摘要：消防泵主備用的切換是保證消防備用泵運行的必要條件。其切換方法的關鍵是控制信號的選擇。本文通過兩種消防泵主備用切換方法的比較、分析，提出了在消防給水系統中采用壓力信號控制的方法要優于電流信號的方法，并建議消防泵的主備用切換采用壓力信號控制方法。
關鍵詞：消防泵；消防備用泵；切換方法；比較
消防泵是消防給水系統中的心臟。在消防給水系統中，設置消防備用泵可以增加整個系統的安全性，有利于提高整個消防給水系統的可靠性。根據國家標準《建筑設計防火規范》(GBJ 16-87)的規定，除室外消防用水量不超過25 L／s的工廠、倉庫和七層至九層的單元住宅外，固定消防水泵應設有備用泵，其工作能力不應小于一臺主要泵。《高層民用建筑設計防火規范》(GB50045-95)中7．5．3條也規定，消防給水系統應設置備用消防水泵。消防泵的主備用切換是實現消防備用泵投人工作的重要手段，也是消防給水系統可靠、安全運行的重要環節。
1、消防泵的主備用切換方法
從消防泵啟動信號的采集和控制角度來看，設計中消防泵的主備用切換主要有兩種方法。其關鍵是控制信號來源的選擇，它可分為電流信號控制方法和壓力信號控制方法。通常消防泵的主備用泵均需按互為備用的方式進行設計。
電流信號控制方法是現在消防設計中消防泵主備用切換的常用方法。它通過對水泵的電動機電流信號反饋，來判斷消防泵是否工作。當電機短路(斷電)、電流過大時，電源自動切換至另一臺水泵機組的電機，停止第一臺消防泵的工作，啟動另一臺消防泵工作。
壓力信號控制方法是在消防泵的出水總管上設置電節點壓力表，如圖1，消防泵主備用的切換是由該壓力表的信號來判斷的。當消防泵控制箱接到動作指令，立刻啟動任一臺消防泵，若消防泵工作后的電節點壓力表指示的壓力未能達到設定的壓力值時，控制箱將自動切換到另一臺消防泵，啟動工作。
當然，電氣消防泵控制的原理中可任意指定一臺消防泵為主泵或備用泵。電流信號控制方法在目前采用最早、最多，而壓力信號控制方法在的自動噴水滅火系統開始運用，壓力信號控制方法對消防給水系統的自動控制提供了可靠的方式。
2、主備用切換方法的比較
2．1、消防泵出現故障的原因分析
消防泵出現的故障最終結果是消防泵不能正常給水。造成消防泵故障的主要原因可分為兩類，一類是電機故障，另一類是水泵故障。
在電機故障中，有電源問題，如供電不正常造成的斷電、電壓過高或過低等；電機本身問題，如由于電機損壞無法運行；電機過載問題，電機帶動的水泵軸功率過大或管道堵塞，形成電流過大而停止工作等等。
在水泵故障中，可能是由于水泵軸承、葉輪等問題造成。根據工程實踐的經驗，電機故障的概率要較水泵故障的概率高。
2．2、消防泵主備用切換方法的分析
采用電流信號控制方法，其優點是能及時反映電機的故障。而電機的故障也是水泵機組的主要故障。但這種方法并不能說明消防泵實際是否出水。
采用壓力信號控制方法，可以真實地反映消防水泵機組實際的工作情況，其切換的信號可信度較高。無論是電機故障還是水泵故障，只要消防泵出水管的壓力沒有達到一定的壓力值，就需要及時切換主備用消防泵。然而，壓力信號控制方法也有其缺點。當消防給水系統的實際出水量較大時，消防泵出水管的壓力下降后，易造成消防泵壓力的切換信號誤動作，停止一臺消防泵的工作切換成另一臺消防泵的啟動。水泵在切換、重新啟動需要有一定的時間。這樣，勢必會造成消防給水的中斷，延誤滅火。此外，壓力信號控制方法也可在電路設計考慮電機的短路、過載、過壓、缺相、欠壓、過熱等保護功能。
從系統的角度分析，將消防泵和電機作為整個消防泵機組來看，判斷其給水的最終效果即水泵機組是否出水，理應是采用壓力信號控制的主備用切換方法較為合理。在消防給水系統的用水量超過設計流量時，可以在控制電路上加以調整，擴大消防泵用電容量的設計，保證全部消防泵工作的用電量，而消防泵的用電量在消防期間僅僅是全部消防用電量的一個部分，對整個消防供電系統不至于造成較大的影響。這樣，在出水管壓力降低后，及時啟動另一臺消防泵，可不必考慮原消防泵的關閉問題。
從可靠性的角度出發，消防泵給水系統的可靠性是與可靠性的結構有關。消防泵機組設置主備用的可靠性框圖可表示為水泵與電機的串聯關系、機組與機組之間的并聯關系"〔1〕。
整個線路的可靠度可簡單地表示為R。R＝1一(1一R1)X(1一R2)＝1一(1一R1aXRlb)X(1一R2aXR2b)。從圖2中也可直接看出，提高消防泵與電機的可靠性同等重要。若僅以1臺電機(1B或2B)來判斷給水系統的可靠是不完善的。采用整個系統的可靠度即在消防泵機組出水總管設置信號，這才是具有可靠意義的。
值得注意的是，在消防泵出水管壓力值的設定時，應考慮滅火初期時消防高位水箱的給水壓力。因此，對于臨時高壓的室內消防給水系統，其設定的壓力值應大于平時管網的給水壓力。另在啟動消防主泵后，需設置一定的延時，方可去判斷電節點壓力表的壓力值，確定是否需要切換到另一臺消防備用泵。并建議將電節點壓力表設置在消防泵出水管閥門后(按水流方向)的消防給水總管，對噴淋系統宜設置在消防泵出水管止回閥與水力報警閥組之間，以確保壓力信號的可靠。
2．3、兩種控制方法的比較
電流信號控制方法和壓力信號控制方法均是消防泵主備用切換的方式。消防泵控制的要求是一致的，而兩種方法對信號的采集不同，最終控制的效果也不同。
合理選擇消防泵主備用切換的方式具有重要的意義。它對于消防給水系統的可靠性起重要的保證作用。壓力信號控制方法有利于BA的真實控制，特別適用于自動噴水滅火系統。
2．4、壓力信號控制方法需注意的問題
在壓力信號控制方法的設計中，需注意以下問題，以確保消防泵主備用切換的可靠。
(1)電節點壓力表宜設在消防泵的出水總管上，不應設在消防泵閥門之前(按水流方向)。壓力設定值應大于高位消防水箱的給水壓力值。
這是因為壓力信號的位置應能真實地反映消防泵和系統的給水運行工況。若壓力表設在消防泵出水閥前，而閥門誤關閉，則消防泵雖然正常運行，可顯示正常的給水壓力，但系統的給水工況并不正常。因此，采用壓力信號控制方法的切換還可調整消防泵的管路不正常的給水工況，及時啟動另一給水管路的消防泵。
(2)在信號控制判斷的電路設計中，切換需設置一定的時間延時。這主要是由于消防泵啟動后需要有一個啟動時間和管道內水流經過的時間，判斷的時間延時需大于上述兩個因素，一般可采用1～2min。這樣，電節點壓力信號的控制值才有真實性。
(3)壓力信號控制方法的切換可以任意指定消防泵的主泵或備用泵，也可定期切換。
(4)消防泵的控制除了自動控制外，還應有就地(手動)控制的功能。消防泵的工作信號需傳送至消防控制中心，以便監視、控制和樓宇的自控記錄。
在消防電源的設計中宜考慮足夠的消防泵用電容量。在消防泵的切換中，建議不停止第一臺消防泵的供電，即按最不利時兩臺消防泵供電的狀況設計，這樣有利于滿足消防給水系統在超負荷狀態下的運行工況，且可減少消防泵在切換時的時間間隔，盡快讓消防泵投入運行，提高消防給水的時間。
3、結論
(1)消防泵主備用的切換的關鍵是控制信號的選擇。切換消防泵主備用的方法主要有電流信號控制和壓力信號控制。
(2)在消防給水系統中，綜合水泵機組的工作效果，采用壓力信號控制方法要優于電流信號控制方法。壓力信號控制方法能真實地反映出消防給水的工況，其切換信號的可靠性較高。建議在有關的消防規范中明確消防泵主備用的切換的壓力信號控制方法。
(3)在采用壓力信號控制方法時，切換信號的電節點壓力表宜設置在消防泵的出水總管的閥門后或水力報警閥后。同時，電路設計中需設置一定的延時再去判斷電節點壓力表的壓力值。