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淺談消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)在高層建筑中的應(yīng)用

更新時(shí)間:2022-12-05 點(diǎn)擊次數(shù): 677次
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定  201801
摘要:火災(zāi)發(fā)生后,非消防電源被切斷,火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)應(yīng)立即接通消防電源,滿足消防設(shè)施 處于良好運(yùn)行狀態(tài),對消防設(shè)備電源狀態(tài)的監(jiān)控是十分必要的。介紹消防設(shè)備電源的重要性 和三種類型,分析消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)的工作原理,提出使用消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)的必要性。
關(guān)鍵詞:消防設(shè)備;消防電源;遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng);
0、引言
       隨著城市經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,高層建筑越建越高,地下空間開發(fā)規(guī)模越來越大,火災(zāi)防控 日趨復(fù)雜,城市火災(zāi)也越發(fā)高發(fā),導(dǎo)致造成國家財(cái)產(chǎn)及人員的巨大損失。2012年,廈門市一幢28層綜合樓建筑發(fā)生火災(zāi),該綜合樓設(shè)有二路1OkV市電及一臺(tái)800kw柴油發(fā)電機(jī),報(bào)警后,二路市電均被切斷,柴油發(fā)電機(jī)因長期閑置維護(hù)保養(yǎng)不到位,導(dǎo)致火災(zāi)發(fā) 生時(shí)消防設(shè)備電源不能正常工作,消防水泵無法啟動(dòng),排煙風(fēng)機(jī)及送風(fēng)機(jī)無法正常運(yùn)行,靠消防人員歷時(shí)5h才撲滅火災(zāi),直接經(jīng)濟(jì)損失上億元,損失很慘重。2002年,北京某網(wǎng)吧發(fā)生特大火災(zāi),由于網(wǎng)吧消防疏散指示標(biāo)志和應(yīng)急照明燈無法正常工作,火災(zāi)現(xiàn)場能見度很低 ,加上火災(zāi)產(chǎn)生的大量濃煙充滿整個(gè)室內(nèi)空間,給現(xiàn)場被困人員的逃生造成一定的難度, 
也給消防人員實(shí)施滅火救人增加難度,這起火災(zāi)造成25人死亡,12人受傷的嚴(yán)重后果。慘 痛的教訓(xùn)說明,在火災(zāi)發(fā)生時(shí),消防設(shè)備電源的可靠性很重要,消防設(shè)備電源能正常工作就可以挽救很多人的生命和財(cái)產(chǎn)損失。 
       近幾年來,發(fā)生火災(zāi)后各類消防設(shè)備不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)的火災(zāi)案例屢見不鮮,尤其是公安機(jī) 關(guān)在平常的消防監(jiān)督檢查中發(fā)現(xiàn),建筑消防設(shè)備存在隱患形同虛設(shè)的情況隨處可見。事實(shí)證 明,消防設(shè)備能否發(fā)揮應(yīng)有的作用,關(guān)系到初期火災(zāi)能否及時(shí)成功撲救 ,而消防電源的可靠與否關(guān)系到消防設(shè)備能否正常工作的一個(gè)根本性問題。為了保證消防設(shè)備電源長期處于完好無損的工作狀態(tài),有必要在建筑工程上設(shè)置消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)。
1、消防設(shè)備電源的重要性和類型
       消防設(shè)備是保障建筑物消防的重要消防設(shè)施,而消防設(shè)備能否正常工作又取決于供 電電源的可靠性。消防設(shè)施在火災(zāi)情況下能否正常發(fā)揮作用,一方面取決于消防設(shè)施日常的維護(hù)保養(yǎng),另一方面取決于消防設(shè)備電源自身的可靠性。如果消防設(shè)備電源不工作,消防水 
402泵無法啟動(dòng),致使火場缺水,火災(zāi)不能得到撲救;防火分隔設(shè)施如防火卷簾不能下降,常開防火門無法關(guān)閉,勢必造成火災(zāi)蔓延;排煙風(fēng)機(jī)無法排煙,送風(fēng)機(jī)無法送風(fēng)導(dǎo)致防煙樓梯間不能防煙,消防電梯不能運(yùn)行,疏散指示標(biāo)志燈和應(yīng)急照明燈無法點(diǎn)亮造成人員疏散困難,從而導(dǎo)致嚴(yán)重的災(zāi)難性后果。一幢建筑消防設(shè)施的投入資金大概為總投入資金的30,比例相當(dāng)大,如果建筑消防設(shè)施維護(hù)保養(yǎng)不到位,在火災(zāi)中不能發(fā)揮應(yīng)有的作用,或者是消防設(shè)備電源出了問題沒有及時(shí)發(fā)現(xiàn),致使消防設(shè)備無法正常工作,會(huì)造成很大的浪費(fèi),后果不堪設(shè)想。 
1.1消防設(shè)備電源的類型 
       消防設(shè)備電源主要有3種類型:消防專用供電線路、自備柴油發(fā)電機(jī)組、EPS備用電源,EPS備用電源可分為直流輸出EPS和交流輸出EPS兩種。消防專用供電線路由二路市電組成,由于二路市電大部分都是由同一個(gè)開閉所或者同一個(gè)變電站引過來,一旦區(qū)域發(fā)生停電或者斷電的情況下,火災(zāi)時(shí)不能保證消防供電,所以不能作為可靠的備用電源來考慮。柴油發(fā)電機(jī)組作為應(yīng)急備用電源,雖然存在占地比較大、啟動(dòng)時(shí)間比較長、易發(fā)生故障等缺陷,但維護(hù)比較簡單,投資成本較低,應(yīng)用歷史比較長,不少單位都在使用。 
       直流EPS由于應(yīng)急時(shí)只能輸出直流電源,采購消防設(shè)備時(shí)需選用交直流兩用設(shè)備,在使用時(shí)不方便。交流EPS由于內(nèi)部具有直流逆變電路,可以把直流電轉(zhuǎn)換為交流電,應(yīng)急時(shí)可以輸出交流電源,不用改變消防設(shè)備的供電形式,因此使用廣泛。根據(jù)筆者的調(diào)研,目前消防設(shè)備的備用電源很大一部分采用EPS應(yīng)急電源。當(dāng)建筑發(fā)生火災(zāi),市電斷電或被切掉后,通過雙電源末端切換箱切換到EPS應(yīng)急電源,從而為建筑消防設(shè)備和設(shè)施的正常供電提供了重要保障。EPS應(yīng)急電源一般由主電源和應(yīng)急電源兩部分組成。主電源一般來自城市一路高壓配電,正常狀態(tài)時(shí)消防設(shè)備由主電源供電,當(dāng)主電源因?yàn)楣收匣蚧馂?zāi)而停電時(shí),備用電源應(yīng)及時(shí)投入運(yùn)行,確保各種消防設(shè)備能夠繼續(xù)有效運(yùn)行。
1.2 EPS備用電源的組成
       EPS備用電源由電池組、逆變器、控制電路、充電電路和主備電轉(zhuǎn)換開關(guān)等組成,見圖1所示。當(dāng)主電電源交流220V正常供電時(shí),控制電路使充電電路為電池組充電,主備電轉(zhuǎn)換開關(guān)使交流220V直接輸出,為消防設(shè)備提供電源;當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí),主電電源斷開,此時(shí)沒有交流220V輸入,控制電路使逆變器工作,同時(shí)使主備電轉(zhuǎn)換開關(guān)轉(zhuǎn)到備電處,備電開始輸出交流220V,為消防設(shè)備提供可靠的工作電源,其轉(zhuǎn)換時(shí)間為毫秒級,實(shí)現(xiàn)了“無縫轉(zhuǎn)換"。
       從EPS的組成可以看出,除了充電電路、控制電路和逆變電路外,關(guān)鍵部分就是電池組,因?yàn)殡姵亟M不同于電子電路,它是把電能轉(zhuǎn)換為化學(xué)能儲(chǔ)存起來,一旦需要就把化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能輸出。電池組存在兩個(gè)缺陷:一是電池組的壽命較短,一般正常使用維護(hù)保養(yǎng)好的也只能堅(jiān)持3~4a;二是電池組由多個(gè)電池組成,一旦其中一個(gè)電池?fù)p壞,就會(huì)影響整個(gè)電池組的功能。當(dāng)電池組中間有一個(gè)性能較差的電池時(shí),充電量只能以這個(gè)較差的電池為準(zhǔn),這就使整個(gè)電池組的存儲(chǔ)電能的水平大大下降,結(jié)果造成EPS應(yīng)急的時(shí)間大大縮短,甚至不能起到應(yīng)急電源的作用。除電池組外,包括充電電路在內(nèi)的其他幾個(gè)電路都可能產(chǎn)生故障,影響到EPS的正常工作。如何實(shí)時(shí)監(jiān)測EPS完好性,是否能在主電源故障或突然斷電的情況下,及時(shí)有效地進(jìn)入工作狀態(tài)為消防設(shè)備提供電源是個(gè)重要的問題。
1.3柴油發(fā)電機(jī)
       柴油發(fā)電機(jī)也是一種常用的消防設(shè)備應(yīng)急電源裝置,是由控制和充電電路、電池組、啟動(dòng)馬達(dá)、柴油發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)和穩(wěn)壓裝置組成,見圖2所示。
       當(dāng)交流220V主電源正常供電時(shí),充電及控制電路為電池組充電,主備電轉(zhuǎn)換開關(guān)觸點(diǎn)接在上端,220V交流直接輸出;當(dāng)220V主電斷電時(shí),控制電路使電池組接通啟動(dòng)馬達(dá),啟動(dòng)馬達(dá)帶動(dòng)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)使其運(yùn)行,同時(shí)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)同軸的電動(dòng)機(jī)開始發(fā)電,經(jīng)過穩(wěn)壓裝置接入主備電開關(guān)觸點(diǎn)下端,控制電路使主備電開關(guān)輸出接到穩(wěn)壓輸出端,此時(shí)由發(fā)電機(jī)供電,完成應(yīng)急電源的工作。以上所述由主電到備電轉(zhuǎn)換的過程中,由發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)開始到穩(wěn)定地工作,大約需要十幾秒鐘的時(shí)間,因此這種主備電的轉(zhuǎn)換是有一個(gè)短暫的時(shí)間過程,這一點(diǎn)和EPS相比,是個(gè)缺陷。
       由圖2可見,在柴油發(fā)電機(jī)組工作過程中,和EPS一樣的是,電池組的故障和壽命是影響柴油發(fā)電機(jī)組正常工作的一個(gè)重要因素,其次是啟動(dòng)馬達(dá)、柴油發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、控制電路和穩(wěn)壓電路正常與否,最后一個(gè)是要保證有足夠的燃油。
       綜上所述,EPS和柴油發(fā)電機(jī)是建筑項(xiàng)目中經(jīng)常選用作為應(yīng)急電源的,為了保證這些應(yīng)急電源實(shí)時(shí)處于正常的工作狀態(tài),就要對其進(jìn)行不間斷的監(jiān)測和測試,以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題,快速進(jìn)行處理,確保完好有效。對消防電源進(jìn)行經(jīng)常性的維護(hù)保養(yǎng)是保證消防設(shè)備在緊急狀態(tài)下能夠正常工作的根本,但從日常消防檢查情況來看,情況不容樂觀,因?yàn)橄涝O(shè)備從建設(shè)開始,有的幾年甚至幾十年都未發(fā)生火災(zāi),社會(huì)單位漸漸的會(huì)產(chǎn)生麻痹思想和僥幸心理,往往忽略這些設(shè)備的日常維護(hù),因此消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)的作用就顯得更加重要,它可以把所有消防設(shè)備的電源都進(jìn)行24h不間斷的監(jiān)測及監(jiān)控,必要時(shí)發(fā)出報(bào)警信息,提醒人們及時(shí)進(jìn)行設(shè)備的維護(hù)。
2消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)的工作原理
2.1對主電電源的監(jiān)測和監(jiān)控
       根據(jù)GB25506—2010《消防控制室通用技術(shù)要求》中5.7的要求,消防電源監(jiān)控器應(yīng)符合下列要求:應(yīng)能顯示消防用電設(shè)備的供電電源和備用電源的工作狀態(tài)和故障報(bào)警信息;應(yīng)能將消防用電設(shè)備的供電電源和備用電源的工作狀態(tài)和欠壓報(bào)警信息傳輸給消防控制室圖形顯示器。在一般情況下,消防設(shè)備電源由市電提供,為了保證消防設(shè)備的正常工作,規(guī)范要求消防設(shè)備電源應(yīng)安裝消防電源監(jiān)控系統(tǒng),并作為強(qiáng)制性條文提出。當(dāng)主電源欠壓達(dá)到或低于額定電壓的85時(shí),備用電源應(yīng)該啟動(dòng),防止消防設(shè)備因?yàn)榍穳憾荒苷9ぷ鳌?/div>
2.2對電池組的檢測
       EPS中重要的組成部分就是電池組,平時(shí)對電池組實(shí)現(xiàn)較佳充電、保養(yǎng)、維護(hù)和監(jiān)控,以確保電池組在應(yīng)急情況下能夠處于滿容量狀態(tài)是保障EPS應(yīng)急備用電源可靠工作的關(guān)鍵。目前,在我國消防電源中大量使用的交流EPS,對于電池組的充電常采用串聯(lián)集中式充電方式,即由一個(gè)集中式充電裝置實(shí)現(xiàn)對串聯(lián)電池組充電,如圖3所示。
       這種充電方式的優(yōu)點(diǎn)是充電設(shè)備簡單、造價(jià)低。但由于每個(gè)單獨(dú)的電池可能其內(nèi)阻不同,造成各個(gè)電池的電壓不同,在充電時(shí)會(huì)造成對電池組充電不均衡,容易出現(xiàn)一部分電池過充電而另一部分電池欠充電(即充電不足的情況),而整個(gè)電池組的容量是以蓄電池組內(nèi)容量較小的電池為基準(zhǔn)的,長時(shí)間工作,就會(huì)導(dǎo)致電池組充電容量不足、電池?fù)p壞等現(xiàn)象發(fā)生,大大縮短電池組的壽命。在日常的監(jiān)控中,要針對電池組中的每個(gè)電池進(jìn)行監(jiān)控,測量其充放電時(shí)的端電壓,及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題,以便更換有隱患的電池,保證備電電源的正常運(yùn)行。
2.3對應(yīng)急電源的短時(shí)啟動(dòng)試驗(yàn)
       以上對電池組的監(jiān)測只能保證對電池組的工作狀態(tài)的檢查,但對整個(gè)應(yīng)急電源的狀態(tài)還不能有一個(gè)完整的評價(jià)。為此,消防電源監(jiān)控系統(tǒng)要對應(yīng)急電源進(jìn)行定期的運(yùn)行檢查,對電池的放電性能進(jìn)行試驗(yàn),每3個(gè)月進(jìn)行一次自動(dòng)的應(yīng)急試驗(yàn),應(yīng)急時(shí)間設(shè)計(jì)持續(xù)90min,電池組應(yīng)該在此期間的技術(shù)指標(biāo)穩(wěn)定在正常的范圍內(nèi),檢查時(shí)監(jiān)控設(shè)備自動(dòng)把主電短時(shí)間斷開,觀察備電電源應(yīng)急供電的情況,檢查內(nèi)容包括:電池組短時(shí)間電壓下降速率、逆變器溫升、電流輸出變化等內(nèi)容,應(yīng)急供電結(jié)束后,打印出測試結(jié)果作為保留分析之用。這種主動(dòng)監(jiān)測的方法可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在的電池組及相關(guān)電路的隱患,進(jìn)一步提高了消防電源的可靠性和實(shí)用性。
       針對柴油發(fā)電機(jī)組也可采取相應(yīng)短時(shí)間啟動(dòng)檢查,以便確定柴油發(fā)電機(jī)組是否處于正常的常備工作狀態(tài)。
       對于以上測試,監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)作記錄,保存在檢查記錄中,以備以后的查詢。
3、使用消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)的必要性
       由于建筑中消防設(shè)備電源的現(xiàn)實(shí)情況,即發(fā)生火災(zāi)是偶然的,一幢建筑幾年甚至幾十年沒有發(fā)生過火災(zāi),因此人們?nèi)菀桩a(chǎn)生麻痹思想,容易忽視消防設(shè)備電源的重要性,即使消防設(shè)備電源發(fā)生了故障也很難被發(fā)現(xiàn),一旦需要啟動(dòng)消防應(yīng)急電源時(shí),就會(huì)發(fā)生不能啟動(dòng)的嚴(yán)重問題。為了確保建筑物內(nèi)的消防用電負(fù)荷和重要用電負(fù)荷處于正常使用狀態(tài),保證24h不間斷供電,確實(shí)使消防設(shè)備長期處在應(yīng)急狀態(tài),保障整幢建筑的消防,安裝消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)是必要的。根據(jù)GB 28184—2011《消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)》的要求,采用電壓、電流、溫度等多種信號傳感器,對監(jiān)測的消防設(shè)備電源進(jìn)行24h的實(shí)時(shí)自動(dòng)巡檢、監(jiān)測,從而判斷消防設(shè)備電源是否有中斷供電、過壓、欠壓、過流、缺相等故障,同時(shí)進(jìn)行聲光報(bào)警。消防控制室應(yīng)能集中顯示消防設(shè)備電源的工作狀態(tài),一旦消防設(shè)備電源故障報(bào)警,能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控,及時(shí)檢查處理,有效排除故障,確保消防設(shè)備電源正常工作,較大限度地保障消防設(shè)備的可靠運(yùn)行。
       基于以上考慮,針對各類消防設(shè)備電源的特點(diǎn),消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)在現(xiàn)代建筑物中的設(shè)計(jì)、安裝及使用,可顯著提高消防設(shè)備的可靠性、穩(wěn)定性及備戰(zhàn)能力,讓消防設(shè)備做到真正意義上的“預(yù)防為主、防消結(jié)合"。采用消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)有效降低消防設(shè)備供電電源的故障發(fā)生率,確保消防設(shè)備的正常工作,對有效保障人民生命和國家財(cái)產(chǎn)產(chǎn)生意義深遠(yuǎn)的積極作用。
4、消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)
4.1概述
       AFPM系列消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)ο涝O(shè)備的電源進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控,通過檢測消防設(shè)備電源的電壓、電流、開關(guān)狀態(tài)等有關(guān)設(shè)備電源信息,從而判斷電源設(shè)備是否有斷路、短路、過壓、欠壓、缺相、錯(cuò)相以及過流(過載)等故障信息并實(shí)時(shí)報(bào)警、記錄的監(jiān)控系統(tǒng)。此系統(tǒng)具有可靠性、實(shí)時(shí)性并具有數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、自動(dòng)化和連續(xù)監(jiān)控的特性。實(shí)時(shí)反映出被監(jiān)控設(shè)備電源的狀況,并集中顯示,從而可以有效避免在火災(zāi)發(fā)生時(shí),消防設(shè)備由于電源故障而無法正常工作的危急情況,保障消防聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)的可靠性。
       AFPM消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)采用集中供電方式,通過監(jiān)控器給現(xiàn)場傳感器提供DC24V電壓,有效保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和性??蓮V泛應(yīng)用于智能樓宇、高層公寓、賓館、飯店、商廈、工礦企業(yè)、國家重點(diǎn)消防單位以及石油化工、文教衛(wèi)生、金融、電信等領(lǐng)域。
       AFPM消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)由消防設(shè)備電源狀態(tài)監(jiān)控器(區(qū)域分機(jī))、傳感器、中繼器、系統(tǒng)主機(jī)和配套附件組成。
4.2應(yīng)用場合
       適用于智能樓宇、高層公寓、賓館、飯店、商廈、工礦企業(yè)、國家重點(diǎn)消防單位以及石油化工、文教衛(wèi)生、金融、電信等領(lǐng)域。
4.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
4.4 系統(tǒng)功能
4.4.1 壁掛式:AFPM100/B1消防設(shè)備電源監(jiān)控設(shè)備
4.4.2 壁掛式:AFPM100/B消防設(shè)備電源監(jiān)控設(shè)備
 
4.4.3 軟件畫面
4.5選型方案
4.5.1消防設(shè)備電源監(jiān)控主機(jī)
 
4.5.2 消防設(shè)備電源監(jiān)控模塊
 
 
【參考文獻(xiàn)】
[1]張梅紅.陳立民.消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)在建筑工程中的應(yīng)用
[2]劉詠梅.淺析高層建筑消防供電存在的問題及對策[J].消防科學(xué)與技術(shù),2003,22(3):232-233.
[3]安科瑞消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)/防火門監(jiān)控系統(tǒng)/消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)/電
氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)選型手冊. 2022.05版
 
作者簡介:劉細(xì)鳳,女,本科,安科瑞電氣股份有限公司,主要研究方向?yàn)橹悄茈娋W(wǎng)供配電。


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