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火灾自动报警系统中线路压降问题分析

火灾自动报警系统广泛应用于各类建设工程内,作为火灾的先期预报,为火灾的及时扑灭、保障人身和财产安全,发挥了不可替代的作用。在日常火灾自动报警系统的设计、应用和施工过程中,人们大多数只注意到火灾探测器的外观、灵敏度、稳定型、智能化程度的高低,或是主机的性能、界面和功能等方面,但在实际的工程施工调试中,有一些看似简单却又值得密切注意的问题,需要我们加以技术改进,从而进一步完善系统的功能。这就是下面所要分析和讨论的有关火灾报警控制系统中常见的线路压降问题。

 
  总线制火灾报警系统线路压降导致的常见问题及影响
 
  在火灾报警控制系统的调试工作中,是否遇见过这样的问题:火灾报警控制器已经发出控制指令,控制模块也已经动作,但一些外部控制设备如排烟阀、送风口之类的就是不能动作。我们在现场使用万用表监测控制模块DC24V输入端的电压,发现在火灾报警控制器没有发出控制指令前,电压没有变化,但控制指令一旦发出,电压就低了好几伏。这是什么原因呢?这就是我们要讨论的线路压降问题。
 
  火灾自动报警回路和消防联动控制线路都存在线路压降问题。这在规模较小的系统中一般体现不出来,但在那些建筑面积较大、楼层较高、线路较长的工程中,这一问题就显得尤为突出。而这些在工程前期,又未能引起施工人员的充分注意,直到在工程后期调试阶段问题暴露后,才想方设法采取各种补救措施,不仅费工费时,而且很难处理彻底。所以消防设备的可靠动作,就必须避免供电线路的电压降的不良影响。
 
  导致火灾报警系统线路压降的几个原因
 
  1、导致线路压降的首要原因是线路内阻
 
  我们把导线内阻和接点电阻通称为线路内阻。导线内阻就是导线本身所固有的电阻,阻值的大小与线路长短成正比、与导线横截面积成反比,并且与导线质量有关。有些厂家生产的导线质量不过关,无形中就增加了阻值。接点电阻是指线路中的导线与接线端子、导线与导线之间连接的接触电阻。当接入设备时,如果接线端子压接不紧,就会增大接点电阻。线头不焊锡、长时间裸露在空气中会产生氧化层,也会造成接点电阻增大。另外在总线中接入感烟探测器、感温探测器、输入模块、输入输出模块、总线短路隔离器等各类编址单元,接入设备数量越多,接点电阻就越大。
 
  正是由于线路内阻的存在,才引起了电路中工作负载两端的电压下降的问题。根据欧姆定律可知,压降值与线路内阻和工作负载电阻的比值成比例。因此要减小线路压降,就得想办法减小线路内阻和工作负载电阻的比值。
 
  2、电源线中联动设备动作电流过大形成线路压降
 
  电源线指电源给输入输出模块、楼层显示器、声光等提供DC24V的线路,线路压降问题影响比较大的一般出现在电源总线中,这主要是由于电磁阀类联动设备动作电流大造成的。防火卷帘门、排烟风机、消防水泵等都是通过中间继电器来控制的。选用继电器的阻值一般都在500欧姆以上,动作电流已经比回路总线中编址单元的工作电流大多了,可这不是产生压降问题的主要原因。排烟阀、风口、气体灭火系统中启动钢瓶等电磁阀类联动设备才是真正的“用电大户”。电磁阀的阻值一般为36欧姆,动作电流约为0.65安培。这样大的动作电流就足以使线路内阻形成很大的压降。
 
  3、受控消防设备缺乏保养导致线路压降
 
  一些受控消防设备由于长期缺乏应有的人工维护保养,从而使得设备腐蚀生锈,受控设备的控制线圈长时间通电却不能动作,就不能及时释放电流造成电压下降而无法正常工作,容易发生此类问题的常见消防设备如板式排烟口、防火阀等等。
 
  有效防止发生火灾报警控制线路压降问题的对策
 
  1、对所控制设备实行分时控制
 
  分时控制可以减少同一时间内所需要控制的设备数量,电磁阀等大电流设备只需脉冲信号,不需持续电源供电,这样同一时间内、外控设备数量减少了,并联在电源总线上的负载就增大了,就可以减低线路内阻的影响,即使对声光报警器等需持续电源的设备分时启动也有效果,因设备的启动电流较大,启动后电流较小,也可缓解同一时间电流过大的问题。分时控制有两种实现方法。一是软件编程,利用火灾报警器本身的延时输出功能;二是硬件搭接,将同类外控设备通过其连锁控制端子串联起来,逐个驱动外控设备。
 
  如果所有的外控设备都可以通过软件编程的方法实现分时控制,那自然就不需要硬件搭接了,但有的厂家控制器延时功能不太完善。延时控制影响控制器的运行速度,因此,硬件搭接也是我们要考虑的因素。但要注意如果自行搭接也会有不可靠之处,其中如有外控设备不能正常动作就会影响后面需要联动的设备,还是尽可能考虑厂家控制延时功能。多设几路DC24V电源总线的干线
 
  在工程设计中就应该考虑到,多敷设几路干线,可以减少线路中控制模块的数量,从而减少接点电阻;并且可以避免一条电源总线绕来绕去,对减少线路长度有很大帮助。有相当一部分人员认为,在设备无法启动或设备无法正常工作时,是由于电源功率不够引起。其实并非如此,大部分是由于线路压降引起的,在这种情况下,采取上述方法,效果较佳。
 
  2、加大导线线径
 
  在设计中,有些设计人员比较容易忽视24V直流电源的供电线路的线径,与用电设备的选型匹配问题——尤其值得注意的是各类电控风阀的控制线路的线径大小。一些设计人员未注意该线路的线径大小,也没有考虑该线路上设备有多少,它们的瞬时动作电流有多大。而往往火灾发生时,一系列联动设备都应在相应的时间内打开或关闭。如果电源不能跟上,这些设备的动作继电器无法正常工作,不但不能联动有关灭火控制设备,而且会损坏设备,这个问题在联动设备较多的地下室尤为突出。
 
  3、接线端要焊接
 
  尽量采用优质的铜芯线并减少线路的接头,线路接头都要焊接,这样可以减少导线内阻和接点电阻。
 
  4、现场放置DC24V电源箱
 
  现在不少厂家的模块是需要供电的,有些是取主机的电源供电,有些是另外配电源供应箱。由于先进设备的数字化程度较高其对电源的要求也高,要求电源的杂波小,以减少外部电源对系统的干扰。尤其是第三代数字系统,如模块与外设用同一路电源供电,在联动时,大电流瞬时低压对系统与设备影响极大。因此个人认为应把外部设备的电源与模块的电源分开,这样比较能保证模块的正常工作。建议分区域设置单独的24伏电源箱,在大型建筑群建议每栋建筑单独设置24伏电源箱,超高层建筑可在设备层设置24伏电源箱。但是要注意,现场供电的AC220V必须是消防专用电源。24伏电源箱需配备与主机匹配的24伏电池组,主机亦应有对电池组主备电源进行监管功能。
 
  5、强化施工质量以及后期维护保养
 
  火灾报警设备从设备厂家出来,只是完成了第一步。就是质量再好的设备,它在以后的运行状况也在很大程度上依赖于安装质量。这要求我们在施工前要尽量考虑周全,施工中要保证质量。像线路压降这样的问题,如果我们在设计、施工、调试等各个环节都能考虑到,应该是可以避免的。施工时应文明施工,尽量保证线路安装完好、可靠。首先,预埋时,要用锁母做好管路与接线盒之间的连接并用护口保护,线盒等裸露部分应做好封堵;在穿线时,应将杂物清出线管,以免把导线的绝缘层割断,甚至把导线芯也割断,从而不知不觉中使得导线的截面又变小了。其次,应尽量减少接口,这不但是避免不必要的可能产生的故障,而且也是减小了接触电阻。如果线路过长或有中间线,要选用合适的端子,保证接触良好。最后在设备日常运行维护保养中,要经常性地对消防设备设施采取除锈、除尘以及上油润滑等保养措施。
 
  6、安装供电线路降压自动补偿器
 
  采用降压自动补偿器后,可以使供电线路达到以下两种状态:一是由三相交流市电不升高电压而直接为负载供电并维持末端电压在允许的范围内;二是将三相交流市电升高电压以补偿压降。并且,这两种工作状态会在不停电的情况下,根据负荷变化的情况,完全自动进行转换,从而实现供电线路压降自动补偿的目的。
 
  7、充分利用控制模块及受控设备的的常闭触点
 
  有些设备是具有两种受控方式的,平时处于通电状态、断电时动作,这样设备联动时需要的用电负荷明显减少,就能有效解决线路压降问题。断电动作设备如联动释放闭门器以关闭防火门、联动释放锁闭装置以开启排烟窗等等。
 
  通过以上的分析可以看出,总线制火灾报警系统中产生线路压降的原因千差万别,所提出的几种解决方法也各有利弊,在实际工程中,应针对不同工程的不同情况,例如工程规模大小、设备选型高低、施工质量优劣等方面,灵活采用各种解决办法,才能进一步降低火灾报警系统的故障率、提高整个火灾报警系统的灵敏度。我相信随着时间的不断推移,会有越来越多的设计、施工单位意识到联动控制中线路压降问题的重要性,从而有意识地解决和降低此类问题的发生,充分保障好广大人民群众的生命财产安全。

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