消防给水系统关键设备启闭反馈信号设计（消防给水系统控制之一）
前言：消防自动控制存在集体行业性问题，而且这个问题已经达到严重影响消防安全的局面，这里面有诸多原因，其他不谈，笔者针对设计层面上的技术逐一进行分析。
2020年以来，不少同行有感于控制设计上存在空白，千篇一律的设计仅仅是抄了规范几条条文，是否合适尚不一定，更谈不上控制设计。相关资料也存在混乱、错误和冲突，希望我将消防控制做一个全面的技术分析，我也多次答应了。但消防控制可以是一个专业的学科了，写作思路上准备进行一场大型的、完整的全科手术，是一个浩大的工程，工作上经常加班，缺乏较完整的时间进行系统性的写作，一拖再拖，人肥了不少。
但是，近三年来，客户、同事和同行在自动控制设计上咨询了不少问题，所有的回复加起来已经是一部长篇，所以就有这样的想法，平时写文章无非是当有2~4小时的时间就抽空写的，完全可以不再考虑系统性的写作，有时间就把点点滴滴的问题逐一写出来，当完成大部分写作后，再进行系统性整理也不迟。今天刚好有同行在咨询雨淋阀信号反馈问题，加上是周末，上述想法开始实施。
消防给水系统控制，比较适合给排水、电气专业人员阅读。
本文观点，都为笔者原创观点，也是本公众号文章的坚持，或许与现行设计冲突较大，比较骇人听闻，建议细读甄别。部分内容，曾在一些设计和技术咨询服务项目中落实使用。
主要内容：
1.喷淋系统，但没有设置消防控制室，信号阀和水流指示器反馈信号到哪里？
2.雨淋阀组、预作用报警阀组反馈信号设计
3.消防泵运行状态信号如何设计？后级消防泵启泵信号连锁启动前级消防泵,连锁控制启泵的触发信号如何设置？
4.直接从市政自来水管、常压消防给水管网抽水的消防泵，存在吸水管水压较高的情况，能否设置出水管止回阀前压力开关作为上述逻辑信号？
本文用词说明：
1.“前”、“后”按输水方向区分。
2.“或”、“与”表示“或”、“与”逻辑关系。
3.采用下列简称：
(1)《火灾自动报警系统设计规范》（GB50116-2013）简称：《火报规》
(2)《民用建筑电气设计标准》（GB51348-2019）简称：《民电标》
(3)《常用水泵控制电路图》（16D303-3）简称：《16D303-3》
(4)20S206《自动喷水灭火设施安装》简称：《20S206》
一、消防给水系统关键设备启闭触发反馈信号
主要有所有消防泵、一些系统的控制仪表、控制阀组和关键阀门的启闭触发反馈信号，有两种功能，一是连锁、联动控制上的触发信号或逻辑信号，二是消防控制中心的反馈显示。
连锁控制上的触发信号或逻辑信号应采用专线传输，联动控制上的触发信号或逻辑信号及反馈显示，宜采用总线传输。
具体哪些系统的具体设备有上述要求，可见相关规范。
二、仪表、阀门触发反馈信号设计
控制仪表和关键阀门启闭触发反馈信号比较简单，在阀门自身设置，甚至产品配备接头，如报警阀的压力开关，带有两对接头，一对是220V接控制箱，一对是24V接输入模块至消防控制中心。信号阀和水流指示器带一对24V接线接输入模块至消防控制中心。
一般不需要输出信号的电控阀门，如电动阀、电动阀，当在具体系统上使用且需要输出启闭信号时，可定制产品时附加要求。
三、一些项目设置喷淋系统，但没有设置消防控制室，信号阀和水流指示器反馈信号到哪里？
这种情况建议两者信号线连接警铃，当信号阀关闭状态、水流指示器产生水流时，均发出启动电铃信号，同样能起到信号反馈功能。
四、雨淋阀组反馈信号设计
雨淋阀组反馈信号一般设计是按《20S206》（见下图）通过雨淋阀组配备的压力开关反馈启闭信号。但不论是雨淋阀组还是报警阀组的压力开关，都存在相同的问题：由于设在报警管路上，管径小，平时没水，压差小，易堵塞，故障概率大，导致配备的压力开关不能准确反馈雨淋阀组开启信号。
雨淋阀启动的反馈信号可以通过出水管上的压力开关信号作为反馈信号。雨淋阀的系统都是开式系统，不能用水流指示器，需要用压力开关代替水流指示器，每一根支管上的压力开关均可以反馈开启信号。即使是雨淋阀组服务单一防护区的项目不需要设置压力开关，也可以在出水干管设置压力开关，专门反馈雨淋阀开启信号。
五、预作用阀组反馈信号
同上，预作用阀组宜采用压力开关代替水流指示器，或者在出水干管上设置专用压力开关。
六、消防泵运行状态信号如何设计？后级消防泵启泵信号连锁启动前级消防泵,连锁控制启泵的触发信号如何设置？
水泵运行状态信号及自动控制启泵失败的报警触发信号，目前普遍做法是采用接触器辅助动合触点，存在信号不可靠问题。
(1)《火报规》、《民电标》启泵信息采集规定存在问题。
《民电标》、《火报规》不了解给排水产品及系统，导致控制要求存在问题。
《民电标》要求，用控制回路接触器辅助动合触点作为喷淋消防泵的工作状态显示，用控制回路接触器辅助动合触点或消火栓泵出口干管的流量开关信号作为消火栓泵的工作状态显示，用控制回路热继电器动作信号或消火栓泵出口干管的流量开关（水系统设置时）信号作为故障状态显示。
《火报规》虽然指出接触器不能作为启泵状态信号，但采用干管水流指示器作为启泵状态信号，易损坏，误报率高，实际项目基本上没有采用。
这些规定不合理，信号存在不可靠的情况。
第一，控制回路接触器辅助触点可作为备用泵投入、消防泵控制箱工作状态显示信号及消防控制室停泵工作状态显示信号，不应单独采用接触器辅助触点作为消防控制室启泵工作状态显示信号、声光报警信号，以及连锁控制前级转输泵启泵的后级消防泵启动信号。控制回路接触器不能作为启泵状态信号原因是：“这种设计的缺点是如果供水泵电动机出现故障，供水泵虽未启动，但反馈信号表示己经启动了”（《火报规》原文）。
第二，不应采用水流指示器。
水流指示器叶片不耐水流冲击，产品不耐高压，目前常见产品仅仅是PN=1.2MPa。易损坏，误报率高，且在压力上不适应大部分项目。
第三，流量开关也不能采用。
流量开关同样不耐水流冲击，仅适合设置在屋顶水箱出水管流量小情况，不适合设在主泵出水管。
流量开关要安装在直线管道上，两侧至少有5倍管径以上的直线管道，否则紊流造成流量不准确而产生误报，主泵出水管难以有合适的安装位置。
即使开发出耐水流冲击流量开关，即使设置位置合理，设在每台泵出水管上止回阀前（止回阀后存在水锤不适合），能在任何出水情况产生水流时发出信号，但正常启泵后存在系统不出流或出流流量小等情况，流量开关没有信号，造成误报警。
第四，启泵信号及故障报警，不能采用唯一触发信号，应选用合理信号并合理组合控制、报警，才能规避各种误报可能。
(2)启泵信息如何采集？
控制回路接触器辅助触点信号可作为备用泵投入、消防泵控制箱工作状态显示信号及消防控制室停泵工作状态显示信号，不应单独采用接触器辅助触点作为消防控制室启泵工作状态显示信号、声光报警信号，以及连锁控制前级转输泵启泵的后级消防泵启动信号，而应由接触器辅助动合触点启泵信号、设置在每台泵出水管止回阀之前的压力开关压力信号联合提供，且压力开关动作信号为压力高于消防泵设计扬程的65%。具体按如下设置：当接触器启泵信号延时30~60s内（视消防泵功率确定具体时间），压力开关未能提供上述压力信号，不作为消防控制室启泵信号、连锁启动前级消防泵触发信号，30~60s后若没有压力开关信号则应在消防控制室发出特殊声光报警信号。
理由如下：每台泵出水管止回阀之前的压力开关，在顺利启泵前后压力差较大，压力开关能准确发出信号；压力开关耐高压，耐水流冲击，常用在泵出水管上；备用泵投入、消防泵控制箱之所以允许单独使用接触器，前者原因是接触器都没有闭合通电就已经是启泵失败，若接触器闭合通电不能顺利启泵，不得启动备用泵（除非供电设计满足备用泵同时运行），这种情况需要人工启泵。
这种情况，当采用柴油机消防泵作为备用泵时，允许作为柴油机泵启泵信号。
七、当消防泵直接从市政自来水管抽水，或从常压消防给水管网抽水时，存在吸水管水压较高的情况，能否设置出水管止回阀前压力开关作为上述逻辑信号？
市政自来水管、常压消防给水管网均有可能存在较大的压差，消防泵设计上，扬程选用按最低吸水管压力计算，但系统工作压力按最大吸水管压力计算，这种情况，若存在泵出水管压力在最低吸水管压力与消防泵设计扬程的65%之和，低于最大吸水管压力情况，会造成压力开关的信号失效，因此，这种情况应严格计算和控制。
这种情况，可以在吸水管上设置吸水管压力开关。由消防泵接触器辅助动合触点启泵信号、设置在每台泵出水管止回阀之前的压力开关压力高于消防泵设计扬程的一定设定值、吸水管压力开关压力低于某设定值三者“与”逻辑作为启泵信号，吸水管、出水管的压力开关设定值应根据具体压力和消防泵扬程情况、系统侧压力情况计算，基本原则是控制吸水管、出水管的压力差不小于泵扬程的65%。
注：本文2023-02-11先发表于刘植蓬设计原创研究，日后新文章会同步发布，过去的公众号刘植蓬设计原创研究内的文章，会逐渐在此重新发布。
