火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)問題解析：總線線路壓降、接地、短路問題

在火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、應(yīng)用和選型過程中，我們多半會(huì)注意火災(zāi)探測(cè)器的外觀、靈敏度、穩(wěn)定型、智能化程度的高低，也會(huì)注意主機(jī)的性能、界面和功能等，但到了實(shí)際的工程施工中，卻有一些看似簡單問題值得我們密切注意。

#1總線制火災(zāi)報(bào)警控制系統(tǒng)線路壓降問題

在總線制火災(zāi)報(bào)警控制系統(tǒng)的調(diào)試工作中，是否遇見過這樣的問題：

火災(zāi)報(bào)警控制器已經(jīng)發(fā)出控制指令，控制模塊也已經(jīng)動(dòng)作，但一些外部控制設(shè)備如排煙閥、送風(fēng)口之類的就是不能動(dòng)作，我們?cè)诂F(xiàn)場(chǎng)使用萬用表監(jiān)測(cè)控制模塊DC24V輸入端的電壓，發(fā)現(xiàn)在火災(zāi)報(bào)警控制器沒有發(fā)出控制指令前，電壓沒有變化，但控制指令一旦發(fā)出電壓就低了好幾伏。

這是什么原因呢？

火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警回路和消防聯(lián)動(dòng)控制線路都存在線路壓降問題。這在小的系統(tǒng)中一般體現(xiàn)不出來，但在建筑面積較大、線路比較長的工程中，這一問題就顯得比較突出了。而這又往往被施工人員忽視，直到問題暴露時(shí)，才想方設(shè)法尋求各種補(bǔ)救措施，這樣不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)工，而且很難處理徹底。

線路壓降問題主要由下面兩種原因引起。

1）導(dǎo)線內(nèi)阻

導(dǎo)線本身有電阻。阻值大小與線路長短成正比，與導(dǎo)線截面積成反比。另外，有些廠家生產(chǎn)的導(dǎo)線質(zhì)量差，無形中又增加了阻值。

2）接點(diǎn)電阻

在總線中接入感煙、感溫、輸入模塊、輸入輸出模塊、短路隔離器等各類編址單元。時(shí)間長了裸露在空氣中的接線端子會(huì)產(chǎn)生氧化層，這樣就會(huì)引起接點(diǎn)電阻。接入編址單元數(shù)量越多，接點(diǎn)電阻就越大。

我們把導(dǎo)線內(nèi)阻和接點(diǎn)電阻通稱為線路內(nèi)阻。正是由于線路內(nèi)阻的存在，才引起了電路中工作負(fù)載兩端的電壓下降的問題，根據(jù)歐姆定律可知，壓降值與線路內(nèi)阻和工作負(fù)載電阻的比值成比例。因此要減小線路壓降，就得想辦法減小線路內(nèi)阻和工作負(fù)載電阻的比值。

總線制火災(zāi)報(bào)警控制系統(tǒng)一般有三種總線，回路總線、電源總線、網(wǎng)絡(luò)總線。回路總線指火災(zāi)報(bào)警控制器與各編址單元之間的連線；電源總線指火災(zāi)報(bào)警控制器或電源給控制模塊、樓層顯示器等提供DC24V的線路；網(wǎng)絡(luò)線指系統(tǒng)中火災(zāi)報(bào)警集中主機(jī)、從機(jī)、樓層顯示器之間的通訊總線。

相對(duì)于電源總線，回路總線和網(wǎng)絡(luò)總線壓降問題比較少。以回路總線為例：由于各個(gè)報(bào)警設(shè)備生產(chǎn)廠對(duì)這個(gè)問題都很重視，對(duì)于回路最大負(fù)荷、回路線的長度、線徑都提出了明確要求。所以，只要滿足廠家的布線要求就行了。

線路壓降問題影響比較大的一般出現(xiàn)在電源總線中，這主要是由于電磁閥類聯(lián)動(dòng)設(shè)備動(dòng)作電流大造成的。

防火卷簾門、風(fēng)機(jī)、水泵等都是通過中間繼電器來控制的。選用繼電器的阻值一般都在500歐姆以上，動(dòng)作電流已經(jīng)比回路總線中編址單元的工作電流大多了，可這不是產(chǎn)生壓降問題的主要原因。排煙閥、風(fēng)口、氣體滅火啟動(dòng)鋼瓶等電磁閥類聯(lián)動(dòng)設(shè)備才是真正的“用電大戶”。電磁閥的阻值一般為36歐姆，動(dòng)作電流約為0.65安培。這樣大的動(dòng)作電流就足以使線路內(nèi)阻形成很大的壓降。

下面舉幾個(gè)工程實(shí)例來說明線路壓降在工程中帶來的不良影響。

淮南XXXX工程，每層有2個(gè)排煙口，2個(gè)送風(fēng)口，2個(gè)聲光報(bào)警器，1個(gè)強(qiáng)電切換，在火災(zāi)確認(rèn)后需要打開本層上下各一層的風(fēng)口，至少應(yīng)聯(lián)動(dòng)12個(gè)風(fēng)口。一個(gè)電磁閥阻值為36歐姆，光12個(gè)風(fēng)口并聯(lián)在一起，電阻為3歐姆，該建筑樓高30層，每層層高3米，即垂直高度90米，根據(jù)該消防工程中采用的導(dǎo)線為2.5mm2 截面的銅芯線，根據(jù)R=ρL/s算出本工程采用2.5mm2 截面的銅芯線，其90米長時(shí)，電阻為0.714歐姆，由歐姆定律U設(shè)備=24/（3+0.714）*3=19.3V，而設(shè)備的啟動(dòng)電壓為20V，這在沒有計(jì)算強(qiáng)切及聲光報(bào)警用電的情況下，設(shè)備已無法啟動(dòng)。

淮南XXXX工程，消火栓系統(tǒng)采用干式系統(tǒng)，每個(gè)管道有一大電磁閥控制水流走向，若在控制器自動(dòng)狀態(tài)時(shí)，有不同層消火栓同時(shí)報(bào)警，則不同層電磁閥同時(shí)動(dòng)作，由于電流太大，連一個(gè)電磁閥也無法啟動(dòng)，情況同上，由于線路壓降所至。

了解了線路壓降帶來的不良影響，那么怎樣才能有效地防止發(fā)生類似的問題呢？

1）對(duì)所控制設(shè)備實(shí)行分時(shí)控制

分時(shí)控制可以減少同一時(shí)間內(nèi)所需要控制的設(shè)備數(shù)量，電磁閥等大電流設(shè)備只需脈沖信號(hào)，不需持續(xù)電源供電，這樣同一時(shí)間內(nèi)外控設(shè)備數(shù)量減少了，并聯(lián)在電源總線上的負(fù)載就增大了，就可以減低線路內(nèi)阻的影響，即使對(duì)聲光報(bào)警器等需持續(xù)電源的設(shè)備分時(shí)啟動(dòng)也有效果，因設(shè)備的啟動(dòng)電流較大，啟動(dòng)后電流較小，也可緩解同一時(shí)間電流過大的問題。分時(shí)控制有兩種實(shí)現(xiàn)方法。一是軟件編程，利用火災(zāi)報(bào)警器本身的延時(shí)輸出功能；二是硬件搭接，將同類外控設(shè)備通過其連鎖控制端子串聯(lián)起來，逐個(gè)驅(qū)動(dòng)外控設(shè)備。

在前面的工程事例中，我們可以采取這樣的方法減少線路壓降，如每隔5秒驅(qū)動(dòng)一個(gè)風(fēng)閥；將所有送風(fēng)口串聯(lián)，只用一個(gè)控制模塊控制，這樣在前一個(gè)送風(fēng)口關(guān)閉之后，后面的送風(fēng)口才動(dòng)作。報(bào)警器在同時(shí)驅(qū)動(dòng)的設(shè)備就大大減少了。

如果所有的外控設(shè)備都可以通過軟件編程的方法實(shí)現(xiàn)分時(shí)控制，那自然就不需要硬件搭接了，如我公司生產(chǎn)的依愛牌設(shè)備，延時(shí)功能很完善，在實(shí)際工程中，用此功能，基本能滿足5萬平米工程的需要，如合肥綠都商廈、天津津聯(lián)大廈等。但有的廠家控制器延時(shí)功能不太完善。延時(shí)控制影響控制器的運(yùn)行速度。因此，硬件搭接也是我們要考慮的因素。

2）多設(shè)幾路DC24V電源總線的干線

在工程設(shè)計(jì)中就應(yīng)該考慮到，多敷設(shè)幾路干線，可以減少線路中控制模塊的數(shù)量，從而減少接點(diǎn)電阻；并且可以避免一條電源總線繞來繞去，對(duì)減少線路長度有很大幫助。有相當(dāng)一部分人員認(rèn)為，在設(shè)備無法啟動(dòng)或設(shè)備無法正常工作時(shí)，由于電源功率不夠引起，其實(shí)并非如此，大部分是由于線路壓降引起的，在這種情況下，采取上述方法，效果較佳。如青島溫哥華花園工程，使用了186個(gè)可燃?xì)怏w探測(cè)器，結(jié)果探測(cè)器不能正常工作，實(shí)際我公司的外控電源輸出電流是10A，完全滿足負(fù)荷，只是由于線路壓降引起，只有采取多設(shè)幾路電源線才能解決。后來采取多路布線后系統(tǒng)一切正常。

3）加大線徑

在設(shè)計(jì)中，有些設(shè)計(jì)人員比較容易忽視24V直流電源的供電線路的線徑，與用電設(shè)備的選型匹配問題——尤其值得注意的是各類電控風(fēng)閥的控制線路的線徑大小。一些設(shè)計(jì)人員未注意該線路的線徑大小，也沒有考慮該線路上設(shè)備有多少，它們的瞬時(shí)動(dòng)作電流有多大。而往往火災(zāi)發(fā)生時(shí)，一系列聯(lián)動(dòng)設(shè)備都應(yīng)在相應(yīng)的時(shí)間內(nèi)打開或關(guān)閉。如果電源不能跟上，這些設(shè)備的動(dòng)作繼電器無法正常工作，不但不能聯(lián)動(dòng)有關(guān)滅火控制設(shè)備，而且會(huì)損壞設(shè)備，這個(gè)問題在聯(lián)動(dòng)設(shè)備較多的地下室尤為突出。

下面，我們以一個(gè)最簡單的例子算一下在標(biāo)準(zhǔn)層我們?cè)撨x用多粗的電源線。比如在每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)層有一個(gè)排煙風(fēng)口，一個(gè)正壓風(fēng)口，在火災(zāi)確認(rèn)后需要打開本層上下各一層的風(fēng)口，至少應(yīng)聯(lián)動(dòng)6個(gè)風(fēng)口。這些風(fēng)口的標(biāo)稱動(dòng)作電流多在0.5~2安培不等，在實(shí)測(cè)時(shí)動(dòng)作電流大多在1安培左右，故我們以保險(xiǎn)起見，取1安培這個(gè)值，而風(fēng)閥啟動(dòng)電壓不能低于20V，由R線=（U-U閥）/I啟動(dòng)=（24-20）/（6﹡1）=0.67，得出豎井中在標(biāo)準(zhǔn)層部分的直流電源的導(dǎo)線的電阻不應(yīng)大于0.67。

假設(shè)樓高30層，每層層高3米，即垂直高度90米，那么根據(jù)我們消防中采用的導(dǎo)線為銅芯線，有R=ρL/s可以得知若采用2.5mm2 截面的銅芯線，其90米長時(shí)，電阻為0.714；采用4 mm2 截面的銅芯線，電阻為0.464。故我們采用4 mm2 以上的銅芯線。由此可見，平時(shí)我們只是估算是不準(zhǔn)確的。地下室的聯(lián)動(dòng)設(shè)備更多，我們應(yīng)經(jīng)過更詳細(xì)的計(jì)算后，才能確定電源線的線徑。

4）接線端焊接

這樣可以減少導(dǎo)線內(nèi)阻和接點(diǎn)電阻。

5）現(xiàn)場(chǎng)放置DC24V電源箱

這是用來彌補(bǔ)工程的先天不足之處，屬無奈之舉。但是要注意兩點(diǎn)，一是現(xiàn)場(chǎng)供電AC220V必須是消防專用電源，二是在消防控制中心內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)打開、關(guān)閉電源。

火災(zāi)報(bào)警設(shè)備從設(shè)備廠家出來，只是完成了第一步。就是質(zhì)量再好的設(shè)備，它在以后的運(yùn)行狀況也在很大程度上依賴于安裝質(zhì)量。這要求我們?cè)谑┕で耙M量考慮周全，施工中要保證質(zhì)量。象線路壓降這樣的問題，如果我們?cè)谠O(shè)計(jì)、施工、調(diào)試等各個(gè)環(huán)節(jié)都能考慮到，應(yīng)該是可以避免的。

另外，現(xiàn)在不少廠家的模塊是需要供電的，有些是取主機(jī)的電源供電，有些是另外配電源供應(yīng)箱。我個(gè)人認(rèn)為應(yīng)把外部設(shè)備的電源與模塊的電源分開，這樣比較能保證模塊的正常工作。由于先進(jìn)設(shè)備的數(shù)字化程度較高其對(duì)電源的要求也高，要求電源的雜波小，以減少外部電源對(duì)系統(tǒng)的干擾。尤其是第三代數(shù)字系統(tǒng)，如模塊與外設(shè)用同一路電源供電，在聯(lián)動(dòng)時(shí)，大電流瞬時(shí)低壓對(duì)系統(tǒng)與設(shè)備影響極大。

6）施工

施工時(shí)，也應(yīng)文明施工，盡量保證線路安裝完好、可靠。首先，預(yù)埋時(shí)，要用鎖母做好管路與接線盒之間的連接并用護(hù)口保護(hù)，線盒等裸露部分應(yīng)做好封堵；在穿線時(shí)，應(yīng)將雜物清出線管，以免把導(dǎo)線的絕緣層割斷，甚至把導(dǎo)線芯也割斷，不知不覺中使得導(dǎo)線的截面又變小了。其次，應(yīng)盡量減少接口，這不但是避免不必要的可能產(chǎn)生的故障，而且也是減小了接觸電阻。如果線路過長或有中間線，要選用合適的端子，保證接觸良好。

上述幾種方法，各有利弊，在實(shí)際工程中，針對(duì)不同情況，靈活應(yīng)用各種降壓方法，才能即方便施工，又起到一定的效果。

#2系統(tǒng)線路對(duì)地問題

在系統(tǒng)編完程序時(shí)，把相應(yīng)的總線、24V線、聯(lián)動(dòng)線等接到控制器上時(shí)，系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定，報(bào)故障的部件回路或地址不固定，這就是由于系統(tǒng)接地引起的，但用萬用表測(cè)量，往往很難測(cè)量出與地短路現(xiàn)象，主要由于在線路中加了總線隔離器，以及管件有懸空現(xiàn)象導(dǎo)致，這就是下面我們要討論的問題。

在系統(tǒng)調(diào)試時(shí)常遇到回路對(duì)地，結(jié)果比較難查。那么能不能盡量減少此類的麻煩呢？怎樣避免這類事情發(fā)生呢？

首先，在施工時(shí)，要施工單位正確地使用搖表來測(cè)試回路的線間電阻，金屬預(yù)埋管之間要接觸良好，只有在它們完全共地的情況下，搖表測(cè)出來的數(shù)據(jù)才是正確可靠的。施工時(shí)穿線要整條穿，只有在安裝時(shí)才將它截開，線頭要注意不能碰到墻、螺絲或接地體上。

其次，設(shè)備安裝上去后，再做一次測(cè)試。方法是：在回路線的一端接上24V（UA）直流電源，另一端斷開，再測(cè)試回路某處的電壓UB，如UB明顯小于UA時(shí)即表明線路上有接地，可將回路分成兩段，先測(cè)試一段，以確定此段是否發(fā)生對(duì)地。如此反復(fù)，逐漸縮小范圍，確定對(duì)地點(diǎn)，排除故障。

#3系統(tǒng)中不同總線之間的短路問題

在系統(tǒng)編完程序時(shí)，有時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)在同一回路會(huì)多出一些設(shè)備，這種情況，一般由于不同回路總線短路引起，但用萬用表歐姆檔無法測(cè)量出，這主要由于線路中隔離器所致。輸出正極短路時(shí)，在控制室無法測(cè)量出，即使正極與地短路，也無法測(cè)量出，只有在現(xiàn)場(chǎng)才能測(cè)量出來。

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