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火灾自动报警系统施工中的问题及解决方法
发布人:市场部 发布日期:2011-6-24

    火灾自动报警系统作为现代建筑中重要的消防安全设施正日益得到广泛的应用和重视,但是在实际使用中存在的某些问题也颇令人深思,如:国内消防电子产品行业近十几年来虽然产品有了很大改进、质量不断提高、检验认证制度日臻完善,但是系统在使用中出现的各种问题和事故却仍然不少。以笔者多年从事火灾自动报警系统工程调试及验收的体会:这其中诚然有产品尚须改进和完善之处,但是消防工程中所存在的诸多问题也不容忽视。这里略举某企业在客户档案中所记录的几个实例。
    例1:同批出厂检验合格的产品用于某建筑,一些总线制产品安装在相距控制器较近的某回路上出现故障,检查这些故障点处的接线及工作电压均正常,如果将这些工作不正常的产品与另一回路相距控制器较远且工作正常的等数量规格产品调换(包括回路板)后,情况则反之。
    例2:同批出厂型号及配置基本相同的两套系统分别安装在同一地区两栋大楼内,其一工作十分稳定,两年来无一次报修,而另一套系统却经常损坏,甚至一年数次发生大面积损坏。
    例3,几个卷帘门控制模块安装在系统某回路上距离控制器约400-500m,平时工作正常,而且单独或当该回路上启动模块数量较少时这几个模块均能正常启动,但是当该回路上的6个声光报警器全部报警加上17个输出模块启动后,再启动这几个卷帘模块时则不动作,造成受控卷帘门该降而不降。以上3例看似与产品性能质量有关,但是经厂方与施工方查明验证:均系系统管线施工问题所造成,将以上工程管线施工问题解决后,系统恢复正常,目前尚未出现上述异常情况。
    据了解,目前国内多数消防电子产品生产企业和消防工程公司每年都会或多或少地收到用户类似的事故报告和维修请求。关于火灾自动报警系统施工中所存在的问题及其危害早已引起国内有关部门及人士的高度重视,正如北京市消防局赵英然在《论消防工程专业施工的几个基本问题》中所说:“消防工程不同于一般工程,它是安全工程。从目前情况看,大部分消防工程专业施工企业只满足消防功能,忽视施工的安装质量,这个问题非常严重,往往导致系统运行不可靠,甚至发生烧毁设备的严重事故。”叫解决火灾自动报警系统施工中存在的诸多问题,应从规范修订、工程设计、施工质量以及验收把关等方面进行系列改进和优化整合。
    2关于管路的敷设
    火灾自动报警系统施工中关于管路的敷设要求在我国GB50016-2003{建筑设计防火规范}(以下称《建规》)、GB50045—95《高层民用建筑设计防火规范》(以下称《高规》、GB50116—98《火灾自动报警系统设计规范》(以下称《设计规范》以及GB50166—1992《火灾自动报警系统施工及验收规范》(以下称《施工验收规范》)中都作了大同小异的规定,如在《设计规范》中:
    第10.2.1条火灾自动报警系统的传输线路应采用穿金属管、经阻燃处理的硬质塑料管或封闭式线槽保护方式布线。
    第10.2.2条消防控制、通信和警报线路采用暗敷设时,宜采用金属管或经阻燃处理的硬质塑料管保护,并应敷设在不燃烧体的结构层内,且保护层厚度不宜小于30mrn。当采用明敷时,应采用金属管或金属线槽保护,并应在金属管或金属槽上采取防火保护措施。采用经阻燃处理的电缆时,可不穿金属管保护,但应敷设在电缆竖井或吊顶内有防火保护措施的封闭式线槽内。
    在《施工验收规范》中还作了如下规定:
    第2.2.1条应符合现行国家标准《电气装置工程及施工及验收规范》的规定。
    第2.2.6条敷设在多尘或潮湿场所管路的管口和管子连接处,均应作密封处理。
    第2.2.8条管子入盒时,盒外侧应套锁母,内侧应装护口,在吊顶内敷设时,盒的内外侧均应套护口。
    从以上规定条款可以看出:有关规范中对管路的敷设要求主要侧重于保护消防配电导线免受机械损伤及其阻燃等作用,却忽略了一个重要方面:即导线管路应兼有屏蔽和泄放强电、漏电、静电、雷电及电磁干扰的作用。由于规范中对管路敷设在许多场合不要求采用金属管或封闭式金属线槽,而塑料管不能起到屏蔽电。磁干扰和泄放雷电、静电、漏电等作用,另外对于室外以及地下建筑的管路敷设要求在上述规范中未作十分有效的规定。
    有些设计部门照搬处方式规范,而对规范中没有明确要求的则应采用性能化设计理念,个别施工方为了降低工程造价而忽视施工质量。如:在室外低洼潮湿甚至在沿海富含腐蚀性地下盐水地区,仍采取在无密封措施的塑料或金属管中穿配电导线的作法(注:即使按规范要求对管路的管口和管子连接处采取了密封措施,也无法解决管路中间有裂缝和耐腐蚀等问题)。
    关于建筑物内的敷管质量及现状也令人堪忧:一方面是规范中的有关要求尚有欠妥之处,造成目前暗敷设管路大多采用塑料管,对管路中应选用何种材质的接线盒也未作明确规定;另一方面施工方不按有关规范要求施工,对明敷设管路也选用塑料管,或者虽然采用了金属管,但在管路的交接处却采用塑料接线盒,或在管(槽)与接线盒接口处不加锁母进行连接和护口保护,使管路多处断开,没有形成整体贯通。将这样的管路即使在控制器入口端接地,也起不到应有的防雷击、抗电磁干扰等作用。现代建筑中各种强电、通讯、控制等各种管线交织纵横,免不了有些管线与火灾自动报警系统的弱电通信及控制管线交叉或并行,这些强电或载波通讯线路对附近的消防配电线路会产生较强的辐射电磁场或电脉冲耦合干扰,从而影响火灾自动报警系统的弱电通信和控制,使系统工作异常。虽然有关国标中对一些主要消防电子产品也作了类似技术要求和检验,但主要侧重于产品本身的检测,受干扰的导线长度一般在1-5m。另外当消防敷设管路与穿在其中的配电导线之间绝缘电阻过低或短路时,对塑料管或没有整体贯通的金属管来说,线与管间的绝缘电阻究竟如何又很难检测并发现短路问题,如果遇有附近强电线路漏电或静电放电以及雷击或雷电感应等情况,由于系统管路不能有效屏蔽和泄放入地,一旦串入火灾自动报警系统将造成无法估量的后果——轻则系统出现故障、漏报、误动、失控等现象,重则造成设备损坏或系统瘫痪。所以对火灾自动报警系统管路的敷设要求应作如下改进:
    (1)室内火灾自动报警系统的配电线路无论明敷还是暗敷,均应在有防火保护措施的金属管或封闭式金属线槽内敷设;当采用矿物绝缘类屏蔽电缆时,可直接敷设。
 (2)敷设在室外或潮湿场所的配电线路应采用阻燃或耐火屏蔽电缆(注:通信线应采用双绞线屏蔽电缆),敷设在电缆井或电缆沟内的屏蔽电缆可不采取防火保护措施。
 (3)对同一回路金属管连接处应采用金属接线盒连接,管子入盒时,盒外侧应套金属锁母将管子锁紧,内侧应装护口;金属线槽交接处应采用U型镀锌金属槽且两边各用两个金属螺钉母连接,待管线敷设好后,要扣好线槽顶端的屏蔽盖;火灾自动报警系统工程中所用的接线盒均应采用金属接线盒;屏蔽电缆中间若有接线头,应将接线头及外屏蔽层焊接后采取绝缘、防潮、防腐处理。
    (4)金属管(槽)以及电缆屏蔽层应在消防控制中心的入口端会同控制器机壳与保护地良好连接,有关保护地及接地电阻等要求应符合《设计规范》中5·7款之规定。
    火灾自动报警系统工程中另一个常见问题是:某些建筑不设有消防专用地线或者设有不合格的地冀:致使系统接地端要么悬空,要么只好接在暖气管、水管或市电“0”线上,不仅保护作用大打折扣,还会引入雷电或其它强电击毁设备,也增加了电击伤人的危险。
    3关于导线的敷设
    火灾自动报警系统配电导线的敷设要求在《建规》、《高规》、《设计规范》和《施工验收规范》中除作了应穿管保护或采用阻燃电缆直接敷设外,还作了其它相应规定,如《施工验收规范》中:
    第2.2.3条在管内或线槽内的穿线,应在建筑抹灰及地面工程结束后进行。在穿管前,应将管内或线槽内的积水及杂物清除干净。
    第2.2.3条不同系统、不同电压等级、不同电流类别的线路,不应穿在同一管内或线槽的同一槽孔内。
    第2.2.3条导线在管内或线槽内,不应有接头或扭结。导线的接头,应在接线盒内或用端子连接。
    第2.2.3条火灾自动探测报警系统导线敷设后,应对每回路的导线用500V兆欧表测量绝缘电阻,其对地绝缘电阻不应小于20MΩ。
    以上条款对确保导线敷设质量起到了一定作用,但是在实际施工中仍存在较多问题,主要集中在以下几个方面:
    3.1在穿线前,不将管内或线槽内的积水及杂物清除干净、也不用锉刀将线槽或管头处的毛刺清除、管子入盒时盒外侧不套锁母、内侧不装护口,致使穿线时划伤导线;对接线盒内的接线头不焊接也不采用防水胶带包裹,降低了导线接线头处的防水和抗拉性能,而且增加了接触电阻;在金属管内设有接线头,穿线时使接线头处的包裹胶带脱落造成短路;对敷设在室外或潮湿场所的导线不采用屏蔽电缆,而是将导线穿在防渗漏措施较差的金属管或塑料管内;对埋人地下的屏蔽电缆接线头,不做防水、防腐蚀和外屏蔽层连接处理。以上施工方法其结果不仅加速了导线老化,缩短了使用寿命,也使导线线与线间以及线与管间的绝缘电阻不合要求甚至短路,使系统无法正常工作。由于规范中对敷管允许采用塑料管或虽然用了金属管却没有整体贯通,这样即使线与管间发生了短路也很难检测和排除。
    3.2将火灾自动报警系统的探测总线与系统的电话线、广播线以及集中机\区域机、控制器\楼层显示器、消防中心\灭火控制器间的通信线、多线联动线、甚至非本系统的导线穿在同一管内或线槽的同一槽孑L内,形成交互干扰,使系统无法正常工作甚至损坏。3.3规范中对火灾自动报警系统的配电导线在是否采用双绞\单根、多芯\单芯以及软\硬等方面未作明确规定和要求,所以设计和施工部门在选用系统配电导线上有些盲目和随意,有些地区甚至要求一概采用单根铜导线。
    目前国产火灾自动报警系统已由早期的多线制改进为总线制,信号传输技术已由过去的开关式改进为数字式,而数字通信在二总线中传输时,要求二总线间的电容值越小越好,如果二总线间的电容值较大,信号传输中的波形畸变就越严重,这对系统通信尤其是远程通信十分不利。经测试:两根并行导线约400m其线间电容值就相当于1000m的双绞导线(铜芯截面积均为1mi"n2),数字通信波形在并行导线中仅传输300m其畸变程度就相当于1000m的双绞导线,可见并行导线与双绞导线对系统总线通信的影响差别之大。因此,火灾自动报警系统的各类通信总线及探测总线均应采用双绞多芯铜导线,对于承担系统通信任务的电缆线亦应采用双绞线屏蔽电缆,只有电源线或多线制控制线可采用单根多芯铜导线。强调采用多芯铜导线是因为多芯铜导线较柔软,在穿线及接线过程中不易折断和划伤。
    3.4在消防工程调试及验收中,有时会遇到上面例3的情况,究其原因是选用导线的铜芯截面过小使导线回路阻抗过大所致,此外由于导线选用不当还会造成系统总线制设备开机时即报大量故障的情况。有的设计和施工部门为了防止出现此类问题,又不顾实际需要一概选用铜芯截面过大的导线、或在某回路上本可敷设一对电源线却多敷了几对电源线,致使施工穿线发生困难并造成不必要的浪费。
    如何选用铜芯截面合适的导线?在目前处方式设计规范中不可能给出详细的明示,应按照性能化建筑防火设计原则,从以下几方面着手解决:
    3.4.1作为产品生产厂,应在产品说明书中给出系统设备的详细技术参数和指标:包括系统各类通信总线的最大允许回路阻抗,各类总线回路的额定带载量,以及各种总线制设备在监视\报警\启动\回答等不同情况下需要消耗的通信总线以及电源总线的最大工作电流,等等……
    关于系统各类通信总线的最大允许回路阻抗,目前国内厂家在其产品说明书中多数没有直接给出或者给出的是总线回路额定通信距离,最大允许回路阻抗通常需要设计和施工部门综合厂方给出的各设备工作参数以及总线回路带载量等指标进行计算后间接得出。笔者认为:这一重要参数厂方在说明书中应尽可能直接给出、不便直接给出的也应给出实用计算方法(尤其是总线回路带载量较大而且在额定带载量范围内允许不同耗电设备自由混接的火灾自动报警系统),以方便工程设计、施工、检测和验收。
    另外针对现场某些消防设备诸如卷帘门、送风机、排烟机、防火阀、电控防火墙等具有动作后自锁功能的设备,厂方可将总线制输出模块设计成单脉冲控制启动方式,以缓解同一总线回路上因模块启动数量过多使电源总线电压下降过大的问题(注:此功能改进与现行GB16806—1997《消防联动设备通用技术条件》中的相关要求不符,从实用角度出发应对该标准作相应修订)。
    3.4.2作为设计和施工部门,应根据工程中系统设备的具体配置及传输距离等情况利用厂方提供的产品指标和参数进行相关计算后,来恰当地选择各总线回路以及多线制联动导线规格。有些厂方给出的参数或指标如:总线最大允许回路阻抗或回路额定通信距离,是指一个总线回路在满载最不利情况下的保底参数,实际工程应用中各总线回路在设备配置及距离等方面有很大差异,如果不考虑工程的具体情况,在管线选择上盲目照搬指标参数或简单地等同划一,一是可能造成系统故障和失控,二是可能增加不必要的管线成本。
    系统的通信总线及探测总线应采用双绞多芯铜导线。在选购通信导线前,应根据建筑平面图计算本系统中各回路最远点设备与控制器间的布线距离,确保最远点通信导线的回路阻抗不大于厂方给定的参数(如:最大允许回路阻抗≤50Ω,折合成单根导线阻抗为≤25Ω),通过计算来选购截面恰当的多芯铜导线。
    解:截面(m㎡)=铜的电阻系数×1000m/50Ω/2
    查《电工手册》铜的电阻系数为0.0175Ω·m㎡/m,代入上式后得出0.7m㎡
    考虑在1000m导线上可能有若于接线头和连接端子的接触电阻,则该回路探测总线应选择截面为1m㎡的双绞多芯铜导线。
    电源总线可采用单根多芯铜导线,两种颜色的单根铜导线应配对使用。在选择电源导线前,应根据建筑平面图以及各电源总线回路的带载情况,先按以下公式计算出相应的电源总线最大允许回路阻抗:
    R(Ω)=1·8×[(24V-18V)/电源总线上的最大工作电流(A)]
    式中:1.8为设备在某回路电源总线上等距离分布情况下的推导系数;24V是火灾探测及消防联动系统电源总线的标准DC供电电压;18V是诸如总线制输出模块、卷帘门等模块内通常设有DC24V继电器,当电源总线上的电压低于18V时,该继电器将不动作。
    电源总线上一些常见的较大耗电设备有:10~15mA/输出模块、20~30mA/卷帘模块、80~120mA/声光报警器、100~150mA/火灾显示盘。
    举例2:某总线回路上共接有5个四总线制声光报警器和10个四总线制输出模块以及若干二总线制探测器、手动报警按钮等设备,声光报警器报警后消耗电源总线电流为100mA/个,输出模块启动后消耗电源总线电流为10mA/-个,二总线制设备仅消耗探测总线电流而不消耗电源总线电流,现场该回路上输出模块与控制器问的最远距离为1000m。求:以上条件下电源总线的最大允许回路阻抗为多少?应选择截面积多大的多芯铜导线可确保远端的输出模块能有效动作?
    解:电源总线上的最大工作电流(A)=0.1×5+0.01×10=0.6(A)
    电源总线最大允许回路阻抗
    R=1.8×[(24V-18V)/电源总线上的最大工作电流(A)]=1.8×6V/0.6V=18Ω
    选择电源导线的铜芯截面应为:
    截面(m㎡)=(铜的电阻系数×1000m)/(18Ω/2=1.944m㎡
 考虑到导线上可能有若干接线头及连接端子的接触电阻,则该回路电源总线应选择截面为2.5m㎡的单根多芯铜导线(当然选用截面为2.5m㎡的两色双绞多芯铜导线也是可以的)。
 笔者认为:设计部门在承接消防工程设计时,除完成当前要求的系统配置图、管线施工图等设计外,还应作出有关配电管线设计计算书提供给有关部门和施工单位,这对消防主管部门加强消防管理、搞好建审、验收、检测和监督,对正确指导施工方的材料选购及优化施工,推进我国性能化防火设计,将起到一举多得的作用。

文章来源:消防指南网                       作者:佚名
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