水, 本系统设置了电磁阀, 电磁阀为常开型, 空压机运行电磁阀关闭, 空压机停止电磁阀打开。
电磁阀为常开型, 运行中止回阀防止气体逆流, 在设计中, 止回阀不作关断阀, 该电磁阀的设置增加了系统泄漏点。
在调试过程中, 由于止回阀失效, 导致JPD气压给水稳压系统内空气通过电磁阀排出。
3 解决办法
3.1 优化系统设计, 减小空气压缩机对下游影响
项目中有稳定气源, 压力为0.7~0.8MPa, 通过该气源为气压给水稳压系统建立初压, 使系统压力达到8bar (abs) 。再通过稳压泵为系统补水, 稳压罐容积75m3, 水容积25m3, 当到达额定水位后, JPD气压给水稳压系统的压力达到12bar (abs) 。最后投入空气压缩机, 通过空气压缩机使系统压力达到13bar (abs) 。根据理想气体状态方程PV/n T=R, 经计算两台空压机同时投运下, 系统只需3.3h即可为系统建立初压。经改造后再进行调试, 空气压缩机只需运行4h即可建立初压, 极大地缩短了空气压缩机的运行时间, 缩短了气压给水稳压系统的调试时间, 也确保了后续管路的密封性。
3.2 优化设备选型, 降低空气压缩机出口温度
采用自带空气缓冲罐的压缩机, 空气缓冲罐容积为150L, 空气压缩机自带止回阀和自动排气阀, 空压机图纸见图3。
空气压缩机只有在气压给水稳压系统建立初始压力时才是长期运行, 其余阶段均为断续运行, 运行时间不超过2h。通过设置空气缓冲罐, 一方面通过混合冷热空气方式, 降低了空气压缩机出气温度, 另一方面相当于增设了一台换热器, 也降低了空气压缩机出气温度。正常运行中, 通过空气压缩机自带排气阀排出活塞腔内残气, 通过缓冲罐自带排水阀定期排出积水。取消电磁阀, 避免将缓冲罐的空气排空。对于150L的空气缓冲罐, 压力达到13bar (abs) , 空气压缩机需运行0.12h, 将导致系统启动滞后。
3.3 优化系统设计, 提高下游设备耐高温耐腐蚀性
空气压缩机出口温度较高, 且运行中产生油污, 挠性软管、止回阀、截止阀等设备应选用耐高温、抗油污的设备。挠性软管选用金属软管, 以避免高温下出现泄漏。止回阀、截止阀的阀瓣选用耐高温、耐油污材料, 以防止高温、油污引起的阀瓣变形, 建议选用密特隆材料。
4 结束语
文章介绍了气压给水稳压系统气体管路泄漏问题的分析及解决办法, 在后续项目调试中若出现以上问题, 可以参考文章进行系统优化及设计改进, 可有效解决调试中的各类问题, 确保系统可用;如参考文章进行设计, 可以减少系统设计的多样化的风险, 确保系统稳定可靠, 减少后续运行维护成本。
参考文献
[1]GB50045.高层民用建筑防火规范[S].
[2]林玲.民用建筑高位消防水箱增压设施的设计探讨.
[3]CECS 76:95气压给水设计规范.
消防稳压系统 篇5
在石油化工企业中, 电器控制电缆多数是在项目施工建设时通过电缆沟敷设到现场设备, 在现场进行启动停止等操作, 敷设后电缆沟多数被盖板掩埋, 甚至还会在上面进行混凝土硬化, 控制电缆芯线数量已固定, 这给投产以后运行过程中进行设备技术改造造成了不便。我厂两台消防稳压泵原设计为一台变频控制, 另一台工频运行, 现需将其改为一台变频器分时拖动两台水泵运行, 在现场进行切换操作, 为确保操作安全, 防止误操作, 需要完善联锁保护和现场指示, 但原设计仅敷设了KVV-4×1.5mm 2的控制电缆, 传统的电器控制方案需要复杂的接线, 已受到限制无法完成改造, 为此提出了一种基于STC 12C 5410单片机的智能化控制方案。 (1)
2 总体方案设计
本设计主要完成稳压泵的变频切换联锁保护和现场状态显示, 当变频器处于运行过程时, 不能进行泵的切换, 否则由于电动机负载的突然接入, 会使变频器发生过电流故障甚至造成IGBT的过流损坏, 即使按了变频器停止按钮, 在变频器减速停车过程中, 如果进行了切换操作, 也会造成变频器的过流, 因而在变频器未完全停止输出前, 应禁止切换操作, 但变频器减速停机末尾转速已经很慢, 在现场恶劣的噪声条件下, 操作人员很难辨别是否已经完全停止, 因而现场需要能够指示变频器的运行状态, 告诉操作者何时可以进行切换操作;在正常状态下, 始终应该有一台稳压泵接入变频器运行, 如果由于特殊故障原因两台泵都脱离了变频器, 造成变频器空载, 此时变频器应立即停止输出。在本设计中尽量利用原有接线, 减少对原有接线的改动, 利用原变频泵的启停按钮作为变频器的启停按钮, 利用原工频泵的启停按钮作为变频切换按钮, 系统总体原理如图1所示。
KA 3常开触点接于变频器运行控制端子FOR和DCM之间, 用于控制变频器启停, 多功能输出端子KA、KB在变频器的参数设置项CD 059中设为
(1) 收稿日期:2010-07-11 (修改稿)
01, 即运行中指示, 当变频器有输出或运转指令输入时动作[1], 将其与STC 5410控制器的开关量输入端IN 7连接, 控制器根据其状态进行联锁保护和状态指示。当KA、KB端子处于闭合状态时, 按任何切换按钮都无效, 现场LED指示灯处于2Hz闪烁状态, 表示变频正在运行中, 当按停止按钮后, 待减速完成停止输出后现场LED指示灯熄灭, 当发生切换并切换成功时LED瞬时点亮1s后熄灭, LED未点亮表示未发生切换或切换不成功。
3 STC 12C 5410控制器硬件设计
3.1 单片机系统及串行口设计
STC 12C 5410AD是单时钟指令周期增强型8051内核单片机, 抗干扰能力强。电压范围宽, 不怕电源抖动, 具有10KB内部FLASH程序存储器和512字节内部RAM, 具有片内独立硬件看门狗, 实时监视软件运行, 如程序出错, 可在71.1ms内复位[2]。单片机外扩复位电路和晶体振荡电路构成最小系统, C 6、C 7为电源去耦滤波电容, 可以滤除电源的高低频干扰, 提高单片机系统工作稳定性, CON 6为液晶显示模块预留接口, 可与LM 3033、ST7920等点阵液晶模块通过SSP总线连接;串口通信部分选用MAX 232A作为TTL-RS232电平转换芯片[3], 可用于ISP程序下载和通用RS232通信, 串口连接件采用9针母口DB 9/F, 原理图如图2所示。
3.2 开关量输出电路
开关量输出采用6路继电器隔离输出, 1路光耦隔离晶体管输出, 继电器触点容量10A, 每一路都带有常闭常开输出端子, 提高了控制器外部接线的灵活性, 而PLC通常只有常开触点输出;晶体管输出耐压80V, 电流达1.5A, 可作为PWM输出, 在本系统中用于驱动现场LED指示灯。继电器驱动采用性能稳定的达林顿阵列ULN 2003A, 驱动电流500mA;STC 5410单片机复位后端口处于高电平, 为避免复位瞬间输出继电器误动作, 采用施密特反相器74LS14作逻辑转换, 提高了驱动能力, 同时由于施密特反相器的回差特性, 提高了系统的抗干扰能力。电路如图3所示。
3.3 开关量输入及电源电路
为保证控制器系统安全, 提高抗干扰能力, 输入通道需要进行电气隔离, 通常可采用光耦隔离或磁耦隔离, 磁耦隔离一般用于有双向数据传输要求的场合, 如I2C总线隔离[4], 在本系统中为单向输入隔离, 选用低成本的光耦作为隔离器件。
电源设计可采用变压器或开关稳压电路, 开关稳压电源在高负载率时效率高, 且体积小, 但由于引入了高频噪声, 对系统稳定存在一定影响, 变压器虽体积大, 但输出稳定, 高频滤过性好, 本系统电源采用PCB焊接式变压器S12-08, 具有两路9V独立电源输出, 经整流滤波后分别提供给控制核心和输入回路, 因单片机系统与输入回路采用两路独立电源供电, 隔离性能较好。电源是控制系统的主要干扰来源, 为提高系统抗干扰能力, 电源在进入三端稳压器之前采用EMI滤波器CXDC 2-1-100去除共模电磁干扰。电路原理如图4所示。
3.4 PCB设计
PCB采用双层板设计, 为便于检修焊接, 元件封装均采用直插式, PCB布局布线充分考虑了整板的EMC性能, 对电源线加粗处理, 整体敷地以减小公共阻抗, 并起到屏蔽作用。
4 系统软件设计
系统程序在WAVE 6000集成调试开发环境中编写, 主要包括寄存器定义, 端口初始化设置, 主程序、按键处理以及EEPROM读写等程序。寄存器定义属于伪指令, 主要完成寄存器地址映射。
4.1 端口初始化设置
STC 12C 5410AD单片机的I/O口可以配置成四种类型, 即准双向口、推挽输出、开漏输出、高阻输入, 端口初始化程序将用到的输出口配置为推挽输出, 以增强驱动能力, UART端口配置为传统8051I/O口, 其它均配置为输入端口。端口配置程序为:
MOVP3M 0, #3CH;P3.7推挽输出, P3.2-P3.5输入口
MOVP2M 0, #0FFH;P2口均设置为输入
MOVP1M 0, #0F9H;P1口P1.1、P1.2, 即OUT2、POUT设为推挽输出
4.2 主程序设计
端口初始化后, 主程序从E 2PROM中读取复位前运行的消防稳压泵识别代码, 在这里自定义为D 6H代表1#机泵运行, 69H代表2#机泵运行, 程序根据识别码控制相应的稳压泵接触器接入变频运行, 这样即使在运行中程序受到干扰死机, 看门狗会在71ms内复位单片机, 程序重新执行后会继续保持干扰前的运行状态, 执行机构还没来得及误动作就已经复位并恢复正常状态了;同时, 还可以防止电压闪变对控制器的影响, 如果因为大功率设备启动或电网波动引起电压短时下降, 使控制器发生上电复位, 控制器仍能根据记忆的识别码, 在电压恢复正常后保持正确的消防稳压泵运行, 提高了系统的可靠性;在主循环中不断刷新端口状态, 以防止I/O端口状态因干扰发生改变, 确保输出状态保持正确无误。主循环程序还进行LED指示控制和按键扫描, 当变频器正在运行中时, LED处于2Hz闪烁状态, 此时不允许切换稳压泵, 程序不对按键进行检测, 当变频器停止输出后, LED熄灭, 此时程序不断查询按键状态, 现场切换按钮按下后, 进入按键处理程序, 主程序部分代码如下。
4.3 按键处理程序设计
当现场有切换控制按钮按下时, 进入按键处理程序, 控制相应的稳压泵接触器动作, 执行切换操作, 切换成功后, 单片机会将现场LED短时点亮1s, 指示操作者切换已成功, 如果操作者一直按着按钮不放, LED会一直点亮, 直到按钮释放为止, 切换后将稳压泵识别码存入E 2PROM中, 防止断电后信息丢失。E 2PROM不同于铁电存储器具有近乎无限次的读写次数, STC 12C 5410单片机的E 2PROM擦写次数约为10万次, 这在一般应用中已经足够, 但为了提高程序执行效率, 防止重复擦写, 程序对相同的识别代码只保存一次, 即使多次重复按下相同切换按钮, 程序也不会重复擦写操作。1#泵和2#泵切换按钮处理程序相同, 1#按键处理程序代码如下:
5 结束语
本文根据石油化工企业的现场实际情况, 详细论述了STC 12C 5410单片机在消防稳压泵变频切换联锁系统中的应用, 软硬件设计中采取了各种抗干扰措施, 保证了系统的安全可靠运行, 该控制器自2008年投入使用, 经过近两年的现场运行, 表现稳定可靠, 效果较好。
参考文献
[1]海利普电子科技有限公司.海利普变频器HOLIP-A/M/H用户手册[K].2005:42-43.
[2]宏晶科技.STC12C5410AD系列单片机器件手册[K].2008:62-63.
[3]Maxim.+5V-Powered, Multichannel RS-232 Drivers/Receiv-ers[K].2000.
消防稳压系统 篇6
火灾事件是关系到核安全的一个重要方面, 因而消防设计在整个核电站的设计中占有重要的地位。核岛厂房的消防设计与一般工业与民用建筑消防相比, 有其相似的一面, 一些常规消防技术及计算可以借鉴, 但也有不同于一般工业厂房的特点和设计要求。核岛厂房灭火系统供水的消防供水系统, 也有其显著的特点和设计要求, 如抗震、定期试验和质量保证等方面都与一般工业与民用建筑不同。核电厂因为厂房布局限制, 往往无法设置高位水箱, 消防供水系统为临时高压系统, 只能设置稳压系统, 以维持未发生火灾时消防管网的压力。常用的稳压设施有稳压泵、气压给水装置等。本文仅对稳压泵在核岛厂房消防供水系统中的应用, 结合国内相关规范、NFPA等标准, 对其设置、参数确定、供电和联动操作等进行分析。
2 稳压泵的设置分析
GB 50974—2014消防给水及消火栓系统技术规范5.2条对高位水箱进行了详细描述, 规定其临时高压消防给水系统有效容积应满足初期火灾消防用水量的要求。而5.3条对稳压泵进行了描述, “稳压泵的设计流量不应小于消防给水系统管网的正常泄露量和系统自动启动流量”。
NFPA 20中规定稳压系统的作用是补充管网渗漏量, 维持未发生火灾时管网的压力, 同时根据管网压力自动启动消防泵。没有“火灾初期消防用水量”的概念。
笔者认为GB 50974—2014中关于稳压泵的作用与要求和NFPA规范要求相同, 但是未说明设置稳压泵时是否还应该考虑初期火灾用水量。与NFPA 20规范相比, 区别主要在于国内标准中临时高压、常高压、初期火灾等概念的存在, 所以稳压系统的设置与NFPA标准有所不同。
GB 50974—2014消防给水及消火栓系统技术规范5.3.4条规定:“采用气压水罐时, 其调节容积应根据稳压泵气泵次数不大于15次/h计算确定, 但有效储水容积不宜小于150 L。”NFPA没有强制要求稳压泵配置稳压罐, 因此没有对稳压罐的容积做特别的要求。
大部分工业与民用建筑一般采用气压水罐作为稳压措施, 可以有效避免稳压泵频繁启动。核岛厂房内消防管道按抗震设计, 为明装管道, 没有埋地管道, 连接方式为焊接, 并且每段管道要进行探伤检测, 有工作人员定期巡检。从材质质量、施工方式和检测方式等来看, 都高于一般民用建筑。所以如果仅考虑管网泄漏量, 核岛消防管网泄露量很小, 稳压泵可按照NFPA标准设置, 不设稳压罐。
3 稳压泵参数的分析
3.1 稳压泵流量分析
GB 50974—2014消防给水及消火栓系统技术规范5.3.2条有明确规定:“稳压泵设计流量不应小于消防给水系统管网的正常泄露量和系统自动启动流量”“当没有管网泄漏量数据时, 稳压泵设计流量宜按消防给水设计流量的1%~3%计, 且不宜小于1 L/s”。GB 50268—2008给水排水管道工程施工及验收规范9.2.11对管道允许渗水量做了规定, 以核岛厂房DN200的消防主环网为例, 允许渗水量应不大于0.5 L/ (min·km) 。NFPA 202-19中对稳压泵作用仅定义为用于管网泄露量。美标规定地下干管不论其管径多大, 每100个连接点每小时漏失量为1.9 L。
笔者认为, 报警阀的灵敏性能因生产厂家的不同而有较大差异, 报警阀的动作流量一般为25 L/min~60 L/min, 故系统自动启动流量至少为1 L/s。而管网泄漏量应根据系统有无室外埋地管道、管材、施工质量等综合考虑。依据施工完毕后的运行测试来判定最为准确, 然后以此确定稳压泵的流量。但工程设计中, 设备的采购远远早于运行测试。针对核电站的情况, 在核岛厂房内管道材质、施工及检测方式非常严格, 其泄漏量很少, 其泄漏量可按照一个消火栓发生故障时的泄露量考虑, 即按照5 L/s进行设计。泄漏量大于5 L/s时, 由于管网泄漏量较大, 可按发生火灾考虑, 即此时管网压力下降较快, 消防水泵根据压力自动启动。
3.2 稳压泵压力分析
NFPA 20规定稳压泵、消防水泵的启动是根据消防管网的压力来联动的。首先确定稳压泵停泵值, 等于零流量的扬程加最小的静水压力;然后确定稳压泵起泵值, 比稳压泵停泵值小0.069 MPa;最后确定消防泵起泵值, 比稳压泵起泵值小0.034 MPa。
国内标准没有规定稳压泵与消防主泵联动启动, 仅在GB50974—2014消防给水及消火栓系统技术规范5.3.3中规定, 稳压泵设计压力应大于系统设置自动起泵压力值, 且增加值宜为0.07 MPa~0.1 MPa。但是没有说明消防泵的起泵压力的设定值。
核岛厂房内消防系统虽不直接承担安全功能, 但是与安全有关的系统, 故笔者认为稳压泵应设计为与消防主泵联锁启动, 并且稳压泵的设计压力及启动压力值的确定应保证管网压力时刻满足系统压力需求。应首先确定系统的额定压力, 然后确定消防泵的起泵压力, 再确定稳压泵的起泵压力和停泵压力, 而稳压泵的额定压力至少应为稳压泵的停泵压力。
举例如下:如果灭火时系统设计压力为P, 稳压泵按照一用一备设置。第一稳压泵启动压力为P1, 如果第一稳压泵无法正常启动, 管网泄漏量使压力下降至P2, 则备用稳压泵启动, 即备用稳压泵启动压力为P2, P1>P2;而为了满足核岛消防用水需求, P1和P2的压力值应满足最不利用水点的压力要求, 即P1>P2>P。而当核岛厂房发生火灾时, 稳压泵无法满足火灾用水量要求, 管网压力继续下降, 降至消防主泵启动压力P3, 此时消防主泵启动灭火。为保证供水安全性, 应满足P1>P2>P3>P。其中每个启动压力的差值可根据仪表的精确度等综合确定。
4 稳压泵的供电分析
国内消防水泵及稳压泵供电设计按照双电源设计, 且双路电源自动切换时间不应大于2 s。NFPA 20 6-2中对于电动泵的电源要求为一路可靠电源或两路及以上独立电源。由于稳压泵所在系统是与安全有关的系统。故稳压泵作为核岛厂房消防系统的供水装置, 应考虑地震后全厂断电的不利状况。故在核岛厂房消防设计中, 首先应防止共模失效, 每个机组的两台稳压泵分别由A系列和B系列供电, 考虑地震后可能失去厂内电源和厂外正常电源时, 应设置应急柴油机加载供电, 其加载时间为0 s工步, 以满足稳压泵的供电安全和消防管网的正常运行。
5 稳压泵的控制分析
GB 50974—2014消防给水及消火栓系统技术规范11.0.8条规定:稳压泵应设置就地强制启停泵按钮, 并应有保护装置。条文解释为设置就地停泵按钮是便于维修时控制和应急控制。
针对核电厂的特性, 笔者认为, 核电厂发生火灾可能导致核岛反应堆停堆, 故认为可不设置就地停泵按钮, 以免有人员误操作将正在运行的稳压泵关停。建议仅在主控室设置手动停泵操作, 在现场人员确认火灾扑灭后通知主控室人员手动关闭。可在就地和主控室设置起泵按钮。
6 结语
稳压泵占地面积小, 设计与施工方便, 系统控制简单, 因而核电站核岛消防供水系统利用稳压泵进行稳压, 是合理、可行的方式。笔者认为, 稳压泵的相关设计需要重点关注以下几方面问题:1) 设置稳压泵的消防供水系统, 是否还要考虑火灾初期用水量;2) 稳压泵的流量以管网泄露量计算, 其泄漏量以多少计最为合适;3) 稳压泵的压力值如何确定, 与消防泵的联动压力值如何确定仍需研究;4) 核岛厂房消防设计因工程项目不同, 采用的规范标准也不同, 如有的项目采用RCC-I标准, 有的采用NFPA标准, 应根据不同国家规范间的差异, 综合考虑稳压设计方案。
参考文献
[1]RCC-I, 压水堆核电站防火设计和建造规则[S].
[2]GB 50974—2014, 消防给水及消火栓系统技术规范[S].
单相桥式半控稳压系统设计 篇7
1 整流、鉴相及电源电路
整流与鉴相电路如图1所示, 包括四部分电路。 (1) ±5V电源电路由变压器、整流桥WD、7805和7905等元件构成, 输出±5V电压供系统内各部分电子器件使用。 (2) 鉴相电路由变压器、分压电路、过零比较器电路和输出检波电路构成。输出检波电路的作用是将过零比较器双极性脉冲输出变为正相脉冲, 以免负相脉冲烧毁逻辑芯片。 (3) 桥式半控整流电路桥块完成全波整流, 随机型控制元件SSR_380D03P控制主回路通断。电路作用与半控桥相同, 安全性更好但造价也随之提高。 (4) LC滤波电路消除脉动量, 输出直流电压的同时分压电路将电压值送入A/D转换器, 测量输出电压值。
2 单片机系统与CPLD接口电路
单片机控制系统电路如图2所示。是在单片机小系统基础上增加了以下三部分电路: (1) 按键输入电路:其功能是输入电压设定值。 (2) LCD显示电路:显示电压设定值和测量值。 (3) 与CPLD构成触发脉冲发生器接口:向复杂可编程逻辑器件 (CPLD) 发出触发角数据。
3 电压测量电路
ICL7135是一种四位半的双积分A/D转换器, 具有精度高 (即0～19999;相当于14位) 、价格低廉、抗干扰能力强等优点。在小型智能仪表的设计中得到广泛应用。本系统采用ICL7135构成的电压测量电路及其与单片机接口如图3所示。
4 复杂可编程逻辑器件程序设计
触发控制脉冲发生电路由时钟电路、复杂可编程逻辑器件和反相器构成。
控制脉冲发生电路在收到鉴相信号后, 根据输入触发角数值进行延迟一定时间后发出触发控制脉冲, 并在本半周结束前回到低电平。采用3.5795MHz晶振作为复杂可编程逻辑器件 (CPLD) 时钟源, 经128分频后, 作为256延时计数器时钟。50Hz工频交流电半个周期约为10ms, 256延时计数器延时时间为:
触发脉冲可在半个周期内自动回低电平。设8位二进制数触发角数值为N, 256延时计数值小于该值时发低电平, 大于等于该值时发高电平, 使触发脉冲延迟时间与触发角数值成正比。
参考文献
[1]徐德鸿, 马皓.电力电子技术[M].北京:科学出版社, 2006
[2]辜欣.Matlab在整流电路中的应用[J].江汉大学学报, 2002 (3)