變頻控制設備在滅火消防系統中的應用探討

近年來，新技術的不斷涌現和應用正改變著我們的生活，在給排水領域，恒壓（變壓）變頻調速電氣控制技術的出現正在改變著給水的方式，它使加壓有了新的選擇，也使傳統的泵的概念有了新的延伸。有了這項技術，作為泵特性的流量和壓力不再因葉輪固定而固定，而都有了彈性的空間，尤其由于變頻技術實現的壓力恒定而流量按需供給特性，通過改變電氣控制的頻率，影響改變泵轉速的快慢進而實現恒壓變流量（下簡稱“恒壓變頻”），已越來越成為生產生活給水設計的寵兒。

作為生活生產給水的延伸，今天恒壓變頻的設計也已延伸到了消防水滅火系統，正如每一項技術都要經歷的過程，對于這個技術在消防領域的延伸，褒貶不一，贊賞與排斥并存，許多人在問：在涉及公眾安全的領域，這個技術能應用嗎？

事實上，恒壓變頻技術發展到今天，已經涌現了綜合各種功能的產品，通常的幾種形式包括純變頻、結合氣壓罐、結合穩壓泵、結合穩壓泵和氣壓罐、結合高位水箱等。

這幾種型式中，純變頻的恒壓變頻系統可以在小流量時主泵休眠，而流量增加后自動喚醒；結合氣壓罐的恒壓變頻系統可以延長主泵的休眠時間；結合一臺穩壓泵的恒壓變頻系統能適應更大的系統；結合兩臺穩壓泵、結合一臺穩壓泵和一個氣壓罐等則是根據一些特殊要求而作，實際上對變頻的利用已放到了次要的位置，或者說已無大必要了。

看著變頻技術的日漸成熟，筆者以傳統的主泵加穩壓泵和氣壓罐系統（以下簡稱穩壓泵系統）為對照，試著將它的一些優缺點作了一下整理，列于下文。筆者認為應用恒壓變頻技術作為穩壓設施的消防水滅火系統（以下簡稱恒壓變頻系統）的頗有優勢，其優缺點大致如下：

優點包括：
　　
一、節省用地。

由于恒壓變頻系統可以不另設穩壓泵、氣壓罐，其占地面積大大減小，通常要比穩壓泵系統節省一半以上，這種優點，對于小型的消防水滅火系統體現得特別明顯。比如，假定一個流量10 l/s，揚程為30m的泵房，采用恒壓變頻，泵房的面積基本上和半個樓梯間面積相仿，而穩壓泵系統則在增加5 l/s的穩壓泵和備用穩壓泵、50 l的穩壓罐后，沒有大出一倍的面積就不大放得下了。

二、環保

恒壓變頻系統由于是調速運行，泵的轉速較小，所以相應對噪聲和振動也大大減輕，系統噪聲小，系統運行的振動小，是一種環保的技術。 這種減噪的功能，再配以低噪音泵，完全可以輕易地將噪聲的影響控制在標準以內。 低噪聲低振動不僅有益于人的健康，同時對于機械的損耗也大大減輕，另外對建筑的振動損害也大大減小。 更需要說明的是，如果該系統與生活或生產結合，可以免設水箱，以有效減少水箱的二次污染。

三、啟動平緩

恒壓變頻設備啟動后，變頻器輸出逐漸上升的頻率和電壓，電機開始旋轉，轉速逐漸升高，這個過程比較平緩，因此聯動的泵的轉速、由泵帶動的水的壓力也是逐漸升高的，這對于電網的壓力波動、管網的壓力波動和消除水錘都是很有益的。

四、易于控制壓力

恒壓變頻系統是一種壓力控制系統，因此對于壓力調節具有其得天獨厚的優勢，它對于調節由水泵曲線造成的波動，對于調節在直接從市政管網抽水時，由市政水壓波動而造成的壓力波動，甚至在消防時通過調節某層火災滅火時的使用水壓改善消防人員的工況等場合提供了一個另外的選擇。

五、節能

恒壓變頻是一種按需供水的系統，其運行能耗與用水基本上是一種線性相關的模式，是最節能的方式。這種優點，在生活生產的供水系統中體現得尤其明顯，如果消防系統和生活生產系統結合，這種優勢同樣可以得到發揮，就是純粹的消防水系統，由于恒壓變頻系統可以提供休眠態，對于小型系統也是一種最節能的模式。

六、經濟

如果比較穩壓泵系統和恒壓變頻系統的一次性投資，恒壓變頻造價略高，但由于占地小，在大城市里，實際上一次性投資反而便宜。另外，由于恒壓變頻是通過電子系統改變電源的頻率來實現的，工作泵的機械損耗小，軸承及電機均不易損壞。恒壓變頻的使用壽命通常要長于8年，使用時間比較長。這樣可以說是既節省投資費又節省維護費用。

七、穩定

由于恒壓變頻系統可以不另設穩壓泵和氣壓罐，泵、閥門、管道的數量均大大減少，系統相對簡單，從而使故障機會相應減少。當然，這也許會加大控制電路設計的復雜性，但筆者認為，這不應成為問題，因為無論電路的復雜到何種程度，應該不會超過計算機，而計算機今天也成為隨便組裝的玩具了。

八、可靠

由于恒壓變頻系統的主泵長期處于準運行狀態，因而更易于發現消防主泵的故障，保持消防系統的有效，而且一旦出現火情，其響應也更敏捷。在以前的消防事故調查中，尤其是臨時高壓制的消防系統中，由于消防泵長期不使用而不能啟動是事故原因中的一個大問題，這種狀況對于恒壓變頻則不存在，因為恒壓變頻的主泵長期處于工況，一有問題馬上發現。相對而言，穩壓泵系統因為主泵長期處于非工況，要避免這種問題，需要另加消防巡檢控制模塊。

總之，恒壓變頻在消防的應用中具有許多獨特的優點，尤其在小型的水滅火消防系統更是前景廣闊。

比如在工業建筑中，丙類火災危險性的廠房倉庫是非常常見的，這類建筑的設計中，通常流量不大，10 l/s左右,揚程也不是很高,30～40m，在小流量的民用建筑中也常見這種型式，這些工程許多不能或不希望建高位水箱，而市政的壓力又常不滿足消防的要求，對這些工程，建立穩高壓消防給水系統是很有必要性的，在占地凸顯珍貴的地方，這種占地小，又高效的消防系統，尤其受歡迎，對于這種類型，恒壓變頻系統應該算是最佳的選擇。 因此，討論恒壓變頻系統在消防系統中的應用具有重要的現實意義。

綜上所述，筆者認為由于恒壓變頻系統具有許多獨特的優點，將之應用于消防水滅火系統將是一個有益的補充，該系統和穩壓泵系統一樣屬于目前“建規”中的常高壓給水系統，而非臨時高壓給水系統。鑒于目前“建規”中的一些概念未盡明晰，筆者建議引入上海市“水規”中的穩高壓消防給水系統的概念，認為在區分給水系統的型式時，不應加入平時流量的標準，而應著眼于滅火時流量的實現措施。