建筑消防給水設(shè)備智能化維護保養(yǎng)研究

羅宗軍 伊程毅 趙永順

摘要：建筑消防給水設(shè)備對于維持基本應(yīng)用安全具有重要意義，通過對相關(guān)設(shè)備的智能化維護保養(yǎng)方式進行研究，可以了解當(dāng)前體系存在的主要問題，并明確全新方案所具有的主要優(yōu)勢。在闡述消防給水設(shè)備概念與維護保養(yǎng)意義的基礎(chǔ)上，通過對比當(dāng)前相關(guān)系統(tǒng)運行現(xiàn)狀，分析了智能化維護保養(yǎng)方案的應(yīng)用優(yōu)勢、主要原理、運行方式。研究發(fā)現(xiàn)，智能化維護保養(yǎng)系統(tǒng)能夠解決建筑消防給水設(shè)備存在的主要痛點，可以顯著提高相關(guān)體系穩(wěn)定性，減少出現(xiàn)意外問題的概率。因此，智能化維護保養(yǎng)體系在建筑消防給水設(shè)備管理工作中具有重要應(yīng)用價值，應(yīng)當(dāng)進行深入探索與推廣，確保其能夠與相關(guān)體系深度結(jié)合，實現(xiàn)理想的輔助運行目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：建筑消防；給水設(shè)備；智能化；維護保養(yǎng)

在我國城市化進程不斷推進的背景下，建筑消防工作的壓力也開始逐漸增加。為確保消防設(shè)備能夠維持正常運轉(zhuǎn)，在火災(zāi)意外發(fā)生時快速排除著火點，應(yīng)當(dāng)做好給水設(shè)備的維護保養(yǎng)工作。傳統(tǒng)設(shè)備維護保養(yǎng)體系存在一些弊端，容易導(dǎo)致設(shè)備運行狀態(tài)不佳，最終增加潛在安全風(fēng)險。通過落實智能化維護保養(yǎng)措施，可以有效解決傳統(tǒng)體系存在的問題，并強化消防給水設(shè)備運行穩(wěn)定性，使?jié)撛陲L(fēng)險因素得到充分排除，為建筑消防安全打下堅實基礎(chǔ)。

1 建筑消防給水設(shè)備概念與維護保養(yǎng)意義

1.1? 概念

給水設(shè)備屬于消防體系的關(guān)鍵組成部分，其主要在建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)進行部署，通過預(yù)先準(zhǔn)備等方式，為消防系統(tǒng)提供必要的水源供應(yīng)，確保在發(fā)生火災(zāi)緊急情況時，消防系統(tǒng)能夠正常運作，快速撲滅著火點。通常情況下，給水設(shè)備需要維持穩(wěn)定的水壓狀態(tài)，以保證在關(guān)鍵時刻能夠快速輸出大量水源。但是，給水設(shè)施屬于多種復(fù)雜設(shè)備的集合體，如管道、水池、水箱、增壓與穩(wěn)壓設(shè)備、水泵接合器等[1]。這些設(shè)備一旦出現(xiàn)問題，便會導(dǎo)致給水系統(tǒng)無法正常運行，最終造成潛在的安全風(fēng)險。

1.2? 維護保養(yǎng)意義

復(fù)雜系統(tǒng)在長期運行過程中，可能會受到多種因素的影響，出現(xiàn)性能下降甚至故障等問題，消防給水設(shè)備同樣也不例外。在正常狀態(tài)下，給水設(shè)備能夠維持穩(wěn)定的水壓級別，使消防用水能夠快速輸送至關(guān)鍵區(qū)域，解決火災(zāi)問題。但是，在內(nèi)部設(shè)備或特殊環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障的情況下，給水設(shè)備水壓可能無法達到理想標(biāo)準(zhǔn)，最終導(dǎo)致消防用水不能順利到達目標(biāo)區(qū)域，引發(fā)嚴重風(fēng)險問題[2]。因此，消防給水設(shè)備需要做好定期維護保養(yǎng)工作，及時發(fā)現(xiàn)存在的故障問題，并采取有效措施進行處置，確保其能夠在關(guān)鍵時刻維持正常運行狀態(tài)，為消防團隊提供必要的水源供應(yīng)。

2 目前建筑消防給水設(shè)備維護保養(yǎng)存在的問題

2.1? 定期試機難度較大

消防給水設(shè)備運行效果直接關(guān)聯(lián)著建筑的應(yīng)用安全性，因此必須保證其應(yīng)用可靠性符合基礎(chǔ)需求。通過采取科學(xué)、規(guī)范的維護保養(yǎng)措施，能夠有效排除影響給水設(shè)備運轉(zhuǎn)的不良因素，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，減少出現(xiàn)意外問題的概率。在維護保養(yǎng)工作進行過程中，相關(guān)團隊需要采取定期試機方式，檢查給水設(shè)備是否處于正常運行狀態(tài)。通常情況下，此類工作可以利用定時自檢裝置完成，在事先設(shè)定相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)后，自檢裝置應(yīng)當(dāng)在固定時間段啟動，并完成標(biāo)準(zhǔn)檢查流程，確保給水設(shè)備能夠維持正常運轉(zhuǎn)狀態(tài)[3]。但是，在實際部署過程中，由于設(shè)備條件以及布置方法等因素影響，消防水泵定期試機的難度較高，容易出現(xiàn)內(nèi)部卡死、銹蝕等問題，最終導(dǎo)致檢查流程無法正常進行，影響給水設(shè)備的正常維護與保養(yǎng)。

2.2? 水泵維護工作量較大

目前，大部分建筑所采用的消防給水設(shè)備均利用調(diào)節(jié)出口或人工閘閥等方式進行操作。這種措施主要依靠調(diào)整管網(wǎng)內(nèi)部基礎(chǔ)阻力，實現(xiàn)控制流量級別與壓力級別的目標(biāo)。在此類水泵體系中，其基礎(chǔ)特性曲線具有穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)，同時葉片轉(zhuǎn)速與電機輸入功率級別也不會產(chǎn)生特殊變動。若采用調(diào)節(jié)出口或人工閘閥等方式進行操作，可能會導(dǎo)致流程阻力損失上升。在水泵流量減少到50%的情況下，調(diào)節(jié)出口控制方式會導(dǎo)致電機輸入功率下降至額定功率的84%。采用人工閘閥的操作方式，會導(dǎo)致電機輸入功率下降至額定功率的60%[4]。與水泵本身的軸功率相比，損失功率明顯超出常規(guī)標(biāo)準(zhǔn)。即使消防給水設(shè)備的水泵設(shè)計效率能夠達到100%，實際運營效率也無法高于20%，最終導(dǎo)致給水系統(tǒng)噪音較大、長期處于滿負荷條件下運營，大幅增加基礎(chǔ)維護工作量，同時也減少了預(yù)期使用壽命。為解決此類問題，需要采用科學(xué)的維護保養(yǎng)方式進行控制，確保水泵能夠達到理想運行效率，為消防給水設(shè)備的長期、穩(wěn)定運行打下堅實基礎(chǔ)。

2.3? 自動巡檢運行方式不科學(xué)

在建筑消防給水設(shè)備的日常維護保養(yǎng)過程中，由于內(nèi)部水泵基礎(chǔ)功率較高，因此采用人工輪動方式難度較大，容易出現(xiàn)各種意外問題。因此，現(xiàn)階段給水設(shè)備維護保養(yǎng)主要采用自動巡檢方式進行。此類方式可以有效應(yīng)對給水設(shè)備水泵功率，同時提高整體工作效率，減少出現(xiàn)意外的可能性。在常用的自動巡檢體系下，建筑消防給水設(shè)備可采用工頻方式與低速方式進行操作。工頻巡檢屬于較為經(jīng)典的方法之一，但其受到多種因素影響，可能會導(dǎo)致日常維護保養(yǎng)工作出現(xiàn)意外問題。例如，工頻巡檢的基礎(chǔ)周期依賴性較強，若消防水泵頻繁采用工頻方式運行，可能會導(dǎo)致內(nèi)部機械沖擊超出標(biāo)準(zhǔn)限制，進而縮短水泵的預(yù)期使用壽命，不利于維護保養(yǎng)工作進行[5]。功率為90kW的消防泵每月進行4次工頻巡檢，1年便會達到48次，2年會達到近百次。這種頻率造成的機械沖擊會大幅增加水泵損壞概率，容易引發(fā)一系列負面連鎖反應(yīng)。

同時，工頻模式下水泵啟動電流高于常規(guī)狀態(tài)，極限情況可能會高達常規(guī)電流的58倍。這種啟動方式也會對區(qū)域電網(wǎng)造成嚴重沖擊，不利于維持長期、穩(wěn)定的巡檢狀態(tài)。除此之外，工頻模式下設(shè)備耗電量較高，其基礎(chǔ)運行成本也會顯著增加。以額定頻率運行會提高基礎(chǔ)能源消耗，繼而導(dǎo)致維護保養(yǎng)工作經(jīng)濟性下降。因此，需要重視自動巡檢運行方式存在的主要問題，并采取有效的應(yīng)對措施，使相關(guān)問題得到合理解決，為未來實現(xiàn)長期、穩(wěn)定的巡檢效果提供重要支持[6]。

3 建筑消防給水設(shè)備采用智能化維護保養(yǎng)的優(yōu)勢

3.1? 有利于強化巡檢便捷性與經(jīng)濟性

通過采用智能化維護保養(yǎng)方案，可以使消防給水設(shè)備的巡檢便捷性與經(jīng)濟性得到顯著提升。在智能化系統(tǒng)框架下，若控制中心未識別消防用水信號，則首臺水泵會定期啟動5～30s，完成運行后進入停機待命狀態(tài)。該狀態(tài)最長可維持360h，隨后進入重新啟動模式，在檢查完成后繼續(xù)停機待命，如此周而復(fù)始。通過此類巡檢可以有效降低維護保養(yǎng)工作基礎(chǔ)成本，有利于保障水泵應(yīng)用壽命，避免工頻方式運行導(dǎo)致成本過高或應(yīng)用壽命縮短[7]。同時，智能化維護保養(yǎng)還可以設(shè)置超壓保護與泄壓閥，使給水設(shè)備能夠在消防用水條件下，快速啟動增壓供水模式，確保消防前線能夠獲得充足的水源供應(yīng)。通過利用電磁閥門，消防給水設(shè)備可以在巡檢水泵啟動的情況下，自動打開電磁閥進行泄壓，使巡檢時間能夠顯著延長，保證潛在問題得到有效識別與處置，為建筑消防給水設(shè)備的正常運行打下堅實基礎(chǔ)。

3.2? 水泵保護措施完善

智能化維護保養(yǎng)體系可以使水泵啟動方式得到充分保障，在系統(tǒng)識別到多臺水泵啟動的情況下，可以自動設(shè)置間隔處置方案，減少對區(qū)域電網(wǎng)的沖擊。例如，可以自動將水泵設(shè)置為每臺相隔20s啟動，并在進入操作階段時，自動發(fā)出聲光報警信息，保證周邊區(qū)域無干擾因素后，再進入啟動流程[8]。若發(fā)現(xiàn)給水設(shè)備工作水泵出現(xiàn)異常問題，系統(tǒng)可以自動對問題原因進行識別，如過載或短路等。在識別相關(guān)原因后，自動嘗試應(yīng)急處理手段。在處理無效的情況下，便會向控制中心發(fā)送警告，由專業(yè)技術(shù)人員進行干預(yù)，實現(xiàn)理想運行目標(biāo)。同時，系統(tǒng)還可以自動將備用泵投入應(yīng)用狀態(tài)，有利于維持給水設(shè)備的正常運轉(zhuǎn)。給水水泵故障通常存在不同的處置等級，智能化維護保養(yǎng)系統(tǒng)可以自動檢查故障信息并完成分級操作。對于可以在運行過程中排除的故障，智能化系統(tǒng)能夠在不停機狀態(tài)下完成處理，實現(xiàn)提高設(shè)備運行可靠性的理想目標(biāo)。

3.3? 性價比良好且適應(yīng)性強

智能化維護保養(yǎng)系統(tǒng)與傳統(tǒng)系統(tǒng)相對比，具有結(jié)構(gòu)較為簡單、成本投入需求低、響應(yīng)速度快、穩(wěn)定性強等諸多優(yōu)勢。同時，此類系統(tǒng)還可以根據(jù)建筑給水設(shè)備的差異進行定制化處理，基礎(chǔ)適應(yīng)性良好，可以解決傳統(tǒng)體系無法處理的維護保養(yǎng)問題[9]。通過積極落實智能化系統(tǒng)建設(shè)，能夠在較低成本投入的前提下，實現(xiàn)優(yōu)秀的運行維護保養(yǎng)效果，有利于提高建筑給水設(shè)備運行穩(wěn)定性，對排除潛在消防風(fēng)險具有重要意義。

4 建筑消防給水設(shè)備智能化維護保養(yǎng)設(shè)計原理與運行方式

4.1? 設(shè)計原理

4.1.1? 智能化巡檢

智能化維護保養(yǎng)系統(tǒng)的關(guān)鍵組成之一便是消防水泵自動巡檢模塊。自動巡檢技術(shù)應(yīng)用體系較為成熟，其能夠在無工作負載階段快速檢查設(shè)備運行狀態(tài)。若遇到火災(zāi)警報，則自動退出巡檢模式，為消防泵組模式轉(zhuǎn)換做好準(zhǔn)備。智能化巡檢技術(shù)可以在指定時間周期內(nèi)自動開啟消防水泵進行檢查。通過這種方式判斷水泵是否具有正常工作能力、是否能夠輸出足夠的水壓。同時，智能化巡檢技術(shù)可以有效解決傳統(tǒng)方案存在的銹蝕、卡死問題，能夠使水泵維持在理想工況狀態(tài)，減少出現(xiàn)問題的可能性。在設(shè)置智能化巡檢系統(tǒng)的過程中，需要首先區(qū)分常規(guī)速度自檢與低速自檢模式。常規(guī)速度自檢屬于工頻方案的一種，其需要將消防水泵調(diào)節(jié)至額定轉(zhuǎn)速模式，并維持一段時間的運轉(zhuǎn)，在確認不存在問題后即可自動停泵[10]。這種措施雖然能夠有效檢查水泵狀態(tài)，但容易導(dǎo)致設(shè)備應(yīng)用壽命縮短，不利于保障地區(qū)電網(wǎng)的穩(wěn)定性。因此，智能化巡檢技術(shù)需要采用低速方式進行。

通過將原有進出管路進行針對性調(diào)整，可以使消防泵在吸水過程中自動打開出水管路旁通管的電磁閥。通過這種方式，維持低速自檢的穩(wěn)定性，減少出現(xiàn)意外停機問題的概率。同時，智能化方案也可以檢查運行模式是否超壓。在超壓條件下，水源需要從泄壓閥排放至室外明溝位置，并做好管理工作，避免對城市環(huán)境造成二次污染。通過在吸水管路表面設(shè)置防逆流裝置，可以有效保障水泵安全，使智能化維護保養(yǎng)工作能夠正常進行。低速自檢狀態(tài)下，消防水泵的基礎(chǔ)轉(zhuǎn)速較低，同時出水壓力相對較小。為確保自檢效果能夠達到理想標(biāo)準(zhǔn)，智能化方案可以根據(jù)實際情況，選擇軟啟動策略進行操作。軟啟動可利用編程控制技術(shù)實現(xiàn)預(yù)先設(shè)定的周期目標(biāo)，使自檢流程能夠在理想條件下完成，最大限度減少對消防水泵的沖擊，延長其基礎(chǔ)應(yīng)用壽命，為智能化系統(tǒng)的監(jiān)測與管理提供重要支持。通過設(shè)置智能化巡檢維護保養(yǎng)方案，可以使建筑消防給水設(shè)備的水泵在安全前提下得到充分檢查，有利于及時發(fā)現(xiàn)潛在的異常問題，并為后續(xù)處置提供技術(shù)參考，實現(xiàn)理想工作效果。

4.1.2? 智能化控制

智能化控制屬于維護保養(yǎng)體系的重要技術(shù)原理之一，其能夠通過可編程方案，如PLC等，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的消防水泵繼電器裝置。通過預(yù)先設(shè)置的程序流程，開展消防供水設(shè)備的維護保養(yǎng)工作，最大限度減少出現(xiàn)問題的可能性，并提高系統(tǒng)運行穩(wěn)定程度，為節(jié)約人力資源提供重要支持。PLC方案可以對消防水泵組進行直接控制，并開展備用定期運行檢查、火災(zāi)緊急情況自動啟動等。其能夠有效避免消防給水系統(tǒng)關(guān)鍵時刻出現(xiàn)故障問題，同時也可以快速發(fā)現(xiàn)潛在風(fēng)險因素，為消防中心與控制中心的故障排查提供客觀參考。因此，需要重視智能化控制方案對于維護保養(yǎng)體系的應(yīng)用價值，確保其能夠得到合理部署，為提高消防供水設(shè)備穩(wěn)定性夯實基礎(chǔ)條件。

4.2? 運行方式

智能化維護保養(yǎng)體系的運行方式主要以可編程控制、變頻調(diào)速器為主，兩種體系協(xié)同作用，可以實現(xiàn)消防給水設(shè)備水泵的自動化低頻巡檢功能。同時，系統(tǒng)還可以與電動閥、旁通泄壓管路相結(jié)合，最大限度降低消防水泵自動巡檢損耗，提高其應(yīng)用穩(wěn)定性。相對于傳統(tǒng)方案，智能化維護保養(yǎng)體系可以采用周期運行方式，使水泵電機短路或泵軸銹蝕概率能夠降至最低，有利于減少維護基礎(chǔ)成本，為滿足關(guān)鍵時刻水源供應(yīng)需求打下堅實基礎(chǔ)。除此之外，建筑消防水泵智能化維護保養(yǎng)體系能夠以單片機形式進行部署，無需增加過多中間組件，同時也不需要對現(xiàn)有硬件進行調(diào)整，投入成本較低且應(yīng)用壽命長。因此，智能化維護保養(yǎng)體系具有重要的應(yīng)用優(yōu)勢，可以節(jié)約相關(guān)工作成本并提高執(zhí)行效率，也能夠為額外拓展做好準(zhǔn)備，屬于未來消防體系維護革新的重要趨勢之一。

5 結(jié)語

綜上所述，通過采用智能化維護保養(yǎng)體系完成建筑給水設(shè)備的相關(guān)工作，能夠顯著降低出現(xiàn)問題的概率，有利于提高工作執(zhí)行效率，使建筑給水設(shè)備能夠維持在理想運行狀態(tài)，為應(yīng)對火災(zāi)緊急情況做好準(zhǔn)備。因此，需要積極開展相關(guān)體系建設(shè)工作，確保其能夠與建筑消防給水設(shè)備相結(jié)合，實現(xiàn)理想運行目標(biāo)。

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Research on Intelligent Maintenance of Building Fire Water Supply Equipment

Luo Zongjun; Yi Chengyi; Zhao Yongshun

（Tianjin Fire Science and Technology Research Institute of MEM， Tianjin 300382）

Abstract： Building fire water supply equipment is of great significance for maintaining basic application safety. By studying the intelligent maintenance methods of related equipment， we can understand the main problems existing in the current system and clarify the main advantages of the new solution. On the basis of expounding the concept and maintenance significance of fire water supply equipment， by comparing the current operation status of related systems， the application advantages， main principles and operation methods of intelligent maintenance schemes are analyzed. The study found that the intelligent maintenance system can solve the main pain points of building fire water supply equipment， can significantly improve the stability of related systems， and reduce the probability of unexpected problems. Therefore， the intelligent maintenance system has important application value in the management of building fire water supply facilities， and should be deeply explored and promoted to ensure that it can be deeply integrated with related systems to achieve ideal auxiliary operation goals.

Keywords： building fire protection; water supply equipment; intelligence; maintenance