第3章_消防联动控制系统
第3章消防联动控制系统
本章知识要点：
1．火灾联动控制器的类型、基本功能。
2．其他系统设备与器件广播系统、按钮、报警器的功能与设置。
3．控制系统功能模块、火灾报警显示盘的原理、用途。
4．自动水灭火系统：室内消火栓系统、自动喷水灭火系统的分类、原理、应用。
5．自动气体灭火系统：灭火气体、有管网气体灭火系统、气体自动灭火控制器。
6．其他防火系统：排烟风机防火系统、正压送风机防火系统、对中央空调机新风机的控制、对电梯及其迫降的控制、防火卷帘防火门的控制、对火灾紧急广播系统的控制。
3．1消防联动控制的要求与功能
联动控制器与火灾报警控制器配合，通过数据通信，接收并处理来自火灾报警控制器的报警点数据，然后对其配套执行器件发出控制信号，实现对各类消防设备的控制，联动控制器及其配套执行器件相当于整个火灾自动报警控制系统的“躯干和四肢”。
3．1．1 联动控制器的分类
1．按组成方式分类
1）单独的联动控制器。
消防控制中心火灾报警控制系统由两方面构成，即火灾探测器与报警控制器单独构成探测报警系统，再配以单独的联动控制器及其配套执行组件。
2）带联动控制功能的报警控制器。
这类控制器既接收火灾探测器的报警信号，又通过配套执行组件联动现场消防外控设备，联动关系是在报警控制器内部实现。
2．按其用途分类
1）专用的联动控制装置。
具有特定专用功能的联动控制装置。如水灭火系统控制装置、防烟排烟设备控制装置、气体灭火控制装置。
2）通用的联动控制器。
这类联动控制器可通过其配套中继执行器件提供控制接点，可控制各类消防外控设备，而且还可对探测点与控制点之间现场编程设置控制逻辑对应关系。
3．按电气原理和系统连线分类
1）多线制联动控制器。
这类联动控制器与其配套执行组件之间采用一一对应关系，每只配套执行组件与主机之间分别有各自的控制线、反馈线等。一般控制点容量比较小。
2）总线制联动控制器。
这类联动控制器与其配套执行件的连接采用总线方式，有二总线、三总线、四总线等不同形式。具有控制点规模大，安装调试及使用方便等特点。
3）总线制与多线制并存的联动控制器。
这类联动控制器同时有总线控制输出和多线控制输出。总线控制输出适用于控制各楼层的消防外控设备，如各楼层的声光报警装置、各楼层的空调、风机、防火卷帘门等。多线控制输出适用于控制整个建筑物集中的中央消防外控设备，如消防泵、喷淋泵、集中的送风机、排烟机及电梯等。3．1．2联动控制器的基本功能
1) 能为与其直接相连的部件供电。
2) 能直接或间接启动受其控制的设备。
3) 能直接或间接地接收来自火灾报警控制器或火灾触发器件的相关火灾报警信号，发出声、光报警信号。声音报警信号能手动消除，光报警信号在联动控制器设备复位前应予保持。
4) 在接收到火灾报警信号后，按国家标准GB50116-98所规定的逻辑关系，完成下列功能：
（1）切断火灾发生区域的正常供电电源，接通消防电源；
（2）能启动消火栓灭火系统的消防泵、并显示状态；
（3）能启动自动喷水灭火系统的喷淋泵，并显示状态；
（4）能打开雨淋灭火系统的控制阀，启动雨淋泵并显示状态；
（5）能打开气体或化学灭火系统的容器阀，能在容器阀动作之前手动急停，并显示状态；
（6）能控制防火卷帘门的半降、全降，并显示其状态；
（7）能控制平开防火门，显示其所处的状态；
（8）能关闭空调送风系统的送风机、送风阀门，并显示状态；
（9）能打开防排烟系统的排烟机、正压送风机及排烟阀、正压送风阀，并显示其状态；
（10）能控制常用电梯，使其自动降至首层；
（11）能使受其控制的火灾应急广播投入使用；
（12）能使受其控制的应急照明系统投入工作；
（13）能使受其控制的疏散、诱导指示设备投入工作；
（14）能使与其连接的警报装置进入工作状态。
对于以上各功能，应能以手动或自动两种方式进行操作。
5）当联动控制器设备内部、外部发生下述故障时，应能发出与火灾报警信号有明显区别的声光故障信号。
（1）与火灾报警控制器或火灾触发器件之间的连接线断路；
（2）与接口部件间的连线断路、短路；
（3）主电源欠压；
（4）给备用电源充电的充电器与备用电源之间的连接线断路、短路；
（5）在备用电源单独供电时，其电压不足以保证设备正常工作时。
对于以上各类故障，应能指示出故障类型，声故障信号应能手动消除，光故障信号在故障排除之前应能保持。故障期间，非故障回路的正常工作不受影响。
6) 联动控制器设备应能对本机及其面板上的所有指示灯、显示器进行功能检查。
7) 联动控制器设备处于手动操作状态时，如要进行操作，必须用密码或钥匙才能进人操作状态。
8) 具有隔离所控制设备功能的联动控制器设备，应设有隔离状态指示，并能查寻和显示被隔离的部位。
9) 联动控制器设备应具有电源转换功能。当主电源断电时，能自动转换到备用电源；当主电源恢复时，能自动转回到主电源；主、备电源应有工作状态指示。主电源容量应能保证联动控制器设备在最大负载条件下，连续工作4h以上。
3．1．3消防控制设备及其功能
消防控制设备门类很多，联动功能相对比较复杂，其信息处理框图如图所示：
图3-1 火灾信息处理框图
国家标准《火灾自动报警系统设计规范》(GB 50116-98)对消防控制设备的控制、显示功能作出了明确规定。
1．消防控制室控制及显示功能：
1）控制消防设备的启、停、并应显示其工作状态；
2）消防水泵、防烟和排烟风机的启、停、除自动控制外，还应能手动直接控制。
3）显示火灾报警、故障报警部位；
4）显示保护对象的重点部位、疏散通道及消防设备所在位置的平面图或模拟图等。
5）显示系统供电电源的工作状态。
2．消防应急广播控制功能
消防控制室应设置应急广播的控制装置，其控制程序应符合下列要求：
1）二层及以上的楼房发生火灾，应先接通着火层及其相邻的上下层；
2）首层发生火灾，应先接通本层、二层及地下各层；
3）地下室发生火灾，应先接通地下各层及首层；
4）含多个防火分区的单层建筑，应先接通着火的防火分区及其相邻的防火分区。
3．消防通信设备控制功能
1）消防专用电话网络应为独立的消防通信系统。
2）消防控制室应设置消防专用电话总机，且宜选择共电式电话总机或对讲通信电话设备。
3）下列部位应设置消防专用电话分机：
（1）消防水泵房、备用发电机房、配变电室、主要通风和空调机房、排烟机房、消防电梯机房及其他与消防联动控制有关的且经常有人值班的机房。
（2）灭火控制系统操作装置处或控制室。
（3）企业消防站、消防值班室、总调度室。
4．电源控制要求
1）消防控制室在确认火灾后，应能切断有关部位的非消防电源。
2）接通警报装置及火灾应急照明灯和疏散标志灯。
5．电梯控制、显示功能
1）消防控制室在确认火灾后，应能控制电梯全部停于首层。
2）接收其反馈信号。
6．室内消火栓系统的控制、显示功能
室内消火栓系统是建筑内最基本的消防设备。按照规范规定，消防控制室对室内消火栓系统应有下列控制、显示功能：
1）控制消防水泵的启、停。
2）显示启泵按钮的位置。
3）显示消防水泵的工作状态、故障状态。
7．自动喷水灭火系统的控制、显示功能
自动喷水灭火系统是目前世界上应用最广泛的一种固定消防设备。自动喷水灭火系统以及水喷雾灭火系统在消防控制室的消防控制设备上应有下列控制显示功能：
1）控制系统的启、停。
2）显示消防水泵的工作状态、故障状态。
3）显示水流指示器、报警阀、安全信号阀的工作状态。
8．管网气体灭火系统的控制、显示功能
按照规范要求，卤代烷、二氧化碳等管网气体灭火系统在消防控制室的消防控制设备上应具有下列控制、显示功能：
1）显示系统的手动、自动工作状态。
2）在报警、喷射各阶段，控制室应有相应的声、光警报信号，并能手动切除声响信号。
3）在延时阶段，应自动关闭防火门、窗，停止通风、空调系统，关闭有关部位防火阀。
4）显示气体灭火系统防护区的报警、喷放及防火门、防火卷帘门、空调等设备的状态。
9．泡沫灭火系统的控制、显示功能
根据规范要求，泡沫灭火系统在消防控制室的消防控制设备上应有下列控制、显示功能：
1）控制泡沫泵及消防水泵的启、停。
2）显示系统的工作状态。
10．干粉灭火系统的控制、显示功能
根据规范要求，干粉灭火系统在消防控制室的消防控制设备上应有下列控制、显示功能：
1）控制系统的启停。
2）显示系统的工作状态。
11．常开防火门的控制功能
根据规范要求，消防控制设备对常开防火门的控制应符合下列要求：
1）门任一侧的火灾探测器报警后，防火门应自动关闭。
2）防火门关闭信号应反馈到消防控制室。
12．防火卷帘的控制功能
根据规范要求，消防控制设备对防火卷帘的控制应符合下列要求：
1）疏散通道上的防火卷帘两侧应设置火灾探测器组及其报警装置，且两侧设置手动控制按钮。
2）疏散通道上的防火卷帘应按下列程序自动控制下降：感烟火灾探测器动作后，卷帘下降距地（楼）面1. 8m；感温火灾探侧器动作后，卷帘下降到底。
3）火灾探测器动作后用作防火分隔的防火卷帘，应下降到底。
4）感烟、感温火灾探测器的报警信号及防火卷帘的关闭信号应反馈至消防控制室。
13．防烟、排烟设施的控制、显示功能
根据规范要求，消防控制设备对防烟、排烟设施应有下列控制、显示功能：
1）停止有关部位的空调送风，关闭电动防火阀，并接收其反馈信号。
2）启动有关部位的防烟、排烟风机、排烟阀等，并接收其反馈信号。
3）控制挡烟垂壁等防烟设施。
3．2灭火设备的控制
3．2．1 灭火剂种类和选择
用于灭火的主要灭火剂有水、干粉、泡沫、卤代烷、二氧化碳、七氟丙烷等。
灭火剂选择应考虑以下因素：
1）火灾种类。灭火剂和火灾种类之间有表3-1的关系。
表3-1 灭火剂和火灾种类之间关系表
B类火灾
C类火灾电器火灾
灭火剂种类A类火灾
油品水溶性液体
水√ｏｏ×ｏ
√√√√
磷酸铵盐√
干粉
碳酸氢钠×
泡沫√√ｏ×ｏ
卤代烷√√√√√
二氧化碳×√√√√
七氟丙烷×√√√√
注：A类火灾-普通固体可燃物火灾；B类火灾-油脂及可燃液体火灾；C类火灾-可燃气体火灾。√-表示可采用；ｏ-表示可以用水喷雾、细水雾、抗溶性泡沫系统、喷雾泡沫系统；×-表示不可用。
2）有效程度。指灭火剂用于扑救火灾时的用量和灭火速度，一般力求灭火剂用量要少、要省而灭火速度要快。
3）被保护物的污损程度。用灭火剂灭火，应尽量减少被保护物的污损程度，减少因灭火而带来的损失，有的场合时绝对不允许有污损的，在可供选择的灭火剂中，水也会带来被保护对象的污损。
4）相容性。不同性质的灭火剂有的不能在同一场合同时使用，同时使用会降低灭火效果，主要指干粉灭火剂与干粉灭火剂，或干粉灭火剂与泡沫灭火剂不相容的灭火剂，详见表3-2。
表3-2 不相容灭火剂对比表
项目干粉灭火剂示例干粉或泡沫灭火剂示例
干粉与干粉碳酸氧钾碳酸氢钠磷酸铵盐
碳酸氢钾碳酸氢钠蛋白泡沫
干粉与泡沫
碳酸氢钾碳酸氢钠化学泡沫
5）毒性。指灭火剂在使用过程中对人的毒害。
6）经济性。指不同灭火剂的灭火系统所需设备的工程投资和使用费用，应相对经济。
7）环境影响。灭火剂使用从宏观角度，考虑对环境长远的影响，以卤代烷为例，尽管有灭火速度快、灭火用量少、灭火效果好的优点，单由于会破坏大气臭氧层等一系列问题，从环保角度需对它逐步限时限制生产和使用。3．2．2 室内消火栓系统
在建筑物各防火分区(或楼层)内均设置消火栓箱，内装有灭火水龙带、水枪、连接锁扣和消火栓按钮。在消防栓按钮按下后，触发信号经输入
总线进入
火灾报警控制系统，达到自
动启动消防泵的目的。
消火栓按钮与手动报警按钮不同，除了发
出报警信号还有直接启动消防泵的功能。消火栓按钮必需安装在消火栓箱内，当敲破消火栓箱门玻璃使用消火栓时，才能使用消火栓按钮报警。通过硬连接自动启动消防泵以补充水源，供灭火时使用。
整个控制过程如下：当发生火灾时，消火栓箱玻璃罩被击碎，按下消火栓按钮报警，火灾报警控制器接收到此报警信号后，发出声光报警指示，显示并记录报警地址和时间，同时将报警点数据传送给联动控制器经其内部逻辑关系判断，发出控制执行指令，使相应继电器动作，自动控制启动消防泵。
图3-2室内消防栓灭火系统控制原理图
同时消防栓按钮不经报警总线直接将信号送往控制器，以保证水泵启动的可靠性。室内消防栓灭火系统控制原理图如图3-2所示。
图3-3 消防栓用消防泵控制电路图（两泵互备）
消防泵电气控制实现。消防栓用消防泵控制电路图如图3-3所示。消火栓按钮一般构成或逻辑条件去启动消防泵，即任一消火栓按钮按下，均能启动泵。正常情况下，消火栓内按钮常开触点均处于开状态，当任一消防栓按钮按下，则4KA加电，其常开触点闭合，使继电器3KT加电，延时后其触点闭合，继电器6KA加电，并与自身常开触点构成自锁回路。串接在自动起泵回路的6KA常开触点也闭合，若SAC转换开关转到1号泵用2号泵备档位，则主继电器1KM加电动作，1号泵动力回路1KM常开触点闭合，则1号消防水泵开始运行。同理，若SAC转换开关转到2号泵用1号泵备档位，则2号消防水泵开始运行。
由于消防灭火设备的特殊性，并须保证设备高可靠性的工作。通常在涉及重要考虑到备用消防水泵，并且在正常工作水泵出现故障时备用水泵自动投入运行。互备自投回路在图中进行了设计。若SAC转换开关转到1号泵用2号泵备档位，则将1号泵作为正常使用泵，2号泵作为备用泵。6KA常开触点闭合后，由于故障1KM没有动作,1号泵没有启动,则备用自投回路启动,2KT加电动作,延时后其常开触点闭合,2KM加电动作,则2号泵开始运行。2号泵用1号泵备动作过程同理。
控制回路中还包括控制电源指示回路、水位过低指示回路、水位过低停泵回路、消防中心直接启泵停泵回路、消防栓箱起泵指示回路、手动起泵停泵回路等，这里不再一一详述。
3．2．3自动喷水灭火系统的联动控制
自动喷水灭火系统在智能建筑和高层建筑中得到广泛的应用，是解决建筑物早期自防自救的重要措施，是目前国内外广泛采用的一种固定式消防灭火设备。
自动喷水灭火系统类型较多，主要有湿式喷水灭火系统、干式喷水灭火系统、预作用喷水灭火系统、雨淋灭火系统、水幕系统、水喷雾灭火系统、重复启闭预作用系统、自动喷水-泡沫联用灭火系
统等。
1．湿式喷水灭火系统及其控制
该系统由闭式感温喷头、管道系统、水流指示器、湿式报警阀及压力开关、水力警铃、喷淋泵、末端试水装置及供水设施等组成。与火灾报警控制系统配合，可构成自动水喷淋灭火系统。适宜于大于4℃、小于80℃的温度环境。
1）喷头：用在湿式喷水灭火系统中的喷头为闭式喷头。分为闭式玻璃球喷头和闭式易熔合金喷头两种。闭式玻璃球喷头的玻璃球内充装一种高热胀冷缩液体，通常为乙醚、酒精等。球内留有一小气泡。当温度升高时，液体膨胀，小气泡缩小，部分气体溶入液体。在低于公称动作温度5℃时，液体充满全部玻璃球容积。当球内液体的温度上升到公称动作温度时，玻璃泡爆裂成碎片，从而开启喷头。在过低的环境温度下，玻璃泡也会胀破。
易熔合金喷头宜熔合金元件采用的焊料是低熔点的宜熔合金，通常是金属铅、铋、锡、铬、锑、银等。当合金焊料的温度上升到公称动作温度后，焊料熔化，从而开启喷头。宜熔合金喷头在很低的温度环境下仍能适用，比玻璃球喷头的适用温度范围广，但不适用于有腐蚀性气体的环境。
表3-3 闭式洒水喷头的公称动作温度和色标表
玻璃球喷头易熔合金喷头
公称动作温度/℃工作液色标公称动作温度/℃轭臂颜色
57 橙57~77 本色
68 红80~107 白
79 黄121~149 蓝
93 绿163~191 红
100 灰204~246 绿
121 天蓝260~302 橙
141 蓝320~343 橙
163 淡紫
182 紫红
204 黑
227 黑
260 黑
243 黑
喷头间距与布置
喷头的布置形式应根据喷头最大保护面积、喷头最大间距及最小间距，并结合建筑平面形状确定，一般有矩形布置和菱形布置两种形式：
图3-4 喷头矩形布置图图3-5 喷头菱形布置图喷头矩形布置公式为：
As=SX
式中As——喷头最大保护面积，m；
S——喷水支管之间的间距，m，当正方形布置时，S=X；
X——同一支管上喷头之间的间距，m；
当喷头按矩形布置时，可参照表3-4布置。
表3-4 标准喷头按矩形布置尺寸参数表
喷水强度（L/min·㎡）正方形布置喷头间距
（m）
长方形布置喷头最大长
边间距（m）
长方形布置喷头最大短边
间距（m）
12~20 8 6 4 3.0
3.4
3.6
4.4
3.6
3.6
4.0
4.5
2.7
3.0
3.2
4.0
注：喷头的间距可布置成各种尺寸的矩形，但矩形的长边与短边之比不宜超过1.2，以保证喷头洒水的均匀性。
2）末端试水装置
图3-6 末端试水装置外观示意图
末端试水装置适用于湿式喷水灭火系统各分区的最不利处，同样还可用于干式、预作用及雨淋系统传动探测管网的最不利处。末端试水装置由压力表、铜质控制阀、标准流量孔板等管道附件组成。组装后经1.4MPa水压，3分钟不渗漏。末端试水装置包括手动型和电动型两种类型。主要功能包括：（1）模拟喷淋系统各保护区最不利处喷头工作时，水流指示器、报警阀与压力开关的联动、复位性能。
（2）测试干式、预作用、泡沫喷淋系统最不利处的工作介质转换时间，如气—水、水—泡沫等。
（3）便于管道的冲洗、换水维护等。
显示最不利处喷头的静水压力与喷洒压力。
3）湿式报警阀组
当处于湿式自动喷水灭火系统的保护区域内发出火情时，火场环境温度升高时，闭式感温喷头上的玻璃球炸裂（或易熔合金溶化），喷头打开喷水灭火。此刻，湿式报警阀出口侧管网水压骤然下降，由于形成较大压差，阀瓣组件打开，供水不断地补充管网灭火，同时水流也经密封环槽内的孔径流入延迟器，并迅速充满后，以一定水压冲动水力警铃发出连续的报警声，压力开关动作接通电触点，将信号传至消防报警控制器，进行声光报警，并联动喷淋泵运行，保证管路压力和持续不断的水源。
湿式喷水灭火系统的特点是在报警阀前后管道内均充满有一定压力的水。喷淋泵控制的设计规范要求与消防泵相同，所以要使用多线制进行控制。有的湿式喷水灭火系统在末端管网设置水流指示器，通
过水流指示器也可进行报警，自动启动喷淋泵。
图3-7 湿式报警阀组结构示4）湿式自动喷水灭火系统工作原理
图3-8 湿式自动喷水灭火系统工作流程图
湿式自动喷水灭火系统的工作原理是在发生火灾时，火焰或高温气体使闭式喷头的热敏元件动作，喷头开启，喷水灭火。此时管网中的水由静止变为流动，使水流指示器动作送出电信号，在报警控制器上指示某一区域已在喷水。由于持续喷水泄压造成湿式报警阀的上部水压低于下部水压，在压力差的作用下，原来处于关闭状态的湿式报警阀就自动开启。此时压力水通过湿式报警阀，流向灭火管网，同时打开通向水力警铃的通道，水流冲击水力警铃发出报警信号。同时使压力开关动作。报警阀压力开关动作后或系统管网低压压力开关直接自动启动自动喷水给水泵向系统加压供水，达到喷水灭火的目的。其工作原理图如图所示。
5）喷淋泵的监视与控制
湿式自动喷水灭火系统给水泵的控制线路分为直接启动和降压启动两种。当水泵容量大到应急柴油发电机组的容量不足以直接启动水泵时，或低压母线电压降超过允许值时需要加设降压启动装置。 通常降压启动有自耦主变压器和星/三角启动两种传统方式，也有先进的软启动方式。对于消防系统而言，选用传统方式即可，它和软启动相比，具有价格低廉和维修容易的优点。两种传统方式中，星/三角设备简单，启动电流较小，启动转矩满足水泵启动要求，应用更为普遍，下面就以星/三角启动方式为例来说明湿式自动喷水灭火系统给水泵的电气工作原理。
N
KA9KA8KA3
SBS2
KA10KA8KA3
SBS1
电源信号手动控制自动控制消防室手动控制备用自投
水泵启动
星三角延时切算水泵运行启动信号运行信号L 1L 2L 3
FU2
HY21KA10
SB2SK
KA10
KA2
SB2
KA10KA3
KA10
KA21
KH23
KH21KH22KT21KA21KA22KH23HB21
HA23HG21
KA23
KH23
KH22KH21KA22KA21
KT21KA22KH22
KH21KH21
KH22
KH23
KH2
PA2
TA2
KH21
M
2号自动喷水泵星三角启动原理
AP2
AP1
号自动喷水泵星三角启动原理
1M
KH11
TA1
PA1
KH1
KH13
KH12
KH11
KH11
KH12
KA12KT11KA11
KA12KH11KH12KH13
KA13
HG11
HA13HB11
KH13KA12KA11KT11KH12
KH11KH13
KA11
KA9
KA3
KA9SB1
KA2
KA9SK
SB1KA9
HY11FU1
L 3
L 2L 1运行信号
启动信号水泵运行延时切算
星三角水泵启动
备用自投
手动控制消防室
自动控制手动控制电源信号
QF1
QF2
图3-9 喷淋泵星/三角启动电气原理图
K A 4
K A 7
火灾报警系统模块
消控室联动柜信号
1号泵运行2号泵运行
载信号
水泵过报警信号运行1h 动作信号湿式报警阀障信号水泵故运行信号2号泵运行信号1号泵监控工作状态F A S
K A 23
K A 13K A 5
K A 7
K A 6-n K A 6-1
K A 4K A 23K A 13K A 1消控室手动停泵
报警信号
运行一小时压力开关
湿式报警阀过载信号
两台泵故障信号
备用泵延时启动
工作泵故障时延时继电器
工作泵故障压力开关启动
湿式报警风联动启动
火灾报警系统监视信号
工作状态F A S K A 6-1
K A 6-n K A 2
K A 23
K A 13
K T 1K A 3X T 2
K H 1K H 2K A 3
S P -1
S P -n
K A 8
S B S
K T 3K A 10K A 9K T 3
K A 8
K A 7H Y 3K T 3K A 6-n K A 6-1
H T 2K A 3H R K A 1H Y 1K A 3K T 2
K T 1K A 8
K A 1
K A 2
K V 1K A 1S X
T U 3
Q F 1Q F 2
图3-10 喷淋泵星/三角自动控制电气原理图
本电气原理图主要有以下自动控制功能：
当火灾发生时，接受湿式报警压力开关信号自动启动喷淋泵；也可接受火灾报警联动控制器指令，自动启动喷淋泵；在消防控制中心联动柜上设置手动控制按钮可直接启动任一台喷淋泵；紧急情况或检修调试时可在水泵房本地控制箱上就地启停喷淋泵；两台喷淋泵互为备用，工作泵故障时备用泵自动延时投入运行。
监视信号包括系统电源正常工作状态信号、水泵运行信号、水泵故障信号、湿式报警阀动作信号、运行一小时报警信号，水泵过载信号等。
本图包括喷淋泵星/三角启动和自动控制两部分，由两个并列配电箱组成整个电气系统。
2．干式喷水灭火系统及其控制
干式喷水灭火系统适用于环境温度在4℃以下和80℃以上而不宜采用湿式喷水灭火系统的场所。是在报警阀前的管道内充以一定压力的水，在报警阀后的管道内充以压力气体。
该系统包括闭式感温喷头、管道系统、水流指示器、干式报警阀、压力开关、水力警铃、充气设备、喷淋泵及供水设施等。平时末端管路系统内充以有压力的气体，使阀门处于关闭状态，当喷头打开时，管网内的气压下降，当降到一定数值时，阀门打开，水进入管网系统并从打开的喷头喷出，执行灭火功能。其控制联动原理和湿式喷水灭火系统基本相同。干式自动喷水灭火系统工作原理图如图3-11所示。
图3-11干式自动喷水灭火系统工作流程图
干式喷水灭火系统与湿式喷水灭火系统进行比较，有以下几点区别：
（1）干式喷水灭火系统报警阀后的管道无水，不怕冻结，不怕环境温度过高；
（2）干式喷水灭火系统在灭火速度上不如湿式系统快，原因在于感温喷头受热动作后，先排出管网中的气体，才能喷水灭火，不如湿式系统中喷头喷水是持续进行的；
（3）干式喷水灭火系统充气管网内的气压平时要保持在一定范围内，否则就必须充气补充，系统管路中的气是由气源经气体减压阀调节后向系统输出具有稳定压力值的压缩空气。
3．预作用喷水灭火系统及其控制
预作用喷水灭火系统将火灾探测报警技术和自动喷水灭火系统结合起来，对保护对象起双重保护作用。在未发生火灾时该系统的末端管路内充满压力气体，故系统具有干式系统的特点，能满足高温和严寒条件下的自动喷水灭火需要。一旦发生火灾，安装在保护区的感温、感烟火灾探测器首先发出火灾报警信号，火灾报警控制器在接到报警信号后，发出指令信号打开雨淋阀，在闭式喷头尚未打开前，往系统侧管路充水，使系统转变为湿式系统。同时系统压力开关动作，远传报警信号进行声光报警，显示表明管路中已经充水，同时水力警铃报警。此时，火灾如继续发展，闭式喷头感温玻璃球破碎而打开喷水，水泵自动启动。
当有关人员接到火灾报警控制器发出的报警信号或听到水力警铃声响后，及时组织人员将火扑灭，闭式喷头就不会打开喷水，避免了水渍造成的损失。火扑灭后，应将雨淋阀关闭，并排空管路末端中的水，使系统充气，恢复伺服状态。预作用自动喷水灭火系统工作原理图如图3-12所示。
图3-12 预作用自动喷水灭火系统工作流程图
4．雨淋喷水灭火系统及其控制
雨淋喷水灭火系统是由火灾报警控制系统自动控制的带雨淋阀的开式喷水灭火系统。该系统使用的是普通开式喷水头，这是一种不带热敏元件和密封件的开口喷水头。雨淋阀之后的管道平时为空管，火灾时由火灾报警控制系统自动开启或手动开启雨淋阀，使由该雨淋阀控制的管道上所有开式喷头同时喷水，而达到迅速灭火目的。这类系统对电气控制要求较高，不允许有误动作或不动作。适用于需大面积喷水快速灭火的特殊危险场所，如炸药厂、剧院舞台上部、大型演播室、电影摄影棚等。
系统由水箱、喷淋水泵、雨淋阀、管网、开式喷头及报警探测器和报警控制器等组成。
雨淋喷水灭火系统与火灾报警控制系统配合原理和控制过程如下：
当火灾发生后，被保护场所的火灾探测器的报警信号输入到火灾报警控制器，经确认传递到联动控制器，控制相应雨淋阀动作，给水干管提供的水迅速进入该雨淋阀控制的喷水灭火区管道，并使管道上所有开式喷水头同时喷水。灭火区管道中水的流动，使水流指示器动作而报警。由于总管内的水补充到上述灭火区管道，引起总管水压下降，至一定值时使压力开关动作而报警，火灾报警控制器接收到水流指示器和压力开关的报警信号后，在发出声光报警指示和记录报警地址的同时，将该报警点数据传递给联动控制器，经其内部控制逻辑判断后发出控制执行信号，通过相应的配套器件自动控制启动雨淋泵，以保证压力水从开式喷水头持续喷泻出来，迅速扑灭火灾。
水幕系统也是由火灾报警控制系统自动控制的开式喷水系统，由水幕喷头、管道、控制阀等组成。它的工作原理与雨淋喷水灭火系统相同，与雨淋系统不同的是，水幕系统不直接用于扑灭火灾，而是用做防火隔断或进行防火分区及局部降温保护。通常，该系统与防火卷帘门等配合使用，作降温防火保护。
5．水喷雾灭火系统及其控制
水喷雾灭火系统是一种用特殊的加压设备，使水经喷雾喷头成雾状散射出来的灭火、防火装置。一般包括有喷雾喷头、配水管道系统、水流指示器、控制阀、压力开关、加压水泵、供水管道等组成，与火灾报警控制系统配合，可构成自动水喷雾灭火系统。
高速水雾喷头是一种开式喷头，它在一定的水压力作用下，将水流迅速分解为细小的水雾滴喷出，直接覆盖于保护物体的外表面，促使蒸汽稀释和散发、抑制火势、减少火灾破坏、减少爆炸危险，故其通常用来扑灭固体火灾、可燃液体火灾和电气火灾等。广泛用于保护发电设备、电机、变压器、油枕、电缆等。
中速水雾喷头是水雾灭火系统中的重要部件，水流通过此喷头后迅速雾化喷射，提高了灭火效能，用来保护闪点66℃以下的易燃液体、气体和固体危险区。
水喷雾灭火系统的联动控制方法为，感温电缆等火灾探测器件报警动作后，报警信号输入火灾报警控制器，再传递至联动控制器，分别控制电动阀动作和启动加压消防水泵供水，向喷雾灭火系统管网充水，压力水从水雾喷头喷向保护区域。电动阀和加压消防水泵的动作状态信号均反馈给联动控制器主机。
6．细水雾自动灭火系统
随着卤代烷灭火技术被淘汰，细水雾自动灭火系统作为新的一种替代技术显示出了非常优越的特点，而引起了国内外消防界的广泛重视。1996年美国发布了世界上第一个细水雾灭火系统的设计标准（NFPA750－1996）之后，细水雾灭火技术的应用得到了快速发展。这些年来世界上一些发达国家在各种消防工程中广泛地采用了细水雾灭火技术，使之成为了消防新技术研究的热点。我国是在九十年代开始对细水雾灭火技术从灭火机理、应用方式、产品设计等方面进行了系统的研究，同样也取得了很多非常有价值的科研成果。DBJ01-74-2003《细水雾灭火系统设计、施工、验收规范》等地方标准相继出台，国家标准也正在制定中，有望在2008年内出台。
细水雾灭火系统适用于对可燃液体和可溶化固体火灾、固体表面火灾、电气及带电设备火灾等实施灭火、抑火、控火、控温、降尘作用。细水雾灭火系统不适用于扑救遇水发生强烈化学反应造成燃
烧、爆炸物质的和水雾对保护对象会造成严重破坏的火灾。
细水雾是将压力水从喷射孔中高速喷出，与周边的空气产生强烈的摩擦，水流被撕裂，从而形成直径非常小的雾滴，通常在几十微米到几百微米之间。由于雾滴直径很小，相对同样体积的水，其表面积剧增，从而加强了热交换的效能，起到了非常好的降温效果。细水雾吸收热量后迅速被汽化，使得体积急剧膨胀，通常达到1700多倍，从而降低了空气中的氧气浓度，抑制了燃烧中的氧化反应的速度，起到了窒息的作用。由此可见细水雾的灭火机理：一是降温效能，吸收热量；二是窒息作用，阻断氧化反应。此外，细水雾具有非常优越的阻断热辐射传递的效能，能有效地阻断强烈的热辐射。
细水雾在冷却和窒息的双重作用下达到灭火、控火和抑火的目的，所以细水雾灭火系统具有水喷淋和气体灭火的双重作用和优点，既有水喷淋系统的冷却作用，又有气体灭火系统的窒息作用，所以是一项非常好的值得推广的灭火技术。
细水雾自动灭火系统分类：
细水雾按雾滴直径大小可分三级：第一级为细水雾粒径在100um~200um之间，这是最细的细水雾；第二级为细水雾粒径在200um~400um之间，这种细水雾可由高压喷嘴、双相流喷嘴或一些冲击性喷嘴产生；第三级为细水雾粒径在400um~1000um之间部分。
细水雾灭火系统按系统工作压力的高低可分：低压系统＜1.21MPa、中压系统1.21MPa～3.45MPa、高压系统＞3.45MPa。
细水雾灭火系统按其灭火介质输送方式可分单相流系统和双相流系统。
单相流系统指采用输送管网将压力水输送至喷头，在喷头的作用下产生细水雾来实施灭火的系统。双相流系统指采用输送管网将水－气混合的双相流体输送至喷头，或采用双管道将水和气两种介质分别送至喷头，在喷头的作用下产生细水雾来实施灭火的系统。
中压细水雾灭火系统工作原理图如图3-13所示：
图3-13 中压细水雾灭火系统工作流程图
3．2．4 自动气体灭火系统的联动控制
管网气体灭火系统的控制、显示功能
卤代烷、二氧化碳等管网气体灭火系统在消防控制室的消防控制设备上应具有下列控制、显示功
能：显示系统的手动、自动工作状态；在报警、喷射各阶段，控制室应有相应的声、光警报信号，并能手动切除声响信号；在延时阶段，应自动关闭防火门、窗，停止通风、空调系统，关闭有关部位防火阀；显示气体灭火系统防护区的报警、喷放及防火门、防火卷帘门、空调等设备的状态。
实现上述功能通常采用气体灭火控制盘。气体灭火控制盘是一种气体灭火控制接口设备，用于驱动气体灭火系统的执行机构。一般可直接接入火灾报警控制器的报警控制总线，与火灾报警控制器一同完成对气体灭火钢瓶的自动控制，达到控制气体喷洒的目的。同时气体灭火控制盘可独立与联动控制器或火灾报警控制器，通过现场紧急启停盒或控制盘上的手动启动或手动停止按钮来实现对气体灭火设备的控制操作。气体灭火控制盘外形示意图如图3-14所示：
图3-14 气体灭火控制盘外形示意图
气体控制盘可挂接喷洒指示灯、声光报警器、紧急启动/停止按钮、压力开关、电磁阀控制模块，可独立控制联动多线制设备。并可对灭火控制区进行分区，每一分区内的相关设备宜采用多线方式进入控制盘的端子上，不可各区间混接。各气体灭火分区的其他相关联动设备可由火灾报警控制器或联动控制器统一编程完成。气体灭火控制盘系统图如图3-15所示：
图3-15 气体灭火控制盘系统图
1．七氟丙烷自动灭火系统
为了达到保护大气臭氧层的目的，1986年世界主要国家签订了著名的《蒙特利尔公约》，决定逐步停止使用哈龙(Halon)灭火剂。七氟丙烷灭火剂的灭火效能高、速度快、无二次污染，是哈龙灭火剂在现阶段比较理想的替代物。七氟丙烷是一种无色、无味的气体，对臭氧层的耗损潜能值（ODP）为0；是高效低毒的灭火剂，它的灭火浓度低，钢瓶使用少，可用于有人区域；它不导电、不含水，不会对电器设备、资料等造成损害。
七氟丙烷自动灭火系统由火灾报警系统、灭火控制系统和灭火装置三部分组成，灭火装置由灭火存储设备及管网系统（无管网系统除外）组成，具体为启动瓶、存储瓶、液体单向阀、高压软管、集流管、选择阀、管网、喷头等。七氟丙烷自动灭火系统结构示意图见图3-16。
手
图3-16 七氟丙烷自动灭火系统结构示意图
七氟丙烷自动灭火系统分为局部保护灭火系统和全淹没灭火系统。全淹没灭火系统是指可扑灭保护区空间内任何一点火灾的一套装置。按保护区的多少，可分为单元独立系统、组合分配系统、无管网灭火系统。无管网灭火系统是一种预制的、独立成套的系统，它不设储瓶间，灵活方便、高效快捷。
2．二氧化碳自动灭火系统
二氧化碳自动灭火系统是目前应用非常广泛的一种现代化消防设备，二氧化碳灭火剂具有毒性低、不污染设备、绝缘性能好等优点。
二氧化碳灭火系统的组成和七氟丙烷自动灭火系统相似，主要由自动报警控制系统、启动瓶、存储瓶、电磁阀、选择阀、单向阀、管网、喷头等组成。其有自动报警联动灭火方式，在紧急情况下还可利用电气手动和机械应急手动方式启动灭火系统。
图3-17 二氧化碳自动灭火系统工作流程图
当被保护区发生火灾时，燃烧所产生的烟雾、热量使设于该区的感烟感温探测器动作，将报警信号传回消防控制中心的消防报警主机上，发出声光报警，消防联动控制器发出指令，联动相关装置动作，如关闭常开防火门、停止机械通风等。延时0~30S（可调）后，发出指令启动灭火系统，首先打开启动瓶阀门，使启动气体（一般为氮气）放出，驱动相应选择阀门打开，是钢瓶组与发生火灾的区域连通。接着此启动气体又作用于容器瓶头阀上，使阀门打开，则储存的二氧化碳灭火剂通过管道输送到着火区域，经喷嘴释放灭火。二氧化碳自动灭火系统工作流程图见图3-17。
二氧化碳自动灭火系统主要适用于计算机房、图书馆、档案馆、博物馆、文物库、银行金库、电讯中心、电站、大型发电机、烘干设备、电缆隧道、烟草库等场所。
除七氟丙烷自动灭火系统和二氧化碳自动灭火系统外，还有干粉自动灭火系统和泡沫自动灭火系统，其工作工程基本一样，这里就不再展开说明。
3．2．5消防炮的联动控制
消防炮火灾安全监控系统，采用双波段图像火灾自动探测与空间定位扑救技术及光截面图像感烟火灾探测技术，可很好解决了大空间火灾报警联动灭火问题，具有控制距离远、保护面积大、响应速度快、可靠性高等优点，集防火、监控功能于一体，是一种性价比优越、高度集成的智能型图像火灾自动报警系统。采用定点灭火技术，通过自动消防炮，远程定点扑灭早期火灾。
1．系统特点
多台防火并行处理器可以级联，具有视频丢失检测和故障报警功能，报警信号（火警和故障）通
过串行通讯口输出到信息处理主机系统。信息处理主机均具备联网功能，可以组成网络控制系统。系统信息记录可以采用硬盘录像机。系统对火警信号的图像进行强行切换至当前的画面，以便消防值班人员确认，同时对火警信号的现场画面进行实时录像。该系统采用高分辨率CCD传感器作为前端探测器件，属于非接触式探测方式，在显著增大探测距离和探测灵敏度的同时，有效地消除环境干扰，并具有良好的密封性和防腐蚀特性。
2．前端设备
1）光截面火灾探测器是感烟型探测器，采集信号为红外图像信号，采集到的红外图像信号变为电信号通过同轴视频电缆传输到防火并行处理器，对发现的异常图像信号，再由切换器切换到信息处理主机进行进一步处理、分析、判断，当确认发生火灾时发出火警报警信号；发射器发射红外信号，接收器接收，接收器是有张角的，每个接收器可同时接收多个发射器发射的红外信号。
2）双波段火灾探测器时是感火焰型探测器，将采集的红外图像信号和彩色图像信号通过视频电缆传输到消防控制室，红外图像信号给防火并行处理器进行预处理，对发现的异常红外信号，再由切换器切换到信息处理主机，同时将该探测器的彩色图像信号由矩阵切换器给显示器、录像机、信息处理主机。信息处理主机将红外图像信号和彩色图像信号进行进一步的处理和分析。当确认发生火灾时，发出火灾报警信号。
3．系统联动（自动消防炮）
1）信息处理主机在确认发生火灾后，便发出灭火指令，启动自动消防炮进行扫描、定位。
2）自动控制方式适用于控制室无人值守，系统自动启动消防炮并指向着火点。瞄准着火点后，启动消防泵和打开电动阀进行喷水灭火。
3）控制室手动控制方式适用于控制室有人值守，值班人员根据发出的火灾报警信号和系统强制切换过来的报警点彩色图像信号进一步确认，在确认火灾后手动启动消防炮并指向着火点，启动消防泵和打开电动阀进行喷水灭火。
4）现场手动控制方式是现场工作人员在发现火情后，现场启动消防炮并指向着火点，并启动消防泵和打开电动阀进行喷水灭火。
5）值班人员可以通过固定消防炮定位器传回来的图像信号准确地掌握现场灭火情况。
4．控制中心设备
1）控制中心设备设置在消防控制室内，包括信息分析处理设备，视频处理设备（图像切换、显示、记录设备），火灾报警设备，以及联动设备。该部分主要实现监控现场的信息分析、火灾信息提取、火灾报警等功能，在使用双波段火灾探测器的系统中，还可以实现图像监控功能。
2）消防联动设备包括集中控制盘、消防泵控制盘、消防炮控制器、消防炮解码器、现场控制盘等。
（1）集中控制盘是完成自动消防炮手动控制的设备。值班人员在控制室可以根据屏幕显示的火灾现场情况，通过消防炮集中控制盘完成控制室手控制功能。
（2）消防泵控制盘是消防炮灭火系统数据传输及控制的核心设备，向上连接信息处理主机和消防炮集中控制盘，向下连接消防炮控制器，实现控制信息的转换，控制多台消防炮控制器进行相应的操作，同时接收消防炮控制器反馈信息并传送给信息处理主机和消防炮集中控制盘。消防泵控制盘同
时实现对消防泵的控制，并将消防泵工作状态反馈给信息处理主机。
（3）消防炮控制器是自动消防炮控制系统的核心设备，接收信息处理主机传来的灭火指令，向前端消防炮解码器发出控制信号，并通过消防炮解码器对自动消防炮进行定位、打开电动阀、启动消防泵，同时接收自动消防炮、电动阀等设备的工作状态反馈信号。
（4）消防炮解码器是接受灭火指令、启动自动消防炮进行定位和打开电动阀等的前端控制设备。设备采用微处理机作为控制核心，接收分别来自信息处理主机和现场控制盘的两路控制信号，启动消防炮进行定位和打开电动阀，是实现自动消防炮自动定点灭火的重要设备。
（5）现场控制盘内置性能优越的微处理器，是自动消防炮灭火系统的主要控制设备，现场工作人员通过现场控制盘完成火灾现场的手动控制功能。在现场工作人员通过现场控制盘的按钮对自动消防炮进行定位，打开电动阀，启动消防泵实现火灾扑救。
5．系统布线
1）光截面火灾探测器、双波段火灾探测器、自动消防炮的定位器采用视频电缆传输信号，线缆采用75Ω的视频电缆，采用BNC连接器连接。
2）前端设备采集的信号使用视频电缆进行传输。
3）光截面火灾探测器布一根视频电缆，双波段火灾探测器布两根视频电缆，视频电缆为多线制，且中间不得有接头。
3．2．6泡沫灭火系统的联动控制
泡沫灭火系统是采用泡沫液作为灭火剂，主要用于扑救非水溶性可燃液体和一般固体火灾，如、石油化工行业、地下工程、商品油库、煤矿、飞机库等。
泡沫灭火剂是一种体积较小，表面被液体围成的气泡群，其比重远小于一般可燃、易燃液体。因此，可漂浮、黏附在可燃、易燃液体、固体表面，形成一个泡沫覆盖层，可使燃烧物表面与空气隔绝，窒息灭火、阻止燃烧区的热量作用于燃烧物质表面，抑制可燃物本身和附近可燃物质的蒸发，泡沫受热产生水蒸气，可减少着火物质周围空间氧浓度。泡沫中析出的水可对物质燃烧产生冷却作用。泡沫灭火剂通过上述的作用过程，扑灭火灾。
根据泡沫灭火剂的发泡性能的不同分为低倍数泡沫灭火系统、中倍数泡沫灭火系统和高倍数泡沫灭火系统三类。根据灭火范围不同可分为全淹没式泡沫灭火系统和局部应用式泡沫灭火系统两类。
泡沫灭火系统在消防控制室的消防控制设备上有控制泡沫泵及消防水泵的启、停，显示系统的工作状态等控制、显示功能。
以SP泡沫灭火装置为例来说明泡沫灭火的联动过程。如图3-20所示，平时，氮气动力源处于警戒待用状态。高压钢瓶中的压缩气体被瓶头容器阀可靠地封闭在瓶内，容器阀以外的部件和管路都处于常压状态。当出现火险，火灾报警系统联动相应装置，自动打开瓶头的电磁阀，电磁阀动作，气体被释放出来，通过出口进入减压阀，减压至一定压力后，再输送到储液罐中。罐内压力逐渐增高（压力超过规定值时，安全阀自动打开），氮气推动泡沫灭火剂，喷射到现场进行灭火。
如遇系统失电或控制装置失灵等情况，操作人员可在现场拔掉启动钢瓶电磁阀上的保险卡环，手动打开氮气动力源，同时使用扳手打开电动阀，达到紧急启动装置的目的。