消防水泵的常見電氣故障探討

曾濤濤

[摘? ? 要]建筑防火工程最需要的就是水，消防水泵是建筑物消防系統(tǒng)中最重要的設(shè)備，發(fā)生火災(zāi)時的有效滅火主要取決于消防泵能否正常運行。水泵的安裝和維護(hù)不當(dāng)會導(dǎo)致各種應(yīng)急行動難以開展，一旦發(fā)生火災(zāi)，消防水泵將無法正常工作，影響消防救援并造成重大損失。本文先分析消防泵在實際應(yīng)用中情況，并闡述消防水泵中易發(fā)生的電氣故障，提出一些排除故障的方法和預(yù)案。

[關(guān)鍵詞]建筑防火;消防水泵;電氣故障

[中圖分類號]TU892 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號]2095–6487（2020）11–0–02

[Abstract]Water is the most needed in building fire protection engineering. Fire pump is the most important equipment in building fire protection system. The effective fire extinguishing in case of fire mainly depends on whether the fire pump can operate normally. In fact， due to the improper installation and maintenance of the water pump， it will be difficult to carry out various emergency actions. In case of fire， the fire pump will not work normally， which will affect the fire rescue and cause great losses. This paper first analyzes the situation of fire pump in practical application， and describes the electrical faults in fire pump， and puts forward some troubleshooting methods and plans.

[Keywords]building fire protection; fire pump; electrical fault

1 在實際應(yīng)用中消防水泵的使用情況

通常有兩種建筑消防泵的組合：一臺用于使用，一臺用于備用;兩臺用于使用，一臺用于備用。前一方案要求主泵和備用泵必須具有相同的性能，并且能夠獨立承受所有消防用水供給量;后一方案要求兩個主泵同時工作時，必須能夠滿足供水系統(tǒng)的最大要求，備用泵的工作能力應(yīng)不小于最大主泵的能力。在實際應(yīng)用中，通常會為一組消防泵安裝一個單獨的消防泵房，并構(gòu)建一組相應(yīng)的配電控制柜。配置消防水泵的控制柜時，通常滿足以下功能。

對于消防泵的啟動和停止控制，消防泵的典型啟動方法為小容量電動機直接啟動。配備雙電源自動轉(zhuǎn)換開關(guān)。根據(jù)GB5016—2010的《建筑設(shè)計防火規(guī)范》第115條明確規(guī)定：“消防室、消防泵室、防煙排風(fēng)扇室、消防設(shè)備和消防電梯等的電源必須位于配電線的末端。單級配電箱裝有自動轉(zhuǎn)換裝置。”也就是說，消防泵控制箱的前面必須使用自動轉(zhuǎn)換開關(guān)，安裝熱繼電器保護(hù)裝置，以防止電機因過熱而損壞。同時，熱繼電器用作主泵和備用泵的相互切換裝置，切換泵的運行模式通常包括手動和自動。手動模式主要用于現(xiàn)場測試泵的運行，自動模式主要用于消防室的遠(yuǎn)程操作。切換消防泵組的運行模式，在兩個泵組之間進(jìn)行切換可以自動啟動備用泵，主要用于主泵出現(xiàn)電氣故障或供水能力不足時。遠(yuǎn)程分配控制柜通常具有一個遠(yuǎn)程控制模塊，該模塊連接到消防室以滿足遠(yuǎn)程控制要求。消防水泵的配電控制柜具有控制水泵電機的啟動運行、控制電氣故障保護(hù)、控制運行模式、控制泵組之間的運行切換以及遠(yuǎn)程控制等功能。除了小容量電動機的直接啟動方法之外，為了限制大啟動電流，大容量電動機通常以星三角、軟啟動器和其他啟動控制方法啟動。常見的水泵電氣故障保護(hù)主要采用主回路空氣開關(guān)斷電保護(hù)，開關(guān)的電磁跳閘或熱繼電器的跳閘以及在主電路中感應(yīng)大電流的其他電氣保護(hù)裝置起作用。操作模式控制有手動和自動模式，自動模式主要用于遠(yuǎn)程控制和確定泵組的啟動順序，手動模式用于現(xiàn)場測試泵的運行。泵組之間切換操作的控制是：當(dāng)主水泵發(fā)生電氣故障或供水能力不足時，備用水泵可以自動啟動。遠(yuǎn)程控制意味著：可以在遠(yuǎn)程操作室中，由消防栓的按鈕控制可替代水泵的功能。

2 消防水泵的常見電氣故障

2.1 消防水泵常見故障

主電路電源或輔助控制電路電源斷開或缺失，開路或電源不足將使主電動機電路不導(dǎo)通，因此泵無法正常啟動;主電路電源缺相，當(dāng)電動機停止時，缺少單相電源啟動電動機一般只會發(fā)出停機的嗡嗡聲，電動機不轉(zhuǎn)動，如果不立即切斷電源，它會將電機繞組燒壞。在運行過程中，沒有單相電源的電動機仍可以工作，但是磁場失真，有害電流分量急劇上升，最終繞組燒壞;泵體長期無法測試操作會導(dǎo)致機械傳動部分出現(xiàn)生銹和腐蝕的現(xiàn)象，因此，發(fā)動機無法正常啟動;泵房中惡劣而潮濕的環(huán)境會損壞電機繞組的絕緣，并導(dǎo)致接地故障或兩相之間的短路。配電柜中電氣組件的長期運行會導(dǎo)致發(fā)束熱松弛，從而導(dǎo)致電源無法穩(wěn)定連續(xù)地為電動機供電。

2.2 無法更換主消防泵和備用消防泵的故障

當(dāng)發(fā)生故障時，如補償設(shè)定值或保護(hù)元件不完整時，故障信號不會消除。在實際應(yīng)用中，大多數(shù)配備消防水泵的配電控制柜都使用電源主回路空氣開關(guān)的電磁或電子跳閘以及繼電器的過載和過熱跳閘。這時需確定電源和水泵的運行狀態(tài)，并將其用作水泵組切換操作的信號。在正常工作中，由于工作人員的粗心大意，控制柜面板設(shè)置混亂會導(dǎo)致操作不當(dāng)，從而導(dǎo)致泵之間的正常切換受到阻礙。

3 針對現(xiàn)有電氣問題采取應(yīng)對策略

考慮到泵組發(fā)生電氣故障的可能性，有必要在系統(tǒng)的相關(guān)部分建立一個針對相關(guān)參數(shù)的檢測裝置，以有效及時地反映故障原因和隱患。當(dāng)然，該解決方案應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)性和便利性的要求，在錯誤發(fā)生之前盡可能多地標(biāo)記，在發(fā)生故障時及時發(fā)現(xiàn)，以便及時消除潛在的隱患。

3.1 泵組突發(fā)故障排除

泵組在正常運行時偶發(fā)的故障，如閥門關(guān)閉、電動機繞組絕緣損壞以及電源回路故障等，需要特定的手段排除。實際上，確定單個泵體是否能夠有效且及時運行的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該是在泵啟動命令5～10s后，檢查系統(tǒng)管道中的水壓，如果設(shè)定的水壓在標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi)，則泵的供水能力是正常的;如果水壓低于或高于系統(tǒng)的正常要求值，則可以判斷出泵的供水能力是異常的。這種方法只能依靠對電動機配電電路的檢測來確定是否存在電氣故障，但是無法判斷水泵單元的整體效率，僅靠電流和單相電壓來判斷電氣故障也不是很全面，需要添加參數(shù)值和相序的判斷以完全反映泵輸入功率的動態(tài)變化。建議在系統(tǒng)管道網(wǎng)絡(luò)中安裝壓力開關(guān)，如果泵正常運行，壓力開關(guān)的操作值應(yīng)為設(shè)定壓力值。如果在發(fā)出啟動信號后的指定時間內(nèi)壓力開關(guān)不工作，則認(rèn)為主泵的供水能力異常，并自動發(fā)出啟動備用泵的信號，同時進(jìn)行故障泵的檢修。

3.2 電氣元件檢查

如果發(fā)生電氣故障，可以使用市場上集成電動機保護(hù)設(shè)備作為檢測電氣故障（如相序、三相電壓異常、缺相、短路、過電流等）的技術(shù)手段。它可以在開始運行時發(fā)送錯誤信號，并在泵組處于就緒狀態(tài)時發(fā)送有關(guān)斷電的預(yù)警消息。

3.3 水泵控制柜面板設(shè)置

水泵控制柜面板上設(shè)置的主備用機械控制選擇開關(guān)按鈕應(yīng)具有唯一的模式選擇。這意味著該位置只能鎖定在一種運輸方式和一種備用狀態(tài)下，從而可以消除人為錯誤引起的故障。考慮到當(dāng)前情況，國家消防部門修訂消防泵的制造、安裝和測試標(biāo)準(zhǔn)時，應(yīng)充分考慮實際應(yīng)用條件，應(yīng)更加明確和加強主泵故障的判斷和檢測方法。如果系統(tǒng)管道網(wǎng)絡(luò)中安裝的壓力開關(guān)不起作用，則備用泵將運行。消防水泵更具可執(zhí)行性、可操作性，將有助于為大量消防泵的制造、安裝、測試、操作和維護(hù)單位提供強制性指導(dǎo)，這也是消防供水設(shè)施的正常功能的法律保證。如果水泵單元可能發(fā)生電氣故障，則必須在電氣系統(tǒng)的相關(guān)部分中安裝參數(shù)檢測設(shè)備。例如，可以在消防泵上安裝過載保護(hù)裝置，過載能作用于警報信號，維修人員可以及時有效地發(fā)現(xiàn)缺陷和隱患。

3.4 日常維護(hù)保養(yǎng)

定期對消防泵進(jìn)行良好的維護(hù)，并將其記錄在文件文檔中。此外，可以建立值班人員巡邏系統(tǒng)，每次換班時都要在消防泵房進(jìn)行安全巡邏，檢查電源是否正常、是否有故障信號，并作詳細(xì)記錄。在系統(tǒng)管網(wǎng)中的關(guān)鍵位置安裝壓力開關(guān)與水位監(jiān)測器，系統(tǒng)管道中的水壓應(yīng)達(dá)到正常要求值，并且壓力開關(guān)的工作值通常在標(biāo)準(zhǔn)中的參數(shù)值范圍內(nèi)。如果在啟動水泵后的指定時間內(nèi)壓力開關(guān)不工作，則可以判斷水泵的供水能力異常。此時，先排除操作故障，然后檢查是否存在電氣故障，例如三相電壓異常、缺相、短路或過電流。如果檢查后電氣系統(tǒng)正常，則可以在下一步中檢查水泵的機械故障。

4 結(jié)論

發(fā)生火災(zāi)時，消防泵能否正常運行非常重要，因此，不應(yīng)低估消防泵系統(tǒng)的日常檢查和維護(hù)。如果在系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)電氣故障，則必須及時進(jìn)行處理，以確定需要消防泵工作時能夠立即啟用。

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