启泵控制电路设计普遍错误问题 （消防给水系统控制之四）
消防给水系统控制，比较适合给排水、电气设计人员及消防技术人员阅读。
采用下列简称：
1.《消防给水及消火栓系统技术规范》GB50974-2014简称：《消水规》
2.《民用建筑电气设计标准》（GB51348-2019）简称：《民电标》
3.《火灾自动报警系统设计规范》（GB50116-2013）简称：《火报规》
4.《固定灭火系统驱动、控制装置通用技术条件》（XF61-2010）简称：《XF61-2010》
5.《低压开关设备和控制设备固定式消防泵驱动器的控制器》（GB/T21208-2007）简称：《GB/T21208》
6.《常用水泵控制电路图》（16D303-3）简称：《16D303-3》
7.本公众号文章《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）》简称：《之一》
01
稳压泵控制电路设计错误问题：备用泵自投采用延时继电器，且延时60s
《16D303-3》提供了稳压泵一用一备控制电路图，其中最大的问题是备用泵自投采用延时继电器延时60s后才接通备用泵启动控制电路，从稳压泵主用泵启泵失败后，到备用泵完成启泵时间超过1min，这段时间，对于存在一定漏水量的管网，压力继续下降0.035~0.07MPa，导致消防主泵启泵压力开关动作，开始延时启泵，即使漏水量小一些的系统，在消防主泵延时启泵的过程中，备用稳压泵开始启动运转，也未能及时升压，最终促使消防主泵误启动，对正常供电及消防给水系统产生不利影响。
稳压泵的功率一般比较小，不需要任何延时控制，直接启动即可，即使误启动备用稳压泵，也几乎没有任何影响。即使核电、化工行业的稳压泵功率较大，由于备用稳压泵自投启动是通过运行稳压泵的接触器失电信号控制的，同时启动或运行两台稳压泵的概率接近0，这种特殊类型项目，运行备用稳压泵自投启动延时，但延时时间不应超过10s。
稳压泵备用泵延时启动，是目前的通病，但在实际管理上暴露出来的问题不多，原因有三个，一是不少消防给水系统基本处在停用状态，二是造成主泵误启动之后，管理团队也没有刨根问底，三是稳压泵不能启泵导致备用泵自投的概率较低，这个就涉及到是否设置稳压泵的问题的探讨，NFPA、FM等标准仅要求设置一台JOCKEY PUMP,国内标准要求设置备用泵，是否存在国内稳压泵质量没有国外可靠的原因？也不尽然，现在国内很多产品质量不低，出口量也不小，国外也用中国产品，并不会因此不可靠而需要设置备用泵。当然国内存在管理上、市场上的其他因素，导致劣质产品驱逐优质产品的现象，国内取消备用稳压泵为时尚早。
02
稳压泵控制电路设计错误问题：稳压泵过负荷应自动停泵，备用泵自投，而不是仅采用过负荷报警。
《16D303-3》的稳压泵一用一备控制电路图，稳压泵过负荷没有自动停泵仅报警。消防泵过负荷仅报警不应自动停泵，目的是保证火灾期间的消防给水供应，中断消防主泵供水可能导致灭火战斗失败及人员伤亡事故，但稳压泵不是消防泵，是日常运行并在火灾来临退出运行的消防给水设备，稳压泵过负荷停泵，备用泵自投，对系统基本没影响，即使备用泵自投不成功，最多也是造成消防主泵误启泵而已。
NFPA，甚至允许生活泵代替稳压泵，笔者也论述过稳压泵供电不是消防负荷的观点［1］，总之，对于中断运行不存在严重后果的非消防泵，应采取过负荷保护措施。
当然，稳压泵虽然不是消防负荷，但应等同于生活泵，按具体项目情况确定为一级或二级负荷，应从双电源母线段接出馈电回路。
03
消防泵控制电路设计错误问题：手动按钮没有优先
主令开关优先控制，不论转换开关在自动还是手动位置上均有效，是电气控制的基本原则，目的在于现场突发情况下紧急启停的安全需要。《XF61-2010》6.1.4也规定：“无论控制装置处于自动或手动状态，手动操作启动消防设备应始终有效”。源自IEC 62091-2003《Low-voltage switchgear and controlgear—Controllers for drivers of stationary fire pumps》的《GB/T21208》第8.5.1.1条，也同样规定控制器的手动启动操作为A优先级，不受自动启动方式的影响。但是，自80年代开始的各版本《建筑电气安装工程图集》以及《16D303-3》(包括旧版的01D303-3、10D303-3），均存在启停按钮仅在转换开关手动状态时有效（见下图），
手动启停按钮仅在转换开关手动状态时有效，带来的问题是需要紧急关停时，尚需要先将转换开关切换至手动档再按下停止按钮，达不到紧急停止的目的。
04
消防泵控制电路设计错误问题：远程手动控制，不能在转换开关手动状态时有效
主要原因是《民电标》、《火报规》对手动控制方式的要求的描述：“应将消火栓（喷淋）泵控制箱（柜）的启动、停止按钮用专用线路直接连接至设置在消防控制室内的消防联动控制器的手动控制盘，并应直接手动控制消火栓泵的启动、停止”，一些技术人员产生误解，认为在控制箱手动状态，远程手动控制同控制箱的启停按钮一样有效。
控制箱手动状态，一般是在检修测试期间使用，不清楚现场情况的远程手动控制，可能产生事故，应禁止。《16D303-3》及相关资料也没有采用这样的设计和解释。
探讨：能否远程手动停泵？
上述若干规定，均允许且要求消防控制室具备远程手动启停泵功能，但《GB/T21208》第8.5.2.1条，规定不应提供远程（手动）停止泵驱动器的设施。规范之间自相矛盾。个人认为，不应远程（手动）停泵更具备合理性，但遗憾的是，实际设计中作为推荐性标准的《GB/T21208》基本不被采纳。原因：
(1)非火灾时段测试检修，不应使用远程控制，避免产生事故。
(2)火灾期间使用消防泵，当灭火结束，消防指挥员确定停泵时，需要人工停泵，这个时候，经历了一场火灾的建筑，控制线路难以保证能用，控制器也不能保证功能，远程控制没法保证有效，按下停泵按钮甚至短路或产生其他情况。
(3)远程停泵，不能确认是否停泵，现场停泵，有多种方式，避免停泵失败之后继续运转产生二次损失。
(4)需要检查停泵后消防泵房情况，到现场停泵同时能够发现问题，避免二次损失。
05
消防泵运行状态信号，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。
《之一》已经详细分析，并介绍了笔者设计常用的方式：在消防泵出水口止回阀前设置压力开关，通过压力开关高于设置压力信号“与”接触器闭合信号作为消防泵启动运行反馈信号及连锁控制后级消防泵启动的触发信号，具体参见《之一》，本文不再重复。
06
消防泵控制电路设计错误问题：二用一备泵组，采用不同降压启动消防泵
NFPA20对消防主泵启动触发信号压力的规定，是比比稳压泵启动压力低5 psi（0.34 bar）。若有并联消防泵，每增加启动一台消防泵（的启动压力）下降10 psi（0.68 bar，约7m水柱）。
A.14.2.6 The fire pump operation is as follows:(c)The fire pump start point should be 5 psi(0.34 bar)less than the jockey pump start point.Use 10 psi(0.68 bar)increments for each additional pump.
《16D303-3》也是根据这样的逻辑程序设计了自动控制电路，甚至，采用一台消防泵运行后压力不足信号发出后，再延时1min启动第二台泵。
笔者一直反对这样的设计，因此，笔者采用了收到连锁启泵触发信号后延时1min启动第二台消防泵的做法，当消防泵启动失败（1min后）需要备用泵自投启动时，备用泵自投启动也延时，也能避开第二台消防泵与备用泵同时启动的情况，由于长时间使用这种做法，误以为国内都是这么设计，在本公众号文章《稳压泵组设计问题探讨之二》对此的表述有误。
不同降压压力点启动第一、第二消防泵为何不行？
一直以来，国内消防给水系统稳压压力偏低，按《消水规》仅仅高于最不利消防设施0.15MPa,若是二用一备泵组启动控制采用不同压力启泵的控制方式，即就是稳压泵启泵压力下降0.7~0.10MPa启动第一台泵，继续下降0.7~0.10MPa启动第二台泵的启动方式，第二台泵启泵的设定压力低于最高消防给水管道，存在最高消防设施少出水而系统水压高于第二台泵启动压力不能启泵的情况［2］。
当然，上述情况若提高系统稳压压力后就不存在了。但是，即使提高系统稳压压力，这种启泵控制方式存在同时启泵的风险，不仅《16D303-3》，也包括NFPA20在内，都存在失误。
对于消防给水系统中存在开式系统开启雨淋阀时，或者采用早期抑制灭火模式或者火灾蔓延较快导致大面积闭式喷头开启的情况，会瞬时产生极大的出水流量，小流量的稳压泵不能满足供水要求，水压瞬时产生大幅度的下降，不论多少台泵的压力开关几乎同时发出启泵信号，造成并联消防泵同时启动。
只有通过先启动一台泵延时1min后再启动第二台泵的控制方式，才能有效避免上述问题。
07
不同泵组需要设置顺序定时启动装置
在国外，除了特殊行业，建筑项目基本都是采用一套消防泵组的的设计［3］，极少出现同时启动不同消防泵组的情况，而国内，常常分设不同泵组，一个项目多的话，同时存在十几套泵组，在同一个消防泵房，也有同时设置5、6套泵组的情况，如室内消火栓泵、室外消火栓泵、喷淋泵、雨淋泵、水幕泵、水炮泵（自动跟踪定位射流）等等，且同一个消防泵房往往采用同一个馈电回路在泵房内再设置末级配电箱，火灾产生，往往导致不同消防系统同时动作，需要避免不同泵组同时启动造成启动电流过大的情况，《GB/T21208》第8.6.5.2条，规定控制器应具有顺序定时启动装置。
笔者倾向于合用泵组［3］，即使合用泵组后单台泵功率增大，也能够针对大功率泵做好配电设计，但遗憾的是，国内很少合用泵组，泵组分设后也没有考虑顺序定时启动装置，存在不同泵组同时启泵跳闸的风险。
顺序定时启动装置，启泵时间错开建议为10s。
08
总结
1.稳压泵备用泵自投尽量不采用延时继电器，即使采用大流量的稳压泵，延时时间不得超过10s；
2.稳压泵不是消防泵，过负荷应自动停泵；
3.消防泵手动按钮应优先控制；
4.消防泵远程手动控制，不能在转换开关手动状态时有效；
5.不应设置远程手动停泵功能；
6.不能仅采用接触器辅助动合触点反馈消防泵运行状态信号，应在消防泵出水口止回阀前设置压力开关，通过压力开关高于设置压力信号“与”接触器闭合信号作为消防泵启动运行反馈信号及连锁控制后级消防泵启动的触发信号；
7.二用一备泵组，不应采用不同降压点启动消防泵，应采用先启动一台泵延时1min后再启动第二台泵的控制方式；
8.不同泵组需要设置顺序定时启动装置顺序定时启动装置，启泵时间错开建议为10s。
［1］刘植蓬《消防负荷设计的若干争议探讨》［J］.本公众号文章
［2］刘植蓬《稳压泵组设计问题探讨之二》［J］.本公众号文章
［3］刘植蓬《共享消防之六：消防泵合用设计若干问题分析》［J］.本公众号文章
