消防機(jī)械應(yīng)急啟動(dòng)裝置

我國新頒布的《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》于2014年10月1日起正式實(shí)施，其中的第11.0.12條中明確的規(guī)定：消防水泵控制柜必須具有機(jī)械應(yīng)急啟泵的功能，這樣對(duì)消防泵控制柜行業(yè)又提出了一個(gè)新名詞——機(jī)械應(yīng)急啟泵功能。

規(guī)范已經(jīng)頒布實(shí)施那么它又該如何的具體實(shí)施呢？不管是電氣專業(yè)人員和排水專業(yè)的人員都無從下手。新規(guī)范僅僅強(qiáng)調(diào)：電源只要供電正常，不管控制線路如何，必須能夠強(qiáng)制啟動(dòng)，而如何去實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能該規(guī)范并未詳細(xì)說明。

新規(guī)范屬于對(duì)排水專業(yè)的規(guī)范，針對(duì)其中提到的關(guān)于消防泵控制柜的內(nèi)容，我司和該規(guī)范編制組成員進(jìn)行了深入溝通了解，他們給的說法是，消防泵控制柜行業(yè)存在一定的問題，我國曾經(jīng)出現(xiàn)多起因?yàn)榭刂乒癫荒軉⒈枚鴮?dǎo)致不能滅火的案例發(fā)生，新規(guī)范的目的就是要提高消防控制柜的可靠性。消防控制柜中的機(jī)械應(yīng)急啟泵功能就是在控制電路出現(xiàn)故障而電源正常時(shí)，能通過機(jī)械應(yīng)急啟泵直接控制消防泵強(qiáng)制性啟動(dòng)，這樣大大的提高了消防水泵控制柜的可靠性。

那么新規(guī)范規(guī)定消防水泵控制柜必須具有機(jī)械應(yīng)急啟泵功能，其原因我們就很清楚了。但是對(duì)于“機(jī)械應(yīng)急啟泵功能”是什么？如何去設(shè)計(jì)？對(duì)于傳統(tǒng)設(shè)計(jì)、制造會(huì)帶來什么？新規(guī)范只是指出了要有這個(gè)功能并沒有具體操作方法。因此小編收集整理國內(nèi)、國外的相關(guān)資料，通過嚴(yán)格的分析驗(yàn)證提出以下幾點(diǎn)建議供君參考。

一、國內(nèi)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)解讀

小編對(duì)國家標(biāo)準(zhǔn)GB / T 21208 - 2007 / IEC / TS 62091：2003，MOD《低壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備 固定式消防泵驅(qū)動(dòng)器的控制器》、美國消防協(xié)會(huì)NFPA 20 - 2007《Standard for the Installation of Stationary Pumps for Fire Protection》和國際電工委員會(huì)標(biāo)準(zhǔn)IEC 62091 - 2007《Low-voltage switchgear and controlgear — Controllers for drivers of stationary fire pumps》這三種國內(nèi)外的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分析解讀，發(fā)現(xiàn)它們提出了“應(yīng)急機(jī)械運(yùn)行控制”和“緊急運(yùn)行控制”著連個(gè)名詞，其含義和我國的新規(guī)范中提出的“機(jī)械應(yīng)急啟泵功能”類似，可作為我們?cè)O(shè)計(jì)和生產(chǎn)消防泵控制柜的相關(guān)依據(jù)，小編對(duì)其關(guān)鍵部分翻譯后發(fā)布供大家參考：

1、國家標(biāo)準(zhǔn)GB / T 21208 - 2007 / IEC / TS 62091：2003，MOD《低壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備 固定式消防泵驅(qū)動(dòng)器的控制器》

其中第8.5.1.2條：控制器緊急運(yùn)行控制可由機(jī)械驅(qū)動(dòng)（比如接觸器的機(jī)械操作）或者由備用開關(guān)來控制完成

緊急運(yùn)行控制應(yīng)通過下面4中方式讓其達(dá)到A優(yōu)先級(jí)別：

①提供緊急運(yùn)行裝置和電動(dòng)機(jī)連續(xù)運(yùn)行和非自動(dòng)啟動(dòng)的操作。

②緊急操作裝置應(yīng)該設(shè)計(jì)成只能往一個(gè)方向移動(dòng),從開始斷開到最后運(yùn)行這個(gè)方向。

③緊急運(yùn)行裝置要可以閉鎖到運(yùn)行的位置，應(yīng)當(dāng)由操作者選擇鎖定而不是自動(dòng)的。

④在運(yùn)行閉鎖位置的以外位置，操作員釋放手動(dòng)緊急操作器，控制器要能夠自動(dòng)轉(zhuǎn)換為斷開。

2、國際電工委員會(huì)標(biāo)準(zhǔn)IEC 62091 - 2007《Low-voltage switchgear and controlgear — Controllers for drivers of stationary fire pumps》

該規(guī)范翻譯為中文為《低壓開關(guān)和控制設(shè)備固定式消防水泵驅(qū)動(dòng)器中的控制器》，小編主要摘錄了其中的8.5.1.2：控制器的緊急運(yùn)行控制可以由機(jī)械驅(qū)動(dòng)（如接觸器機(jī)械操作）或者冗余開關(guān)裝置來完成。冗余的開關(guān)裝置必須可以進(jìn)行可機(jī)械的操作，防止控制電源斷電或者其他控制電路失效。

國標(biāo)GB / T 21208 - 2007  / IEC / TS 62091：2003，MOD修改采用IEC / TS 62091：2003標(biāo)準(zhǔn)，IEC和我們的國標(biāo)相比，我們把其的“redundantelectrical switching device”翻譯成“冗余開關(guān)裝置”，我們的國標(biāo)則是“備用開關(guān)電源”。國際電工委員會(huì)第二句對(duì)冗余開關(guān)裝置還提出了相關(guān)的要求，而我們的國標(biāo)則沒有相關(guān)規(guī)定。其他的關(guān)于“A優(yōu)先級(jí)”相關(guān)要求國際電工委員會(huì)和國標(biāo)是一樣的。

3、美國消防協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)NFPA 20 - 2007《Standard for the Installation of Stationary Pumps for Fire Protection》該標(biāo)準(zhǔn)翻譯成中文意思為《固定式消防泵安裝標(biāo)準(zhǔn)》，小編就著重摘錄其中的10.5.3.2——控制器應(yīng)急機(jī)械控制。

①控制器必須配備緊急運(yùn)行手柄或者是操作桿用于機(jī)械性閉合電機(jī)電路上開關(guān)機(jī)構(gòu)。

②操作桿或者手柄必須提供電機(jī)連續(xù)的運(yùn)行和非自動(dòng)的操作，這種操作不應(yīng)受任何裝置影響，更不能依賴壓力開關(guān)的控制。

③以上這種方法必須能夠手動(dòng)操作通過手柄或者操作桿進(jìn)行機(jī)械閉鎖，或者使其位于啟動(dòng)位置，

④機(jī)械閉鎖不能是自動(dòng)必須由人為的操作。

⑤操作桿或者手柄應(yīng)該只能往一個(gè)方向移動(dòng)，也就是從斷開的位置到最后的啟動(dòng)位置。

⑥除去一般的權(quán)運(yùn)行位置，操作員在所有位置釋放操作桿或者手柄時(shí)，電機(jī)啟動(dòng)器都要能自動(dòng)的返回?cái)嚅_位置。

根據(jù)以上對(duì)三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的了解，小編通過總結(jié)得到下列信息：要實(shí)現(xiàn)新規(guī)范中的機(jī)械應(yīng)急啟泵功能，就必須先在消防水泵的電動(dòng)機(jī)主電路設(shè)置一個(gè)可被機(jī)械驅(qū)動(dòng)閉合的開關(guān)（比如接觸器等）或者一個(gè)冗余開關(guān)裝置，這一個(gè)冗余開關(guān)裝置還必須是可以機(jī)械操作的；之后要在消防泵控制柜上加裝一個(gè)緊急操作桿或者手柄，用來機(jī)械性別和上面的開關(guān)機(jī)構(gòu)或者冗余開關(guān)裝置。

二、機(jī)械應(yīng)急啟泵功能如何具體設(shè)置

我們要善于學(xué)習(xí)別人的有點(diǎn)，進(jìn)而通過別人的優(yōu)點(diǎn)反照出自身的不足，既然NFPA和IEC標(biāo)準(zhǔn)中有關(guān)于“應(yīng)急機(jī)械運(yùn)行控制”和“緊急運(yùn)行控制”的要求，那么國外就可定有非常成熟的產(chǎn)品完全符合上述標(biāo)志，那么我們就可以借鑒一下他們的做法，國外的應(yīng)急啟泵如何做的呢？

根據(jù)J我司技術(shù)人員敘述，他們的點(diǎn)擊驅(qū)動(dòng)消防泵控制器按照電機(jī)啟動(dòng)方式包括：電阻啟動(dòng)、全壓直接啟動(dòng)、開式星三角啟動(dòng)、固態(tài)軟啟動(dòng)、閉式星三角啟動(dòng)和部分繞組啟動(dòng)等類型，而這些所有的控制器都具備緊急啟泵功能。下面為Joslyn Clark公司消防泵控制柜的部分技術(shù)細(xì)節(jié)。

1、消防泵控制柜

柜體設(shè)置有下列功能組件：

①斷路器操作手柄和隔離器，可以同時(shí)進(jìn)行斷路器和隔離器的操作。

②手動(dòng)的啟動(dòng)、停止按鈕，用來實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的機(jī)械應(yīng)急啟泵功能。

③機(jī)械應(yīng)急啟動(dòng)手柄可以通過機(jī)械方式閉合接觸器。

④具有人機(jī)交互的界面，可以對(duì)各種系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置和顯示。

經(jīng)過實(shí)際的檢驗(yàn)，柜體設(shè)置這些功能組件都是根據(jù)NFPA和IEC標(biāo)準(zhǔn)。

2、機(jī)械應(yīng)急啟泵功能具體實(shí)施

通過小編和Joslyn Clark公司相關(guān)技術(shù)人員的多次溝通和交流，了解到機(jī)械應(yīng)急啟泵功能適用于全部的啟動(dòng)方式，包括降壓啟動(dòng)和全壓啟動(dòng)，在Joslyn Clark公司的消防泵控制柜中，配備機(jī)械應(yīng)急啟動(dòng)手柄，緊急情況下一旦拉動(dòng)手柄，柜內(nèi)機(jī)構(gòu)會(huì)以機(jī)械方式閉合主回路運(yùn)行控制器，使水泵點(diǎn)擊全壓啟動(dòng)。

在Joslyn Clark公司生產(chǎn)的消防泵控制器中，直接氣動(dòng)控制其這種方式最為簡單，應(yīng)急手柄只需要拉動(dòng)閉合主接觸器，就可以實(shí)現(xiàn)機(jī)械應(yīng)急啟泵功能；軟氣動(dòng)控制器方式，依靠應(yīng)急手柄閉合支路接觸器來實(shí)現(xiàn)應(yīng)急啟泵；而星三角啟動(dòng)控制器方式，必須要應(yīng)急手柄同時(shí)閉合兩個(gè)運(yùn)行用接觸器，從而實(shí)現(xiàn)應(yīng)急啟泵。所有降壓啟泵激動(dòng)控制器，在實(shí)現(xiàn)機(jī)械應(yīng)急啟泵功能時(shí)，都需要通過應(yīng)急手柄的操作，跳過了降壓啟動(dòng)這一步，控制消防水泵點(diǎn)擊直接全壓運(yùn)行，達(dá)到直接啟動(dòng)的目的。

3、電控制器的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置

①交互界面

包括手動(dòng)停止和啟動(dòng)按鈕；設(shè)定啟泵的參數(shù)和顯示系統(tǒng)壓力數(shù)值；故障報(bào)警、運(yùn)行中的電流顯示和三相電壓顯示等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示；歷史參數(shù)數(shù)據(jù)的記憶功能；Modbus TCP以太網(wǎng)通訊接口；可通過變成操作運(yùn)行周期的定時(shí)器（如設(shè)置定期啟動(dòng)水泵）等。

②啟動(dòng)、停止水泵的控制功能

a.交互界面上設(shè)置停泵、啟泵按鈕；

b.控制柜柜體外表配備機(jī)械應(yīng)急啟動(dòng)手柄，只要拉起就可以應(yīng)急啟泵；

c.水壓力系統(tǒng)的應(yīng)急啟泵；

d.其他消防設(shè)備遠(yuǎn)程遙控自動(dòng)啟泵；

e.遠(yuǎn)程的手動(dòng)啟泵。

③PMR（電源監(jiān)視繼電器），基于繼電器上的微處理器

提供水泵電機(jī)的堵轉(zhuǎn)保護(hù)、電流和電壓檢測，并將參數(shù)實(shí)時(shí)顯示在交互界面上。

4、典型的控制電路

配備全新的機(jī)械應(yīng)急啟泵裝置的消防泵控制柜，對(duì)于控制線路又有哪一些新的要求呢？當(dāng)操作人員拉動(dòng)應(yīng)急手柄進(jìn)行緊急啟動(dòng)，控制電路需不需要斷電？小編通過對(duì)Joslyn Clark公司產(chǎn)品的控制線路比較，發(fā)現(xiàn)其中開式星三角啟動(dòng)的控制線路（如圖2）相對(duì)來說比較復(fù)雜，并且具有很強(qiáng)的代表性，我們就來進(jìn)行詳細(xì)的探討如下：

1、常規(guī)的啟動(dòng)控制

電動(dòng)機(jī)的主電路設(shè)置有S、1M、2M共三個(gè)接觸器，當(dāng)控制器由消防遠(yuǎn)程啟動(dòng)信號(hào)、主管低壓壓力信號(hào)、其他消防信號(hào)或者控制器的面板直接手動(dòng)啟動(dòng)時(shí)，其中的CR2繼電器啟動(dòng)（正常情況該繼電器位于通電位置），1M、S接觸器得電閉合，水泵電機(jī)繞組按照星形的連接方式啟動(dòng)。與此同時(shí)AT定時(shí)器進(jìn)行延時(shí)，到達(dá)設(shè)定的時(shí)間，AT定時(shí)器常閉觸電斷開，使繼電器ATR斷電，ART輔助觸電使S接觸器斷電、2M接觸器通電。這時(shí)候 由于1M、2M主觸頭的閉合，水泵電機(jī)繞組將按照三角形接線進(jìn)入全壓的運(yùn)行狀態(tài)啟動(dòng)水泵電機(jī)。

2、機(jī)械應(yīng)急啟動(dòng)控制

在上面的電路圖中，有一條虛線把機(jī)械應(yīng)急手柄、限位開關(guān)LS和1M、2M接觸器互相連接，這種連接代表著一種機(jī)械操作邏輯關(guān)系，就是當(dāng)進(jìn)行應(yīng)急啟動(dòng)時(shí)，拉起機(jī)械應(yīng)急手柄會(huì)帶動(dòng)1M、2M接觸器閉合，同時(shí)LS限位開關(guān)由6-30號(hào)段子的接通轉(zhuǎn)換為6-2端子的接通，當(dāng)應(yīng)急手柄取消操作時(shí)，會(huì)進(jìn)行反方向的聯(lián)動(dòng)。在小標(biāo)和Joslyn Clark公司專業(yè)技術(shù)人員的了解交流中證實(shí)這一點(diǎn)，并且還印證了機(jī)械應(yīng)急啟動(dòng)就是采用機(jī)械的動(dòng)作方式、閉合主回路運(yùn)行接觸器，達(dá)到水泵電機(jī)直接全壓啟動(dòng)。

這個(gè)結(jié)構(gòu)推翻了小編原先的想法，原以為應(yīng)急機(jī)械手柄拉動(dòng)時(shí)，限位開關(guān)會(huì)立刻斷開電路電源來避免機(jī)械操作和電器控制起沖突，但是Joslyn Clark公司設(shè)計(jì)的方法卻并非如此，通過更加深入和了解，小編不得不佩服美國消防行業(yè)的縝密思維。

我們大家都應(yīng)該知道，辨別接觸器主觸頭性能好壞的方法大多是通過電磁鐵快速動(dòng)作為前提，接觸器的動(dòng)作越快速，電弧的觸頭傷害也就越小，如果我們只通過機(jī)械手柄來閉合或者斷開接觸器，會(huì)因?yàn)槲覀兊膭?dòng)作緩慢而造成觸頭的損傷，雖然這種損傷非常小，但是Joslyn Clark公司為了盡可能減少傷害而設(shè)計(jì)了限位開關(guān)，每當(dāng)操作員拉動(dòng)應(yīng)急手柄，限位開關(guān)會(huì)第一時(shí)間動(dòng)作，繞過正常啟動(dòng)順序，直接讓1M、2M接觸器通電，如果這時(shí)接觸器線圈完好，接觸器的主觸頭將會(huì)以電的方式先于機(jī)械方式快速閉合從而接通水泵電機(jī)電源，完成機(jī)械應(yīng)急啟泵。當(dāng)然線圈如果發(fā)生故障，還有備用方案就是以機(jī)械的方法閉合接觸器。

這個(gè)時(shí)候我們有些同行會(huì)說，火災(zāi)難得一遇，應(yīng)急啟泵裝置很少去動(dòng)用，這種對(duì)接觸器觸頭的損傷非常的小，沒必要去弄這個(gè)限位開關(guān)。小編認(rèn)為這么說不無道理，可是火災(zāi)既然發(fā)生的概率非常的小，我們的消防水泵應(yīng)急柜更應(yīng)該做到養(yǎng)兵千日用兵一時(shí)，避免任何意外情況的發(fā)生，所以要減少這種觸頭的損傷。只有這樣一旦發(fā)生火災(zāi)才能保證應(yīng)急啟泵功能的順利運(yùn)行。Joslyn Clark公司對(duì)于消防泵控制柜的這種做法非常的實(shí)用且科學(xué)，使應(yīng)急啟泵裝置在日常維護(hù)、演練或者滅火實(shí)戰(zhàn)中，才能最大程度減少這種對(duì)觸頭的損傷，同時(shí)也讓應(yīng)急啟泵裝置多一次的使用壽命，這種設(shè)置限位開關(guān)的做法值得借鑒。

3、消防泵控制柜和電源系統(tǒng)的組件性能要求

按照GB / T 21208 - 2007 / IEC / TS 62091：2003，MOD、NFPA20 - 2007、IEC 62091 - 2007標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)生產(chǎn)機(jī)械應(yīng)急啟泵產(chǎn)品時(shí)，消防泵控制柜和電源系統(tǒng)各組件的性能要滿足哪些要求？

①電源容量

不管消防泵控制柜采用哪種方式啟動(dòng)電機(jī)，當(dāng)應(yīng)急啟泵時(shí)，最終都會(huì)用機(jī)械的方式閉合主電路的接觸器，使水泵電機(jī)全壓啟動(dòng)，那么電源容量就應(yīng)該滿足電機(jī)的全壓啟動(dòng)。

②控制柜箱面

消防泵控制柜的箱面要配備本文章圖1的功能組件，來滿足上述標(biāo)準(zhǔn)對(duì)這些功能“可外部操作”的具體要求。

③隔離器

a.隔離器的額定電流不能小于水泵電機(jī)額定電流的115％；

b.出于安全性考慮，斷路器要和隔離器聯(lián)鎖。

使用有隔離功能的斷路器，要滿足下面的要求。

④斷路器和堵轉(zhuǎn)保護(hù)裝置——過流保護(hù)裝置

上述標(biāo)準(zhǔn)中要求設(shè)置堵轉(zhuǎn)保護(hù)和短路保護(hù)功能，并且是唯一允許裝設(shè)的電流保護(hù)裝置，還規(guī)定這樣的保護(hù)裝置要具備在火災(zāi)發(fā)生的情況下，其第一次動(dòng)作斷開后，消防人員還要具備“二次機(jī)會(huì)”的能力，將消防泵控制控柜迅速恢復(fù)工作狀態(tài)。

電流的要求：斷路器額定電流不能小于水泵電機(jī)額定電流的115％。并且要提供短路保護(hù)和分段的功能。

斷路器應(yīng)在正常啟動(dòng)和應(yīng)急啟動(dòng)時(shí)不脫扣，所以其瞬動(dòng)保護(hù)要按照電機(jī)全壓啟動(dòng)設(shè)定，來避開水泵電機(jī)啟動(dòng)電流。

上述規(guī)定還描述了堵轉(zhuǎn)保護(hù)裝置的動(dòng)作方式和特性，本文就不對(duì)此進(jìn)行介紹。因?yàn)檫@種脫扣和跳閘的堵轉(zhuǎn)保護(hù)，和我國現(xiàn)行的消防泵在過負(fù)荷情況下要堅(jiān)持工作不能停泵的規(guī)定互相違背，所以這種裝置在我國的消防泵控制柜中不能實(shí)現(xiàn)。

⑤接觸器

a.接觸器要為電磁型，同時(shí)可通過機(jī)械操作方式閉合主觸頭。根據(jù)小編的了解國產(chǎn)接觸器大多數(shù)不具備這樣的功能，在設(shè)計(jì)選擇時(shí)，需要向接觸器供應(yīng)商核實(shí)。

b.接觸器的使用類別為AC-3.

c.接觸器要能承受堵轉(zhuǎn)電流，要能承受長達(dá)20秒的7.2倍電機(jī)額定電流，和承受3倍電機(jī)額定電流3分鐘以后，觸頭仍然完好。

中啟小編認(rèn)為上述標(biāo)準(zhǔn)對(duì)接觸器和堵轉(zhuǎn)保護(hù)組件提出的要求合情合理，因?yàn)樗鼈兡軌虼_保在電機(jī)堵轉(zhuǎn)保護(hù)前，這些組件還都能正常的堅(jiān)持工作，能夠讓消防泵充分的發(fā)揮滅火的作用，這些都值得我們消防泵控制柜行業(yè)研究和思考。