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工業(yè)連接

變頻控制設(shè)備在滅火消防系統(tǒng)中的應(yīng)用探討

2025China.cn   2008年07月04日

  近年來,新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)和應(yīng)用正改變著我們的生活,在給排水領(lǐng)域,恒壓(變壓)變頻調(diào)速電氣控制技術(shù)的出現(xiàn)正在改變著給水的方式,它使加壓有了新的選擇,也使傳統(tǒng)的泵的概念有了新的延伸。有了這項(xiàng)技術(shù),作為泵特性的流量和壓力不再因葉輪固定而固定,而都有了彈性的空間,尤其由于變頻技術(shù)實(shí)現(xiàn)的壓力恒定而流量按需供給特性,通過改變電氣控制的頻率,影響改變泵轉(zhuǎn)速的快慢進(jìn)而實(shí)現(xiàn)恒壓變流量(下簡稱“恒壓變頻”),已越來越成為生產(chǎn)生活給水設(shè)計(jì)的寵兒。

  作為生活生產(chǎn)給水的延伸,今天恒壓變頻的設(shè)計(jì)也已延伸到了消防水滅火系統(tǒng),正如每一項(xiàng)技術(shù)都要經(jīng)歷的過程,對于這個(gè)技術(shù)在消防領(lǐng)域的延伸,褒貶不一,贊賞與排斥并存,許多人在問:在涉及公眾安全的領(lǐng)域,這個(gè)技術(shù)能應(yīng)用嗎?

  事實(shí)上,恒壓變頻技術(shù)發(fā)展到今天,已經(jīng)涌現(xiàn)了綜合各種功能的產(chǎn)品,通常的幾種形式包括純變頻、結(jié)合氣壓罐、結(jié)合穩(wěn)壓泵、結(jié)合穩(wěn)壓泵和氣壓罐、結(jié)合高位水箱等。

  這幾種型式中,純變頻的恒壓變頻系統(tǒng)可以在小流量時(shí)主泵休眠,而流量增加后自動(dòng)喚醒;結(jié)合氣壓罐的恒壓變頻系統(tǒng)可以延長主泵的休眠時(shí)間;結(jié)合一臺(tái)穩(wěn)壓泵的恒壓變頻系統(tǒng)能適應(yīng)更大的系統(tǒng);結(jié)合兩臺(tái)穩(wěn)壓泵、結(jié)合一臺(tái)穩(wěn)壓泵和一個(gè)氣壓罐等則是根據(jù)一些特殊要求而作,實(shí)際上對變頻的利用已放到了次要的位置,或者說已無大必要了。

  看著變頻技術(shù)的日漸成熟,筆者以傳統(tǒng)的主泵加穩(wěn)壓泵和氣壓罐系統(tǒng)(以下簡稱穩(wěn)壓泵系統(tǒng))為對照,試著將它的一些優(yōu)缺點(diǎn)作了一下整理,列于下文。筆者認(rèn)為應(yīng)用恒壓變頻技術(shù)作為穩(wěn)壓設(shè)施的消防水滅火系統(tǒng)(以下簡稱恒壓變頻系統(tǒng))的頗有優(yōu)勢,其優(yōu)缺點(diǎn)大致如下:

優(yōu)點(diǎn)包括:
  
一、節(jié)省用地。

  由于恒壓變頻系統(tǒng)可以不另設(shè)穩(wěn)壓泵、氣壓罐,其占地面積大大減小,通常要比穩(wěn)壓泵系統(tǒng)節(jié)省一半以上,這種優(yōu)點(diǎn),對于小型的消防水滅火系統(tǒng)體現(xiàn)得特別明顯。比如,假定一個(gè)流量10 l/s,揚(yáng)程為30m的泵房,采用恒壓變頻,泵房的面積基本上和半個(gè)樓梯間面積相仿,而穩(wěn)壓泵系統(tǒng)則在增加5 l/s的穩(wěn)壓泵和備用穩(wěn)壓泵、50 l的穩(wěn)壓罐后,沒有大出一倍的面積就不大放得下了。

二、環(huán)保

  恒壓變頻系統(tǒng)由于是調(diào)速運(yùn)行,泵的轉(zhuǎn)速較小,所以相應(yīng)對噪聲和振動(dòng)也大大減輕,系統(tǒng)噪聲小,系統(tǒng)運(yùn)行的振動(dòng)小,是一種環(huán)保的技術(shù)。 這種減噪的功能,再配以低噪音泵,完全可以輕易地將噪聲的影響控制在標(biāo)準(zhǔn)以內(nèi)。 低噪聲低振動(dòng)不僅有益于人的健康,同時(shí)對于機(jī)械的損耗也大大減輕,另外對建筑的振動(dòng)損害也大大減小。 更需要說明的是,如果該系統(tǒng)與生活或生產(chǎn)結(jié)合,可以免設(shè)水箱,以有效減少水箱的二次污染。

三、啟動(dòng)平緩

  恒壓變頻設(shè)備啟動(dòng)后,變頻器輸出逐漸上升的頻率和電壓,電機(jī)開始旋轉(zhuǎn),轉(zhuǎn)速逐漸升高,這個(gè)過程比較平緩,因此聯(lián)動(dòng)的泵的轉(zhuǎn)速、由泵帶動(dòng)的水的壓力也是逐漸升高的,這對于電網(wǎng)的壓力波動(dòng)、管網(wǎng)的壓力波動(dòng)和消除水錘都是很有益的。

四、易于控制壓力

  恒壓變頻系統(tǒng)是一種壓力控制系統(tǒng),因此對于壓力調(diào)節(jié)具有其得天獨(dú)厚的優(yōu)勢,它對于調(diào)節(jié)由水泵曲線造成的波動(dòng),對于調(diào)節(jié)在直接從市政管網(wǎng)抽水時(shí),由市政水壓波動(dòng)而造成的壓力波動(dòng),甚至在消防時(shí)通過調(diào)節(jié)某層火災(zāi)滅火時(shí)的使用水壓改善消防人員的工況等場合提供了一個(gè)另外的選擇。

五、節(jié)能

  恒壓變頻是一種按需供水的系統(tǒng),其運(yùn)行能耗與用水基本上是一種線性相關(guān)的模式,是最節(jié)能的方式。這種優(yōu)點(diǎn),在生活生產(chǎn)的供水系統(tǒng)中體現(xiàn)得尤其明顯,如果消防系統(tǒng)和生活生產(chǎn)系統(tǒng)結(jié)合,這種優(yōu)勢同樣可以得到發(fā)揮,就是純粹的消防水系統(tǒng),由于恒壓變頻系統(tǒng)可以提供休眠態(tài),對于小型系統(tǒng)也是一種最節(jié)能的模式。

六、經(jīng)濟(jì)

  如果比較穩(wěn)壓泵系統(tǒng)和恒壓變頻系統(tǒng)的一次性投資,恒壓變頻造價(jià)略高,但由于占地小,在大城市里,實(shí)際上一次性投資反而便宜。另外,由于恒壓變頻是通過電子系統(tǒng)改變電源的頻率來實(shí)現(xiàn)的,工作泵的機(jī)械損耗小,軸承及電機(jī)均不易損壞。恒壓變頻的使用壽命通常要長于8年,使用時(shí)間比較長。這樣可以說是既節(jié)省投資費(fèi)又節(jié)省維護(hù)費(fèi)用。

七、穩(wěn)定

  由于恒壓變頻系統(tǒng)可以不另設(shè)穩(wěn)壓泵和氣壓罐,泵、閥門、管道的數(shù)量均大大減少,系統(tǒng)相對簡單,從而使故障機(jī)會(huì)相應(yīng)減少。當(dāng)然,這也許會(huì)加大控制電路設(shè)計(jì)的復(fù)雜性,但筆者認(rèn)為,這不應(yīng)成為問題,因?yàn)闊o論電路的復(fù)雜到何種程度,應(yīng)該不會(huì)超過計(jì)算機(jī),而計(jì)算機(jī)今天也成為隨便組裝的玩具了。

八、可靠

  由于恒壓變頻系統(tǒng)的主泵長期處于準(zhǔn)運(yùn)行狀態(tài),因而更易于發(fā)現(xiàn)消防主泵的故障,保持消防系統(tǒng)的有效,而且一旦出現(xiàn)火情,其響應(yīng)也更敏捷。在以前的消防事故調(diào)查中,尤其是臨時(shí)高壓制的消防系統(tǒng)中,由于消防泵長期不使用而不能啟動(dòng)是事故原因中的一個(gè)大問題,這種狀況對于恒壓變頻則不存在,因?yàn)楹銐鹤冾l的主泵長期處于工況,一有問題馬上發(fā)現(xiàn)。相對而言,穩(wěn)壓泵系統(tǒng)因?yàn)橹鞅瞄L期處于非工況,要避免這種問題,需要另加消防巡檢控制模塊。

  總之,恒壓變頻在消防的應(yīng)用中具有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn),尤其在小型的水滅火消防系統(tǒng)更是前景廣闊。

  比如在工業(yè)建筑中,丙類火災(zāi)危險(xiǎn)性的廠房倉庫是非常常見的,這類建筑的設(shè)計(jì)中,通常流量不大,10 l/s左右,揚(yáng)程也不是很高,30~40m,在小流量的民用建筑中也常見這種型式,這些工程許多不能或不希望建高位水箱,而市政的壓力又常不滿足消防的要求,對這些工程,建立穩(wěn)高壓消防給水系統(tǒng)是很有必要性的,在占地凸顯珍貴的地方,這種占地小,又高效的消防系統(tǒng),尤其受歡迎,對于這種類型,恒壓變頻系統(tǒng)應(yīng)該算是最佳的選擇。 因此,討論恒壓變頻系統(tǒng)在消防系統(tǒng)中的應(yīng)用具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

  綜上所述,筆者認(rèn)為由于恒壓變頻系統(tǒng)具有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn),將之應(yīng)用于消防水滅火系統(tǒng)將是一個(gè)有益的補(bǔ)充,該系統(tǒng)和穩(wěn)壓泵系統(tǒng)一樣屬于目前“建規(guī)”中的常高壓給水系統(tǒng),而非臨時(shí)高壓給水系統(tǒng)。鑒于目前“建規(guī)”中的一些概念未盡明晰,筆者建議引入上海市“水規(guī)”中的穩(wěn)高壓消防給水系統(tǒng)的概念,認(rèn)為在區(qū)分給水系統(tǒng)的型式時(shí),不應(yīng)加入平時(shí)流量的標(biāo)準(zhǔn),而應(yīng)著眼于滅火時(shí)流量的實(shí)現(xiàn)措施。

 

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