消防电气设计毕业论文.docx

消防电气设计毕业论文.docx

《消防电气设计毕业论文.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《消防电气设计毕业论文.docx（43页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

消防电气设计毕业论文

毕业论文

新时期高层建筑消防电气设计及火灾自动报

警系统的探讨

学生姓名：

***

指导教师：

***

专业名称：

建筑电气工程技术（建筑消防及电气设计方向）

2012年6月

指导教师对学生的评语及答辩推荐意见:

答辩小组组长（签名）

摘要：

随着我国经济的迅速发展，新时期建筑向高层发展的速度也随之加快。

由于高层建筑面积大，各种电气系统日趋复杂，线路纵横密布，因电气配线选择、安装和使用不当所造成的火灾逐年增多。

所以，搞好高层建筑消防电气设计是综合设计的重要组成部分。

而随着社会的迅速发展及人民生活水平的日益提高，消防安全显得越来越主要。

本文主要根据现代建筑的功能及对防火的要求，提出对建筑的火灾自动报警和消防联动控制系统设计方面的一些见解。

火灾自动报警及消防联动体系，作为火灾的先期预报、火灾的及时扑救、保障人身和财产安全，起到了不可替代的作用。

因此，自动报警及消防联动的设计及设备选型显得尤为重要。

在此，本人仅从火灾自动报警和消防联动控制系统设计方面，谈

谈对这类设计的一些看法。

本文也将主要阐述火灾自动报警系统的组成、火灾自动报警系统的基本形式、报警设备的接线和安装、火灾自动报警系统的施工工法及火灾自动报警及消防联动系统的调试。

因为火灾自动报警系统作为现代建筑的重要消防设施，受到日益推

广与普及，所以，对于火灾自动报警系统的基本认识和了解是必要的，是熟练掌握业务的

基础。

关键词：

高层建筑；消防；电气；设计；火灾自动报警

第1章高层建筑消防电气设计的探讨1

1.1消防电气设计应遵循的规范1

1.2火灾报警系统基本形式的划分及设备设置1

1.3消防联动控制制式问题2

1.4线路的敷设问题3

1.5消防水泵的控制启停问题3

1.6消防控制室反应消火栓泵和喷淋泵的工作和故障状态4

1.7防火阀、排烟阀的控制及返回信号4

第2章火灾自动报警系统的组成5

2.1触发器件5

2.1.1感温式火灾探测器5

2.1.2感烟式火灾探测器6

2.1.2.1安装与布线6

2.2火灾报警装置7

2.3火灾警报装置8

2.3.1工作原理8

2.3.2报警按钮的外形示意图如图所示8

2.3.3安装与布线8

2.3.4报警按钮端子示意图如图所示9

2.3.5端子接线说明9

2.3.6布线要求10

2.3.7应用10

2.4消防控制设备10

2.4.1GST-LD-8300输入模块11

2.4.1.1模块外形示意图11

2.4.1.2工作原理11

2.4.1.3安装与布线11

241.4模块端子示意图12

241.5接线说明12

2.4.1.6布线要求12

2.4.1.7模块与具有常开无源触点的现场设备连接方法12

2.4.1.8模块与具有常闭无源触点的现场设备连接方法13

2.4.2输入输出模块13

2.4.2.1工作原理13

2.4.2.2模块外形示意图14

2.4.2.3安装与布线14

2.4.2.4模块端子示意图15

2.4.2.5接线说明15

2.4.2.6布线要求16

2.4.2.7输入设定参数16

2.4.2.8模块与防火卷帘门电气控制箱（标准型）接线示意图……16

2.5电源17

第3章火灾自动报警系统的基本形式17

3.1区域报警系统17

3.2集中报警系统18

3.3控制中心报警系统18

3.4报警控制器安装位置的选择及安装19

3.4.1报警控制器安装位置的选择19

3.4.2报警控制器的安装19

3.4.2.1区域报警控制器的安装19

3.4.2.2集中报警控制器的安装19

第4章火灾自动报警系统的施工工法19

4.1概述19

4.2工法特点19

4.3适用范围19

4.4工法原理20

4.5施工准备20

4.5.1技术准备20

4.5.2交底工作20

4.5.3材料设备的采购与保管方面20

4.6工作流程20

4.7关键工序技术及质量控制保证措施21

4.7.1钢管敷设21

4.7.2金属软管敷设22

4.7.3火灾自动报警系统的配线22

4.7.4探测器的安装23

4.7.5消火栓按钮的安装24

4.7.6声光报警器的安装24

4.7.7系统接地24

4.7.8消防电气25

第5章火灾自动报警系统及消防设备的联动控制25

5.1自动报警系统本身器件的连接、登录，联动关系的编制及输入等26

5.1.1消火栓系统26

5.1.2自动喷水灭火系统的联动26

5.1.3防排烟系统的联动26

5.1.4火灾报警的联动27

5.1.5消防电梯的联动27

5.2模拟火灾信号试验检查系统是否按照编制的逻辑关系执行动作28

结论29

参考文献30

致谢31

第1章高层建筑消防电气设计的探讨

1.1消防电气设计应遵循的规范

目前设计者应该熟悉和掌握的与高层建筑消防电气有关的设计规范主要有「高层民用

建筑设计防火规范」（GB50045-95以下简称“高规”）、「火灾自动报警系统设计规范」

（GB50116-98以下简称“报警规范）、「民用建筑电气设计规范」（JGJ/T16—92以下简称“民规"）等。

前两部是国家标准，后者是国家建设部发布的行业标准。

三部规范对高层建筑中一、二类建筑的划分以及对火灾报警与消防联动控制系统的设置与要求总体来讲是一致的，但从各自不同角度三部规范也各有侧重，有所区别。

对设计者来说，国标是带有

强制性的，必需严格遵守，部标或行业标准应服从国标。

1.2火灾报警系统基本形式的划分及设备设置

火灾报警系统的形式应根据具体设计对象来确定，设计者首先必需搞清楚设计对象的建筑形式、规模、分类、建筑个体的分布等诸多因素，再根据这些因素来确定火灾报警系统的形式。

如表一，按“报警规范”，将火灾报警系统划分为三种基本形式：

区域报警系统，集

中报警系统和控制中心报警系统。

而“民规”把报警系统分为四种基本形式：

区域系统、集中系统、区域一一集中系统、控制中心系统。

随着新技术不断出现，火灾报警设备和元件也在不断更新和发展。

本人认为，报警系统设备的设置不宜复杂过多，过多会造成投资增大，可靠性降低，也不宜过于简单而达不到报警联动要求。

应该在满足规范要求的前提下，强调注意系统的可靠性和经济性，还应注意不要单纯追求消防技术的先进性，而应结

合国情充分考虑维护方便和维护水平。

表

规范名称

报警规范

咼规

民规

一类建筑

划分

1.建筑咼度不超过

100m的高层民用建筑和超过24m的单层公共建筑

2.200床及以上的病房

1.高层住宅、十九层及以上的普通住宅

2.医院

3.建筑高度超过50m或每层建筑面积超过1000的商业楼、展

1.高级住宅、十九层及以上的普通住宅

2.高层医院病房楼、300张床位以上

的多层病房楼

3.每层建筑面积超过1000m及以上

楼；每层建筑面积1000m2及以上的门诊楼3.每层建筑面积超过3000m及以上的商业楼、展览楼等。

4.大型以上影剧院、会堂、礼堂

5.地下铁道、车站

览楼等。

4.中央级和省级（含计划单列

市）广播电视楼

5.重要的办公楼、科研楼、档案

楼

6.建筑高度超过50m的教学楼和普通的旅馆、办公楼、科研楼、

档案楼等

的商业楼展览楼等

4.1200座以上的影剧院

5.特大型和大型铁咱旅客站

6.省（市）级及重要开放城市的航空

港

7.一级汽车站及码头客运站

控制系统

形成

区域报警系统；集中报

警系统；控制中心报警

系统

同报警规范

区域系统；集中系统；区域-集中系

统；控制中心系统

1.3消防联动控制制式问题

消防联动控制有采用多线制的，有采用总线制的。

多线制是电源驱动线与信号线分开，电源、检测、控制分别占用导线的制式。

多线制一般有五线制、四线制。

总线制是基于计算机技术中控制总线的原理，采用信号线与电源驱动线分时复用的方式，利用计算机编程技术来达到监测与控制目的，总线制有三总线制和二总线制。

总线制比多线制有布线少，监测控制设备多等优点，目前大中型项目多采用总线制。

在具体设计中选择采用哪种制式可结合工程的具体情况而定。

多线制和总线制的主要特点如表二

表二

制式

多线制

总线制

主要

特点

1.般有五线制和四线制.

2.电源驱动线与信号线分开，

电源、检测、控制分别占用导线

3.布线多，监控设备少

1.般有三线制和二线制

2.电源驱动线与信号线分时复用，利用计算机编程技术来

达到监测与控制目的

3.布线少,监控设备多

1.4线路的敷设问题

许多电气设计消防线路采用穿塑料管（pvc保护，并从吊顶内走线。

而“民规”第24.8.5条规定：

消防联动控制、自动灭火控制、通信、应急照明及紧急广播等线路，应穿金属管保护，并暗敷在非燃烧体结构内，其保护层厚度不应小于30mm当必需明敷时，应在金属管上采取防火措施。

在布线上要求与“民规”、“报警规范”基本一致，只是根据“报警规范”线路在暗敷时可采用金属管或经阻燃的硬质塑料管保护。

从实际情况可以

看出，很多设计人员对这一条有所疏忽。

笔者理解，本条之所以没有包括火灾探测器线路，是因为探测器线路只是在火灾初燃

生烟发热阶段起作用，而条文中规定的消防联动控制、自动灭火控制、通信、应急照明及

紧急广播线路，在火灾发生后一段时间内还需起作用，在这段时间内，这些线路应保证安全使用。

敷设在吊顶内的线路，在发生火灾时并不安全，而且吊顶内下是火灾多发地段。

设计人员应对规范条文给予足够的重视，在实际操作中，凡是新设计的建筑，对该条文规定的线路，一律穿金属管或阻燃PVC1保护并在现浇板内、墙内等处暗敷走线。

而在改造工程中，由于条件限制不能暗敷时，应对保护钢管或金属线槽采取防火措施，如刷防火涂料等。

1.5消防水泵的控制启停问题

消防水泵（包括消火栓泵、喷淋泵）是灭火手段中的重要设施，对消火栓系统而言，根据“高规”的要求，在消火栓处应能直接启动消火栓泵。

根据“报警规范”的要求，在消防控制室处也应能手动控制消火栓泵的启、停。

这两部规范从各自不同角度提出要求。

此外，在水泵房消火栓泵附近还有一个控制箱直接控制水泵电机启停，这样消火栓泵的启

动就有三处地方可控制，因此，存在这样两个问题，一是消火栓泵的控制权，二是消火栓

泵的启动方式。

消火栓泵的启动控制权即是消防中心控制室、消火栓动作按钮与泵房控制箱的主从控制关系。

一般来讲应以消防控制室为主。

目前很多大厦消火栓的控制方式是在泵房控制柜上设置手动、自动转换开关，通常情况下置于自动位置。

这样设置有一个好处，就是一旦自动控制失灵，工作人员可在水泵房将转换开关打到手动位置，直接起动消防泵，且就地维修也很方便。

但是，这样一来，将会带来负面影响。

在水泵房设置转换开关，容易引起人为的操作失误，因为一般情况下泵房是无人值班的，万一工作人员或其他人员将转换开关置于手动位置，而消防中心未能及时发现，就会出现重大的消防隐患（此时消防中心和消火栓按钮均无法启动消防泵）。

为了有效解决以上矛盾，在实际设计中，消防控制室的手动起停按钮可不经过泵房设置的转换开关，而直接启动消防泵，既能解决直接起动问题，又便于消防中心统一监控。

消防控制室与消火栓动作按钮启动关系与消火栓泵的启动形式有关。

消火栓泵的启动

方式一般分为两种，第一种启动方式是在总线制联控方式下，消火栓动作按钮的起动可通过设在消火栓旁的联动接口模块将其要求的启动信号送至消防控制室控制台，再从此处输

出使消火栓启动的开关量触点。

第二种起动方式，是直接将消火栓动作按钮的开关量触点输出到消火栓泵启动箱。

这两种启动方式在实际设计中都可以运用，前一种方式接线省，但需在总线制下，对消火栓联动模块进行地址编码编程来达到监测大量消火栓的目的。

后

一种启动方式简单可靠，但还需要把消火栓动作信号返给消防控制室。

设计者在具体设计中可根据实际工程规模大小来选用，工程规模大、建筑形式复杂可采用前一种启动方式，规模小可采用后一种启动方式。

喷淋泵的自启动是通过各保护区的管网喷嘴玻璃球高温下爆碎，引起管网水流流动，从而联动报警阀压力开关动作，达到自启动喷淋泵的目的。

通过水流指示器联动模块或报警阀压力开关引线至控制室，消防控制室能准确反映其动作信号，同时控制室应能直接控制喷淋泵启停。

1.6消防控制室反应消火栓泵和喷淋泵的工作和故障状态

根据“报警规范”的要求，消防水泵启动后要返回已工作的信号，有两种做法。

其一是取电路信号即接触器的合闸辅助接点，其二是取物理量信号即取供水管网上的水流压力传感器，后者目前使用较少。

关于故障信号的返回，电源断电故障信号的反应比较清楚，其它故障信号的反应，“报警规范”、“民规”都没有明确说明。

比如消防水泵过负荷故障信号应该反应到消防控制室，但具体如何反应是在设计中应予考虑的一个问题。

1.7防火阀、排烟阀的控制及返回信号

“报警规范”要求在消防控制室能够关闭防火阀。

在实际设计中，选用的基本是280°C易熔环熔断的防火阀，建议将防火阀做成电磁阀的形式，至于信号返回是一对一返回还是成组返回要视具体工程情况来定。

“报警规范”也要求在消防控制室能够启动排烟阀。

以何种方式启动排烟阀也值得探讨。

所有的排烟阀都可装上编码接口联动模块，由消防控制室联动控制器来达到控制启动排烟阀的目的。

其次还可由就近的感烟探测器组成的控制线路启动即可，消防控制室只接收其工作后返回的信号。

如要求先打开着火层排烟阀，再打开屋顶层排烟机，这种情况下采用后一种做法较妥。

第2章火灾自动报警系统的组成

绪论：

火灾自动报警系统是由触发器件、火灾报警装置、火灾警报装置以及具有其它辅助功能的装置组成的火灾报警系统。

它能够在火灾初期，将燃烧产生的烟雾、热量和光辐射等物理量，通过感温。

感烟和感光等火灾探测器变成电信号，传输到火灾报警控制器，并同时显示出火灾发生的部位，记录火灾发生的时间。

一般火灾自动报警系统和自动喷水灭火系统、室内消火栓系统、防排烟系统、通风系统、空调系统、防火门、防火卷帘、挡烟垂壁等相关设备联动，自动或手动发出指令、启动相应的装置。

2.1触发器件

在火灾自动报警系统中，自动或手动产生火灾报警信号的器件称为触发件，主要包括

火灾探测器和手动火灾报警按钮。

火灾探测器是能对火灾参数（如烟、温度、火焰辐射、

气体浓度等）响应，并自动产生火灾报警信号的器件。

按响应火灾参数的不同，火灾探测器分成感温火灾探测器、感烟火灾探测器、感光火灾探测器、可燃气体探测器和复合火灾探测器五种基本类型。

不同类型的火灾探测器适用于不同类型的火灾和不同的场所。

手动

火灾报警按钮是手动方式产生火灾报警信号、启动火灾自动报警系统的器件，也是火灾自

动报警系统中不可缺少的组成部分之一。

2.1.1感温式火灾探测器：

火灾时物质的燃烧产生大量的热量，使周围温度发生变化。

感温式火灾探测器是对警戒范围中某一点或某一线路周围温度变化时响应的火灾探测器。

它是将温度的变化转换为

电信号以达到报警目的。

根据监测温度参数的不同，一般用于工业和民用建筑中的感温式火灾探测器有定温式、差温式、差定温式等几种。

定温式：

温度上升到预定值时响应的火灾探测器。

差温式：

环境温度的温升速度超过一定值时响应的火灾探测器。

差定温式：

兼

有定温、差温两种功能的火灾探测器。

感温探测器对火灾发生时温度参数的敏感，其关键是由组成探测器核心部件--热敏元件决定。

热敏元件是利用某些物体的物理性质随温度变化而发生变化的敏感材料制成。

例如：

易熔合金或热敏绝缘材料、双金属片、热电偶、热敏电阻、半导体材料等。

定温、差定温探头各级灵敏度探头的动作温度分别不大于1级

62C、2级70C、3级78C。

感温式火灾探测器适宜安装于起火后产生烟雾较小的场所。

平时温度较高的场所不宜安装感温式火灾探测器。

2.1.2感烟式火灾探测器：

火灾的起火过程一般都伴有烟、热、光三种燃烧产物。

在火灾初期，由于温度较低，

物质多处于阴燃阶段，所以产生大量烟雾。

烟雾是早期火灾的重要特征之一，感烟式火灾探测器是能对可见的或不可见的烟雾粒子响应的火灾探测器。

它是将探测部位烟雾浓度的

变化转换为电信号实现报警目的一种器件。

感烟式火灾探测器有离子感烟式、光电感烟式、激光感烟式等几种型式。

离子感烟式探测器是点型探测器，它是在电离室内含有少量放射性物质（镅-241），可使电离室内空气成为导体，允许一定电流在两个电极之间的空气中通过，射线使局部空气成电离状态，经电压作用形成离子流，这就给电离室一个有效的导电性。

当烟粒子进入电离化区域时，它们由于与离子相接合而降低了空气的导电性，形成离子移动的减弱。

当导电性低于预定值时，探测器发出警报。

光电感烟探测器也是点型探测器，它是利用起火时产生的烟雾能够改变光的传播特性这一基本性质而研制的。

根据烟

粒子对光线的吸收和散射作用。

光电感烟探测器又分为遮光型和散光型两种。

红外光束感烟探测器是线型探测器，它是对警戒范围内某一线状窄条周围烟气参数响应的火灾探测器。

它同前面两种点型感烟探测器的主要区别在于线型感烟探测器将光束发射器和光电接受器分为两个独立的部分，使用时分装相对的两处，中间用光束连接起来。

红外光束感烟探测器又分为对射型和反射型两种。

感烟式火灾探测器适宜安装在发生火灾后产生烟雾较大或容易产生阴燃的场所；它不宜安装在平时烟雾较大或通风速度较快的场所。

2.1.2.1其中安装与布线如下：

A.探测器的外形如下图1-1所示：

RlMRIt—M冗幺垒

图2-1探测器外形

B.探测器安装示意图如图2-2所示。

预埋盒

图2-2探测器安装示意图

C.探测器的底座示意图如图2-3所示

底座上有4个导体片，片上带接线端子，底座上不设定位卡，便于调整探测器报警确认灯的方向。

布线管内的探测器总线分别接在任意对角的二个接线端子上（不分极性），另一对导体片用来辅助固定探测器。

待底座安装牢固后，将探测器底部对正底座顺时针旋转，即可将探测器安装在底座上

图2-3探测器通用底座外形示意图

D.布线方式：

探测器二总线宜选用截面积》1.0mm2的RVS双绞线，穿金属管或阻燃管敷设。

2.2火灾报警装置

在火灾自动报警系统中，用以接收、显示和传递火灾报警信号，并能发出控制信号和具有其它辅助功能的控制指示设备称为火灾报警装置。

火灾报警控制器就是其中最基本的一种。

火灾报警控制器担负着为火灾探测器提供稳定的工作电源；监视探测器及系统自身

的工作状态；接收、转换、处理火灾探测器输出的报警信号；进行声光报警；指示报警的具体部位及时间；同时执行相应辅助控制等诸多任务。

是火灾报警系统中的核心组成部分。

在火灾报警装置中，还有一些如中断器、区域显示器、火灾显示盘等功能能不完整的报警装置，它们可视为火灾报警控制器的演变或补充。

在特定条件下应用，与火灾报警控制器同属火灾报警装置。

火灾报警控制器的基本功能主要有：

主电、备电自动转换，备用电源充电功能，电源故障监测功能，电源工作状态指标功能，为探测器回路供电功能，控测器或系统故障声光报警，火灾声、光报警、火灾报警记忆功能，时钟单元功能，火灾报警优先报故障功能，声报警音响消音及再次声响报警功能。

2.3火灾警报装置

在火灾自动报警系统中，用以发出区别于环境声、光的火灾警报信号的装置称为火灾警报装置。

它以声、光音响方式向报警区域发出火灾警报信号，以警示人们采取安全疏散、灭火救灾措施。

下面举例说明一下：

手动报警按钮的工作原理及安装和接线等：

2.3.1工作原理:

本报警按钮采用按压报警方式，通过机械结构进行自锁，可减少人为误触发现象。

报警按钮内置单片机，完成报警检测及与控制器通讯功能。

单片机内含EEPRO用于存储地址码、设备类型等信息，地址码可通过电子编码器进行现场更改。

2.3.2报警按钮的外形示意图如图所示：

（2-4）

95.4

42.5

FIRE火警

图2-4报警按钮外形示意图

2.3.3安装与布线:

a）安装前应首先检查外壳是否完好无损，标识是否齐全。

b）安装时只需拔下报警按钮，从底壳的进线孔中穿入电缆并接在相应端子上，再插好报警

按钮即可安装好报警按钮，安装孔距为60mm。

报警按钮安装采用进线管明装和进线管暗

装两种方式，安装示意图如图所示：

（2-5）

234报警按钮端子示意图如图所示：

（2-6）

图2-6端子示意图

2.3.5端子接线说明:

Z1、Z2：

报警控制器来的信号总线，无极性。

K1、K2:

额定DC30V/100mA£源输出端子，当报警按钮按下时，输出触点闭合信号，可直接控制外部设备。

TL1、TL2:

与GST-LD-8304连接的端子

2.3.6布线要求:

信号Z1、Z2采用RVS双绞线，截面积》1.0mm2消防电话线TL1、TL2采用RVVP屏

蔽线，截面积》1.0mm2

237应用：

作为手动火灾报警按钮使用时，将报警按钮的Z1、Z2端子直接接入火灾报警控制器总线上即可。

作为手动火灾报警按钮及消防电话插孔使用时，将报警按钮的Z1、Z2端子直接接入火灾报警控制器总线上，同时将报警按钮的TL1、TL2端子与GST-LD-8304消防电话模块连接，具体见图2-7所示（最末端报警按钮的TL1、TL2接线端子接15kQ终端电阻）。

图2-7应用示意图

2.4消防控制设备:

在火灾自动报警系统中，当接收到火灾报警后，能自动或手动启动相关消防设备并显示其状态的设备，称为消防控制设备。

主要包括火灾报警控制器，自动灭火系统的控制装置，室内消火栓系统的控制装置，防烟排烟系统及空调通风系统的控制装置，常开防火门，防火卷帘的控制装置，电梯回降控制装置，以及火灾应急广播、火灾警报装置、消防通信设备、火灾应急照明与疏散指示标志的控制装置等控制装置中的部分或全部。

消防控制设

备一般设置在消防控制中心，以便于实行集中统一控制。

也有的消防控制设备设置在被控消防设备所在现场，但其动作信号则必须返回消防控制室，实行集中与分散相结合的控制方式。

在消防联动系统中需要很多模块来实现报警设备控制消防控制设备。

下面说明一下各

种模块安装和接线（以海湾产品为例）：

241GST-LD-8300输入模块

2.4.1.1模块外形示意图：

GST-LD-8300

输入模块动作

（g）

图2-8模块外形示意图

2.4.1.2工作原理：

内嵌处理器，负责对输入信号的逻辑状态进行判断，并对该逻辑状态进行处理，分别

以正常、动作、故障三种形式传给控制器。

2.4.1.3安装与布线：

a）安装设备之前，请切断回路的电源并确认全部底壳已安装牢靠且每一个底壳的连接线准确无误。

b）模块输入端如果设置为"常闭检线"状态输入，模块输入线末端（远离模块端）必须串联一个4.7kQ的终端电阻；模块输入端如果设置为"常开检线"状态输入，模块输入线末端（远离模块端）必须并联一个4.7kQ的终端电阻（具体接线方法见应用方法）。

c）安装前应首先检查外壳是否完好无损，标识是否齐全。

d）模块采用明装方式，底壳与模块间采用插接式结构安装，安装时只需拔下模块，从底壳的进线孔中穿入电缆并接在相应的端