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排烟系统报警联动控制在工程上应用

发布时间:2019/07/03 电力百科 标签:排烟系统浏览次数:628

近年来随着电子产业的迅猛发展,洁净工业厂房建设迅速增多。为了达到产品的技术要求,企业对于生产环境提出了特殊的要求,大多数的洁净厂房是相对密闭的建筑,有的甚至是无窗厂房,火生火灾时,人员的安全疏散至关重要。在火灾初期时,排烟设施能尽快将可燃物燃烧产生的毒烟快速排到室外,保证室内人员及时安全的撤出火场。在设计、施工过程中,笔者发现部分设计师、消防总包单位对工业厂房建筑排烟系统联动存在分歧,目前出错最多、最容易忽视。探究原因是对规范、图集的理解产生偏差。

1、机械排烟系统的组成以及工作原理简介

组成:机械排烟系统是由挡烟垂壁(活动式或固定式挡烟垂壁,或挡烟隔墙、挡烟梁)、排烟口(或带有排烟阀的排烟口)、排烟防火阀、排烟道、排烟风机和排烟出口组成的。工作原理:当建筑物内发生火灾时,采用机械排烟系统,将房间、走道等空间的烟气排至建筑物外。当采用机械排烟系统时,通常由火场人员手动控制或由感烟探测器将火灾信号传递给防排烟控制器、开启活动的挡烟垂壁将烟气控制在发生火灾的防烟分区内,并打开排烟口以及和排烟口联动的排烟防火阀,同时关闭空调系统和送风管道内的防火阀,防止烟气从空调和通风系统蔓延到其他非着火房间,最后由设置在屋顶的排烟风机将烟气通过排烟管道排至室外。

2、排烟系统报警联动设置相关条文规范

由《火灾自动报警系统设计规范》GB 50116-2013第4.5.2条第1款-第2款、《火灾自动报警系统设计规范》图示表格内容得知;在自动控制方式下,应由同一防烟分区内两只独立的火灾探测器报警信号或一只火灾探测器与一只手动火灾报警按钮的报警信号联动触发,详见表1

▲表1 联动触发信号

报警信号通过总线传递给消防联动控制器(下文中简称为“主机”),按照事先预设的程序,主机进行逻辑判断,通过输入/输出模块(下文中简称为“I/O模块”以西门子品牌为例图1所示)让中间件继电器KA0得电,辅助常开触点KAO(+24V-OPEN)打开排烟阀(口),排烟阀(口)动作后的反馈信号传递I/O模块IN1、IN2端子上 ,通过火警总线通信到主机 ,主机做出联动排烟风机的开启。结合图集16D303-2《常用风机控制电路图》,中间继电器KA1线圈得电(X1:10- X1:11)→KA1动触点13-14闭合→KA6线圈得电→KA6辅助常开触点13-14、23-24得电并自锁,转换开关SAC处于自动状态3-4接通,经过KA6辅助常开触点13-14到QAC交流接触器线圈形成回路,排烟风机启动,开始工作。停止风机、关闭排烟阀(口)过程类似,不在逐一阐述。

排烟口或排烟阀应具备现场手动开启方式,对于设置位置较高,不方便操作的排烟口或排烟阀,应设置就地手动操作开关装置机构,确保手动操作方便可靠,电气原理如图1开放装置外接线所示:

手动开放装置机构操作说明:按钮有三个位置。平时位置:按钮在中间。不输出动作信号,也不输出复位信号。动作位置:按下按钮。输出动作信号(开阀)。复位位置:拉出按钮。输出复位信号(关阀)火灾时,用力压破塑料板,按下按钮。安全检查时,向上向下滑动塑料板来操作开关。操作开关后,必须使开关在中间位置。

▲图1 排烟阀(口)现场手/自动控制

▲ 图2 排烟常用风机二次回路

▲图3 排烟常用风机一次回路

经实地考察很多项目,联动存在的问题如下:

a.排烟风机的联动是靠烟感探测器的信号触发的。

b.在设计火灾自动报警系统时,必须是以防烟分区为单位设置火灾探测器和手动报警按钮。如果两个不同的防烟分区内的两个探测器同时报警,是否联动风机的启动,分歧最大。由表1得知,是同一防烟分区内的两只独立的火灾探测器报警信号或一只火灾探测器与一只手动火灾报警按钮的报警信号,才能联动风机。

严格来说,两个探测器同时报警,就已确认火警,应同时启动两个探测器所在的防烟分区的排烟系统,但规范要求以防烟分区为单位划分报警联动单元,导致了这种极端情况,期待相关规范条文的完善。

由《火灾自动报警系统设计规范》GB50116-2013第4.5.3条、第4.5.4条得知:排烟风机应能在消防控制室内的主机上实现手动启停控制,排烟风机的启动、停止按钮应采用专用线路直接连接至消防控制室内的主机上,并应能直接手动控制排烟风机的启动、停止。结合图2分析如下:消防控制室内,按下消防联动控制器手动控制盘的启动按钮SF2→中间继电器KA4线圈得电→KA4辅助常开触点13-14闭合,使KA6线圈得电并自锁,启动风机,当按下消防联动控制器手动控制盘的停止按钮SF3→中间继电器KA5线圈得电→KA5辅助常闭触点21-22断开,使KA6线圈失电,风机停止。

3、排烟系统报警连锁控制

由《火灾自动报警系统设计规范》GB 50116-2013第4.5.5条 排烟风机入口处的总管上设置的280度排烟防火阀在关闭后应直接联动风机停止,排烟防火阀及其风机的动作信号应能能反馈至消防联动控制器。得知当烟气温度超过280度时排烟防火阀能自行关闭,该阀与排烟风机连锁,当阀关闭时,排烟风机应能停止运转。即图2中KA7辅助常闭触点13-14连锁排烟风机停止。

值得引起注意的是:联动控制是由消防联动控制器通过输出模块实现的,而连锁控制方式不依赖于消防联动控制系统,也不应受消防联动控制器处于自动或手动状态的影响,连锁控制应通过专用线路实现。消防联动控制器通过联动控制,为上述消防系统提供连锁控制之外的后备控制。连锁信号如表2所示:

▲表2 连锁触发和连锁控制信号

实地考察很多项目,连锁存在的问题如下:

很多项目排烟风机入口处的总管上未按照规范要求设置280度排烟防火阀,连锁风机停止。而且停止都是靠主机来实现的,这样的做法不符合规范。

4、排烟风机现场控制柜启动

排烟风机应能在现场手动控制(启动或停止),方便工程前期调试与后期检修维保。结合图2分析如下:当手动选择开关SAC打到手动状态时,即1-2接通,按下手动启动按钮SF1 13-14→ SS1 11-12 →KA7辅助常闭触点13-14→交流接触器线圈QAC得电→QAC辅助常开触点13-14自锁,形成回路,启动排烟风机,PGG信号灯亮,风机运行。当按下手动停止按钮SS1时,回路被切断,停止排烟风机。

5、相关信号反馈功能

由《火灾自动报警系统设计规范》GB 50116-2013第4.5.4条 送风口、排烟口、排烟窗或排烟阀开启和关闭的动作信号,防烟、排烟风机的启动和停止及电动防火阀关闭的动作信号,均应反馈至消防联动控制器。结合图集分析如下:即图2中 X1:12- X1:13排烟风机运行信号、X1:14- X1:15排烟风机停止信号、X1:16- X1:17风机过负荷信号、X1:18-X1:19控制柜处于手动位置信号、X1:20-X1:21控制柜处于自动位置信号均需要反馈至消防联动控制器,时刻监控排烟风机设备信息,保证设备安全可靠,处于伺机状态。

实地考察很多项目,连锁存在的问题如下:

a.很多工程项目只反馈排烟风机运行信号,未传递反馈风机过负荷信号、就地控制盘柜手、自动状态信号。由于在《火灾自动报警系统设计规范》中都没有明确说明需要,只是在国家标准图集16D303-2《常用风机控制电路图》中有所体现。施工实际中往往避开这一点,影响了消防控制室对设备的正确检测。弊端:风机是否有故障无法判断得知,影响设备的可靠性。就地控制盘柜处于手、自动状态位置信号决定于排烟风机是否能在主机上联动启动。由图2得知,消防联动控制器手动启停排烟风机或消防联动模块启停风机均建立在就地控制柜处于自动状态下。所以就地控制控制柜投入使用后,转换开关打应打到自动状态,且位置信号应反馈至消防主机内,至关重要。

b.排烟风机过负荷信号直接串联在二次启停控制回路中,即排烟风机过载后,直接停止风机。排烟风机是重要消防设备,在消防排烟中起着极为重要的作用。按照我们的习惯性思维,凡是重要设备就应设过载保护。但《火灾自动报警系统设计规》中也没有明确说明过载保护切断风机,只是在国家标准图集16D303-2《常用风机控制电路图》中体现出只报警,不切断风机二次控制回路。这主要是考虑到火灾发生时,应全力保证室内烟气及时可靠的排出室外需要,因为由于风机过载可能造成的线路、设备损失与火灾损失相比微不足道。但在实际工程中,风机控制电路仍然加上了过载保护切断排烟风机,这显然不符合实际要求。期待相关规范条文的完善。

6、排烟风机启动方式探讨

由《消防给水及消火栓系统技术规范》GB 50974-2014 第11.0.14条 火灾时消防水泵应工频运行,消防水泵应工频直接启动;当功率较大时,宜采用星三角和自耦降压变压器启动,不宜采用有源器件启动。条文说明解释:消防水泵直接启动可靠,因水泵电机功率较大时在平时流量检测等工频运行,启动电流大而影响电网的稳定性,因此要求功率较大的采用星三角或自耦降压变压器启动。有源电器元件可能因电源的原因而增加故障率,因此规定不宜采用。综上所述得知:软启动器属于有源器件,消防水泵不能用软启动器启动。笔者认为:排烟风机的启动可以参照该条规范执行,因为排烟风机也属于消防重要设备。但在工程实际中,功率较大时依然采用软启动启动,这显然也不符合实际要求。

7、总结出排烟系统报警联动控制

通过上述阐述以及分析,根据《火灾自动报警系统设计规范》GB 50116-2013和国家标准图集16D303-2《常用风机控制电路图》得出以下结论:

a.排烟风机联动的触发信号必须由应由同一防烟分区内两只独立的火灾探测器报警信号或一只火灾探测器与一只手动火灾报警按钮的报警信号联动触发,主机通过输入输出模块打开排烟阀(口)后,并且收到排烟阀(口)反馈信号后,在联动开启排烟风机。

b.排烟风机入口处的总管上必须设置280度排烟防火阀,当烟气温度超过280度,用它的熔断关闭信号连锁排烟风机的停止。

c.风机启停信号、过负荷信号、就地控制柜手/自动信号均要反馈到主机内,过负荷信号只报警不切断排烟风机二次控制回路。

d.排烟风机的启动:当功率较大时,宜采用星三角和自耦降压变压器启动,不宜采用有源器件启动。