消防供水控制系统实用有效的技术改进.pdf

综合应用 Application 2023年7月 月刊 总第375期1 引言国家广播电视总局五一台生活区和天线场区的消防供水水源是大水塘，为防止大水塘漏水和塌方，在大水塘与台区外围相邻的一侧修建了一个大坝，大坝旁边建有大坝消防设备间。设备间里装有 4 套水泵、电机以及供水控制设备。其中，3 号水泵、4 号水泵用于台区消防水池蓄水，把大水塘的水抽到台区消防水池，台区消防水池目前已经实现了自动补水功能。1 号水泵把水抽到西向天线场区消防管道，2 号水泵把水抽到南向天线场区消防管道，这 2 路供水都需要由大坝消防设备间操作，而大坝消防设备间与维修室相距较远（约 2km），道路曲折，不便行走，夜晚尤为不便。天线场区一旦发生火灾，若工作人员不能在最短时间启动消防水泵，将会错过灭火的最佳时段，对天线场区的消防安全起不到最有效的保障作用。为此，台站对西向和南向供水的控制电路的部分线路进行了技术改进，在台区消防设备间安装了远程智能控制设备。改进后的天线区消防系统如图 1 所示。改进后，在台区就可以遥控启动消防水泵，大幅缩短了启动的时间，达到了在火灾初期就能灭火的目的，对天线场区消防安全起到了有效的保障作用。台站启用远程监控设施后，在维修室就可以随时监视到远在大坝消防设备间运行设备的各种表值（电压表、电流表、温度表、压力表）及整个设备间里的状况，一旦出现异常，就可以在第一时间关停设备，有效保障了设备的安全。2 原消防供水控制系统在原消防供水控制系统中，主要控制的是电动机 M 的启动和关断。为了使电动机 M 平稳启动，电动机 M的三相供电采取了星形接法和三角形接法相互转换的方式，即在电动机启动时，使用星形启动，然后切换为三角形接法运行。其优点是避免了过大的启动电流对电网形成的冲击。星形启动是指 X-Y-Z 相连，A、B、C 三端接三相交流电压 380V，此时每相绕组电压为 220V。相较于直接加 380V，启动电流大为降低，此时的转矩相对较小，可使电动机平稳启动，消防供水控制系统实用有效的 技术改进文/国家广播电视总局五一台 姜凯 马华 摘要：本文对原消防供水控制系统的控制电路进行了分析，并针对其存在的问题对原控制电路进行了技术改进，介绍了智能无线远程遥控控制和远程手动控制的工作原理以及远程监控的实际应用情况。关键词：消防供水控制 存在问题 技术改进 实施方法 应用图 1 天线区消防系统 综合应用Application并达到一定的转速。三角形运行是指经星形启动的电动机持续一段时间（约几秒钟）达到一定的转速后，将 6 个接线端子由星形连接转换成三角形连接，此时每相绕组电压为 380V，使电动机的转矩和转速大大提高，电动机进入额定条件下的运行过程。电路中综合保护器的功能是当电动机的主电路出现缺相、过载等非正常工作状态时，综合保护器的常闭接点及时断开，进而使控制电路失电，断开电动机的三相电源，快速可靠地保护电动机。2.1 原消防供水控制系统的工作原理原消防供水控制系统工作原理如图 2 所示。原消防供水控制系统开机启动控制原理是按合闸按钮 QA，380VAC 交流电的 A 相经过 FU 保险、综合保护器的常闭接点、处于接通状态的断闸按钮开关 TA、合闸按钮 QA、温控器的常闭接点、交流接触器 K3的辅助常闭接点（11、12），送到交流接触器 K2线包的一端；380VAC 交流电的C 相，经过 FU 保险，送到交流接触器 K2线包的另一端，K2吸合工作，其常开接点（1L1、2T1）、（3L2、4T2）、（5L3、6T3）、（23、24）均接通。同时，380VAC 交流电的 A 相，也送到了交流接触器 K1线包的一端，380VAC 交流电的 C 相，接到 K原延时继电器的常闭接点 6、8 上，使 K1吸合工作，K1的常开接点（1L1、2T1）、（3L2、4T2）接通，常闭接点（31、32）断开：在延时时间没到之前，K原延时继电器的常闭接点（6、8）是接通的，K原延时继电器的常开接点（7、8）是断开的。交流接触器 K2吸合后，其常开接点（23、24）接通，作为 K2的自保接点，保证在合闸按钮 QA断开以后，仍然给 K2的线包供电提供通路，可以继续让 K2吸合工作。同时，380VAC 交流电的A 相，经过已接通的 K2（23、24）送到 K原延时继电器的线包的一端，K原延时继电器延时吸合工作（延时时间设为10s）。在 K原延时继电器延时 10s 未到之前，K1一直处于吸合工作状态，此时，K2也处于吸合工作状态，使星形接法的电动机 M 启动。当延时 10s 后，K原延时继电器的常闭接点（6、8）断开，常开接点（7、8）接通，导致 K1线包失电，K1的常闭接点（31、32）接通，这 时，K1的 常 开 接 点（1L1、2T1）、（3L2、4T2）被切断。同时，380VAC交流电的 A 相，经过已接通的 K1（31、32），送到交流接触器 K3线包的一端；380VAC 交流电的 C 相，经过已接通的 K原延时继电器接点（7、8），送到交流接触器 K3线包的另一端，K3线包吸合工作，K3的常开接点（1L1、2T1）、（3L2、4T2）、（5L3、6T3）接 通，K3的常闭接点（11、12）断开，进而使K2线包失电，K2不工作，K2的常开接点（1L1、2T1）、（3L2、4T2）、（5L3、6T3）、（23、24）全部断开。简而言之，延时 10s 一到，交流接触器 K1、K2线包失电，K1、K2不工作；K3线包得电，K3工作。这样，就使被接成星形接法的电动机 M 转换为三角形接法，从而使电动机从降压平稳启动恢复到额定条件下运行。图 2 原消防供水控制系统工作原理综合应用 Application 2023年7月 月刊 总第375期原消防供水控制系统关断的工作原理是按断闸按钮 TA，K3线包失电，交流接触器 K3不工作，其原已接通的常开接点（1L1、2T1）、（3L2、4T2）、（5L3、6T3）均 断 开，电 动 机 失 电，水泵停止工作。2.2 原消防供水控制系统存在的问题一是消防水泵的电动机 M 没有远程遥控功能，一旦发生火灾，不能在最短时间内启动消防水泵。二是台区消防设备间中的消防水泵没有远程手动控制功能。三是没有远程监控设施，在维修室不能看到大坝消防设备间设备运行的工作状态和设备间中的状况，不能有效地保障设备安全。3 改进后的消防供水控制系统3.1 控制系统的技术改进为了解决上述问题，对原天线场区的消防供水控制系统进行了技术改进，让控制电路实现了远程控制（包括远程遥控和远程手动控制）和远程监控功能。3.1.1 控制电路改进方案因台区（维修室）距大坝太远，且其间又有较多的障碍物阻挡，利用智能远程无线开关（由控制器和智能无线远程数码无线遥控器 2 种设备组成）很难实现远程遥控，所以在距维修室150m 左右的台区消防设备间，利用其原有的控制电缆（大坝消防设备间和台区消防设备间之间铺设的控制电缆）设计安装了控制电路，实现了远程手动控制功能。同时，在台区消防设备间，安装了远程智能开关控制器（简称“控制器”），在维修室办公区域及一定距离范围内，就可以使用智能无线远程数码无线遥控器对控制器进行远程控制。在原电路的基础上，增加了 1 套远距离数码无线遥控开关、1 个继电器K新 1、1 个交流接触器 K新 2、1 个延时继电器 K新延时、2 个空气开关 CB1 与CB2 和 1 个手动开关（小豆开关）。将交流接触器 K新 2常开接点（2T1、1L1）和 K新延时（K新延时设置时间为 5s）的常闭接点（5、8）串接在一起，并与原消防供水水泵控制电路的合闸按钮开关 QA并接在一起；将手动开关的开接点（1、2）与交流接触器 K新 2的常开接点（4T2、3L2）并接在一起，然后串接在原控制电路合闸控制按钮开关QA与断闸控制按钮开关 TA之间。改进后的消防供水控制系统原理如图 3 所示。将控制器以及继电器 K新 1和 2 个空气开关 CB1、CB2 均安装在台区消防设备间，并称之为“1 号控制箱”；将交流接触器 K新 2、K新延时继电器和手动开关均安装在大坝消防设备间，称图 3 改进后的消防供水控制系统原理 综合应用Application之为“2 号控制箱”。3.1.2 改进后的控制原理（1）智能无线远程遥控控制的工作原理工作前提条件是空气开关 CB1 合上、空气开关 CB2 断开，手动开关断开，即打到远程控制的位置。智能无线远程数码无线遥控器发出“合”的信号，控制器接收到遥控“合”的信号后，控制器开始工作，将220VAC 交流电接至继电器 K新 1的线包，K新 1吸合工作，K新 1常开接点（5、9）、（8、12）接通。此时，220VAC交流电经过已经合上的空气开关 CB1和刚接通的 K新 1常开接点（5、9）、（8、12），送到交流接触器 K新 2和延时继电器 K新延时的线包，K新 2和 K新延时吸合工作，K新 2常开接点（2T1、1L1）、（4T2、3L2）均接通。在延时 5s 没到之前，延时继电器 K新延时常闭接点（5、8）是接通的。380VAC 交流电的A 相经过综合保护器的常闭接点、处于接通状态的断闸按钮开关 TA、交流接触器 K新 2已接通的常开接点（4T2、3L2）及（2T1、1L1）、延时继电器 K新延时已接通的常闭接点（5、8）、温控器的常闭接点、交流接触器 K3已接通的常闭接点（11、12)，送到交流接触器 K2线包的一端和 K1线包的一端；380VAC 交流电的 C 相经过保险送到交流接触器 K2线包和交流接触器K1的另一端，交流接触器 K1、K2吸合工作，交流接触器 K2的常开接点（23、24）接通，作为交流接触器 K2的自保接点，保证在K新延时继电器延时到达 5s，其常闭接点（5、8）断开后，K2线包仍可正常供电，保证处于吸合状态。同时，380VAC 交流电的 A 相经过已接通的 K2（23、24）送到 K原延时继电器的线包的一端，380VAC 交流电的 C 相送到 K原延时继电器的线包的另一端，K原延时继电器吸合工作（延时时间设为 10s）。在 K原延时继电器延时 10s 未到之前，K1一直处于吸合工作状态，此时，K2也处于吸合工作状态。由于 K1 和 K2均处于吸合状态，电动机 M 被接成星形接法，降压启动，延时 10s 后，K原延时继电器线包失电，K原延时继电器不工作，通过一系列控制，K1线包失电，K1不工作；K2线包失电，K2不工作；K3线包得电，K3吸合工作。由于 K2失电，K3吸合工作，使电动机 M 的供电由星形接法改接为三角形接法，从而使电动机在额定条件下运行。智能无线远程数码无线遥控器若发出“关”的信号，控制器接收到遥控“关”的信号后，控制器停止工作，仅将 220VAC 交流供电切断。继电器 K新 1线包失电，K新 1不工作，原已经接通的 K新 1常开接点（5、9）、（8、12）断开，导致 K新 2线包失电，进而使原本已经接通的 K新 2常开接点（2T1、1L1）、（4T2、3L2）断开，整个控制电路失电，水泵停止工作。（2）在台区消防设备间远程手动控制的工作原理远程手动控制的前提条件是空气开关 CB2 断开、空气开关 CB1 合上、手动开关必须断开（打到远程控制的位置）。合上空气开关 CB2，K新 2、K新延时线包得电工作，后面控制原理和智能远程遥控控制“合”的工作原理一样，这里不再重述。断开空气开关 CB2 之后，其控制原理与智能远程遥控控制“断”的工作原理一样。（3）消防设备间本地手动控制工作原理本地手动控制的前提条件是手动开关必须合上，让其接点接通（打到本地手动控制的位置）。后面的“合”“断”操作及工作原理与原消防供水控制系统的工作原理相同。3.1.3 改进后的优越性控制电路经过改进后，其优越性有 2 点。一是发生火灾时，可以在最短时间内启动消防供水水泵。二是有 3 种控制方式可以启动消防供水水泵，但要确保消防供水水泵能够正常启动。3.2 远程监控的启用 所有的摄像头数据都传到中控机房的硬盘录像机，硬盘录像机和交换机相连，交换机通过 VLAN 与台内网相连，这样，利用现有的网络平台，在维修室主任办公室的内网电脑上安装上视频监控软件，经过管理员设置权限，就能实现在维修室的内网电脑上看到大坝消防设备间内设备的运行情况，如果设备出现异常，就可以利用远程遥控开关快速关断设备，从而有效地保障设备安全。4 结语上述控制电路的改进及无线远程数码无线遥控的运用和远程监测的启用，有效保障了天线场区的消防安全。通过技术改进的实践，让我们深刻体会到在日常的技术维护工作设备中需要改进地方还很多，需要我们勤于思考并大胆创新，各种技术革新和技术改进才能不断涌现。