论文部分内容阅读
摘要:建筑工程的一个重要方面就是做好消防工作。消防技术的好坏将直接影响到整个建筑施工的消防质量。消防给水自动巡检技术是一种安全可靠的消防技术，本文将对其展开全面的探讨。
关键词:消防给水自动巡检技术；改进；问题；措施
Abstract: an important aspect of the construction works is to do a good job of fire prevention. Fire technology will directly affect the quality of the fire construction. Automatic inspection of the fire water supply technology is a safe and reliable fire protection technology; this article will commence its full discussion.Key words: fire water supply automatic inspection techniques; improvement; problem; measures
中圖分类号：D631.6文献标识码： A 文章编号：2095-2104（2012）03-0020-02
1引言
消防给水设备历来是消防机构消防监督检查的工作重点，可是，由于该设备位置的特殊，往往成为工作检查和物业管理的死角而被忽略，如果处理不好将会给人们的生命财产造成无法挽回的损失。
图1消防巡检成套控制柜系统图
2 HSZ型消防给水自动巡检技术
HSZ消防给水自动巡检的功能是在非消防运行期间才自动启动的，是为防止消防泵长期不用可能发生的锈蚀和锈死现象而设置的一种维护态的运行方式。若自动巡检正在运行时遇到消防运行命令，则无条件立刻退出自动巡检，并立即转为执行消防运行方式。其原理图见图1。
自动巡检可以由控制器HSZ-BC的系统时钟触发启动，时钟周期可以设定为24h的倍数。
HSZ设备运行过程如下:自动巡检时钟启动系统程序中的自动巡检子程序，该程序使输出单元控制变频器HSZ-BP上电，同时控制自动巡检回路接通变频器的输出和向消防泵组馈电，变频器以较低的输出频率逐一驱动消防泵组，使之以较低的转速转动5～10min，然后，对消防泵主控制回路的主要低压器件逐一的给出2s的动作信号使之动作。上述过程可以有效的防止消防泵的锈蚀和锈死，也保证了消防泵主控制回路的主要低压器件的完好。由于消防泵转速低，不出水，不会对消防给水管网产生压力，消防给水管网是安全的。若在上述过程中不论消防泵还是低压器件有故障，则会立刻停止巡检动作并给出故障报警信号。此报警信号会启动手机短信传呼，以告知用户维修。同时，也会发至消防中心控制室和记录入显示屏记录模块。显示屏记录模块每次记录自动巡检的结果和时间，相当于飞机上的“黑匣子”，这样，消防的行政管理部门就可以方便的了解掌握设备的工作状况，给火灾调查提供了方便。
HSZ型自消防给水自动巡检技术推出后，特别是在即将颁发的国家标准《消防给水与消火栓系统技术规范》中就是以HSZ型自动巡检技术为蓝本而作了明确的规定。
3消防给水自动巡检技术的改进
消防给水自动巡检装置已经推出多年，由于该装置良好的性能和为提高消防给水系统可靠性的作用，已经被市场广泛接受，也更由于国家有关规范的实施，而使得该装置成为了目前消防给水系统中必须具有的设备了。但是由于该技术在推出时就有它先天不足的问题而被忽略，从而可能导致设备安全和消防给水系统安全的问题。
3.1问题的提出
我们知道，目前的消防给水自动巡检装置通常主要是由变频器、控制器和接触器组组成。该装置的运行过程是:控制器使变频调速器输出一个较低的频率，例如:10Hz，驱动消防水泵电机，使各消防水泵能够周期性(通常不大于7d)的、低速(大约300rpm)的转动5～10min。由于水泵是低速运转，泵体内没有形成真空，所以不会出水，不会对消防供水主干管增压。同时，在此工况时，功耗很低，通常不大于水泵电机额定功率的2%。这种良好的功能的确很好地解决了消防泵的锈蚀和锈死问题。
在上述动作中，自动巡检装置中的变频器容量和消防水泵电机的功率是不匹配方式设计的，这是因为:
P=Q×H×g×ρ/1000×η
式中:P———水泵轴功率，kW;
Q———流量，m3/h;
H———扬程，m;
g———重力加速度，9.8m/s2;
ρ———液体密度，kg/m3;
η———传动效率，%。
由于在上述自动巡检的过程中，水泵是低速运转，并不出水，所以有:Q=0;H=0。
这样就得:P=0。
就是说在自动巡检时，水泵电机是不做功的。
实际上，上述谈到的所消耗的电机额定功率的2%左右的功耗是，由于水泵电机在低速转动时，为了克服泵轴的摩擦阻力，需要产生相应的扭矩时，是变频调速器驱动水泵电机所做的功。
正是由于功耗很小，所以就采用了小功率的变频调速器。这样也降低了成本。
人们会发现，尽管实际功耗很小，但是，若真的使用泵电机额定功率为2%的容量的变频调速器去拖动它，变频器立即会过载保护而停机。
通过实验的方法，人们认为:把变频器的容量选在消防水泵电机额定功率的1/2%左右为好。
尽管如此，也并没有解决所有的问题，在实际应用中，变频器过载保护的情况时有发生。一旦此情况发生，管理者在检查并排除了各方面的原因后，往往采用给变频器复位的方式来解决。由于多为无人值守的情况，如果不人为地去给变频器复位，自动巡检装置是不会自动复位，也就等于删除了自动巡检功能，从而，给水设备的可靠性就得不到保证。
为什么变频器会有如上所述的过载现象呢?其问题就是变频器与消防水泵电机功率不匹配造成的!而HSZ-PP型匹配器就是要使其形成匹配。
3.2HSZ-PP型匹配器的设计原理
交流三相异步电动机的T型等效电路见图2。
图2异步电机T型等效电路
由于在自动巡检发生时，可以看成是空载启动运行，所以又可使图2简化为图3。
图3异步电机T型等效电路简化图
现使用15kW变频器拖动75kW的水泵电动机作自动巡检，先求出15kW电动机等效电路中的总阻抗:
ZZ15=Z1+Z2
R15=R1+R2
再求出75kW电动机等效电路中的总阻抗
ZZ75=ZX1+Z2
R75=R1+R2
求出两者阻抗差值:
ZZ差值=ZZ15－ZZ75
R差值=R15－R75
使匹配器的阻抗值等于ZZ差值和R差值就可得出匹配器的参数了。
在匹配器的实际设计中，还要结合电机的功率来考虑制作该匹配器导线线径的大小。
在匹配器的实际设计中，采用硒钢片铁芯或者低频磁芯来减小匹配器的体积。导线绕制在该磁芯上，且线间和层间均良好绝缘处理。
匹配器的外壳由金属材料制做，该金属材料的选择应避免在其本身产生涡流，并能良好散热和良好接地。
3.3HSZ-PP型匹配器优点
(1)解决了变频器和消防水泵电机的匹配问题，完善了自动巡检技术，提高了消防给水系统的可靠性。
(2)虽然增加了此匹配器，不但没有增加设备的制作成本，而且还降低了成本。这是由于，在使用了本匹配器后，可以较大地减小变频器的容量。比如:在过去拖动75kW水泵电机作自动巡检时，往往要使用37kW容量的变频器。但是，现在可以使用15kW容量的了。一只15KW的变频器加上一只匹配器，其成本是小于一只37kW变频器的。更重要的是:匹配器的加入使得设备在物理理论上合理了。
(3)匹配器还有抑制无线电高次谐波的作用。
(4)由于本匹配器为无源器件，并且工艺简单，结构合理，因此，它本身的可靠性是很高的。
3.4HSZ-PP匹配器的应用实例(见图4)。
从图4看出，消防给水自动巡检装置中的HSZ-PP匹配器的内芯为三相电感线圈，其一端的三个端子串连连接于自动巡检装置中的变频调速器的三个输出端，另一端的三个端子通过一组接触器连接至各消防水泵电动机。
图4在消防给水自动巡检装置中的组成
當自动巡检发生时，控制器使变频器输出一个低频交流电(10Hz)，该交流电串联通过匹配器，再馈到接触器组，控制器使接触器组作相应动作，使低频交流电分别驱动各消防水泵电机作低速转动(约300rpm)不少于2min。控制器周期性的如上动作，保证了消防泵由于长期不使用而可能造成的锈蚀锈死得以避免，从而，在火灾发生时，保证可靠供水。而HSZ-PP匹配器的作用保证了设备的安全运行，从而保证了消防给水系统的安全可靠。目前已经有大量的工程实例证明了HSZ-PP匹配器存在的必要和重要。
4结束语
(1)综上所述，由于HSZ型消防给水自动巡检技术的先进性、创造性和实用性，自推出此技术以来，已经广泛地应用在国防、科研、工业、核工业、化工、电力、建筑业等领域，比如:航母基地、田湾核电站、西昌卫星发射中心、大连南航机场、中石油大厦、中石油创新基地、中石化石家庄炼化厂、大唐和华能多处电厂项目及大量的房地产项目中。
(2)在即将推出新的国家标准《消防给水及消火栓系统规范》中明确规范了自动巡检的技术，这必将给消防监督工作有力的推动。
(3)HSZ-PP匹配器的推出是对消防给水自动巡检技术的完善及贡献。
参考文献:
［1］翟庆志。电机学［M］．北京:中国电力出版社，2008.
［2］周顺荣．电机学［M］．北京:科学出版社，2004．
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词:消防给水自动巡检技术；改进；问题；措施
Abstract: an important aspect of the construction works is to do a good job of fire prevention. Fire technology will directly affect the quality of the fire construction. Automatic inspection of the fire water supply technology is a safe and reliable fire protection technology; this article will commence its full discussion.Key words: fire water supply automatic inspection techniques; improvement; problem; measures
中圖分类号：D631.6文献标识码： A 文章编号：2095-2104（2012）03-0020-02
1引言
消防给水设备历来是消防机构消防监督检查的工作重点，可是，由于该设备位置的特殊，往往成为工作检查和物业管理的死角而被忽略，如果处理不好将会给人们的生命财产造成无法挽回的损失。
图1消防巡检成套控制柜系统图
2 HSZ型消防给水自动巡检技术
HSZ消防给水自动巡检的功能是在非消防运行期间才自动启动的，是为防止消防泵长期不用可能发生的锈蚀和锈死现象而设置的一种维护态的运行方式。若自动巡检正在运行时遇到消防运行命令，则无条件立刻退出自动巡检，并立即转为执行消防运行方式。其原理图见图1。
自动巡检可以由控制器HSZ-BC的系统时钟触发启动，时钟周期可以设定为24h的倍数。
HSZ设备运行过程如下:自动巡检时钟启动系统程序中的自动巡检子程序，该程序使输出单元控制变频器HSZ-BP上电，同时控制自动巡检回路接通变频器的输出和向消防泵组馈电，变频器以较低的输出频率逐一驱动消防泵组，使之以较低的转速转动5～10min，然后，对消防泵主控制回路的主要低压器件逐一的给出2s的动作信号使之动作。上述过程可以有效的防止消防泵的锈蚀和锈死，也保证了消防泵主控制回路的主要低压器件的完好。由于消防泵转速低，不出水，不会对消防给水管网产生压力，消防给水管网是安全的。若在上述过程中不论消防泵还是低压器件有故障，则会立刻停止巡检动作并给出故障报警信号。此报警信号会启动手机短信传呼，以告知用户维修。同时，也会发至消防中心控制室和记录入显示屏记录模块。显示屏记录模块每次记录自动巡检的结果和时间，相当于飞机上的“黑匣子”，这样，消防的行政管理部门就可以方便的了解掌握设备的工作状况，给火灾调查提供了方便。
HSZ型自消防给水自动巡检技术推出后，特别是在即将颁发的国家标准《消防给水与消火栓系统技术规范》中就是以HSZ型自动巡检技术为蓝本而作了明确的规定。
3消防给水自动巡检技术的改进
消防给水自动巡检装置已经推出多年，由于该装置良好的性能和为提高消防给水系统可靠性的作用，已经被市场广泛接受，也更由于国家有关规范的实施，而使得该装置成为了目前消防给水系统中必须具有的设备了。但是由于该技术在推出时就有它先天不足的问题而被忽略，从而可能导致设备安全和消防给水系统安全的问题。
3.1问题的提出
我们知道，目前的消防给水自动巡检装置通常主要是由变频器、控制器和接触器组组成。该装置的运行过程是:控制器使变频调速器输出一个较低的频率，例如:10Hz，驱动消防水泵电机，使各消防水泵能够周期性(通常不大于7d)的、低速(大约300rpm)的转动5～10min。由于水泵是低速运转，泵体内没有形成真空，所以不会出水，不会对消防供水主干管增压。同时，在此工况时，功耗很低，通常不大于水泵电机额定功率的2%。这种良好的功能的确很好地解决了消防泵的锈蚀和锈死问题。
在上述动作中，自动巡检装置中的变频器容量和消防水泵电机的功率是不匹配方式设计的，这是因为:
P=Q×H×g×ρ/1000×η
式中:P———水泵轴功率，kW;
Q———流量，m3/h;
H———扬程，m;
g———重力加速度，9.8m/s2;
ρ———液体密度，kg/m3;
η———传动效率，%。
由于在上述自动巡检的过程中，水泵是低速运转，并不出水，所以有:Q=0;H=0。
这样就得:P=0。
就是说在自动巡检时，水泵电机是不做功的。
实际上，上述谈到的所消耗的电机额定功率的2%左右的功耗是，由于水泵电机在低速转动时，为了克服泵轴的摩擦阻力，需要产生相应的扭矩时，是变频调速器驱动水泵电机所做的功。
正是由于功耗很小，所以就采用了小功率的变频调速器。这样也降低了成本。
人们会发现，尽管实际功耗很小，但是，若真的使用泵电机额定功率为2%的容量的变频调速器去拖动它，变频器立即会过载保护而停机。
通过实验的方法，人们认为:把变频器的容量选在消防水泵电机额定功率的1/2%左右为好。
尽管如此，也并没有解决所有的问题，在实际应用中，变频器过载保护的情况时有发生。一旦此情况发生，管理者在检查并排除了各方面的原因后，往往采用给变频器复位的方式来解决。由于多为无人值守的情况，如果不人为地去给变频器复位，自动巡检装置是不会自动复位，也就等于删除了自动巡检功能，从而，给水设备的可靠性就得不到保证。
为什么变频器会有如上所述的过载现象呢?其问题就是变频器与消防水泵电机功率不匹配造成的!而HSZ-PP型匹配器就是要使其形成匹配。
3.2HSZ-PP型匹配器的设计原理
交流三相异步电动机的T型等效电路见图2。
图2异步电机T型等效电路
由于在自动巡检发生时，可以看成是空载启动运行，所以又可使图2简化为图3。
图3异步电机T型等效电路简化图
现使用15kW变频器拖动75kW的水泵电动机作自动巡检，先求出15kW电动机等效电路中的总阻抗:
ZZ15=Z1+Z2
R15=R1+R2
再求出75kW电动机等效电路中的总阻抗
ZZ75=ZX1+Z2
R75=R1+R2
求出两者阻抗差值:
ZZ差值=ZZ15－ZZ75
R差值=R15－R75
使匹配器的阻抗值等于ZZ差值和R差值就可得出匹配器的参数了。
在匹配器的实际设计中，还要结合电机的功率来考虑制作该匹配器导线线径的大小。
在匹配器的实际设计中，采用硒钢片铁芯或者低频磁芯来减小匹配器的体积。导线绕制在该磁芯上，且线间和层间均良好绝缘处理。
匹配器的外壳由金属材料制做，该金属材料的选择应避免在其本身产生涡流，并能良好散热和良好接地。
3.3HSZ-PP型匹配器优点
(1)解决了变频器和消防水泵电机的匹配问题，完善了自动巡检技术，提高了消防给水系统的可靠性。
(2)虽然增加了此匹配器，不但没有增加设备的制作成本，而且还降低了成本。这是由于，在使用了本匹配器后，可以较大地减小变频器的容量。比如:在过去拖动75kW水泵电机作自动巡检时，往往要使用37kW容量的变频器。但是，现在可以使用15kW容量的了。一只15KW的变频器加上一只匹配器，其成本是小于一只37kW变频器的。更重要的是:匹配器的加入使得设备在物理理论上合理了。
(3)匹配器还有抑制无线电高次谐波的作用。
(4)由于本匹配器为无源器件，并且工艺简单，结构合理，因此，它本身的可靠性是很高的。
3.4HSZ-PP匹配器的应用实例(见图4)。
从图4看出，消防给水自动巡检装置中的HSZ-PP匹配器的内芯为三相电感线圈，其一端的三个端子串连连接于自动巡检装置中的变频调速器的三个输出端，另一端的三个端子通过一组接触器连接至各消防水泵电动机。
图4在消防给水自动巡检装置中的组成
當自动巡检发生时，控制器使变频器输出一个低频交流电(10Hz)，该交流电串联通过匹配器，再馈到接触器组，控制器使接触器组作相应动作，使低频交流电分别驱动各消防水泵电机作低速转动(约300rpm)不少于2min。控制器周期性的如上动作，保证了消防泵由于长期不使用而可能造成的锈蚀锈死得以避免，从而，在火灾发生时，保证可靠供水。而HSZ-PP匹配器的作用保证了设备的安全运行，从而保证了消防给水系统的安全可靠。目前已经有大量的工程实例证明了HSZ-PP匹配器存在的必要和重要。
4结束语
(1)综上所述，由于HSZ型消防给水自动巡检技术的先进性、创造性和实用性，自推出此技术以来，已经广泛地应用在国防、科研、工业、核工业、化工、电力、建筑业等领域，比如:航母基地、田湾核电站、西昌卫星发射中心、大连南航机场、中石油大厦、中石油创新基地、中石化石家庄炼化厂、大唐和华能多处电厂项目及大量的房地产项目中。
(2)在即将推出新的国家标准《消防给水及消火栓系统规范》中明确规范了自动巡检的技术，这必将给消防监督工作有力的推动。
(3)HSZ-PP匹配器的推出是对消防给水自动巡检技术的完善及贡献。
参考文献:
［1］翟庆志。电机学［M］．北京:中国电力出版社，2008.
［2］周顺荣．电机学［M］．北京:科学出版社，2004．
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。