消防喷淋水泵压力波动问题分析与改造

宋建

摘 要：以内蒙古岱海电厂消防水系统为实例，结合现场实际使用情况进行分析。通过对系统运行和程序设置存在的问题，对消防水泵系统采取技改和优化措施，在解决消防水泵系统压力波动的同时达到了保证消防水系统稳定的目的。

关键词：消防水泵；压力控制；压力波动

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.11.167

1 引言

消防喷淋水泵系统为雨淋阀提供高压的供水，雨淋阀是关键的灭火设备，意义重大。内蒙古岱海电厂使用的是单变频器的消防水系统，变频器型号为富士FRN0290F2S-4C。在使用过程中因为变频泵和工频泵配合的问题，出现了消防水系统压力大幅度波动的情况。

2 系统概述

消防喷淋系统共计三台消防泵，出口压力最大可达1.2MPa。其中每一台消防泵均可实现变频启动，但变频器仅有一台，同时只能保证一台泵变频运行。在消防系统未发火灾信号的情况下，消防泵不运行，由消防稳压泵直接控制系统压力，目前系统压力设定高值为0.8MPa，低值设定值为0.6MPa。在消防系统有火灾信号的情况下，远方变频启动#1消防泵，#2工频泵能实现工频联启，#3工频泵是#2泵故障情况下的备用泵。

3 压力波动分析

3.1 存在的问题

在雨淋阀启动后，变频启动#1消防泵，压力在消防水系统的最不利点压力低于0.5MPa，系统压力不足。工频联锁启动#2消防泵，但系统压力上升后工频泵会联停，系统压力很快下降，工频泵再次联启，如此反复造成了系统压力大幅度波动。

3.2 原因分析

现有系统在消防系统正常喷淋时，变频启动的#1泵不能短时间将系统压力维持到0.8MPa，所以当变频器达到满频工作时，延时35秒后，第二台泵就会工频启动。此时系统压力上升过快，压力高时变频器无法满频工作和系统压力高都会造成工频泵停运。因为工频泵的停运，系统压力会迅速下降，此时变频器再次达到满频工作时，延时35秒后，工频泵会再次联启。上述过程不停重复，最后造成了系统压力的大幅度波动，泵的频繁联启，对于系统安全十分不利。

4 系统改造方向探索

4.1 改变控制方式改造

在不改变现有主设备的情况下，若要避免系统波动，通过改造控制方式来实现的关键在于系统压力高信号。如果一台变频泵工作时系统压力高信号返回，说明泵出力可以满足系统要求，不需要联启工频泵。如果系统压力高信号不返回，必须使工频泵启动后不能停运，以免频繁启停造成系统压力波动，并实现由变频器进行压力调节。

但这种实现方式存在几点问题：

a、因为这种方式不能考虑系统超压，否则工频泵仍会受压力高影响而停运，系统压力高消失时联启，仍会造成泵的频繁联启。这种运行模式对于系统安全也存在隐患。因为工频泵不停运，在系统不需要水时，即使变频泵减出力至0HZ，系统压力仍会造成超压

b、要实现变频闭环调节，就需要增加有闭环功能的专用PLC来实现。

c、在工频泵联启之后，变频泵的调节速度难以跟上，存在超压的可能，若系统存在波动，还可能会造成变频难以控制系统压力，造成系统震荡。

4.2 增加設备方式改造

增加两台变频器，实现双变频泵运行调节三台泵均采取变频的方式控制，增加独立的消防系统专用PLC实现压力闭环控制，这时候远方有火灾信号时，三台泵均能变频启动，实现按照压力设定值进行调节。因为系统不存在有泵工频启动的扰动，系统可平稳控制压力，避免超压。

5 控制方案

增加一面专用消防PLC控制柜，将消防喷淋PLC及其I/O、卡件等放置在PLC柜内，安装供就地操作的触摸屏。增加变频器配置，实现消防喷淋泵系统一台变频器对应一台泵的系统配置，并由消防PLC实现消防水系统的全程控制。控制设计如下：

消防泵控制柜需具有自动、手动两种启泵方式。

（1）自动时由以下几种方式中的任何一种即可控制水泵启停：消防中心DC24V启动（电源由消防中心提供），消防中心多线盘按钮控制水泵启停。

（2）消防泵控制柜手动时由触摸屏操作按钮控制水泵启停，手动是作为后备操作手段。

消防水系统压力控制实现压力的全程闭环PID控制，始终保证系统压力维持在一个定值。采用软起动方式缓减水泵起动时对电网及管网的冲击。根据系统压力不同，和变频器频率出力是否达到最大值来判断，两台泵的运行方式，除满足系统压力要求、系统安全要求外，实现最大程度的节能。增加压力高的保护开关，实现用开关量作为避免系统超压的保护条件。

除此以外控制柜具有主用泵故障时，备用泵自动投入功能。控制柜设有泵启、泵停、泵故障等无源接点反馈至消防中心。可实现消防泵的定期自动巡检，即从变频调速器中输出一个较低的频率去驱动消防泵，因其转速远低于消防泵的额定转速，故系统中不会出现较大的增压。在巡检过程中，消防泵启动平缓，消防泵无机械冲击，消防泵的转速使叶轮保持转动但不出水的临界状态，不致造成系统管网的超压，且该功能可关闭，灵活控制。

6 结语

消防喷淋水系统中的水压稳定对于雨淋阀正常工作意义重大，而且不稳定的压力波动对于整个消防水系统的管路都是很大威胁，甚至可能造成管路破坏，消防水流到运转设备，造成难以估计的损失。

参考文献：

[1]步宇航.给水泵勺管水位控制改造节能分析[J].中国新技术新产品，2017（23）.

[2]陈伟.600MW超超临界机组循环水泵双速改造[J].能源与节能， 2014（08）.

[3]杨光明.600MW超临界机组开式冷却水系统优化节能改造[J]. 能源与环境，2012（04）.

[4]高健，周文华，郭红日，卜志远，张建海.火电厂开式水泵系统季节性停运改造[J].内蒙古电力技术，2012（02）.