变频控制设备在水灭火消防系统中的应用探讨

刘朗

摘要：变频技术的日渐成熟，笔者以传统的主泵加稳压泵和气压罐系统（以下简称稳压泵系统）为对照，试着将它的一些优缺点作了一下整理。

关键词：变频控制设备；水灭火消防系统；应用

Abstract: the maturity of frequency conversion technology, based on the traditional main pump voltage and air pressure tank and pump system (hereinafter referred to as the voltage stabilizing pump system) for comparison, try some of its advantages and disadvantages to do a finishing.

Keywords: frequency conversion control equipment; Fire sprinkler system; application

中图分类号：TU998.1文献标识码：A 文章编号：

应用恒压变频技术作为稳压设施的消防水灭火系统(以下简称恒压变频系统)的颇有优势，其优缺点大致如下：

一、节省用地。

由于恒压变频系统可以不另设稳压泵、气压罐，其占地面积大大减小，通常要比稳压泵系统节省一半以上，这种优点，对于小型的消防水灭火系统体现得特别明显。比如，假定一个流量10 l/s，扬程为30m的泵房，采用恒压变频，泵房的面积基本上和半个楼梯间面积相仿，而稳压泵系统则在增加5 l/s的稳压泵和备用稳压泵、50 l的稳压罐后，没有大出一倍的面积就不大放得下了。

二、环保。

恒压变频系统由于是调速运行，泵的转速较小，所以相应对噪声和振动也大大减轻，系统噪声小，系统运行的振动小，是一种环保的技术。 这种减噪的功能，再配以低噪音泵，完全可以轻易地将噪声的影响控制在标准以内。 低噪声低振动不仅有益于人的健康，同时对于机械的损耗也大大减轻，另外对建筑的振动损害也大大减小。 更需要说明的是，如果该系统与生活或生产结合，可以免设水箱，以有效减少水箱的二次污染。

三、启动平缓。

恒压变频设备启动后，变频器输出逐渐上升的频率和电压，电机开始旋转，转速逐渐升高，这个过程比较平缓，因此联动的泵的转速、由泵带动的水的压力也是逐渐升高的，这对于电网的压力波动、管网的压力波动和消除水锤都是很有益的。

四、易于控制压力。

恒压变频系统是一种压力控制系统，因此对于压力调节具有其得天独厚的优势，它对于调节由水泵曲线造成的波动，对于调节在直接从市政管网抽水时，由市政水压波动而造成的压力波动，甚至在消防时通过调节某层火灾灭火时的使用水压改善消防人员的工况等场合提供了一个另外的选择。

五、节能。

恒压变频是一种按需供水的系统，其运行能耗与用水基本上是一种线性相关的模式，是最节能的方式。这种优点，在生活生产的供水系统中体现得尤其明显，如果消防系统和生活生产系统结合，这种优势同样可以得到发挥，就是纯粹的消防水系统，由于恒压变频系统可以提供休眠态，对于小型系统也是一种最节能的模式。

六、经济。

如果比较稳压泵系统和恒压变频系统的一次性投资，恒压变频造价略高，但由于占地小，在大城市里，实际上一次性投资反而便宜。另外，由于恒压变频是通过电子系统改变电源的频率来实现的，工作泵的机械损耗小，轴承及电机均不易损坏。恒压变频的使用寿命通常要长于8年，使用时间比较长。这样可以说是既节省投资费又节省维护费用。

七、稳定。

由于恒压变频系统可以不另设稳压泵和气压罐，泵、阀门、管道的数量均大大减少，系统相对简单，从而使故障机会相应减少。当然，这也许会加大控制电路设计的复杂性，但笔者认为，这不应成为问题，因为无论电路的复杂到何种程度，应该不会超过计算机，而计算机今天也成为随便组装的玩具了。

八、可靠。

由于恒压变频系统的主泵长期处于准运行状态，因而更易于发现消防主泵的故障，保持消防系统的有效，而且一旦出现火情，其响应也更敏捷。在以前的消防事故调查中，尤其是临时高压制的消防系统中，由于消防泵长期不使用而不能启动是事故原因中的一个大问题，这种状况对于恒压变频则不存在，因为恒压变频的主泵长期处于工况，一有问题马上发现。相对而言，稳压泵系统因为主泵长期处于非工况，要避免这种问题，需要另加消防巡检控制模块。

总之，恒压变频在消防的应用中具有许多独特的优点，尤其在小型的水灭火消防系统更是前景广阔。

比如在工业建筑中，丙类火灾危险性的厂房仓库是非常常见的，这类建筑的设计中，通常流量不大，10 l/s左右,扬程也不是很高,30~40m，在小流量的民用建筑中也常见这种型式，这些工程许多不能或不希望建高位水箱，而市政的压力又常不满足消防的要求，对这些工程，建立稳高压消防给水系统是很有必要性的，在占地凸显珍贵的地方，这种占地小，又高效的消防系统，尤其受欢迎，对于这种类型，恒压变频系统应该算是最佳的选择。 因此，讨论恒压变频系统在消防系统中的应用具有重要的现实意义。

当然，作为新技术，变频系统目前也有其不足之处，体现在：

一、系统控制的设计尚无标准。虽然2003年出版的《全国民用建筑工程设计技术措施（给水排水）》（下简称“措施”）的2.7.14条对过载、短路、过压、缺相、欠压、过热、停电复电后的自动启动作出了一些规定，但尚没有专门用于消防控制的规范。

二、恒压变频系统似乎更适用于消防与生活生产合用的系统，对于独立的消防水灭火系统，在节能方面的优势也许不大体现得出来；

三、恒压变频系统是常高压系统还是临时高压系统，认识不统一。这一点需要详细讨论一下。由于历史的原因和当时技术的限制，《建筑设计防火规范GBJ16-87》（下简称“建规”）在制定的时候还没有稳高压给水系统的概念，如8.1.3条只列出了高压、临时高压、低压共三种给水系统，其条文说明中对它们的解释分别是这样的： 高压系统：“管网内经常保持足够的压力，火场上不需使用消防车或其他移动式水泵加压，而直接由消火栓接出水带、水枪灭火。”无论是高压或是常高压，恒压变频系统不是临时高压是肯定的。 稳高压消防给水系统：“消防给水管网中平时由稳压设施保持系统中最不利点的水压以满足灭火时的需要，系统中设有消防泵的消防给水系统。在灭火时，由压力联动装置启动消防泵，使管网中最不利点的水压和流量达到灭火的要求。” 上面从“建规”和“水规”讨论了恒压变频给水系统的系统归属，它不是临时高压给水系统。但是，有人却从流量的角度看，认为它是临时高压给水系统，他们的理由是这个系统（包括“水规”中的稳高压消防给水系统的整个概念）平时虽能提供高压，但不能同时提供流量。这个理由对不对呢？ “水规”的条文说明中是这样说的：“规程中引入稳高压消防给水系统的概念。它强调平时应保持系统中的压力，且应有联动装置启动消防泵。”它谈了压力但并讨论流量，是不是疏忽了流量问题呢。不是，因为事实上稳高压系统平时的流量就是约等于零，讨论流量实际上是在讨论管道泄漏，而不是加压的系统型式。

另外有一个将恒压变频系统或稳高压消防给水系统归入临时高压给水系统理由是——“建规”8.1.3条文说明2最后一句“气压给水装置只能算临时高压”。 笔者认为该条文说明中说“装置”而未说“系统”应该指的是仅含气压罐的局部稳压设施，而不是指含有气压罐的稳高压消防给水系统。如果不这样理解，我们会发现不能建立所谓的“区域高压给水系统”，因为如果带气压罐或不带气压罐的稳高压消防给水系统都是临时高压系统，那么只有独立的主泵运行的系统才是“区域高压给水系统”了，而对于消防系统来说，只有在灭火时才真正有流量，或者说平时流量为零，这就意味着要让泵在常况下长期零流量运行——这是不可能的一件事情。

综上所述，笔者认为由于恒压变频系统具有许多独特的优点，将之应用于消防水灭火系统将是一个有益的补充，该系统和稳压泵系统一样属于目前“建规”中的常高压给水系统，而非临时高压给水系统。鉴于目前“建规”中的一些概念未尽明晰，笔者建议引入上海市“水规”中的稳高压消防给水系统的概念，认为在区分给水系统的型式时，不应加入平时流量的标准，而应着眼于灭火时流量的实现措施。