火灾自动报警中常见问题解决方案之线路压降

时间：2018-06-22 16:55:23 来源：公众号:消防安全驿站

在总线制火灾报警控制系统的调试工作中，经常会遇到火灾报警控制器已经发出控制指令，控制模块也已经动作，但一些外部控制设备如排烟阀、送风口等却不能动作，我们在现场使用万用表监测控制模DC24V输入端的电压，发现火灾报警控制器没有发出控制指令前，电压没有变化，但控制指令一旦发出电压就降低了好几伏。

火灾自动报警回路和消防联动控制线路都存在线路压降问题。通常小系统中一般体现不出来，但在建筑面积较大、线路比较长的工程中，这一问题就显得较为突出。而这又往往被施工人员忽视，直到问题暴露时，才想方设法寻求各种补救措施，这样不仅费时费工，而且很难彻底处理。

 

1、线路压降问题的原因分析

（1）导线内阻

导线本身有电阻。导线内阻是导线本身固有电阻，阻值大小与线路长短成正比，与导线横截面积成反比，并且与导线质量有关。有些厂家生产的导线质量差，无形中又增加了阻值。

（2）接点电阻

接点电阻是指线路中的导线与接线端子、导线与导线之间连接的接触电阻。当接入设备时，如果接线端子压接不紧，会增大接点电阻。线头不焊锡、长时间裸露在空气中会产生氧化层，也会造成接点电阻增大。另外在总线中接入感烟探测器、感温探测器、输入模块、控制模块、总线隔离器等各类设备，接入设备数量越多，接点电阻就越大。

我们把导线内阻和接点电阻通称为线路内阻。正是由于线路内阻的存在，才引起了电路中工作负载两端的电压下降的问题，根据欧姆定律可知，压降值与线路内阻和工作负载电阻的比值成比例，因此要减小线路压降，就得想办法减小线路内阻和工作负载电阻的比值。

（3）动作电流

线路压降问题影响比较大的一般出现在电源总线中，这主要是由于电磁阀类联动设备动作电流大造成的。

防火卷帘门、风机、水泵等都是通过中间继电器来控制的。选用继电器的阻值一般都在500欧姆以上，动作电流已经比回路总线中编址单元的工作电流大多了，可这不是产生压降问题的主要原因。排烟阀、风口、气体灭火启动钢瓶等电磁阀类联动设备才是真正的“用电大户”。电磁阀的阻值一般为36欧姆，动作电流约为0.65安培。这样大的动作电流就足以使线路内阻形成很大的压降。

下面举几个工程实例来说明线路压降在工程中带来的不良影响。

石家庄金融大楼工程，每层有2个排烟口，2个送风口，2个声光报警器，1个强电切换，在火灾确认后需要打开本层及上下各一层的风口，至少应联动12个风口。一个电磁阀阻值为36欧姆，12个风口并联在一起，电阻为3欧姆，该建筑楼高30层，每层层高3米，即垂直高度90米，根据该消防工程中采用的导线为2.5mm² 截面的铜芯线，根据R=ρL/s算出本工程采用2.5mm² 截面的铜芯线，其90米长时，电阻为0.714欧姆，由欧姆定律U设备=24/（3+0.714）*3=19.3V，而设备的启动电压为20V，这在没有计算强切及声光报警用电的情况下，设备已无法启动。

消火栓系统采用干式系统，每个管道有一大电磁阀控制水流走向，若在控制器自动状态时，有不同层消火栓同时报警，则不同层电磁阀同时动作，由于电流太大，连一个电磁阀也无法启动，情况同上，由于线路压降所致。

 

2、线路压降的解决办法

线路压降太大给系统造成了不良影响，使系统不能正常运行，问题非常普遍，本人根据实际调试提出以下几点解决办法。

（1）分时控制

分时控制可以减少同一时间内所需要控制的设备数量，电磁阀等大电流设备只需脉冲信号，不需持续电源供电，这样同一时间内、外控设备数量减少了，并联在电源总线上的负载就增大了，就可以降低线路内阻的影响，即使对声光报警器等需持续电源的设备分时启动也有效果，因设备的启动电流较大，启动后电流较小，也可缓解同一时间电流过大的问题。

分时控制有两种实现方法。

一是软件编程，利用火灾报警器本身的延时输出功能；

二是硬件搭接，将同类外控设备通过其连锁控制端子串联起来，逐个驱动外控设备。

在前面的工程事例中，我们采取这样的方法减少线路压降，每隔5秒驱动一个风阀，将所有送风口串联，只用一个控制模块控制，这样在前一个送风口关闭之后，后面的送风口才动作。报警器在同时驱动的设备就大大减少了。

如果所有的外控设备都可以通过软件编程的方法实现分时控制，那自然就不需要硬件搭接了，如我司生产的设备，延时功能很完善，在实际工程中，用此功能，基本能满足5万平米工程的需要。但有的厂家控制器延时功能不太完善。延时控制影响控制器的运行速度。因此，硬件搭接也是我们要考虑的因素。

多设几路DC24V电源总线的干线。在工程设计中就应该考虑到，多敷设几路干线，可以减少线路中控制模块的数量，从而减少接点电阻；并且可以避免一条电源总线绕来绕去，对减少线路长度有很大帮助。

举个工程案例，某项目使用了186个可燃气体探测器，结果探测器不能正常工作，我们提供的外控电源输出电流可达10A，完全满足负荷，只是由于线路压降太大，造成末端电压不够，致使可燃气体探测器不能正常工作，我们提出的解决措施就是每层单独敷设1对24V电压线，采取多路布线后系统一切正常。

（2）加大线径

在消防报警系统设计中，设计院的有些设计人员比较容易忽视24V直流电源的供电线路的线径，与用电设备的选型匹配问题——尤其值得注意的是各类电控风阀的控制线路的线径大小。一些设计人员未注意该线路的线径大小，也没有考虑该线路上设备有多少，它们的瞬时动作电流有多大。而往往火灾发生时，一系列联动设备都应在相应的时间内打开或关闭。如果电源不能跟上，这些设备的动作继电器无法正常工作，不但不能联动有关灭火控制设备，而且会损坏设备，这个问题在联动设备较多的地下室尤为突出。

下面，我们以一个最简单的例子算一下。在标准层我们该选用多粗的电源线。比如在每个标准层有一个排烟风口，一个正压风口，在火灾确认后需要打开本层及上下各一层的风口，至少应联动6个风口。这些风口的标称动作电流多在0.5~2安培不等，在实测时动作电流大多在1安培左右，我们为了保险起见，取1安培这个值，而风阀启动电压不能低于20V，由R线=（U-U阀）/I启动=（24-20）/（6﹡1）=0.67，得出竖井中在标准层部分的直流电源的导线的电阻不应大于0.67。

假设楼高30层，每层层高3米，即垂直高度90米，那么根据我们消防中采用的导线为铜芯线，有R=ρL/s可以得知若采用2.5mm² 截面的铜芯线，其90米长时，电阻为0.714；采用4 mm²截面的铜芯线，电阻为0.464。故我们采用4 mm² 以上的铜芯线。由此可见，平时我们只是估算是不准确的。地下室的联动设备更多，我们应经过更详细的计算后，才能确定电源线的线径。

（3）接线端要焊接

这样可以减少导线内阻和接点电阻。

（4）现场放置DC24V电源箱

这是用来弥补工程的先天不足之处，属无奈之举。但是要注意两点，一是现场供电AC220V必须是消防专用电源，二是在消防控制中心内可以实现打开、关闭电源。

火灾报警设备从设备厂家出来，只是完成了第一步。就是质量再好的设备，它在以后的运行状况也在很大程度上依赖于安装质量。这要求我们在施工前要尽量考虑周全，施工中要保证质量。比如线路压降这样的问题，如果我们在设计、施工、调试等各个环节都能考虑到，应该是可以避免的。

（5）按要求施工

施工时，也应文明施工，尽量保证线路安装完好、可靠。首先，预埋时，要用锁母做好管路与接线盒之间的连接并用护口保护，线盒等裸露部分应做好封堵；在穿线时，应将杂物清出线管，以免把导线的绝缘层割断，甚至把导线芯也割断，不知不觉中使得导线的截面又变小了。其次，应尽量减少接口，这不但是避免不必要的可能产生的故障，而且也是减小了接触电阻。如果线路过长或有中间线，要选用合适的端子，保证接触良好。