地铁工程电动防火阀与风机联动功能的实现

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)上海市城市建设设计研究总院 作者:高旭旻

  通风空调系统中,风机前一般会设一个常开式电动防火阀,当防火阀熔断关闭时,联动关闭风机,避免风机在风道关闭后继续运行,起到保护风机的作用。地铁通风空调系统比较复杂,不同系统下常开式电动防火阀与风机的联动功能各不相同。

1、地铁工程常开式电动防火阀的定义

  地铁工程常开式电动防火阀有两种:一种采用FF1编号,是常开式电动防烟防火阀,正常状态常开,电动操作,电动或手动复位,70°C熔断关闭防火阀,用于送、排风管道;另一种采用FP1编号,是常开式电动排烟防火阀,正常状态常开,电动操作,电动或手动复位,280°C熔断关闭防火阀,用于排烟管道或排风兼排烟管道。两种防火阀的区别在于熔断器的熔断温度不同。

2、地铁工程常开式电动防火阀工作原理

  常开式电动防火阀的状态输出端子有3个:开状态信号(A)、关状态信号(C)和公共端(B)。防火阀操作装置原理如图1所示。

常开式电动防火阀操作装置原理图

图1 常开式电动防火阀操作装置原理图

  正常情况时,防火阀保持开启状态,公共端(B)与开状态信号输出端(A)之间导通,控制系统判断防火阀处于开启状态;发生火灾时,烟(温)感探头发出火警信号,控制系统输出DC24V电源至防火阀控制机构电磁铁,电磁铁通电,通过连接片将操作机构上挂钩与棘爪脱开,棘爪与叶片轴固定在一起,此时叶片在阀体弹簧力的作用下迅速关闭;当管道内气流温度达到熔断器的熔断温度时,易熔片熔断,易熔杆在压簧作用下迅速打开,此时弹簧Ⅰ失去拉力,在弹簧Ⅱ的作用下挂钩与棘爪脱开,叶片迅速关闭。防火阀电动或熔断关闭的同时,主轴上的压片转动90°,微动开关释放,切断A-B回路,电磁铁DT断电,此时微动开关B-C接通,输出阀门关闭信号。由于阀门的电动关闭信号与熔断关闭信号通过同一组端子输出,控制系统必须通过逻辑编程才能分辨出防火阀熔断关闭信号。

3、常开式电动防火阀与风机联动功能的实现

  3.1、通风小系统

  图2是某车站的通风小系统T1的原理图及操作控制表。工艺要求风机XPF-I1与常开式电动排烟防火阀T1/FP1-1在正常通风和火灾运行时均开启,同时要求火灾模式下,当T1/FP1-1熔断关闭时,联动关闭风机XPF-I1。

通风小系统原理图及操作控制表

图2 通风小系统原理图及操作控制表

  图3为排风兼排烟风机和防火阀的联动控制流程。当执行火灾模式后,通过加载程序,持续判断T1/FP1-1是否关闭,当收到防火阀关到位信号,控制系统发出关风机命令,以实现防火阀熔断关闭联动风机的功能。

防火阀熔断关闭联动关风机逻辑框图

图3 防火阀熔断关闭联动关风机逻辑框图

  此类常开式电动防火阀与风机联动功能比较简单,由于防火阀与风机一一对应,因此该功能的实现可适当优化。当防火阀熔断关闭时,联动功能通过程序实现需经过以下流程:控制电缆将防火阀熔断关闭信号送至控制系统远端I/O模块箱,模块箱通过通信网络将该信号送至位于环控电控室的主控PLC,PLC经程序判断后输出关闭风机信号,信号通过以太网接口送至环控电控柜内的联动PLC,联动PLC执行关闭风机命令;如改为采用硬线联锁,只需经过以下流程:控制电缆将防火阀熔断关闭信号送至环控电控柜内的联动PLC,联动PLC执行关闭风机命令。通过以上分析可以看出,硬线联锁的中间环节少,相应地,故障点也会减少,从而可提高该联动功能的可靠性。

  3.2、空调通风小系统

  图4是某车站的空调通风小系统K1的原理图及操作控制表。工艺要求小新风空调工况时,XXF-I1与K1/FF1-1联动,XK-I1与K1/FF1-3联动,阀开风机开,风机关阀关;其余工况时,XHPF-I1与K1/DT-1联动,XK-I1与K1/FF1-2联动,阀开风机开,风机关阀关。联动功能较复杂,存在正常情况下多工况运行(通风运行、小新风空调运行、全新风空调运行),一个风机(XK-I1)在不同工况与不同防火阀(K1/FF1-2、K1/FF1-3)的联动,必须通过程序才能实现。

  此类系统也可优化。通过图1所示常开式电动防火阀操作装置原理图可以看出,操作装置内有2根弹簧参与防火阀的开启及关闭动作。上述系统在正常工况下也需对常开式电动防火阀操作,日复一日的频繁操作会造成弹簧的金属疲劳,产生损坏,大大降低防火阀的寿命,甚至会出现火灾时防火阀已损坏,达不到防、排烟功能的情况。因此,建议通风系统在每个防火阀处设计增加220V电动调节阀,由电动调节阀实现与风机的联动功能。

空调通风小系统原理图及操作控制表

图4 空调通风小系统原理图及操作控制表

  3.3、车站大系统

  图5是某车站大系统原理图及操作控制表的摘选。工艺要求当TK/FP1-I1、TK/FP1-I2中任一排烟防火阀在火灾工况熔断关闭时,关闭HPF-I1、HPF-I2、KT-I1、KT-I2。

车站大系统原理图及操作控制表摘选

图5 车站大系统原理图及操作控制表摘选

  车站大系统中,常开式电动防火阀熔断联动关闭风机的逻辑编程与通风小系统类似,只是由于风机与防火阀不一一对应,且有多种火灾模式,对防火阀的操作及判断稍有不同。站厅公共区火灾时,关闭防火阀TK/FP1-I2,并加载程序持续判断TK/FP1-I1是否关闭;站台公共区火灾时,关闭防火阀TK/FP1-I1,并加载程序持续判断TK/FP1-I2是否关闭;当收到需程序判断的防火阀关到位信号时,控制系统发出关HPF-I1、HPF-I2、KT-I1、KT-I2命令以实现防火阀熔断联动关闭风机的功能。

  由于车站大系统存在火灾模式下常开式电动防火阀通过程序关闭的情况,而防火阀经程序关闭与熔断关闭的关到位状态经同一组端子输出,因此无法参照通风小系统的硬线联锁优化方案,提高联动功能的可靠性。当然,如果厂家可以对防火阀的制造工艺改进,使防火阀能提供一组独立的熔断关闭信号输出端子,则可将该信号接入联动风机的控制回路实现硬线联锁功能。

4、结语

  针对地铁工程通风空调专业的3种典型系统,本文详细地描述了常开式电动防火阀与风机联动功能的实现及优化方案。当防火阀与风机联动采用一对一方式时,控制系统可以很容易的实现该功能;当防火阀与风机联动采用一对多或多对多的复杂方式时,控制系统实现该功能也会变得复杂,甚至可能会出现受防火阀产品本身限制或编程语言的限制,机器不能判断的联动控制要求。同时,应避免常开式电动防火阀的频繁操作。

  通过分析,希望能使通风工艺设计人员对控制系统有更多的了解,开拓思路,结合通风工艺本身的要求,选择或提出更好的联动控制方案,为地铁系统的优化做出贡献。

参考文献

  [1]GB50157—2003地铁设计规范[S].

  [2]GB50016—2006建筑设计防火规范[S].

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