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火災自動報警中常見問題解決方案之線路壓降

時間:2018-06-22 16:55:23 來源:公眾號:消防安全驛站

在總線制火災報警控制系統的調試工作中,經常會遇到火災報警控制器已經發出控制指令,控制模塊也已經動作,但一些外部控制設備如排煙閥、送風口等卻不能動作,我們在現場使用萬用表監測控制模DC24V輸入端的電壓,發現火災報警控制器沒有發出控制指令前,電壓沒有變化,但控制指令一旦發出電壓就降低了好幾伏。

火災自動報警回路和消防聯動控制線路都存在線路壓降問題。通常小系統中一般體現不出來,但在建筑面積較大、線路比較長的工程中,這一問題就顯得較為突出。而這又往往被施工人員忽視,直到問題暴露時,才想方設法尋求各種補救措施,這樣不僅費時費工,而且很難徹底處理。

 

1、線路壓降問題的原因分析

(1)導線內阻

導線本身有電阻。導線內阻是導線本身固有電阻,阻值大小與線路長短成正比,與導線橫截面積成反比,并且與導線質量有關。有些廠家生產的導線質量差,無形中又增加了阻值。

(2)接點電阻

接點電阻是指線路中的導線與接線端子、導線與導線之間連接的接觸電阻。當接入設備時,如果接線端子壓接不緊,會增大接點電阻。線頭不焊錫、長時間裸露在空氣中會產生氧化層,也會造成接點電阻增大。另外在總線中接入感煙探測器、感溫探測器、輸入模塊、控制模塊、總線隔離器等各類設備,接入設備數量越多,接點電阻就越大。

我們把導線內阻和接點電阻通稱為線路內阻。正是由于線路內阻的存在,才引起了電路中工作負載兩端的電壓下降的問題,根據歐姆定律可知,壓降值與線路內阻和工作負載電阻的比值成比例,因此要減小線路壓降,就得想辦法減小線路內阻和工作負載電阻的比值。

(3)動作電流

線路壓降問題影響比較大的一般出現在電源總線中,這主要是由于電磁閥類聯動設備動作電流大造成的。

防火卷簾門、風機、水泵等都是通過中間繼電器來控制的。選用繼電器的阻值一般都在500歐姆以上,動作電流已經比回路總線中編址單元的工作電流大多了,可這不是產生壓降問題的主要原因。排煙閥、風口、氣體滅火啟動鋼瓶等電磁閥類聯動設備才是真正的“用電大戶”。電磁閥的阻值一般為36歐姆,動作電流約為0.65安培。這樣大的動作電流就足以使線路內阻形成很大的壓降。

下面舉幾個工程實例來說明線路壓降在工程中帶來的不良影響。

石家莊金融大樓工程,每層有2個排煙口,2個送風口,2個聲光報警器,1個強電切換,在火災確認后需要打開本層及上下各一層的風口,至少應聯動12個風口。一個電磁閥阻值為36歐姆,12個風口并聯在一起,電阻為3歐姆,該建筑樓高30層,每層層高3米,即垂直高度90米,根據該消防工程中采用的導線為2.5mm² 截面的銅芯線,根據R=ρL/s算出本工程采用2.5mm² 截面的銅芯線,其90米長時,電阻為0.714歐姆,由歐姆定律U設備=24/(3+0.714)*3=19.3V,而設備的啟動電壓為20V,這在沒有計算強切及聲光報警用電的情況下,設備已無法啟動。

消火栓系統采用干式系統,每個管道有一大電磁閥控制水流走向,若在控制器自動狀態時,有不同層消火栓同時報警,則不同層電磁閥同時動作,由于電流太大,連一個電磁閥也無法啟動,情況同上,由于線路壓降所致。

 

2、線路壓降的解決辦法

線路壓降太大給系統造成了不良影響,使系統不能正常運行,問題非常普遍,本人根據實際調試提出以下幾點解決辦法。

(1)分時控制

分時控制可以減少同一時間內所需要控制的設備數量,電磁閥等大電流設備只需脈沖信號,不需持續電源供電,這樣同一時間內、外控設備數量減少了,并聯在電源總線上的負載就增大了,就可以降低線路內阻的影響,即使對聲光報警器等需持續電源的設備分時啟動也有效果,因設備的啟動電流較大,啟動后電流較小,也可緩解同一時間電流過大的問題。

分時控制有兩種實現方法。

一是軟件編程,利用火災報警器本身的延時輸出功能;

二是硬件搭接,將同類外控設備通過其連鎖控制端子串聯起來,逐個驅動外控設備。

在前面的工程事例中,我們采取這樣的方法減少線路壓降,每隔5秒驅動一個風閥,將所有送風口串聯,只用一個控制模塊控制,這樣在前一個送風口關閉之后,后面的送風口才動作。報警器在同時驅動的設備就大大減少了。

如果所有的外控設備都可以通過軟件編程的方法實現分時控制,那自然就不需要硬件搭接了,如我司生產的設備,延時功能很完善,在實際工程中,用此功能,基本能滿足5萬平米工程的需要。但有的廠家控制器延時功能不太完善。延時控制影響控制器的運行速度。因此,硬件搭接也是我們要考慮的因素。

多設幾路DC24V電源總線的干線。在工程設計中就應該考慮到,多敷設幾路干線,可以減少線路中控制模塊的數量,從而減少接點電阻;并且可以避免一條電源總線繞來繞去,對減少線路長度有很大幫助。

舉個工程案例,某項目使用了186個可燃氣體探測器,結果探測器不能正常工作,我們提供的外控電源輸出電流可達10A,完全滿足負荷,只是由于線路壓降太大,造成末端電壓不夠,致使可燃氣體探測器不能正常工作,我們提出的解決措施就是每層單獨敷設1對24V電壓線,采取多路布線后系統一切正常。

(2)加大線徑

在消防報警系統設計中,設計院的有些設計人員比較容易忽視24V直流電源的供電線路的線徑,與用電設備的選型匹配問題——尤其值得注意的是各類電控風閥的控制線路的線徑大小。一些設計人員未注意該線路的線徑大小,也沒有考慮該線路上設備有多少,它們的瞬時動作電流有多大。而往往火災發生時,一系列聯動設備都應在相應的時間內打開或關閉。如果電源不能跟上,這些設備的動作繼電器無法正常工作,不但不能聯動有關滅火控制設備,而且會損壞設備,這個問題在聯動設備較多的地下室尤為突出。

下面,我們以一個最簡單的例子算一下。在標準層我們該選用多粗的電源線。比如在每個標準層有一個排煙風口,一個正壓風口,在火災確認后需要打開本層及上下各一層的風口,至少應聯動6個風口。這些風口的標稱動作電流多在0.5~2安培不等,在實測時動作電流大多在1安培左右,我們為了保險起見,取1安培這個值,而風閥啟動電壓不能低于20V,由R線=(U-U閥)/I啟動=(24-20)/(6﹡1)=0.67,得出豎井中在標準層部分的直流電源的導線的電阻不應大于0.67。

假設樓高30層,每層層高3米,即垂直高度90米,那么根據我們消防中采用的導線為銅芯線,有R=ρL/s可以得知若采用2.5mm² 截面的銅芯線,其90米長時,電阻為0.714;采用4 mm²截面的銅芯線,電阻為0.464。故我們采用4 mm² 以上的銅芯線。由此可見,平時我們只是估算是不準確的。地下室的聯動設備更多,我們應經過更詳細的計算后,才能確定電源線的線徑。

(3)接線端要焊接

這樣可以減少導線內阻和接點電阻。

(4)現場放置DC24V電源箱

這是用來彌補工程的先天不足之處,屬無奈之舉。但是要注意兩點,一是現場供電AC220V必須是消防專用電源,二是在消防控制中心內可以實現打開、關閉電源。

火災報警設備從設備廠家出來,只是完成了第一步。就是質量再好的設備,它在以后的運行狀況也在很大程度上依賴于安裝質量。這要求我們在施工前要盡量考慮周全,施工中要保證質量。比如線路壓降這樣的問題,如果我們在設計、施工、調試等各個環節都能考慮到,應該是可以避免的。

(5)按要求施工

施工時,也應文明施工,盡量保證線路安裝完好、可靠。首先,預埋時,要用鎖母做好管路與接線盒之間的連接并用護口保護,線盒等裸露部分應做好封堵;在穿線時,應將雜物清出線管,以免把導線的絕緣層割斷,甚至把導線芯也割斷,不知不覺中使得導線的截面又變小了。其次,應盡量減少接口,這不但是避免不必要的可能產生的故障,而且也是減小了接觸電阻。如果線路過長或有中間線,要選用合適的端子,保證接觸良好。

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