论变频调速泵在消防中的运用

我国城镇化率逐年提高，城市建设高楼林立，随之消防工程建设也越来越受到社会各界的广泛关注。在当前水消防中变频调速泵技术得到了广泛的应用。其变频范围较广能够满足不同消防环境下的使用。本文将对变频调速泵在水消防中的应用进行探讨和分析。

1 变频调速泵概述

当前高层建筑不断增多，建筑消防问题成为社会比较关注的问题，变频恒压自动供水由于其优良的性能得到广泛的使用。自动供水控制系统能够通过压力传感器采集管网承受压力数据，将其转换成可控信号进行自动化的变频控制。通过这种系统设计能够使变频恒压水系统代替水塔和高层水箱来为建筑水消防提供水源，有效提高建筑消防的效率和质量。另外变频调速水泵耗电量和电机的转速的立方成正比例的关系，故变频调速水泵能耗较低，节能效果十分明显，变频调速水泵耗电量比普通供水方法至少节省35%。变频调速水泵结合可编程控制器使用，能够实现水泵的循环变频以及电动机的软启动，延长设备的使用时间，并能够使系统工作的稳定性大大提高。在消防给水中对稳压泵以及在消防泵巡检时最好采用变频控制，但在消防泵灭火控制中应采用直接启动或降压启动控制方式。

2 变频调速泵在消防中的运用分析

2.1 水消防中变频调速泵应用分析

通常的消防给水系统之中，消防系统管网主要由增压和稳压泵进行稳压，使消防系统保持消防水压的准备状态，以保证系统能够及时应对突发的火灾。若建筑物发生火灾时，技术人员启动变频调速消防泵就可以及时提供能够消防用水的压力和水流量的建筑消防用水。根据我国消防相关规范，水消防工作时间最长情况下以2.5小时为限，系统的消防泵耗能亦需要加以考虑。消防泵应设有备用泵，备用泵应不小于任一台主消防泵。由多泵并联恒压供水理论，多泵并联恒压供水，变频调速泵必须是其中最大的一台泵，其余并联泵自动投入或超出是由变频控制器按用水流量变化自动控制的。如果变频泵故障可能会导致变频器跳闸，使全部消防泵停泵。从这一点考虑，消防泵采用变频调速会降低消防供水的可靠性，不宜在水消防系统中应用。三相电机对转动速度的调节方式有多种手段，例如利用交流电频率的调节、电机转子极数和转动差率的调整来实现转速的调整。通常技术人员通过对电机极数调整来调节电动机转速，在以前的水消防系统中利用频率对转机速度进行调整比较少见。伴随着电力电子系统、信息科学的快速发展，变频控制技术断进步和发展，研究人员利用水消防系统中调整水泵电源的交流电频率调速能够达到提高水消防系统供水效率和降低系统的能耗，变频调速泵在水消防系统中得到了广泛的应用。

2.2 消防给水系统中变频调速泵控制分析

当前水消防中变频调速泵得到了广泛的应用。在变频调速泵中控制方式较多，主要有以下几种方式：

(1)继电接触器控制。这是操作最为简单的控制方式。根据消防条件或外界环境的变化，根据模电技术，可以利用继电接触器对水泵电动机的运转进行来达到变频的目的。

(2)数字电路控制。数字电路对变频调速泵的控制电路固定在变频状态，其他的供水泵均处在工作频段状态。其控制方法比较新颖和先进，但是供水水泵组全部进行软启动、全流量的频率变化调节不能通过这种方式进行控制。故其控制的精度比较低、水泵在切换的时候压力波动较大、调试相对会较为麻烦，工频泵在起动的时候抗冲击和抗杂波干扰的能力比较弱。这种控制方式的系统造价较低。当消防节水管网的压力下降到规定阈值时，通过压力传感器传送出水压信号并自主启动稳压泵来对消防管网进行补水加压作业，当官网的压力达到最大阈值时时自动停止供水。技术人员可以依据作业现场情况来进行消防中心联动接口的系统设置，消防中心消火栓按钮启动发出火警信号后，电控系统自动启动变频消防主泵进行灭火作业。

(3)集成电路控制。利用单片机或其他集成电路进行水消防变频水泵的频率控制，其控制效果要好于于逻辑电子电路，但在不同区域间的管网、不同供水方式下调试和维护相对麻烦。由于控制程序预先烧录在控制芯片之中，当进行系统升级或增加功能时，就需要重新对电路板进行更换或修改，技术人员需要重新进行系统程序的设置，故这种控制方式便捷性稍差，另外集成电路控制的可靠性和抗干扰能力不能满足复杂环境下的变频调速泵的控制。系统中，水泵起对消防供水补压的作用，来满足消防单位对供水所需压力的需求。贮能罐可以贮存并接收来自自来水管网的能量，还能起到在启泵时减轻对管网影响的作用。压力传感器用于接收用户管网压力信息，控制水泵转速。能量调节仪接收自来水管网的压力信息，调节控制水泵充分利用管网能量，避免对管网的破坏和影响。控制柜用来接收压力传感器的信息并经过科学的处理后来控制变频调速水泵的作业。其中设备核心部件是能量调节仪，其自身拥有3个可供任意设值的压力数值，通过和自来水管网压力数值相交产生4个压力测量点。监测管网压力情况由能量调节仪时刻检测和数据收集。每监测到相关数值都需做出科学的判断，并需将判断的数据结果传到主机组的变频控制系统，能够达到自动补压的目的。

2.3 消防给水中不同分布形式下的变频调速泵的应用

在变频调速泵的应用中当某小区仅使用加压泵房， 利用水泵进行集中加压来向小区内的建筑物进行供水。依照生活水泵和消防水泵是否正常工作来确定这两种官网是否进行分开设置和官网的布置。消防系统需保证整个小区至少有完整的消防供水系统， 利用变频调速消防泵将消防用水输至小区内每栋建筑内的消防管网， 每幢建筑物至少在屋顶有一个屋顶水箱， 水箱里必须存储初期消防用水。变频调速泵的变频器内部利用集成方式时，其能够将PID和PLC的功能以集成的方式结合到变频调速泵的变频器之内，构成面向应用的控制变频器。因为PID运算在之前已经固化到变频器的内部，省略掉了对PLC的编程设计和对PID的设计，并且PID的参数在线调试时相对较为容易。内置的PID调节器利用优化算法能够保证水消防中的水压调节保持在平滑和稳定的状态。在水消防变频泵中保证官网水压反馈的信号数值是否准确就需要对其设置滤波时间的常数，同时还需对系统反馈的信号数值进行科学的换算，使消防系统调试和作业操作比较简单、方便。采用内置PID功能的变频器生产出的恒压供水设备，能够降低设备成本，并节省安装调试时间。此外，针对传统的变频调速供水设备的不足之处，有些产品设计采用了变频调速和智能控制技术，因此多电平直接高压变频器、模糊控制器等器件得到了应用。如采用多电平的高压变频器，能够实现高效率的功率输入、输出、高品质因数和系统持续稳定的运行。利用模糊控制器能够最大限度地适应被控系统的变化，达到精度高、响应快、控制规律简单的控制目的。调速水泵转速调节不能任意进行调节。调速水泵需要保持在一定的扬程， 转速可能降低的幅度不会太大，当泵调速范围超出时系统难以保证高效的工作，当系统长时间运行时会造成较大的能源浪费。故水泵的设计工况点要尽量满足其在高效调速范围内工作。通过科学的设计保证变频调速泵在水消防中发挥最大的作用。

结语

随着科学技术的快速发展，水消防中变频调速泵频率控制的方式和技术手段都在不断增加。在变频调速泵中通过科学的控制能够有效提高其工作效率和降低能耗，保证消防系统在最优化的情况下工作。