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火灾报警系统和电梯交互

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在现有混凝土墙内无法隐藏电线时,带有线模滚道的拉站式启动装置

看看火警、喷水灭火和电梯控制如何根据当前的消防和电气法规要求协同工作

多年来,电梯技术朝着提高性能和安全性的方向发展。 早期版本基本上是绳索和篮子事务,机械完整性的损失可能导致用户死亡。 1852 年取得了巨大进步,当时 Elisha Otis 发明了安全电梯。 如果升降缆绳断裂或滑轮失效,由于弹簧激活装置会与导轨接合,因此轿厢不会坠落,这进一步发展为现代安全。 这一发展消除了整类潜在的灾害模式,但在 1960 年代仍然存在重大灾害。

如果发生火灾,一个或多个喷头会打开,释放出大量的水。 一般来说,只要有足够的洒水喷头分布和充足的供水,这足以在火势蔓延之前将其扑灭。 然而,由于火灾的强度和燃料供应充足,水的释放可能无法扑灭火灾。 此外,如果洒水喷头位于电梯门附近,水的释放可能会使电梯呼叫按钮(一个常开开关)短路,从而将电梯轿厢带到受影响的楼层。 自动门在打开时会将车内的乘客暴露在火热的爆炸中,并带来悲惨的后果。

这些事件发生在 1970 年代之前,当时电梯功能与建筑物的火灾报警系统更加集成。 操作协议的一部分开始包括可以防止上述事件链的元素。 我们将看看火警、喷水灭火和电梯控制如何根据当前的消防和电气法规要求协同工作。 首先,有必要考虑现代火警系统的要求以及它们是如何在设计/建造的基础上实施的。 然后,我们将描述电梯连接。

重要的是要注意,提供我们正在考虑的保护的火警系统远不止是一串住宅型烟雾探测器,即使它们连接在一起以协同工作。 虽然这些可以为单户住宅甚至多用途公寓楼提供足够的保护,但它们远远达不到公共建筑所需的保护,尤其是在配备一部或多部电梯的情况下。

一个功能齐全的火警系统的特点是有一个中央控制面板。 此类系统的一个重要特征是所有元素都受到持续监督。 需要强调的是,这并不意味着个人坐在监视器前观看警报事件。 相反,监控是通过电子方式完成的,除非出现异常状态,否则不需要人工干预。

中央控制面板报告的报警系统将处于至少三种状态之一:

  • 正常,其中没有报警事件,系统的所有元素都功能齐全
  • 警报,其中一个或多个启动设备检测到异常数量的烟雾或热量:警报设备将发出声音,控制面板将在其字母数字用户界面上报告该情况。
  • 麻烦的是,如果电子监控功能检测到系统功能丧失但没有直接的火灾证据。

目前使用的火警系统有两种类型——传统的和可寻址的。 可寻址系统是在 1990 年代开发的,可在新的和现代化的安装中找到。 传统系统在较旧的(“遗留”)装置中很常见,包括似乎不需要升级的小型建筑。 在不更换所有硬件的情况下,将传统系统升级到可寻址状态是可行的。 现有的控制面板保留了新的电路板,整个建筑物的金属管道保持原位。 作为升级的一部分,拉出新的接线,添加了可寻址的磁头和底座,并对控制面板进行了重新编程。

首先,我们将描述一个典型的传统火灾报警系统的结构和操作。 有许多制造商。 除了编程细节外,他们的系统非常相似。 (但是,硬件不可互换。)传统系统的组成部分包括中央控制面板、启动设备网络和通知设备网络。

常见的启动装置是烟雾探测器、热探测器和拉站。 在电气上,它们本质上是相同的,尽管它们采用不同的形式。 它们连接在称为“区域”的并联串中,并且可能处于两种状态之一:非警报(关闭或不导通)和警报(开启或导通)。 手拉站是一个简单的开关,通过投掷开关将其打开,从而激活或置于警报状态。 通常,外壳有一个前玻璃面板,在激活之前必须将其打破。 (这有助于阻止破坏者制造误报,因为已经发现他们在打破玻璃之前会三思而后行。)

启动设备连接在一个或多个电路或区域中。 如果所有启动设备都处于关闭状态,则系统不会报警。 如果任何单个设备导通,系统将发出警报。 每个区域分别连接回控制面板,并连接到外壳内部端子板上的一对螺钉端子,然后内部接线将每个区域连接到单独的印刷电路板或卡。 这些卡安装在插槽中,如有必要可以轻松更换。 每个区域都通过两条导线连接起来,这些导线穿过金属管道系统,因此启动设备可以根据需要通过菊花链连接到建筑物的走廊或区域,以提供防火保护。

大多数启动设备导体在 24 VDC 下运行,因此系统符合功率限制条件。 一个导体为负极,另一个为正极。 两者都与地面隔离。 由于控制面板机箱上的连接器,金属线槽接地。 导体上的直流电压有两个用途:它为固态烟雾探测器供电,并为启动设备电路提供监控电压,以便控制面板对其进行监控。 在正常状态期间的任何时候,都会监视区域的开路和接地短路(即接地管道的故障)。

开路可以与正常、非报警状态区分开来,在正常状态下,所有启动设备都处于基本零欧姆水平,因为采用了巧妙的布置,即低千欧范围内的线路末端电阻器(因制造商而异)放置在离控制面板最远的启动设备之后。 要保持正常状态,控制面板必须始终读取此电阻。 线路末端电阻放置在最终启动设备的底部。 在加拿大,该电阻器需要在单独的外壳中。 在欧洲,使用终端电容器。 新西兰的一家火警制造商提供了一个控制面板,可以对其进行编程以容纳电阻器或电容器。

通知设备可以是喇叭、闪光灯或其他信号单元。 钟声可用于护理 home 或类似设施,以免打扰居民。 闪光灯与喇叭一起使用,因此可以通知听障人士。 通知设备需要比启动设备更大的导体,因为当所有喇叭同时操作时会产生相当大的电流消耗。 通常情况下,有两种电压——较低的电压用于监控区域,较高的电压用于在系统进入警报状态时操作设备。

以上评论适用于传统系统。 应该注意的是,该系统提供对内部控制面板电路的监控。 如果卡坏了,就会产生故障信号。 此外,由于串联连接的 24 伏或 6 伏电池提供 12 伏直流备用电源,因此如果交流或直流电源丢失,则会产生故障信号。 只有当两个电源同时发生故障时,系统才会出现故障,并且不会有警报功能——这种情况极不可能发生。

可寻址火警系统比传统系统有明显的进步。 它于 1980 年代中期问世,并在今天占据市场主导地位。 在传统系统中,火警控制面板只能显示其拥有的信息,在报警的情况下,该信息是导电启动装置所在的区域。 在可寻址系统中,每个发起设备都有一个离散的数字地址。 火警控制面板每隔几秒钟询问每个设备以确定其状态以及其他状态信息。

没有必要为每个位置库存一个单独的替换头。 通过插入编程卡或以某种其他方式输入二进制地址,将地址输入到每个设备基址中。 底座和火警控制面板的编程说明包含在设备随附的安装手册中。 这些手册也可在各个制造商的网站上找到。

控制面板连接到两条电话线,因此如果出现非正常状态,将通知当地消防部门和/或 Underwriters Laboratories Inc. 列出的中央监控站。 测试呼叫由控制面板按计划自动发起,如果任何一条电话线出现故障,都会产生故障信号,以便采取措施纠正这种情况。

火灾发生时不启动报警系统,不首先产生故障信号,这是不可想象的,这就是系统的“监控”能力。 此外,火警系统与喷水灭火系统相连,因此任何水流都会转化为火警。 因此,每个喷头实际上都变成了一个额外的启动装置,大大增加了火警系统的功能。

要设计或安装火警,有必要对喷水灭火系统有相当全面的了解,因为它们与火警系统紧密结合。 一个设计、安装和维护得当的喷水灭火系统以及充足的水源可以在火势蔓延之前将其扑灭,任何水损害都将远小于可蔓延火势造成的损失。 喷头已经存在很长时间了。 在 1800 年代初期,它们只不过是排列在工厂和工业设施天花板上的一系列喷嘴。 发生火灾时,工人必须打开阀门放水。

由于启动水流的延迟和冻结的可能性,这种安排并不令人满意。 此外,由于每个头的阀门不切实际,在火灾的直接区域之外可能会有大范围的水损坏。 此外,火灾精确位置处的水流将不是最佳的,如果无人照管,建筑物将无法得到保护。 这些缺陷在 1890 年通过玻璃盘式自动喷头的发明消除,至今仍在使用。 会破碎的玻璃灯泡或会在预定温度下熔化的金属合金可确保仅在需要时释放水。 如果火势蔓延开来,就会激活额外的火头,大多数火势将很快被扑灭。 在人类确认火已熄灭后,可以关闭受影响区域的水阀并排水,直到安装新的水头。

为了有效,洒水喷头需要有充足的供水。 那些不熟悉这些系统内部工作原理的人认为它们只是简单地连接到家庭供水系统。 不是这种情况。 必须从供水总管引出一条没有收缩的超大支管,或者必须通过大管道将单独的(不一定是饮用水)供水连接到蓄水池、高架水箱或其他供水系统。

有两种类型的喷淋区,湿式和干式,它们可以在同一建筑物内共存。 在湿式系统中,为洒水喷头供水的管道直接连接到供水系统。 它始终充满水并完全加压,除非有意排水。 在干式系统中,区域管道充满加压到某个预设水平的空气。 如果压力下降(根据设计,由于一个或多个喷头打开),一个自动阀将打开。 通过开放式喷头逸出的空气将允许水流。

在某些方面,湿式系统是优选的。 供水是即时的,而在干式系统中,可能需要长达一分钟的时间。 湿式系统实际上不太容易受到腐蚀,因为在干式系统中,会有湿空气和冷凝水的混合物,从腐蚀的角度来看,这比完全加压的水(氧气较少)更糟糕。 干式系统的一大优点是不易冻结,尽管支管运行中的低点和冷凝可能会出现问题。

通常,在干式系统中,自动阀之前的供水压力为 160 psi。 尽管该压力高于区域气压,但除非气压下降到一定水平,否则自动阀不会打开。 这是由于装有弹簧的鳍状肢。 空气压缩机连接到管道的干燥部分,在区域阀之后。 可以对其进行调节以保持预定的气压,或者每个区域都可以有一个空气阀和压力表,因此可以手动添加空气。

干燥侧的工作压力应设置为约 55 psi。 如果它下降到 50 psi,则可以添加空气。 如果它下降到 39 psi,故障通知将出现在火警控制面板上,字母数字显示屏会指示哪个防区低。 如果气压下降到 31 psi(这些是典型值),鳍状肢将跳闸,该区域将被淹没。 尽管如此,仍不会释放水,因为喷头保持关闭。 但是,如果管道破裂导致空气流失,则会释放水。 此外,火警系统将进入报警状态,并鸣响喇叭。 自动呼叫将向消防部门或中央监控站发出警报,防火门将关闭,任何可燃气体供应将被关闭,并且将执行编程到火警控制面板中的其他操作。

较新的干式系统将依靠火警控制面板上的故障通知来提醒维护人员添加空气,并找到并纠正泄漏。 对于可能有数千英尺螺纹钢管的旧系统,可能需要有人每隔几个小时检查每个区域的气压表,并根据需要添加空气。 通常会保留日志,以便可以注意到趋势并采取纠正措施。 有时,缓慢的泄漏很难确定,因此有必要故意淹没系统,首先禁用火警控制面板上的受影响区域。 禁用区域会启动故障信号,因此应提前通知中央监控站。

多年前,喷水灭火系统内的水流会通过水力锣,发出响亮的警报。 现在,这是通过电连接到火警控制面板的水流传感器来实现的。 此外,如果区域水阀关闭,防拆开关将产生故障信号。 此外,还有前面提到的低空故障警报。

这些是广泛使用的喷水灭火系统的主要特点。 尽管并非所有场所都需要,但喷水灭火系统增加了火灾报警系统的能力,可以挽救生命和财产。 正如我们所见,一些建筑系统与火警系统进行了有益的交互。 其中一个突出的问题是在每栋建筑物中发现的一个或多个电梯系统,这些电梯升至很少的楼层。

我们已经提到过电梯轿厢的问题,乘客被准确地召唤到发生热火场的楼层。 火警系统可防止这种情况发生。 另一个保护措施,分流跳闸,在喷水灭火之前断开机房中的主电梯电源,如果这些区域有这样的装备。 热敏启动装置放置在喷头旁边。 该设备的温度阈值低于喷头,因此电梯的电源将在水流之前关闭。 此操作非常重要,因为水流会阻止电梯机器制动机构工作并使电气控制线路短路,从而破坏我们所依赖的许多安全功能。

当火灾威胁到电梯的正常运行时,另外两项紧急行动就会启动。 第一阶段紧急召回在发生火灾时不间断地将电梯轿厢返回到安全位置。 这通常是一楼。 但是,如果警报条件源自该位置的启动设备,则预先选择的备用楼层将成为目的地。 第二阶段消防员行动将在响应人员到达后开始运作。 仅在将特殊钥匙插入 Phase II 操作钥匙开关时才可用。 第二阶段优先于第一阶段,因此消防员可以手动控制电梯,包括打开和关闭门。 消防员在工作过程中能够进入和控制电梯是很重要的。 他们需要使用它们进入某些楼层,这些楼层对于消除地狱火可能至关重要。 此外,他们受过特殊训练,所以他们知道什么不该做(即,去一个涉及大量人员的楼层并打开电梯门,让自己暴露在爆炸中)。

我们已经研究了火警系统以及它如何与其他建筑系统相互作用。 许多电梯技术人员了解如何进行连接,这是他们工作的一部分,但是当系统第一次被发现运行不稳定时,可能需要更详细的了解才能让事情重回正轨并确保未来几年的可靠运行。

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David Herres 持有新罕布什尔州电工大师执照,并在该州北部担任电工多年。 自 2006 年以来一直专注于写作,曾为 ELEVATOR WORLD、Electrical Construction and Maintenance、Cabling Business、Electrical Business、Nuts and Volts、PV Magazine、Electrical Connection、Solar Connection、Solar Industry Magazine、Fine 等杂志撰稿。 Home建筑杂志和工程新闻。

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