变频控制设备在水灭火消防系统中的应用探讨

    近年来，新技术的不断涌现和应用正改变着我们的生活，在给排水领域，恒压（变压）变频调速电气控制技术的出现正在改变着给水的方式，它使加压有了新的选择，也使传统的泵的概念有了新的延伸。有了这项技术，作为泵特性的流量和压力不再因叶轮固定而固定，而都有了弹性的空间，尤其由于变频技术实现的压力恒定而流量按需供给特性，通过改变电气控制的频率，影响改变泵转速的快慢进而实现恒压变流量（下简称“恒压变频”），已越来越成为生产生活给水设计的宠儿。

        作为生活生产给水的延伸，今天恒压变频的设计也已延伸到了消防水灭火系统，正如每一项技术都要经历的过程，对于这个技术在消防领域的延伸，褒贬不一，赞赏与排斥并存，许多人在问：在涉及公众安全的领域，这个技术能应用吗？

        事实上，恒压变频技术发展到今天，已经涌现了综合各种功能的产品，通常的几种形式包括纯变频、结合气压罐、结合稳压泵、结合稳压泵和气压罐、结合高位水箱等。

        这几种型式中，纯变频的恒压变频系统可以在小流量时主泵休眠，而流量增加后自动唤醒；结合气压罐的恒压变频系统可以延长主泵的休眠时间；结合一台稳压泵的恒压变频系统能适应更大的系统；结合两台稳压泵、结合一台稳压泵和一个气压罐等则是根据一些特殊要求而作，实际上对变频的利用已放到了次要的位置，或者说已无大必要了。

         看着变频技术的日渐成熟，以传统的主泵加稳压泵和气压罐系统（以下简称稳压泵系统）为对照，试着将它的一些优缺点作了一下整理，列于下文。我们认为应用恒压变频技术作为稳压设施的消防水灭火系统（以下简称恒压变频系统）的颇有优势，其优缺点大致如下：

优点包括：
　　
一、节省用地

        由于恒压变频系统可以不另设稳压泵、气压罐，其占地面积大大减小，通常要比稳压泵系统节省一半以上，这种优点，对于小型的消防水灭火系统体现得特别明显。比如，假定一个流量10 l/s，扬程为30m的泵房，采用恒压变频，泵房的面积基本上和半个楼梯间面积相仿，而稳压泵系统则在增加5 l/s的稳压泵和备用稳压泵、50 l的稳压罐后，没有大出一倍的面积就不大放得下了。

二、环保

         恒压变频系统由于是调速运行，泵的转速较小，所以相应对噪声和振动也大大减轻，系统噪声小，系统运行的振动小，是一种环保的技术。 这种减噪的功能，再配以低噪音泵，完全可以轻易地将噪声的影响控制在标准以内。 低噪声低振动不仅有益于人的健康，同时对于机械的损耗也大大减轻，另外对建筑的振动损害也大大减小。 更需要说明的是，如果该系统与生活或生产结合，可以免设水箱，以有效减少水箱的二次污染。

三、启动平缓

        恒压变频设备启动后，变频器输出逐渐上升的频率和电压，电机开始旋转，转速逐渐升高，这个过程比较平缓，因此联动的泵的转速、由泵带动的水的压力也是逐渐升高的，这对于电网的压力波动、管网的压力波动和消除水锤都是很有益的。

四、易于控制压力

        恒压变频系统是一种压力控制系统，因此对于压力调节具有其得天独厚的优势，它对于调节由水泵曲线造成的波动，对于调节在直接从市政管网抽水时，由市政水压波动而造成的压力波动，甚至在消防时通过调节某层火灾灭火时的使用水压改善消防人员的工况等场合提供了一个另外的选择。

五、节能

        恒压变频是一种按需供水的系统，其运行能耗与用水基本上是一种线性相关的模式，是最节能的方式。这种优点，在生活生产的供水系统中体现得尤其明显，如果消防系统和生活生产系统结合，这种优势同样可以得到发挥，就是纯粹的消防水系统，由于恒压变频系统可以提供休眠态，对于小型系统也是一种最节能的模式。

六、经济

         如果比较稳压泵系统和恒压变频系统的一次性投资，恒压变频造价略高，但由于占地小，在大城市里，实际上一次性投资反而便宜。另外，由于恒压变频是通过电子系统改变电源的频率来实现的，工作泵的机械损耗小，轴承及电机均不易损坏。恒压变频的使用寿命通常要长于8年，使用时间比较长。这样可以说是既节省投资费又节省维护费用。

七、稳定

         由于恒压变频系统可以不另设稳压泵和气压罐，泵、阀门、管道的数量均大大减少，系统相对简单，从而使故障机会相应减少。当然，这也许会加大控制电路设计的复杂性，但笔者认为，这不应成为问题，因为无论电路的复杂到何种程度，应该不会超过计算机，而计算机今天也成为随便组装的玩具了。

八、可靠

        由于恒压变频系统的主泵长期处于准运行状态，因而更易于发现消防主泵的故障，保持消防系统的有效，而且一旦出现火情，其响应也更敏捷。在以前的消防事故调查中，尤其是临时高压制的消防系统中，由于消防泵长期不使用而不能启动是事故原因中的一个大问题，这种状况对于恒压变频则不存在，因为恒压变频的主泵长期处于工况，一有问题马上发现。相对而言，稳压泵系统因为主泵长期处于非工况，要避免这种问题，需要另加消防巡检控制模块。

总之，恒压变频在消防的应用中具有许多独特的优点，尤其在小型的水灭火消防系统更是前景广阔。

         比如在工业建筑中，丙类火灾危险性的厂房仓库是非常常见的，这类建筑的设计中，通常流量不大，10 l/s左右,扬程也不是很高,30～40m，在小流量的民用建筑中也常见这种型式，这些工程许多不能或不希望建高位水箱，而市政的压力又常不满足消防的要求，对这些工程，建立稳高压消防给水系统是很有必要性的，在占地凸显珍贵的地方，这种占地小，又高效的消防系统，尤其受欢迎，对于这种类型，恒压变频系统应该算是最佳的选择。 因此，讨论恒压变频系统在消防系统中的应用具有重要的现实意义。

        综上所述，笔者认为由于恒压变频系统具有许多独特的优点，将之应用于消防水灭火系统将是一个有益的补充，该系统和稳压泵系统一样属于目前“建规”中的常高压给水系统，而非临时高压给水系统。鉴于目前“建规”中的一些概念未尽明晰，笔者建议引入上海市“水规”中的稳高压消防给水系统的概念，认为在区分给水系统的型式时，不应加入平时流量的标准，而应着眼于灭火时流量的实现措施。