固定灭火装置的联动控制
出处：按学科分类—政治、法律 中国商业出版社《最新单位消防工作实务全书第二卷》第846页（6216字）
一般用于高层建筑或智能建筑的固定灭火设施有以水为灭火介质的室内消火栓灭火系统、自动喷水灭火系统和水喷雾灭火系统，以及管网气体灭火系统(如1211，1301，CO2等气体灭火系统)。其中，消防泵和喷淋泵分别是室内消火栓灭火系统和自动喷水灭火系统的主要供水设备，控制盘、电源箱和电磁阀为气体类灭火系统的主要设备。《火灾自动报警系统设计规范》(GB50116－98)要求，火灾监控系统应具备对室内消火栓系统、自动喷水灭火系统、卤代烷或二氧化碳气体灭火系统等的联动控制功能，其联动控制逻辑与要求一般按照实际工程需要来确定，并且都在火灾报警确认后自动或手动启动联动控制功能。
(一)室内消火栓系统的联动控制
室内消火栓灭火系统由消防给水设备(包括给水管网、加压泵及阀门等)和电控部分(包括启泵按钮、消防中心启泵装置及消防控制柜等)组成。室内消火栓灭火系统中消防泵的启动和控制方式的选择，与建筑物的规模和水系统设计有关，以确保安全、控制电路设计简单合理为原则。室内消火栓灭火系统的控制原理如图3－3－59所示。
图3－3－59 室内消火栓灭火系统控制原理图
室内消火栓灭火系统中消防泵联动控制的基本逻辑要求如图3－3－60所示。当手动消防按钮的报警信号送入系统的消防控制中心后，消防泵控制屏(或控制装置)产生手动或自动信号直接控制消防泵，同时接收水位信号器返回的水位信号。一般消防泵的控制都经消防控制室来联动控制。
图3－3－60 消防泵联动控制逻辑框图
1．消防泵电气控制实现
消防泵电气控制主要是指火灾发生时对消火栓灭火系统所属消防水泵(恒压泵、加压泵等)的控制。根据消防控制室中消防控制设备对室内消火栓灭火系统的控制、显示功能要求，消防泵的联动控制一般都应具备分散(现场)控制、集中(消防中心)管理的功能，并在满足使用要求的前提下，力求简单可靠。图3－3－61所示是室内消火栓灭火系统中消防泵的典型电气控制原理图。图中，AN是室内消火栓中的消防按钮，各保护区域(楼层)消防按钮一般串联相接，构成“或”逻辑条件去启动消防泵，即只要建筑物内任意一个区域出现火灾，驱动消防按钮就可使消防泵启动。XK是各个消火栓内被喷水枪压住的限位开关，拿起水枪，XK限位开关闭合，使安装在消防中心控制屏上的信号灯XD点亮，指示何处消火栓已开始工作。
图3－3－61 消防泵电气控制原理图
当建筑超过一定高度时，消火栓灭火系统将采用分区给水的方式，如高、中、低三区。每个供水区都应按上述要求设置独立的消火栓给水系统。
图3－3－61所示消防泵电气控制过程是：主开关XK置于自动位置时，消防泵执行自动控制启动；正常时，消火栓内按钮nAN(n=1，2，…)常开接点均闭合，1ZJ得电，且时间继电器1SJ同时得电，经延时后常开接点1SJ才闭合，故继电器2ZJ不会动作，于是接触器1Q失电，消防泵不启动；当某区域发生火灾时，例如，消防按钮1AN弹出，则1ZJ失电，1ZJ常闭接点闭合，2ZJ得电并自锁，2ZJ常开触点接通1Q，故消防泵启动，这时拿起水枪，则2XK限位开关接通，于是消防中心控制屏上信号灯2XD点亮。待火灾扑灭后，按下消防中心控制屏上总停止按钮TTA，于是消防泵停转。当主开关XK置于手动位时，消防泵执行手动控制启停，这时只要按动启动按钮QA就可启动，而按下TA则消防泵停止工作。
应该指出，启动消防泵的“或”逻辑条件也可以利用消防按钮的常闭接点接成并联形式，并且增加一只转换用中间继电器ZZJ来实现，如图3－3－62所示，控制电路的其他部分不变，仍然同图3－3－61一样。
图3－3－62 利用常闭接点构成的“或”逻辑控制图
2．智能建筑中消防泵的控制方式
在智能建筑或高层建筑火灾监控系统中，消防泵有两种系统工作方式。
(1)当室内消火栓灭火系统与自动喷水灭火系统都有各自专用的供水水泵和配水管网时，消防泵一般都采用一工一备(一台工作，一台备用)工作方式。
(2)当室内消火栓灭火系统和自动喷水灭火系统各自有专用的配水管网，但供水水泵却共用时，消防泵一般采用多工一备(多台工作，一台备用)工作方式。
有关消防泵一工一备和多工一备工作方式的电气控制实现问题及其电路不再详述。
3．智能建筑消火栓系统的特殊情况
在智能建筑或高层建筑中，尤其是超高层建筑中，为了弥补室内消火栓灭火系统消防水泵扬程有限的不足，或为了达到降低消防水泵单台容量以减少自备应急柴油发电机组的额定容量，常在室内消火栓灭火系统中设置中途接力泵，其级数视建筑物高度而定。当智能建筑或高层建筑消火栓灭火系统由底层消防泵、中途泵和顶层加压泵组成时(如图3－3－63所示)，各个水泵电气控制回路之间设有联锁关系，联锁要求与水系统具体型式有关。图3－3－63所示系统的联锁方式为：火灾发生时，消防按钮能够立即启动顶层加压泵并向消防控制中心和就地发出声光报警信号；此时喷出的消防水由上层水箱经顶层加压泵供给，上层消防水箱水位将很快下降，当降到危险水位时，由水位信号检测器启动底层消防泵，并经短暂延时后启动中途接力泵。当底层消防泵及中途接力泵投入运行后，顶层加压泵随即停止运行，消火栓系统用水由底层消防泵和中途接力泵直接注入。一般在水泵接合器旁应设有消防按钮，用于打碎玻璃后能够直接启动中途接力泵。
图3－3－63 设有中途接力泵的消火栓灭火系统示意图
(二)自动喷水灭火系统的联动控制
自动喷水灭火系统在智能建筑和高层建筑中得到广泛的应用，是目前国内外广泛采用的一种固定式消防灭火设备。在自动喷水灭火系统中，湿式系统，即充水式闭式自动喷水灭火系统是应用最广泛的一种。自动喷水灭火系统的组成和控制原理如图3－3－64所示。由图3－3－64可见，系统的工作过程是：当发生火灾时，水喷头的温度元件达到额定温度，水喷头动作，系统支管的水流动，水流指示器动作，湿式报警阀动作，压力开关动作，这三个部件的动作信号均送消防控制室。随后，消防水泵启动，启泵信号送消防控制室，且水力警铃报警。当支管末端放水阀或试验阀动作时，也将有相应的动作信号送入消防控制室。这样既保证了火灾时动作无误，又方便平时维修检查。
图3－3－64 自动喷水灭火系统控制原理图
充水式自动喷水灭火系统中喷淋泵的联动控制逻辑过程如图3－3－65所示。水流信号和闸阀关闭动作信号送入系统后，喷淋泵控制器(屏)产生手动或自动信号直接控制喷洒泵，同时接收返回的水位信号，监测喷洒泵工作状态，实现集中联动控制。
图3－3－65 喷淋泵联动控制框图
在智能建筑或高层建筑中，自动喷水灭火系统所用的喷淋泵组一般为2～3台泵。当采用两台泵时，平时配水管网中的压力水来自高位水池；一旦水喷头喷水，管道内有消防水流动，水流指示器启动消防喷淋泵，向管网补充压力水；平时一台工作，一台备用，当一台因故障停转，接触器断开时，备用喷淋泵立即投入运行，两台水泵可以互为备用。这时，一工一备喷淋泵组电机主回路及控制回路的电气控制实现方式类似于消火栓系统中消防泵情况，不再详述。
当自动喷水灭火系统采用三台泵时，其中两台为压力泵，一台为恒压泵(或称补压泵)。恒压泵一般功率很小，在1～2kW左右，其作用是使消防管网中水压保持在一定范围内，此时自动喷水灭火系统管网不得与自来水或高位水池相连，高位消防用水来自消防储水池。当管网中的水由于渗漏压力降低到某一数值时，恒压泵出水管所接的压力开关(压力继电器)动作，其接点信号经电气控制箱控制恒压泵启动补压；当达到一定压力后，所接压力开关断开恒压泵控制回路，使恒压泵停止运行。
必须指出，三泵形式的自动喷水系统中两台压力泵一般采用一工一备，有时也把两台压力泵处理成一主一副，每台压力泵出水管中都接有压力开关，主泵压力开关的动作压力调整在较高数值，副泵的压力开关调得最低，即压力开关整定压力大小顺序是：恒压泵最高，主压力泵次之，副压力泵最低。平时管网内水压由恒压泵维持，但火灾发生后，由于水喷头炸裂喷水，管网压力下降严重，虽然有恒压泵启动也无济于事，压力还是迅速下降，降到一定数值时，控制主泵的压力开关动作，主泵启动补充消防用水。如果火势大，喷头炸裂多，喷水多，虽然主泵启动，管网压力还是继续下降，当降至另一数值时，控制副泵的压力开关动作，副泵启动，三台泵同时向管网补充消防用水，以满足喷头喷水的需要。在这种运行方式下，一般恒压泵在实际水压降至90%Pe(额定压力值)时启动，当压力达到100%Pe时停止工作；当实际水压降至85%Pe时，主泵开始启动，当实际压力继续降至80%Pe以下时，副泵也投入运行。
图3－3－66所示为采用三泵制的某智能建筑自动喷水灭火系统喷淋泵电气控制图。其中，主、副压力泵功率均为30kW，恒压泵功率为1．7kW，恒压泵以301／(min·台)的装机容量维持管网的水压；各压力泵压力开关动作的整定值为：恒压泵0．51～0．46MPa，主泵0．46～0．41MPa，副泵0．41MPa以下。
图3－3－66 采用三泵制的自动喷水系统电气控制图
如果使用干式喷水灭火系统，消防控制室还应显示系统最高和最低气温；预作用系统还应显示系统的最低气压。如果高层建筑采用高、中、低分区给水系统(如图3－3－67所示)，则在消防控制室中，应按规范要求分区实现自动喷水灭火系统的控制、显示功能。
图3－3－67 智能建筑分区消防给水系统示意图
(三)卤代烷灭火系统的联动控制
管网式气体灭火系统用于建筑物内怕水而又比较重要的对象，如变配电室、通信机房、计算机房等重要设备间。当前使用较多的管网式气体灭火系统有卤代烷灭火系统、二氧化碳灭火系统等。以卤代烷(Halon1301)固定灭火系统为例，系统的灭火控制过程如图3－3－68所示。必须指出，卤代烷作为消防灭火用的人造化学物质，经科学研究证实是破坏大气臭氧层的元凶之一。根据环境保护方面“蒙特利尔议定书”及其修正案的要求，我国淘汰卤代烷的战略指导思想是：在保证消防安全的前提下，积极采用非卤代烷气体灭火介质的保护技术，最大限度地减少卤代烷使用量并最终淘汰卤代烷。具体讲，从2005年起我国将禁止卤代烷灭火剂和灭火器的使用，同时修订《工业与民用建筑灭火器配置规范》、《建筑设计防火规范》、《高层民用建筑设计防火规范》等7种规范的有关文件。因此，今后发展趋势是以快速响应自动灭火系统、循环启闭自动灭火系统、混合气体灭火系统、二氧化碳灭火系统、水雾灭火系统等，逐步取代卤代烷灭火系统。
图3－3－68 卤代烷1301灭火系统控制框图
卤代烷灭火系统按照其用途可以分为全淹没式和局部应用式；按照其操作取代方式可以分为全自动、半自动和手动式；按照动力气体和灭火剂储存方式分为高压气体储罐灭火系统和储压灭火系统。一般卤代烷管网灭火系统采用火灾自动报警系统对灭火装置进行联动控制，在发出可靠火警信号后，经值班人员观察确认后驱动或自动通过气动、电动或液压装置打开卤代烷灭火设备。必须指出，卤代烷灭火系统一般采用分级报警形式或复合报警形式来控制自动启动，以防止因误报造成灭火系统误动作；同时，卤代烷灭火系统还可以采用手动开启装置打开或手动停止自动装置运转，供管理人员视具体情况决定是否喷射灭火剂或是否加大保护空间灭火剂量之用。
(四)干粉灭火系统的联动控制
根据设置干粉灭火装置场所的要求，干粉灭火系统可以分为手动操作系统、半自动操作系统和自动操作系统。一般在经常有人停留的房间可以采用人工操作系统；在人员难以接近或值班室离保护房间较远，且生产装置自动化程度较高和人员不经常停留的地方，可以采用远距离启动的干粉灭火系统，其电气启动(或气动启动)的按钮操作装置在灭火房间外设置；在自动化程度较高的场所，常设火灾报警系统与干粉灭火装置联动的自动干粉灭火系统，亦可根据需要设置半自动与自动合用的干粉灭火系统，即设转换开关，在白天采用半自动，晚间采用自动操作系统，如图3－3－69所示。当被保护现场发生火灾时，经火灾探测与确认，通过自动操作盘或启动装置打开氮气瓶并发出火灾报警，或由人工按下启动按钮打开氮气瓶，使高压氮气通过调压阀进行减压，进入干粉罐，使干粉流动和加压；当达到规定压力时，依次打开主阀、选择阀，使干粉在动力气体(氮气)的作用下，经分配阀、管道到达喷头，喷出灭火，或经胶管至喷枪，喷出灭火。
图3－3－69 干粉灭火系统原理图
必须指出，干粉和动力气体应用不同的钢瓶储存，分开放置，以便确保灭火效果。固定干粉灭火系统可以设置在易燃、可燃液体的油槽，变压器室、配电室、发电机房、可燃气体压缩机房以及接触水能发生化学反应的催化剂储存处等部位，有良好的灭火效果。
其他固定灭火系统还有二氧化碳灭火系统、水雾灭火系统等，其电气控制一般较为简单，不再赘述。