2016.11|徐建兵,等:消防设备控制电路设置选择开关的思考

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在工业与民用建筑中，存在大量由电动机驱动的工艺设备，当一个设备组有多台设备、或有多种工作模式时，通常会在电动机控制电路中设置选择开关来进行模式转换。

针对消防风机、消防水泵这种有特殊要求的重要设备，选择开关设置“手动”位是否存在问题？选择开关应该如何设置？

本文以消防水泵的控制电路为例进行论述（消防风机是类似情况）。

1、传统控制电路中选择开关存在的问题

1.1 选择开关设置“手动”位，存在阻断消防自动控制信号风险

四川省消防总队防火部的一位老领导曾多次与笔者所在单位沟通，针对消防水泵控制柜设计中设有带“手动”位置的选择开关提出质疑，他们在多年的消防监督检查中，发现这个“手动”位置存在很大的安全隐患，如果管理不善，将导致控制柜长期处于“手动”状态，一旦发生火灾，自动喷水灭火系统的湿式报警阀压力开关等自动信号将不能启动消防水泵。

1.2 选择开关设置“手动”位的规范依据

传统控制电路中选择开关设置“手动”位的依据，来自GB 50055 - 2011《通用用电设备配电设计规范》第2. 5. 4条：自动控制或连锁控制的电动机应有手动控制和解除自动控制或连锁控制的措施 …… 其条文解释指出：这是在设备检修、运行中为保证人身安全的措施，在检修时，远方误启动可能导致检修人员伤亡。

1.3 问题分析

为保证人身安全，设置解除自动、连锁、远方控制的措施是合理的，但用于消防设备的措施是否设置得当，则需要具体问题具体分析。下面以传统消防水泵控制电路（如图1所示）为例进行分析。

1.3.1 选择开关设置“手动”位可以“解除自动控制”

图1中的选择开关SAC设有3个工位，代表消防水泵控制柜3种不同的工作模式：

a. 当SAC置于“自动1”时，SAC的13、14及11、12端子接通，2#泵可由消防自动控制信号（KA5、KA8的常开触点）控制启动；1#泵可由备用泵自投信号（KA6的常开触点）控制启动；两台泵都可由消防控制室的手动启泵信号（钥匙开关SF）控制启动。

b. 当SAC置于“自动2”时，情况与“自动1”类同。

c. 当SAC置于“手动”位时，SAC的1、2端子及3、4端子接通，可以通过手动按钮SS1、SF1及SS2、SF2对两台泵分别进行手动启、停控制；SAC的其余端子断开，能够解除自动控制信号KA5、KA8及备用泵自投信号KA6对这两台水泵的自动控制，满足规范中关于“解除自动控制”的要求。

1. 3. 2 貌似完美的保障措施，实际存在的系列问题

a. 由于消防控制室的钥匙开关SF接线跨过了SAC，当SAC置于“手动”位时，并不能解除这一“远方”控制，不满足上述规范关于“解除远方控制”的规定。如果在有人正在进行设备检修时强制闭合SF，会对现场检修人员造成人身伤害，显然，依赖该电路中SAC设置的这个“手动”位来进行设备检修，并不安全。

b. 如果因管理疏漏，在检修完成后未能及时将SAC恢复到“自动”位，控制柜将长期处于“手动”状态，无法进行自动控制，一旦发生火灾，可能错失良机，造成严重后果。

有观点认为，电路图中设置有选择开关返信，可以根据其位置返信（见图1中X1：28 ~ X1：31端子），提醒值班人员及时将选择开关恢复到“自动”位置。如果此观点成立，将图中的钥匙开关SF与KA5、KA8的常开触点并联又未尝不可？

然而，该图的设计者并没有这样做，很显然，设计者并不相信这种通过位置返信来复位的管理方式能够真正落实到位，所以，才有意将SF跨过SAC来强制启动消防水泵，但是这样的做法又不可避免地存在无法“解除远方控制”的安全问题。

传统消防水泵控制电路中出现的上述问题，恰恰反映出我们在设计控制电路时的困惑：既希望控制电路能够满足规范GB 50055 - 2011要求，保证检修人员的人身安全，又希望能保持消防控制信号畅通无阻，让消防水泵可以随时投入灭火战斗。

1. 3. 3 将选择开关置于“手动”位作为消防设备的检修措施做法存在风险

GB 50055 - 2011第1. 0. 2条明确该规范适用于“一般用途电动机”。对于由“一般用途电动机”所驱动的普通设备而言，选择开关设置“手动”位的做法是完全可行的，因为即便由于管理不善使得选择开关长时间处于“手动”位置，也不会造成严重的后果。

消防风机、消防水泵是一种有特殊用途、特别重要的设备，而发生火灾是极具偶然性的，如果消防设备长时间处于“手动”位，因延误火灾扑救时机所造成的危害和后果不言而喻。

2、新版国家规范对消防水泵控制柜的要求

2014年10月1日实施的GB 50974 - 2014《消防给水及消火栓系统技术规范》，首次对消防泵控制柜提出新的要求，其第11. 0. 1条第1款规定：“消防水泵控制柜在平时应使消防水泵处于自动启动状态”，本条为强制性条文，必须严格执行。

其条文解释中提到：在我国大型社会活动工程调研和检查中，往往发现消防水泵处于手动启动状态，消防水泵无法自动启动，特别是对于自动喷水系统等自动水灭火系统，这会造成火灾扑救的延误和失败，为此，本规范在制订时规定临时高压消防给水系统必须能自动启动消防水泵，控制柜在准工作状态时消防水泵应处于自动启泵状态，目的是提高消防给水的可靠性和灭火成功率 。该条文解释中有两个内容值得关注：

a. 调查中“往往发现消防水泵处于手动启动状态”。

分析其原因是因为传统控制电路设置了具有“手动”位置的选择开关，所以才会将控制柜置于手动启动状态。

b. “控制柜在准工作状态时，消防水泵应处于自动启泵状态”。

该如何理解这一要求？如果选择开关仍然按照传统方式设置有“手动”位，而没有从技术手段上杜绝消防水泵“处于手动启动状态”的可能性，要满足本条文的要求就只能靠加强管理来实现，如果真是这样的话，这种基于加强管理的老生常谈，只能是隔靴搔痒，并不能从根本上解决问题。

3、解决问题的关键思路

根据上文的分析、论述可以看出，选择开关设置“手动”位成为消防水泵控制中诸多问题的根源，摒弃设置“手动”位选择开关的传统做法，才是解决问题的关键所在，这需要跳出传统思路，去学习、借鉴先进国家的经验，优化消防设备控制电路和安全措施。

3. 1 IEC（国际电工委员会）和NFPA（美国消防协会）标准中，消防水泵的“停止”控制是受约束的

图1传统控制电路中，将选择开关旋转至“手动”位时，会导致正在运行的消防水泵停止运行，是一种“停止”控制。

在IEC和NFPA标准中，消防水泵的“停止”控制是受到严格约束的。

IEC 62091 - 2007《低压开关设备和控制设备 固定式消防水泵驱动器的控制器》第8. 6. 8条针对“停止方式”规定如下：应通过手动操作设置于控制柜箱面的停止装置来实现停泵，同时，这样的手动操作应将消防水泵控制柜复位到自动状态。

NFPA 20 - 2007《固定式消防水泵安装标准》第10. 5. 4条关于“停止方式”的规定与IEC相同，但它规定只能由停止按钮来实现停泵控制。

上述两个国际标准均要求在手动操作“停止装置”（或“停止按钮”）让消防水泵停止运行的同时，还应将消防水泵控制柜复位到自动状态。

实际上是要求在进行手动停止控制的同时，不应让控制柜脱离“自动”状态，这样的要求完全符合GB 50974 - 2014第11. 0. 1条第1款的规定。

反思我们在传统控制电路中选择开关设置“手动”位的做法，是不满足IEC 62091 - 2007和NFPA 20 - 2007标准要求的。

3. 2 满足IEC 和NFPA标准的实例分析

Joslyn Clark（强士林克拉克）公司消防水泵控制柜是其主要产品之一，图2是其早期的消防水泵控制柜的典型控制电路，图3是其产品外观。

3. 2. 1 启动控制

图2、图3中没有设置用于手动、自动模式转换的选择开关，随时都可对消防水泵进行手动和自动启泵控制，启泵信号包括：

① 控制柜箱面的启动按钮“START”；

② 远程按钮“REMOTE START”（类似消防手动控制）；

③ 由压力传感器（PRESSURE TRANSDUCER）提供的压力信号。

3. 2. 2 停止控制

操作控制柜箱面的停止按钮“STOP”可实现停泵控制，该按钮具有两对常闭触点和一对常开辅助触点，当按下“STOP”按钮时，其两对常闭触点分别断开接触器M及手动控制中间继电器CR1的电源，停止消防水泵；

其常开触点闭合，使压力记录开关复位。

该按钮释放后，整个控制柜复位到“自动”状态，如果此时来自压力传感器的自动信号仍然为报警动作值，则表示火警并未解除，消防水泵将按照自动启泵顺序再次启动；

否则，消防水泵将停止运行并保持“自动”状态，等待接收下一个自动控制信号。

3. 2. 3 控制柜的控制功能

针对该控制柜的控制功能，笔者和该公司的美国技术人员进行了沟通交流，结论和笔者的电路分析基本吻合：

a. 这个产品的手动和自动两种控制方式一直都是可用的，控制柜始终处于“自动”状态。

b. 在按下停止按钮“STOP”停止消防水泵的同时，控制柜将复位到“自动”状态，一旦释放该按钮，控制柜将随时准备接收手动或自动启动信号。

c. 需通过操作隔离器手柄来分断主电源，进行设备检修，根据IEC 62091 - 2007第8. 4. 3条规定该手柄须设于控制柜箱面，方便检修人员辨识和操作。

笔者认为采用这一方式进行消防水泵的检修是合理的，根据人的行为规律和操作程序，检修人员在检修完成后，一定是先闭合隔离器（或隔离开关）让控制柜接通电源，再由启、停按钮对消防水泵进行一次启、停泵操作、测试，才算是真正完成检修工作，这种很自然的行为规律和操作程序，在很大程度上可以避免“忘记”将隔离器复位、让控制柜长期脱离电源的状况发生。

d. 停止按钮“STOP”也作为紧急停止按钮使用，当其按下时，可以停止任何形式的启动控制。换句话说，停止按钮“STOP”满足GB 50055 - 2011第2. 5. 4条的要求，按下该按钮可以解除手动、自动及远方启泵控制。

4、检修隔离措施及针对传统控制电路的修改建议

通过对国际标准的研读和对国外成熟产品的剖析，我们找到了一种很好的解决办法，它既有保证检修人员安全的措施（满足GB 50055 - 2011第2. 5. 4条要求），也能满足新版国家规范GB 50974 - 2014的要求，让消防水泵控制柜平时始终处于“自动”状态，具体归纳如下。

4. 1 摒弃设置“手动”位选择开关传统做法，用分断隔离器的方式进行设备检修，可更好地保障检修人员安全

根据GB 50054 - 2011《低压配电设计规范》第3. 1. 6条，接触器不属于隔离电器，将选择开关置于“手动”位，靠接触器断开主电路来进行设备检修的传统做法是不安全的，真正安全的做法是：用分断隔离器的方式来进行设备检修，同时，将隔离器（或隔离开关）的操作手柄设于控制柜箱面，方便检修人员辨识和操作。

4. 2 设置A级优先的停止按钮，当其按下时，可以停止任何形式的启动控制，紧急情况下可以解除手动、自动及远方启泵控制

4. 3 控制电路图具体修改建议

4. 3. 1 消防水泵一用一备全压启动控制电路图（见图4、图5）

电路图中，选择开关无“手动”位，仅设置有两个“自动”位（自动1、自动2），用于工作泵、备用泵选择，控制柜可随时接收手动或自动控制信号，所以不必向消防控制室提供手动、自动状态信号返信。

停止按钮1SS、2SS设置于控制柜箱面，当按下其中任一按钮时，可以切断消防连锁、消防联动等自动启动信号，也可停止1SF、2SF的手动启动控制，使消防水泵停止运行；

同时，其常闭辅助触点（21，22）断开，可使联动控制中间继电器KA1复位，当按钮释放时，整个控制柜将恢复到最初的“自动”状态，确保消防联动控制信号畅通无阻。

4. 3. 2 消防风机采用CPS的控制电路图（见图6）

由于消防风机没有备用设备，所以图中未设置选择开关，控制柜可随时接收手动或自动控制信号，不必向消防控制室提供手动、自动状态信号返信。

停止按钮SS设置于控制柜箱面，当按下按钮时，可以切断消防联动及控制柜手动按钮SF的启动信号，让消防风机停机，并让联动控制中间继电器KA2复位，当按钮释放后，整个控制柜将恢复到最初的“自动”状态，确保消防联动控制信号畅通无阻。

结  语

在消防设备控制电路中，不应再设置具有“手动”位的选择开关来进行设备检修，可以通过优化控制电路，采取切实可行的技术手段，保障检修人员人身安全。同时，确保消防设备控制柜始终处于“自动启动状态”，更好地满足两个专业规范（GB 50055- 2011、GB 50974 - 2014）的相关要求。

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作者：

• 徐建兵，中国建筑西南设计研究院有限公司，教授级高级工程师，院副总工程师。
• 李慧，中国建筑西南设计研究院有限公司，高级工程师，第三设计院电气总工程师。
• 郑宇，中国建筑西南设计研究院有限公司，第三设计院电气副总工程师。
  
  

全文载于《建筑电气》2016年第11期，详文请见杂志。

版权归《建筑电气》所有。

秋石

治学以诚 发表于 2016-12-19 16:42
Joslyn Clark（强士林克拉克）公司消防水泵控制柜是其主要产品之一

人家是PLC控制+变频起动。

老诚，来了，还走吗？

秋石

治学以诚 发表于 2016-12-19 18:57
髫年戏笔殊堪笑，反胜那，沦落文章不值钱。你哪知写沦落文章的人内心有多高大。

你哪知写沦落文章的人内心有多高大乎？