摘要：根据GB50974-2014《消防给水及消火栓系统技术规范》新增强条规定：“消防水泵控制柜应设置机械应急启泵功能，并保证在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”。通过某铁路全线12个站房消防水泵控制柜测试机械应急强启功能，分别对每个站测试4次，强启成功率60%。本文通过对水泵的构成及工作原理来分析启停失败的原因，以便于提高机械应急强启成功率，减少安全隐患。
关键词：消防水泵；机械应急强启；瞬时脱扣整定电流
Analysis on the low success rate of mechanical emergency fire pump starting in high-speed railway station
FAN Yuantao
(Production?Technology?Department , China CREC Railway Electrification Bureau(Group)Co.,LTD，beijing 100000，China)
Abstract: According to gb50974-2014 《technical specifications for fire water supply and hydrant system》new enhancement rule: "fire pump control cabinet should be equipped with the function of mechanical emergency starting fire pump, and ensure that in case of control line failure in the control cabinet, the personnel with management authority should start the fire pump in an emergency". In this paper, the fire pump control cabinet of 12 stations on the whole line of a railway was used to test the mechanical emergency strong starting. The test was conducted for 4 times for each station, and the success rate of strong initiation was 60%.In this paper, the composition of the pump and the principle of work to analyze the reasons for the failure of start and stop, in order to improve the success rate of mechanical emergency strong starting, and reduce the safety hazards.
Key words：Fire pump; Mechanical emergency strong initiation; Instantaneous tripping setting current
0 引言
根据GB50974-2014《消防给水及消火栓系统技术规范》新增强条规定：“消防水泵控制柜应设置机械应急启泵功能，并保证在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。为了满足消防验收，对某铁路全线12个站进行应急机械强启测试，发现启动不稳定，成功率只有60%，不满足消防验收，存在较大的安全隐患。因此，解决消防水泵机械应急启动100%可靠动作是安全运行的关键保障。
1 消防水泵系统结构
消防水泵系统主要由电机、泵、电气控制机组柜和机械应急启动装置组成，泵和电机同轴设置。
1.1电机
电机一般为Y型三相异步电机，泵和电机采用联轴器链接，整体为刚性连接。定子部分由进水段、中段、导叶、出水段、填料函体等组成。为防止定子磨损，定子上装有密封环、平衡套等，磨损后可用备件更换。转子部分由轴、叶轮、平衡鼓等组成。转子下端为水润滑轴承，上部为角接触球轴承，泵的轴向力主要由平衡鼓来承担，其余残余轴下向力由角接触球轴承来承受。进水段、中断和出水段的结合面用纸垫通过拉紧达到密封效果。
1.2泵
泵结构包括泵体、叶轮、泵盖、机械密封等部件组成。泵进、出口在同一水平轴线上，且口径规格相同。泵设安装底座，便于安装和增加运行稳定性。泵密封采用机构密封，具有密封可靠，无泄漏的特点。泵的轴向力由叶轮设平衡环进行平衡。泵的进出口法兰按1.6MPa压力设计（如图1所示）。
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图1 消防泵结构图
1.3机械应急启动控制柜
机械应急启动装置启动手柄平时处于停止状态（带锁），紧急火警时必须由被授权的管理人员操作。机械应急启动装置输出和控制柜内输出端子相连接，以实现应急直接启动消防泵。启动时手动启动手柄按下90°，消防泵依据所配电器采用星三角启动、降压启动方式启动，停泵由有管理权限的人手动停泵（不可自动停泵或火警时手动停泵）（如图2所示）。
图2 机械应急启动控制柜图
2 运行注意事项
2.1启动
（1）泵组用于有吸程场合，即进口为负压时，应先向管路中进行灌水或用真空泵引水，使水充满整个泵和进口管路，注意进口管路必须密封，不得有漏气现象存在。（启动前严禁无进水启动、必须先进水后启动）。
（2）关闭出口管上的闸阀及压力计旋塞，以减小启动电流。
（3）用手转动转子几圈，使轴承润滑并检查泵内叶轮和密封环运转有无碰擦，如转不动，不应启动，直到查明故障原因为止。
（4）试启动，点击转向应和泵上的箭头指向一致，打开压力计旋塞。
（5）当转子达到正常运转后，压力计显示出压力时，逐渐打开出口闸阀，调节到所需工况。
2.2 运转
（1）泵组在运转时，必须注意观察仪表读数，尽量使泵在铭牌规定的流量扬程附近工作，严防大流量运行。
（2）定时检查电机电流值不应超过额定电流。
（3）泵组的轴承温度不得高于75℃，并不得超过外界温度35℃。
（4）泵组在开始运转时应放松填料压盖，当膨胀石墨或填料完全膨胀后再调整到合适的程度。
2.3停车
（1）关闭出水管路上的闸阀，关闭真空表旋塞。
（2）停止电机，然后关闭压力计旋塞。
（3）低温环境应将泵内液体放尽，避免冻裂。
（4）长期停止使用，应将泵拆卸，清洗上油。
3 机械应急强启测试情况
对某铁路全线12个站进行应急机械强启测试，发现5处强启失败，结果导致上级开关跳闸。
3.1 原因分析
（1）施工人员经验是否不足
检查施工人员是否存在经验不足，有机电安装施工经验。经调查分析参加配电柜安装施工的人员持证上岗，具有10年相关施工经验，均接受了技术交底。
（2）矿物电缆是否不合格
经检查，矿物电缆进场合格证、3C认证、型式检测报告、复试报告齐全，且经监理工程师验收合格。
（3）相线是否接地
通过绝缘摇表检查控制柜以及强启柜各相线、相零线、相地线的绝缘遥测数据均正常，检测控制柜和机械强启相序正确（如表1所示）。
表1 绝缘电阻测试结果
（4）电机线圈是否短路
对电机线圈进行测试，线圈未损坏，且手动启泵正常。
（5）瞬时过流脱扣整定值小
通过检查上级开关电流整定值500A，瞬时过流脱扣电流整定值为1.5倍，即750A；其中喷淋泵、室外消火栓泵计算电流85.5A，室内消火栓泵70.3A，水泡泵计算电流142.3A，电机的启动电流为额定电流的7-10倍。按最大值可以计算出喷淋泵、室外消火栓泵总电流为855A，室内消火栓泵703A，水泡泵计算电流1423A远远大于瞬时过流脱扣电流整定值750A（如表2所示）。
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表2 各上级开关瞬时过流脱扣值
（6）流量开关及压力开关导通
测试各车站压力表接触点及流量开关接触点的导通。发现存在控制柜流量开关接触点、控制柜压力开关处于导通状态，即流量开关、压力开关动作导致控制柜接触器吸合，接触器因为流量开关启用在吸合状态，此时机械强启造成短路（如图3所示）。
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图3 水泵控制原理图
（7）除湿不到位
电气元件的长期工作湿度要求在75%以下，通过湿度表对现场湿度的连续跟踪记录，且水泵房和配电间独立设置。
（8）电力负载过大
通过对各车站变压器容量和实际用电负载统计，现场实际负载（按最大用电负载）小于变压器容量，且强启时大部分非消防负载已切断，故实际负载远小于变压器容量，并且通过万用表测试电压及对供电电压连续的跟踪记录，发现各站电压波动不大，且在正常范围（380V供电电压允许偏差要求为额定电压的±7%，即不得低于353.4V,不高于406.6V）。
3.2 整改措施
（1）整定上级开关瞬时过流脱扣
通过各车站水泵的最大启动电流和原来瞬时脱扣电流整定值的对比，调整后瞬时过流脱扣整定电流大于最大启动电流（如表3所示）。
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表3 瞬时过流脱扣电流
（2）改进流量开关及压力开关导通
由于流量开关、压力开关动作会导致控制柜接触器吸合，接触器因为流量开关启用在吸合状态，此时机械强启便会造成短路，为了降低以后调试及正常维护出现问题的可能性，因此必须要求在强启时关闭控制柜二次回路自动启泵功能，通过对控制柜二次回路进行研究，切断控制柜二次回路的主电源可解决。
增加强启开关辅助触点（如图5所示）以通断控制柜二次回路自动启泵功能，防止短路，辅助触点为常闭触点，非强启状态时辅助触点关闭，控制柜二次回路自动功能保持开启，强启时辅助触点打开，切断二次回路，自动功能关闭。修改后的水泵控制柜二次回路原理图和现场实际接线图如下（如图5、图6所示）。
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4 效果检查
（1）验证整定瞬时过流脱扣电流值
重新整定瞬时过流脱扣电流值后，对两个压力表开关和流量开关未导通的车站进行测试，发现强启时上级开关未跳闸，实施有效。
（2）验证增加辅助触点后动作效果
增加辅助触点后，对三站进行测试，发现控制柜二次回路自动启泵功能关闭，防止了短路的发生，有效的避免了上级开关跳闸（如图7所示）。
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图7 增加辅助触点
经过对全线各站进行辅助触点改造和整定值调整后，重新全部验证测试，各车站全部成功进行机械强启，启动完全成功，顺利通过消防验收。通过本次消防水泵机械应急强启测试，提高了施工人员发现问题、解决问题的能力，编制改造作业指导书对运营维护人员进行培训，同时为其他项目提供技术经验，以便解决机械应急强启过程中出现的各种故障。
参考文献：
[1]GB50974-2014消防给水及消火栓系统技术规范 中国计划出版社，2014.