消防雙動力給水設(shè)備操控裝置檢測技術(shù)研究

一、 檢測原理

消防雙動力給水設(shè)備操控裝置的核心功能是在主用動力源（通常為市電）失效時，能無延時地自動切換至備用動力源（通常為柴油機(jī)），并確保消防水泵持續(xù)、穩(wěn)定、按設(shè)定參數(shù)運(yùn)行。其檢測基于以下原理：

1. 電氣控制邏輯驗證原理：通過模擬市電故障、恢復(fù)等信號，檢測控制柜內(nèi)PLC、繼電器、接觸器等元件組成的邏輯控制回路是否能按預(yù)設(shè)程序準(zhǔn)確執(zhí)行雙電源切換、機(jī)組啟停、狀態(tài)反饋等動作?？茖W(xué)依據(jù)在于布爾代數(shù)和自動控制理論。

2. 信號采集與傳輸精度原理：操控裝置需實時采集并顯示壓力、流量、液位、轉(zhuǎn)速、溫度、油壓等參數(shù)。檢測利用標(biāo)準(zhǔn)信號源（如精密壓力發(fā)生器、電阻箱、頻率發(fā)生器等）模擬傳感器信號，驗證操控裝置顯示值、傳輸至消防控制中心的信號值與標(biāo)準(zhǔn)信號的誤差。依據(jù)是測量學(xué)與誤差理論。

3. 機(jī)械動力傳遞可靠性原理：針對柴油機(jī)與水泵的離合器（如液力耦合器、齒輪離合器等）及其控制機(jī)構(gòu)，檢測其在切換過程中的接合平穩(wěn)性、傳遞效率及有無異常沖擊。原理涉及機(jī)械動力學(xué)和流體力學(xué)。

4. 電磁兼容性（EMC）原理：檢測操控裝置在預(yù)期電磁環(huán)境中抗干擾能力和自身發(fā)射的電磁騷擾水平。通過電快速瞬變脈沖群、浪涌、靜電放電等試驗，驗證其工作的穩(wěn)定性。依據(jù)電磁場與電磁波理論及相關(guān)EMC標(biāo)準(zhǔn)。

5. 環(huán)境適應(yīng)性原理：模擬高溫、低溫、濕熱等惡劣環(huán)境，檢驗操控裝置中電子元器件、絕緣材料、機(jī)械結(jié)構(gòu)的性能穩(wěn)定性，確保其在消防應(yīng)急工況下的可靠性。

二、 檢測項目

檢測項目系統(tǒng)分為以下幾類：

1. 電氣性能檢測：

   • 絕緣電阻測試：測量帶電部件與非帶電金屬部件間的絕緣電阻。

   • 介電強(qiáng)度測試：施加高電壓檢驗電氣間隙和爬電距離的耐壓能力。

   • 雙電源切換功能測試：模擬主電源故障，檢測自動切換至備用電源的時間、可靠性及逆功率保護(hù)。

   • 控制回路動作試驗：驗證手動、自動、機(jī)械應(yīng)急啟動等多種控制方式的正確性。

   • 保護(hù)功能測試：檢驗過載、短路、缺相、欠壓、過壓、超速、低油壓、高水溫等保護(hù)功能的準(zhǔn)確性與及時性。

2. 控制功能與性能檢測：

   • 自動巡檢功能檢測：驗證定期低速、低速巡檢功能的執(zhí)行情況，包括巡檢周期、轉(zhuǎn)速、持續(xù)時間及故障診斷報警。

   • 參數(shù)采集與顯示精度檢測：對比標(biāo)準(zhǔn)儀器，檢驗壓力、流量、液位、轉(zhuǎn)速、溫度等參數(shù)的顯示值與輸出信號的精度。

   • 聯(lián)動控制邏輯測試：測試與消防報警系統(tǒng)、穩(wěn)壓裝置、末端試水裝置等的聯(lián)動邏輯是否正確。

   • 通訊接口測試：驗證與消防控制中心或樓宇自控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信協(xié)議、傳輸速率、誤碼率的符合性。

3. 機(jī)械性能與動力傳遞檢測：

   • 離合器接合/分離測試：檢測柴油機(jī)與水泵離合器在自動和手動模式下的接合與分離動作是否順暢、到位，監(jiān)測接合時間與沖擊。

   • 動力切換時間測試：從市電故障信號發(fā)出至柴油機(jī)水泵組達(dá)到額定轉(zhuǎn)速和出口壓力的全過程時間。

   • 振動與噪聲測試：在額定工況下，測量控制柜及主要動力部件的振動幅度和噪聲水平。

4. 環(huán)境適應(yīng)性及EMC檢測：

   • 高低溫循環(huán)試驗：檢驗在極限溫度下裝置的啟動、運(yùn)行性能。

   • 濕熱試驗：檢驗在高溫高濕環(huán)境下絕緣性能和金屬件耐腐蝕能力。

   • 電磁兼容性試驗：包括傳導(dǎo)騷擾、輻射騷擾、靜電放電抗擾度、射頻電磁場輻射抗擾度等。

三、 檢測范圍

消防雙動力給水設(shè)備操控裝置的檢測覆蓋其所有應(yīng)用領(lǐng)域：

• 民用建筑：高層、超高層建筑，大型商業(yè)綜合體，賓館，醫(yī)院，體育場館，機(jī)場航站樓等。要求操控裝置集成度高，聯(lián)動邏輯復(fù)雜，通訊接口標(biāo)準(zhǔn)。

• 工業(yè)建筑：石油化工基地，倉儲物流庫房，核電設(shè)施，煙草、醫(yī)藥廠房等。需側(cè)重防爆性能（在危險區(qū)域）、抗干擾能力及對特殊消防工況的適應(yīng)性。

• 市政工程：隧道，地鐵站，地下綜合管廊等。檢測其在潮濕、通風(fēng)不良環(huán)境下的可靠性及與市政消防網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)動。

• 特殊領(lǐng)域：船舶、海上平臺、電力系統(tǒng)等。除基本功能外，還需滿足船級社規(guī)范、耐鹽霧腐蝕、更高等級的振動要求等。

四、 檢測標(biāo)準(zhǔn)

國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)：

• GB 27898《固定消防給水設(shè)備》系列標(biāo)準(zhǔn)：是核心標(biāo)準(zhǔn)，其中第2部分對消防雙動力給水設(shè)備的動力源、切換時間、控制功能等做出了強(qiáng)制性規(guī)定。

• GB 50974《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》：對消防水泵的控制、巡檢、聯(lián)動提出了系統(tǒng)性的要求。

• GB/T 21208《低壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備 固定式消防泵驅(qū)動器的控制器》：等效采用IEC標(biāo)準(zhǔn)，詳細(xì)規(guī)定了控制器的性能和安全要求。

• GB/T 17626《電磁兼容 試驗和測量技術(shù)》系列標(biāo)準(zhǔn)：規(guī)定了EMC檢測的具體方法。

及國外標(biāo)準(zhǔn)：

• UL 218《消防泵控制器》（美國）：專注于產(chǎn)品的安全性能，認(rèn)證要求嚴(yán)格。

• NFPA 20《離心消防泵安裝標(biāo)準(zhǔn)》（美國）：對泵組及其控制器的安裝、測試提供了詳細(xì)指南。

• IEC/EN 60947-4-1《低壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備》（/歐洲）：包含了對電機(jī)起動器、接觸器等關(guān)鍵部件的通用要求。

對比分析：

• 側(cè)：GB 27898等國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)更側(cè)重于設(shè)備的整體消防效能和系統(tǒng)聯(lián)動；UL/NFPA標(biāo)準(zhǔn)在電氣安全、材料阻燃等細(xì)節(jié)上要求更為具體和嚴(yán)苛。

• 性能指標(biāo)：在雙電源切換時間、水泵加速時間等關(guān)鍵性能指標(biāo)上，國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)的要求基本接近，均追求快速、可靠。

• EMC要求：IEC/EN標(biāo)準(zhǔn)體系對EMC的要求更為系統(tǒng)化和細(xì)分，國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)正逐步與之接軌。

• 認(rèn)證模式：國內(nèi)實行強(qiáng)制性產(chǎn)品認(rèn)證（CCCF），而UL、FM等為自愿性認(rèn)證，但通常是進(jìn)入特定市場的準(zhǔn)入門檻。

五、 檢測方法

1. 模擬信號法：用于參數(shù)精度檢測。使用標(biāo)準(zhǔn)壓力校驗儀、信號發(fā)生器替代真實傳感器，向控制器輸入標(biāo)準(zhǔn)信號，讀取控制器顯示值及輸出值，計算誤差。

2. 工況模擬法：用于功能邏輯檢測。搭建測試平臺，通過調(diào)壓器模擬市電波動與故障，利用閥門調(diào)節(jié)管路阻力模擬不同消防工況，觀察設(shè)備響應(yīng)。

3. 直接測量法：用于機(jī)械性能與時間參數(shù)檢測。使用光電轉(zhuǎn)速表、振動測試儀、聲級計、高速數(shù)據(jù)記錄儀等，直接測量切換時間、轉(zhuǎn)速、振動等物理量。

4. 標(biāo)準(zhǔn)源干擾法：用于EMC抗擾度檢測。使用脈沖群發(fā)生器、浪涌發(fā)生器、靜電放電槍等，對設(shè)備端口施加標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的干擾信號，監(jiān)測其工作狀態(tài)是否異常。

操作要點(diǎn)：

• 檢測前需確認(rèn)設(shè)備接線正確，接地可靠，安全措施到位。

• 功能測試需覆蓋所有可能的操作模式（自動、手動、遙控、機(jī)械應(yīng)急）和工況。

• 時間參數(shù)測量應(yīng)使用精度滿足要求的計時裝置，多次測量取平均值。

• EMC測試需在電波暗室或屏蔽室中進(jìn)行，確保環(huán)境背景噪聲滿足要求。

六、 檢測儀器

1. 電氣安全分析儀：用于絕緣電阻和介電強(qiáng)度測試，輸出穩(wěn)定、精度高，具備自動升降壓和擊穿保護(hù)功能。

2. 過程儀表校驗儀：可輸出和測量多種標(biāo)準(zhǔn)信號（mA, V, mV, Ω, Hz等），用于傳感器通道的精度校驗。

3. 電能質(zhì)量分析儀：記錄切換過程中的電壓、電流、頻率、功率等參數(shù)波形，分析切換瞬態(tài)過程。

4. 示波器/數(shù)據(jù)記錄儀：多通道，高采樣率，用于捕捉切換控制信號、離合器動作信號等快速變化的時序邏輯。

5. 振動與噪聲測試系統(tǒng)：包含加速度傳感器、傳聲器、分析軟件，用于機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測。

6. EMC測試系統(tǒng)：包括測試接收機(jī)、功率放大器、天線、耦合去耦網(wǎng)絡(luò)及各種干擾模擬器，構(gòu)成完整的EMC測試平臺。

7. 環(huán)境試驗箱：可編程控制溫度、濕度，用于環(huán)境適應(yīng)性試驗。

七、 結(jié)果分析與評判標(biāo)準(zhǔn)

1. 功能性結(jié)果分析：

   • 評判：所有控制功能（切換、啟停、巡檢、保護(hù)、聯(lián)動）必須準(zhǔn)確執(zhí)行，無邏輯錯誤或動作失敗。

   • 標(biāo)準(zhǔn)：符合GB 27898及設(shè)備技術(shù)文件規(guī)定的邏輯流程。切換時間通常要求≤15s，巡檢周期可設(shè)且按設(shè)定執(zhí)行。

2. 性能參數(shù)結(jié)果分析：

   • 評判：將測量值與標(biāo)準(zhǔn)值或設(shè)定值對比。

   • 標(biāo)準(zhǔn)：壓力、流量等顯示精度誤差一般不超過±1.5%FS；報警設(shè)定點(diǎn)動作誤差不超過±2%FS；絕緣電阻≥50MΩ；介電強(qiáng)度試驗無擊穿、閃絡(luò)。

3. 機(jī)械性能結(jié)果分析：

   • 評判：分析振動頻譜、噪聲值、切換時間曲線。

   • 標(biāo)準(zhǔn)：離合器接合平穩(wěn)，無劇烈沖擊；振動烈度符合JB/T 8097等相關(guān)機(jī)械振動標(biāo)準(zhǔn)；噪聲不超過設(shè)備承諾值或行業(yè)慣例。

4. EMC及環(huán)境適應(yīng)性結(jié)果分析：

   • 評判：試驗過程中及結(jié)束后，設(shè)備性能不降級，無故障報警（允許暫時性顯示異常但能自恢復(fù)）。

   • 標(biāo)準(zhǔn)：滿足GB/T 17626系列標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的性能判據(jù)（如判據(jù)B：功能暫時喪失，試驗后自恢復(fù)）；環(huán)境試驗后絕緣、功能正常。

5. 綜合評判：所有檢測項目均滿足標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)文件要求，判定為合格。任一關(guān)鍵項目（如雙電源切換、主泵啟動、絕緣耐壓）不合格，即判定為不合格。對于非關(guān)鍵項目的輕微偏離，需進(jìn)行風(fēng)險評估，確定是否為可接受的偏差。