10kV一電一柴消防水泵供電及消防控制設(shè)計(jì)要點(diǎn)

摘 要：

在石化項(xiàng)目、油氣化工碼頭項(xiàng)目中，由于受外部市政供電條件限制，10 kV高壓消防泵常采用一電一柴或多電多柴的配置，由于其消防供電、消防控制相對(duì)常規(guī)水泵有著特殊性，需要系統(tǒng)性設(shè)計(jì)，根據(jù)參與某油氣化工碼頭項(xiàng)目設(shè)計(jì)，總結(jié)供電及消防控制方面的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，結(jié)果可供同類項(xiàng)目參考。

關(guān)鍵詞：

10 kV高壓消防水泵; 一電一柴; 供電電源; 消防控制

中圖分類號(hào)： TU855

文獻(xiàn)標(biāo)志碼： B

文章編號(hào)： 1674-8417（2024）12-0029-04

DOI：

10.16618/j.cnki.1674-8417.2024.12.006

0 引 言

隨著我國(guó)高層建筑的快速發(fā)展及石油化工行業(yè)的擴(kuò)建，園區(qū)內(nèi)10 kV高壓消防水泵采用一電一柴（一組電動(dòng)泵和一組柴油泵）供電，甚至多電多柴供電方式的消防供電設(shè)計(jì)方案越來越多，對(duì)于電氣專業(yè)而言，需要分別考慮電動(dòng)泵、柴油泵（主要是控制系統(tǒng)）的供電，以及電泵、柴油泵整體的消防聯(lián)動(dòng)控制設(shè)計(jì)。

1 供電電源

供電電源的確定和選擇依托負(fù)荷等級(jí)的定級(jí)劃分，按GB 55024—2022《建筑電氣與智能化通用規(guī)范》規(guī)定主要用電負(fù)荷分級(jí)包括特級(jí)、一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)負(fù)荷。

消防泵采用了電泵和柴油泵的組合后，關(guān)于電泵的供電電源，采用雙電源（或雙回路）末端切換還是單電源供電，沒有明確，存在爭(zhēng)議。查閱國(guó)標(biāo)圖集《常用水泵控制電路圖》16D303-3，里面所涉及的水泵均為電泵。查閱了相關(guān)規(guī)范，GB 512836—2020《精細(xì)化工企業(yè)工程設(shè)計(jì)防火標(biāo)準(zhǔn)》第9.3.7條，沒有直接說電源，提到“動(dòng)力源”，可以認(rèn)為主泵采用1路市電電源，為1個(gè)動(dòng)力源，備用泵采用柴油泵，為第二個(gè)動(dòng)力源。《酸堿罐區(qū)設(shè)計(jì)規(guī)范》團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)第14.1.2條：消防負(fù)荷由雙電源供電是保證消防設(shè)備運(yùn)行的安全要求，但消防泵采用柴油泵作為備用泵時(shí)，電動(dòng)消防泵如不能開啟，柴油泵可以自動(dòng)開啟，并滿足消防用水量，因此本規(guī)范允許此種情況下消防電泵采用單電源供電。但應(yīng)有自動(dòng)起動(dòng)柴油泵的控制設(shè)備。該條非常明確地提出了電、柴組合中的消防電泵的供電電源要求。

2 消防控制邏輯

電動(dòng)消防泵、柴油機(jī)消防泵和消防穩(wěn)壓泵的控制柜均應(yīng)提供手動(dòng)、自動(dòng)、運(yùn)行、故障［1］等狀態(tài)無源觸點(diǎn)信號(hào)至聯(lián)動(dòng)控制柜，均應(yīng)能接收由消防泵聯(lián)動(dòng)控制柜提供的無源觸點(diǎn)的起動(dòng)信號(hào)。

在消防水總管上設(shè)置壓力變送器，消防水管網(wǎng)壓力由消防穩(wěn)壓泵維持在設(shè)定值（可調(diào)），當(dāng)管網(wǎng)壓力低于設(shè)定值（可調(diào)）時(shí)，自動(dòng)開啟消防穩(wěn)壓泵補(bǔ)壓;當(dāng)管網(wǎng)壓力高于或等于設(shè)定值（可調(diào)）時(shí)，自動(dòng)關(guān)閉消防穩(wěn)壓泵。當(dāng)管網(wǎng)壓力低于設(shè)定值（可調(diào)）時(shí)，或收到遠(yuǎn)程消防起動(dòng)信號(hào)時(shí)，自動(dòng)開啟電動(dòng)消防泵，同時(shí)停穩(wěn)壓泵，并且報(bào)警至消防控制室、消防泵站值班室。如果當(dāng)電動(dòng)消防泵起動(dòng)失敗時(shí)，包括電泵輸入電源缺失，柴油機(jī)消防泵均能自動(dòng)起動(dòng)。

所有消防電泵、柴油泵均可以在控制室遙控手動(dòng)開啟和現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)開啟，但僅能由現(xiàn)場(chǎng)人員確認(rèn)后，才能在泵房現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)關(guān)閉?；馂?zāi)結(jié)束后，經(jīng)在崗操作人員確認(rèn)，手動(dòng)停止消防泵，系統(tǒng)自動(dòng)恢復(fù)到正常初始狀態(tài)。

2.1 消防控制邏輯點(diǎn)位表

參與消防聯(lián)動(dòng)控制的對(duì)象包括高壓電泵、柴油泵、穩(wěn)壓泵，通過消防泵聯(lián)動(dòng)控制柜與消防控制中心實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程聯(lián)動(dòng)控制。各電控柜間的控制輸入與輸出信號(hào)電纜分開單獨(dú)設(shè)計(jì);現(xiàn)場(chǎng)傳感器儀表參與聯(lián)鎖控制;高壓電泵巡檢柜作為運(yùn)維對(duì)象參與信號(hào)交互。10 kV高壓水泵一電一柴消防控制邏輯點(diǎn)位表如表1所示。

2.2 消防巡檢

是否設(shè)置巡檢柜，現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，GB 51348—2019《民用建筑電氣設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定不宜采用消防巡檢柜，而GB 50974—2014《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》規(guī)定采用自動(dòng)巡檢［1］，兩本規(guī)范的要求不盡一致。目前，比較通用的做法：民用建筑場(chǎng)所的消防泵不設(shè)置自動(dòng)巡檢柜，工業(yè)建筑場(chǎng)所根據(jù)廠區(qū)運(yùn)維需要可酌情設(shè)置自動(dòng)巡檢柜。

3 案例分析及設(shè)計(jì)要點(diǎn)

3.1 項(xiàng)目概況

以內(nèi)河某油氣化工碼頭為例，建設(shè)5 000 t級(jí)成品油進(jìn)出口泊位1個(gè)，貨種為汽油、柴油、乙醇。碼頭采用浮碼頭結(jié)構(gòu)型式，水域前沿設(shè)置1艘鋼質(zhì)成品油躉船，躉船通過1座浮動(dòng)鋼引橋、1座閥室平臺(tái)、1座水平管廊和1座跨堤管廊與后方相接。水平引橋段設(shè)置1座消防變電平臺(tái)，設(shè)備用房功能包括變配電室、柴油發(fā)電機(jī)房、消控室、泡沫間等。

3.2 供電設(shè)計(jì)

項(xiàng)目主要用電負(fù)荷為躉船用電、消防泵、緊急切斷閥、環(huán)保設(shè)備、室內(nèi)外照明等。除消防泵、緊急切斷閥外，所有用電負(fù)荷均為三級(jí)負(fù)荷。碼頭裝卸油品為甲類，一級(jí)碼頭，確定碼頭消防設(shè)備、緊急切斷閥用電負(fù)荷等級(jí)為一級(jí)。

根據(jù)外部電源條件，由市政電網(wǎng)引入2回路10 kV供電電源，同時(shí)設(shè)置柴油發(fā)電機(jī)。高壓采用單母線分段接線方式，低壓配電系統(tǒng)單母線、放射式。一級(jí)負(fù)荷的工作、備用電源分別引自變壓器低壓母線和柴油發(fā)電機(jī)母線專用回路，在末端自動(dòng)切換。

消防主泵采用高壓電泵，備用泵為柴油泵。高壓電泵由2路10 kV高壓進(jìn)線設(shè)置聯(lián)絡(luò)組成的配電系統(tǒng)提供1路10 kV電源至電泵控制柜。關(guān)于消防高壓泵組的供電設(shè)計(jì)需要注意以下幾點(diǎn)。

（1） 關(guān)于10 kV高壓柜產(chǎn)品IPXX防護(hù)等級(jí)，整柜可以做到IP4X，達(dá)不到IP55，故而10 kV消防泵電控柜不能直接放置在泵房?jī)?nèi)，應(yīng)單獨(dú)設(shè)置電氣間，以降低柜體IP防護(hù)等級(jí)。忽視電控柜的防護(hù)等級(jí)，對(duì)電器產(chǎn)品沒有深入了解，都會(huì)造成項(xiàng)目電氣設(shè)計(jì)的失誤。該項(xiàng)目起初將消防泵配套的高壓柜放置在泡沫間現(xiàn)場(chǎng)，簡(jiǎn)單認(rèn)為是隨泵組配套，雖提出IP55的要求，但實(shí)際無法實(shí)現(xiàn)。

（2） 高壓消防泵起動(dòng)一般為直接起動(dòng)，須考慮直接起動(dòng)對(duì)高壓系統(tǒng)的沖擊和繼電保護(hù)整定的要求。同時(shí)，在申請(qǐng)供電報(bào)裝容量時(shí)，要充分考慮高壓電機(jī)的起動(dòng)特性，選擇合適的報(bào)裝容量［2］。

（3） 柴油泵電控柜也需要考慮供電，按由低壓雙電源切換箱配出回路供給電源。

（4） 消防巡檢柜、消防聯(lián)控柜的供電采用低壓雙電源供電。高壓電泵的巡檢原理，基本是通過巡檢柜內(nèi)0.38 kV AC升壓至1 kV AC，低頻5 Hz運(yùn)轉(zhuǎn)。因此，提供至巡檢柜的電源容量須包含巡檢容量，與高壓電泵用電功率有關(guān)，一般是高壓電泵功率的1/3。

10 kV高壓水泵供電及巡檢控制一次系統(tǒng)圖如圖1所示。

3.3 消防控制設(shè)計(jì)

消防泵電控柜滿足聯(lián)動(dòng)控制要求，按消防控制邏輯點(diǎn)位表配置信號(hào)交互電纜，包括消防電泵起動(dòng)控制柜、柴油泵電控柜、穩(wěn)壓泵電控柜、消防聯(lián)動(dòng)柜、消防巡檢柜等相互間的控制交互。消防控制設(shè)計(jì)要求遵循GB 50116—2013《火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》［3］、GB 50974—2014《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》、GB 55036—2022《消防設(shè)施通用規(guī)范》等標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的要求，本文不再贅述，筆者認(rèn)為整理一張控制電纜及點(diǎn)位邏輯表，有助于設(shè)計(jì)思路清晰。

4 結(jié) 語(yǔ)

10 kV一電一柴消防水泵的供電系統(tǒng)，需結(jié)合用電設(shè)備的負(fù)荷等級(jí)、外部電源條件等，選擇合理的配電系統(tǒng)，梳理消防控制邏輯點(diǎn)位表，對(duì)照機(jī)電配套產(chǎn)品的各類技術(shù)參數(shù)，對(duì)照國(guó)家規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)的要求，靈活配置，保證消防設(shè)備的供電、控制設(shè)計(jì)方案符合相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的規(guī)定。

［1］ 中華人民共和國(guó)公安部.消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)程：GB 50974—2014［S］.北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2014.

［2］ 付明立.10 kV高壓配電系統(tǒng)及繼電保護(hù)動(dòng)作實(shí)例分析［J］.現(xiàn)代建筑電氣，2022（13）：23-25.

［3］ 中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部，中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范：GB 50116—2013［S］.北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2014.

收稿日期： 2024-08-09

Key Points of Power Supply and Fire Control Design of 10 kV

Fire Pump with One Electricity and One Diesel Engine

FU Mingli

（Wuhan Changjiang Planning and Design Institute for Shipping Co.， Ltd.， Wuhan 430030， China）

Abstract：

In petrochemical projects，oil and gas chemical terminal project，due to the external municipal power supply conditions，10 kV high voltage fire pump often use a wood or more electricity more wood configuration，because of the fire power supply，fire control relative conventional water pump has particularity，need systematic design，the author according to participate in an oil and gas chemical terminal project design，summarizes the design points of power supply and fire control，and the results can be used as a reference for similar projects for your reference.

Key words：

10 kV high-pressure water pump; one electricity and one firewood; power supply; fire control