GB 50974

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GB 50974

来源: | 作者: | 发布时间: 2021-03-10 | 36 次浏览 | 分享到:

　　华东建筑设计研究总院殷小明

　　1 引言

　　随着建筑业的蓬勃发展，功能复杂、体量庞大、高度惊人的建筑物不断涌现，给建筑的防火和灭火带来了前所未有的挑战，对建筑消防设计及消防设施的维护与管理提出了新的课题。近几年，为适应建筑发展需求，与消防设计与实施相关的几本重要规范相继更新或出台，如：GB 50116-2013《火灾自动报警系统设计规范》（2014年5月1日起实施）、《建筑设计防火规范》（GB 50016-2006）和《高层民用建筑设计防火规范》（GB 50045-95，2005年版）整合修订为GB 50016-2014《建筑设计防火规范》（2015年5月1日起实施）、GB 50974-2014《消防给水及消火栓系统技术规范》（2014年10月1日起实施）等。

　　这些规范的实施，尤其是GB 50974-2014的实施，对消防设计与实施提出了新的要求。虽然GB 50974-2014的内容是以消防水系统为主，但其中涉及相当多控制与操作的内容与电气专业息息相关，且有不少为强制性条文，给电气从业人员带来了一定的困扰，表现在：一是有些电气从业人员根本不了解这本规范；二是即便了解，有些要求亦不知如何去具体实施和执行。

　　因此，笔者认为十分有必要就GB 50974-2014的第11章：控制与操作中的相关规定进行一些探讨，抛砖引玉，以引起行业内广大从业人员的关注与重视。其中部分规定与该规范实施之前其他规范（或标准）的要求或常规做法基本一致，本文不作展开与赘述；而对于规范中出现的新要求或新规定，或需引起特别重视的地方，笔者就其中的具体条文，谈谈自己的理解，主要涉及：压力开关、流量开关等直接启动消防水泵的要求；消防控制柜或控制盘应能显示消防水池、高位消防水箱等水源的正常水位的要求；消防水泵控制柜的IP等级要求；消防水泵控制柜应设置机械应急启泵功能的要求；消防水泵巡检功能的要求。

　　2 压力开关、流量开关启泵

　　GB 50974-2014第11.0.4条规定：消防水泵应由消防水泵出水干管上设置的压力开关、高位消防水箱出水管上的流量开关，或报警阀压力开关等开关信号应能直接自动启动消防水泵。消防水泵房内的压力开关宜引入消防水泵控制柜内。

　　虽然该条文内容在GB 50116-2013中有相关规定，非GB 50974-2014中首次出现，但结合以往工程经验，在具体设计中，以下两个问题仍需引起重视：

　　（1）压力开关及流量开关的选型问题。压力开关应具备两副触点，一副接入消防水泵二次控制回路，用于直接连锁启泵；另一副接入火灾自动报警总线回路，用于通过消防输入模块向火灾自动报警及联动控制系统反馈动作信号，原理图见图1。因专业分工不同，压力开关、流量开关等往往是由给排水专业确定，而相关控制内容则是由电气专业实施，因此在设计过程中须做好相互协调，及时提醒给排水专业对设备的选型做出合理要求。

　　（2）直接启动消防水泵的连锁线不要遗漏。消防水泵出水干管上设置的低压压力开关及湿式报警阀压力开关一般设置在消防水泵房内，其至各对应消防水泵之间的连锁控制线一般不易遗漏。但高位消防水箱出水管上的流量开关，因其设置位置一般位于屋顶，其至消防水泵房控制屏（一般位于工程的地下室）的线路较长，在设计中较易出现疏漏或表达不够完善，造成施工遗漏。一旦遗漏，其整改代价也比较大。

　　3 消防水池、消防水箱的水位显示

　　GB 50974-2014第11.0.7条第3款规定：“消防控制柜或控制盘应能显示消防水池、高位消防水箱等水源的高水位、低水位报警信号，以及正常水位。”对于本条文前半部分，即要求显示消防水池、高位消防水箱等水源的高水位、低水位报警信号，其他规范亦一直都有此规定，做法也比较常规，将设置于消防水池、高位消防水箱的液位控制器接入消防输入模块即可实现高水位、低水位报警，比较容易实现，也往往不会疏漏。但需注意此条最后的“以及正常水位”，即要求除报警外，尚须实现正常水位的监测。这样做的好处是可以提高消防给水的可靠性，对消防的水位进行实时监测，当水位下降或溢流时能及时补水和维修进水阀等，而不需等到报警时再采取措施。实际水位的高低，需要传输的是模拟信号，非液位控制器的功能可以实现。因此，需要另外设置液位变送器，将具体液位信号传输至消防控制室或值班室，以实时显示液位，其原理图如图2所示。

　　液位变送器以压力传感器为核心部件，基于所测液体静压与该液体高度成正比的原理，采用扩散硅或陶瓷敏感元件的压阻效应，将静压转成电信号，经过温度补偿和线性校正，转换成4～20mA DC标准电流信号输出，供给PLC及二次仪表。其典型的水位传感器水位-输出曲线图如图3所示。同样，与高位消防水箱出水管上的流量开关至消防水泵控制屏的连锁线类似，屋顶消防水箱内液位变送器至消防控制柜或控制盘的连线亦须清晰表达，不要遗漏。

　　4 消防水泵控制屏的防护等级

　　GB 50974-2014第11.0.9条规定：消防水泵控制柜设置在专用消防水泵控制室时，其防护等级不应低于IP30；与消防水泵设置在同一空间时，其防护等级不应低于IP55。

　　为了消防水泵控制柜的运行安全，应避免上方有水管道。一般设计时会考虑能做到控制柜上方无水管经过。

　　然而，消防水泵房内有较多压力管道，且往往泵房内空间较小，一旦因压力过高如水锤等原因导致管道泄漏，压力过大时可能导致水喷射到消防水泵控制柜上，如控制柜的防护等级不够，会影响控制柜的运行，严重时可导致电气短路等情况发生，极大降低供水可靠性。因此要求防护等级不低于IP55是很有必要的，IP55为防尘防射水，即完全防止外物侵入，虽不能完全防止灰尘侵入，但灰尘的侵入量不会影响电器的正常运行；且能防止来自各个方向由喷嘴射出的水侵入电器而造成损坏。当设置专用控制室时，控制室不允许有水管穿越，处于无水环境，等级可降低，IP30即可。

　　5 消防水泵控制柜机械应急启泵

　　GB 50974-2014第11.0.12规定：消防水泵控制柜应设置机械应急启泵功能，并应保证控制柜内的控制线路发生故障时由有管理权限的人员在紧急时启动消防水泵。机械应急启动时，应确保消防水泵在报警后5.0min内正常工作。

　　在这条规定中提出了一个全新的概念——机械应急启泵，并且是以强制性条文的形式出现。但比较遗憾的是，规范中没明确具体如何设计与实施，仅在条文说明中强调：只要供电正常，无论控制线路如何都能强制启动，而并未提到实现该功能的更多细节。包括规范配套的图集15S909《〈消防给水及消火栓系统技术规范〉图示》中也无具体交代，仅提供了示意图，如图4所示。该条文该如何实施?无论是给排水专业还是电气专业从业人员都有些不知所措。

　　实际上，查阅相关国外标准，消防水泵控制柜要求设置机械应急启泵装置并非新鲜事，其相关设置要求在美国消防协会标准NFPA 20《Standard for theInstallation of Stationary Pumps for Fire Protection》（《固定式消防泵安装标准》）中早有规定。为便于同行参考和理解，摘录其最新版本NFPA 20-2016中相关要求如下：

　　10.5.3.2 Emergency-Run Mechanical Control atController（控制柜上的紧急运行机械控制）

　　10.5.3.2.1 The controller shall be equippedwith an emergency-run handle or lever that operatesto mechanically close the motor-circuit switchingmechanism.（控制柜必须装备一个紧急运行手柄或杠杆用于机械地闭合电机电路开关。）

　　10.5.3.2.1.1 This handle or lever shallprovide for nonautomatic continuous running operationof the motor（s），independent of any electric controlcircuits，magnets，or equivalent devices andindependent of the pressure-activated control switch.（通过该手柄或杠杆可以不受其他任何电力控制电路、电磁或同类设备以及压力开关的影响而手动地将电机投入持续运行。）

　　10.5.3.2.1.2 Means shall be incorporated formechanically latching or holding the handle or leverfor manual operation in the actuated position.（同时必须有将手柄或杠杆锁住的装置以便于手动操作。）

　　10.5.3.2.1.3 The mechanical latching shall bedesigned to be automatic or manual.（该机械闭锁装置可设计成自动或手动。）

　　10.5.3.2.2 The handle or lever shall bearranged to move in one direction only from the offposition to the final position.（该手柄或杠杆只能从OFF位置向最终位置一个方向运动。）

　　10.5.3.2.3 The motor starter shall returnautomatically to the off position in case the operatorreleases the starter handle or lever in any positionbut the full running position.（除在运行位置外，操作者在其他任何位置松掉该手柄或杠杆，该电机电路开关均应自动回到停止位置。）

　　10.5.3.2.4 The operating handle shall bemarked or labeled as to function and operation.（操作手柄应标记或标明其功能和操作。）

　　经研究分析，无论是GB 50974-2014还是NFPA 20-2016，要求消防水泵具备机械应急启泵功能的目的均是为了确保消防水泵的可靠启动，即只要在供电正常的情况下，无论二次控制线路是否正常，消防水泵都能强制启动。根据其要求，国内外已有不少厂家研制了符合其功能的装置。在火灾紧急情况下，采用消防水泵控制柜上的应急手柄，通过机械作用力强制接通主回路交流接触器，全压直接启动消防泵。其典型做法为：机械应急启泵装置由操作手柄、卡销、连动杆、复位弹簧、旋转开关、横杆及短杆组成。由连动杆带动的旋转开关，在操作手柄逆时针旋转90°后其电状态为断开位置。短杆由绝缘材料制造，且其上有螺纹并带有螺母用以调整和紧固短杆，调整短杆的标准是使其距离主电路中的主接触器在短杆由手柄推入时的传动力可能使主接触器的所有触点接实而不会产生虚接。卡销安装在柜体的侧梁上，且其为连动杆的活动轴，在手柄逆时针旋转90°并按下后，其要将连动杆卡住，使连动的短杆能持续地压紧在主接触器上。然后，当手柄顺时针旋转时，连动杆上的复位弹簧会使其复位。横杆为工字钢结构，它的一端以轴的形式固定在柜体的另一侧梁上，以此为轴心，可以平行移动，另一端由连动杆带动作平行移动，带动短杆做压紧或释放主接触器的动作。当消防事件发生时，若消防泵控制柜的电路发生了故障而使消防泵不能启动时，被授权者可立即操作手柄，把它逆时针旋转90°后，适当地用力按下。此时主电路的主接触器被强制压下，即接通了消防水泵的电机馈电电源，水泵就被强行启动了，与二次控制回路无关。在消防事件结束后，被授权者只需顺时针旋转手柄，它会自动被复位弹簧复位到初始状态。

　　其他的机械启泵装置原理基本相同，只是细节上略有差异，但其基本思路是一致的，即采用机械手段强行闭合接触器，使主回路接通。然而，毕竟机械的方式挤压接触器闭合乃非常规操作，如果机械力作用不均匀，可能会使接触器触点在初期未能充分接触，而电机启动瞬间，启动电流非常大，导致触头受热不均，容易损坏；再者，若机械力受力不均，容易导致接触器自身的机械连接受损，严重的话可能影响接触器正常地通过继电器吸合接通的功能。仔细理解规范的出发点，应为紧急使用时，当接触器正常的电/磁操作失效，紧急运行机械控制提供了外部和手动关闭电机接触器越过二次控制线路启动和运行消防泵电机的手段。基于该原则，从线路简单可靠、节约投资以及便于推广应用等方面出发，笔者认为，采用在消防水泵主回路接触器上并联一只旁路负荷开关（或断路器等，但不应有过载保护功能）并在柜面设置负荷开关机械操作手柄的做法亦能实现该功能，如图5所示，其中消防泵控制柜1为机械作用于闭合接触器的做法；消防泵控制柜2为机械作用于负荷开关的做法。在火灾紧急情况下，当其他各种启动水泵方式均失效的情况下，操作手柄使负荷开关闭合，直接越过二次控制回路，接通消防泵主回路，达到强制启动消防泵的目的。此种方案线路简单可靠，负荷开关可看作接触器的冗余配置，完全不影响线路的正常运行，确保可靠性；在造价上，相较原系统仅增设了一只负荷开关，也是比较容易被接受的；最后，该做法对该规范实施之前的常见消防水泵控制柜改动最小，不仅适用于新建建筑，亦适用于既有建筑的改造，易于推广，亦易于被广大消防管理人员接受。

　　值得一提的是，相关机械启泵理念乃从国外引进，而国外工程中往往只设置一台消防泵，要求设置应急机械启动装置是基于系统具备相当的可靠性上考虑的。而我国的规范要求与之有所不同，所有为消防系统服务的泵组都必须采用备用机组。鉴于一些工程运行经验，该规范也参照了国外相关要求在消防泵控制柜上设置应急机械启动装置。其优点是加大了可靠性，缺点是增加了工程投资，提高了控制管理的要求。然而，随着自动化水平的不断提高，以及国家相关规范对消防设施日常维护管理提出了更高的要求，如果在日常维护阶段能有效发现并解决系统存在的隐患或故障，那么是否仍必须要机械启泵，将有待实践证明。且机械启泵是采用直接启泵的方式，那么对于一些功率比较大的水泵，该方式是否仍合适值得商榷。

　　GB 50974-2014第11.0.14规定：消防水泵准工作状态的自动巡检应采用变频运行，定期人工巡检应工频满负荷运行并出流。

　　该条文明确要求消防水泵应有巡检功能，巡检可采用变频自动巡检，也可采用工频人工巡检。当采用自动巡检时，应按照GB 50974-2014第11.0.16条中规定的电动驱动消防水泵自动巡检时的具体细节要求执行。实际上，追溯消防水泵要求巡检的规定，其概念及要求早在2002年公安部消防局颁布的行业性强制性标准GA 30系列标准《固定消防给水设备的性能要求和试验方法》（已废止，为GB 27898系列标准所替代）中就有规定，在该标准的第2部分：消防自动恒压给水设备第5.4.4条中明确规定消防泵长期处于非运行状态的设备应具有巡检功能；之后，2011年12月30日国家发布了GB 27898系列标准《固定消防给水设备》，在该标准的第2部分：消防自动恒压给水设备第5.4.6条亦规定了巡检的具体要求。

　　消防水泵是各种水灭火系统的重要组成部分，其基本性能的优劣、日常维护管理是否完善直接关系着被保护对象的安全。但其特点是平时长期不用，一旦使用就要绝对可靠运行。由于长期处于闲置状态，加上泵房的环境潮湿，很容易发生阀门被误关/开、消防泵轴和叶轮锈蚀/锈死、阀瓣损坏或被杂物卡死、电气元件不能正常使用等情况，以至发生火灾时，消防泵不能正常运转。因此，消防水泵的日常巡检是十分有必要的。随着自动化水平的不断提高，近年来“自诊断”和“免维护”的提法在许多非消防领域已经提出，且市场上已有比较成熟的产品。在有条件实施或物业管理水平不高的情况下，可利用可靠的自动巡检装置来进行日常的消防水泵巡检。值得一提的是，目前市场上相关产品质量参差不齐，应选用符合GB 16806-2006《消防联动控制系统》标准，且必须通过国家消防电子产品质量监督检验中心检测并取得消防产品强制性认证证书（CCCF）的消防泵自动巡检控制设备。否则，可能会因产品质量问题，不仅实现不了巡检功能，甚至会影响回路的正常运行，那就得不偿失了。

　　6 结语

　　频繁的火灾事故一直引起人们对建筑中防火设计重要性的深思，巨大的火灾损失一直敲打着每一位行业从业人员的神经，防火设计作为建筑设计的一项至关重要的内容，关系着建筑内人员的生命和财产安全，因此要求在设计的过程中做好把控，及时充分理解规范的新要求、新规定，打造合理的设计，在“源头”杜绝消防安全隐患。

　　然而，仅仅强调消防设计还是远远不够的，消防设施的日常管理与维护亦至关重要。建筑消防管理人员应严格依据相关规范及条例，如GB 50261-2005《自动喷水灭火系统施工及验收规范》之9.0.4条明确规定：“消防水泵或内燃机驱动的消防水泵应每月启动运转一次。当消防水泵为自动控制启动时，应每月模拟自动控制的条件启动运转一次”，及时做好消防设施的管理与维护；再如：为强化对建筑物消防设施运行管理情况的动态监测，中华人民共和国公安部关于加强超大城市综合体消防安全工作的指导意见（公消〔2016〕113号）中明确指出，有条件的地区应将超大城市综合体纳入城市消防物联网远程监控系统，强化对其消防设施运行管理情况的动态监测。可以预见，在不久的将来，监控范围极有可能扩大并推广到所有建筑物。养兵千日，用兵一时，建筑消防设施的维护检查，是长期不辍的事情，必须耐心坚持，认真负责，确保消防设施时时刻刻处于完好状态。

　　限于水平与经验，所陈内容还不够全面，文中亦可能存在不完善及欠妥之处，欢迎补充及批评指正。