Giải pháp kỹ thuật phân tầng chữa cháy và khống chế khởi động đồng thời các bơm nước PCCC có đa cảm biến áp lực ở tòa nhà cao tầng – Tạp chí tự động hóa ngày nay

Khi sử dụng bơm nước có công suất hàng trăm kW trong tòa nhà cao tầng sẽ dẫn đến nhiều quan ngại kỹ thuật cho sự hoạt động của lưới điện hạ áp, các hệ kỹ thuật khác trong thời gian khởi động bơm nước này.

Vì vậy, cần phải giải quyết và xử lý hiện tượng kỳ lạ này để bảo vệ sự hoạt động giải trí nhẹ nhàng của tổng thể những hệ kỹ thuật khác trong thời hạn khởi động bơm nước chữa cháy khi tòa nhà đang hoạt động giải trí thông thường và khi xảy cháy .

2. Nội dung
2.1 Chữa cháy kiểu phân tầng, nhiều bơm

H.1  Cấu hình cơ bản hệ thống chữa cháy bằng nước cho tòa nhà cao tầng

Hệ thống chữa cháy bằng nước cho một tòa nhà cao tầng thường có dạng như H.1.
Trong đó: Nguồn nước chữa cháy được duy trì với áp lực quy định bởi ba bơm: Bơm điện “ELECTRIC PUMP” là bơm chính chạy bằng năng lượng điện, tạo nguồn nước chữa cháy với áp lực quy định. Bơm điện “JOCKEY PUMP”  là bơm bù có tác dụng duy trì áp lực nước chữa cháy trong đường ống. Bơm Diesel là bơm chính chạy bằng động cơ đốt trong có công suất tương đương bơm điện và có tác dụng cấp nguồn nước chữa cháy khi mất điện.

Hệ thống chữa cháy bằng nước nêu trên có những đặc thù kỹ thuật sau :
* Với số tầng ít thì không cần chia nhóm tầng, với số tầng lớn hơn 10 thì phải vận dụng chia nhóm tầng. Mỗi nhóm tầng sẽ chung một đường ống chứa nước chữa cháy chính. Nhóm tầng gồm mấy tầng phụ thuộc vào vào đặc thù kỹ thuật đơn cử từng khu công trình, thường thì gộp từ 5-10 tầng vào một nhóm và số lượng tầng trong những nhóm của một khu công trình không nhất thiết bằng nhau .
* Với số tầng càng nhiều, để bảo vệ áp lực đè nén nước chữa cháy trên đường ống ở những tầng trên cao đạt áp lực đè nén lao lý thì hiệu suất bơm điện “ ELECTRIC PUMP ” càng phải lớn ( ví dụ : với một tòa nhà 20 tầng có diện tích quy hoạnh sàn của 1 tầng khoảng chừng trên 3000 mét vuông thì bơm điện phải có hiệu suất trên 250 kW ). Điều này ảnh hưởng tác động đến chất lượng nguồn hạ áp trong thời hạn bơm điện này khởi động ;
* Hiệu suất sử dụng nguồn năng lượng điện không cao do phải sống sót những cụm van giảm áp cho hệ đường ống ở những tầng thấp ;
* Với nguồn hạ áp từ biến áp và máy phát điện dự trữ ở khoảng cách đủ xa ( trên 100 m ) thì sự sụt áp lưới hạ áp trong thời hạn khởi động của bơm điện này càng lớn, ảnh hưởng tác động nghiêm trọng đến sự hoạt động giải trí của những hệ kỹ thuật khác của tòa nhà .

Để đảm bảo an toàn cho người và thiết bị trong tòa nhà cao tầng thì các thiết bị điện chủ yếu dùng nguồn hạ áp 3 pha 0.4kV. Với bơm điện có công  suất hàng trăm kW thì phải áp dụng các biện pháp kỹ thuật cải thiện chế độ khởi động của nó. Ở bài viết này đưa ra giải pháp chữa cháy kiểu phân tầng, nhiều bơm (gọi chung là phân tầng) như ví dụ H.2.
Với những đặc điểm kỹ thuật chính như sau:

H.2 Cấu hình cơ bản hệ thống chữa cháy bằng nước kiểu phân tầng, nhiều bơm

* Thay vì dùng một bơm điện, sử dụng nhiều bơm điện có hiệu suất nhỏ hơn. Mỗi bơm điện ( hoặc nhóm bơm điện ) sẽ cấp nước chữa cháy cho 1 số ít tầng liền kề nhau chung một đường ống. Ở H. 2 cho ví dụ chia thành 2 nhóm tầng ( từ tầng hầm dưới đất đến tầng 10 chung một nguồn động lực là bơm điện P2, từ tầng 11 đến tầng 20 chung một nguồn động lực là bơm P1A và P1B ) ;
* Sử dụng đa cảm biến áp lực đè nén. Ở ví dụ H. 2 là sử dụng hai cảm ứng áp lực đè nén cho bơm điện chính thay vì là một ở H. 1 ;
* Bơm bù áp và bơm Diesel được sử dụng chung mà không cần phân thành nhiều bơm khác tương ứng phân tầng là do : Bơm bù áp hiệu suất nhỏ ; bơm diesel rất hãn hữu dùng khi điều kiện kèm theo kỹ thuật của tòa nhà cao tầng liền kề là phải có nguồn máy phát điện dự trữ chạy ( được sắp xếp ngoài tòa nhà hoặc trong tòa nhà ở vị trí rủi ro tiềm ẩn xảy cháy là thấp nhất ) khi xảy cháy và sử dụng dây cáp điện chống cháy cho những bơm điện chữa cháy và những mạng lưới hệ thống thoát nạn – thoát hiểm khác của tòa nhà ( thang máy thoát nạn ; hút khói hiên chạy ; tạo áp cầu thang bộ thoát hiểm ; … ) ;
* Việc sử dụng nhiều bơm cho kiểu chữa cháy phân tầng sẽ tiết kiệm chi phí điện năng hơn so với khi dùng một bơm do việc tính chọn hiệu suất những bơm tương ứng với tầng cao nhất của từng nhóm tầng ( lưu lượng, cột áp ) đã được giảm đi so với khi dùng một bơm cho cả tòa nhà. Trong khuôn khổ bài viết này, không trình diễn những cơ sở tính chọn hiệu suất bơm khi dùng một bơm và khi dùng nhiều bơm để so sánh. Vấn đề này, người viết bài sẽ đề cập chi tiết cụ thể trong một bài báo khác .
2.2 Giải pháp kỹ thuật khống chế khởi động đồng thời những bơm điện
Khi triển khai giải pháp chữa cháy kiểu phân tầng, tổng hiệu suất những bơm điện sẽ nhỏ hơn hiệu suất của một bơm. Tuy nhiên không hề chọn quá nhiều bơm thay cho một bơm vì phải tính đến giá tiền của toàn mạng lưới hệ thống. Qua thực tiễn của vài khu công trình, người viết bài thấy tối ưu về kinh tế-kỹ thuật của giải pháp này qua ví dụ sau : Ở tòa nhà 20 tầng với diện tích quy hoạnh sàn cho 1 tầng trên 3000 mét vuông thì nếu sử dụng một bơm điện cần có hiệu suất là 250 kW, khi chuyển sang giải pháp chữa cháy kiểu phân tầng thì nên sử dụng 3 bơm hiệu suất mỗi bơm là 75 kW. Trong đó 1 bơm sẽ bảo vệ cấp nước chữa cháy cho tầng hầm dưới đất đến tầng 10, 2 bơm bảo vệ cấp nước chữa cháy cho tầng 11 đến tầng 20 .

H.3“Lưu đồ” hoạt động của hệ thống điều khiển khống chế khởi động đồng thời các bơm công suất lớn

Mặt khác, khi sử dụng nhiều bơm như vậy thì phải xử lý vấn đề là các bơm điện không được khởi động đồng thời trong chế độ “AUTO” để đảm bảo sự an toàn về nguồn điện hạ áp của tòa nhà. Nguyên tắc hoạt động của hệ thống điều khiển tự động khống chế khởi động đồng thời các bơm như H.3.

H.4a  Sơ đồ mạch động lực 3 bơm chữa cháy phân tầng

Việc tạo mạng lưới hệ thống tinh chỉnh và điều khiển hoạt động giải trí theo “ Lưu đồ ” H. 3 hoàn toàn có thể triển khai theo hai giải pháp :

* Phương án 1: Thiết lập cấu hình và lập trình điều khiển dựa trên ứng dụng PLC.
Phương án này có ưu điểm dễ thiết kế, thực tế thiết bị bố trí rất gọn gàng trong tủ điện. Nhược điểm là rất “cứng” trong quá trình vận hành, không thuận tiện trong hiệu chỉnh, điều chỉnh thứ tự chạy các bơm trong một nhóm, khi sửa chữa đòi hỏi chuyên môn cao (mất thời gian); Với số tầng của tòa nhà cao tầng lên đến trên 35 tầng và phân tầng chữa cháy với số nhóm tầng từ 5 trở lên thì sử dụng PLC là thích hợp nhất.

* Phương án 2: Sử dụng các relays cổ điển để thiết kế các mạch điều khiển của “Lưu đồ”.
Phương án này ngoài nhược điểm cố hữu của hệ thống điều khiển kiểu relays thì rất thuận lợi trong thực tế ở chỗ: rất “mềm” trong quá trình vận hành, dễ điều chỉnh thứ tự chạy các bơm trong một nhóm, dễ sửa chữa thay thế linh kiện hư, không mất thời gian khi sủa chữa thay thế, không đòi hỏi chuyên môn cao. Phù hợp với điều kiện thực tế.

Minh họa cho nguyên lý hoạt động của “Lưu đồ” này theo phương án hai là sơ đồ mạch động lực và nguyên lý hoạt động của hệ thống điều khiển khống chế khởi động đồng thời của 3 bơm điện chính trong chế độ “AUTO” ở H.2 như H.4a và H.4b.
Trong đó:

+ Hệ thống gồm 2 nhóm tầng : Nhóm tầng thứ nhất sử dụng một bơm điện chính, gồm những tầng từ tầng hầm dưới đất đến tầng 10. Nhóm tầng thứ hai gồm những tầng 11 đến tầng 20 và sử dụng 2 bơm điện chính ;
+ Cảm biến áp lực đè nén cho nhóm tầng thứ nhất là LPS ; nhóm tầng thứ hai là HPS ; những mạch phân phối tín hiệu áp lực đè nén sử dụng những relays RL1-RL2 ; mạch kích hoạt những bơm sử dụng những cặp tiếp điểm của RL1-RL2 ; Mạch khóa liên động sử dụng những cặp tiếp điểm của những relays trung gian và thời hạn ; mạch định thời sử dụng những relays thời hạn ; mạch khởi động những bơm sử dụng những relays trung gian RL3-4-5 có những cặp tiếp điểm thường hở được đấu nối với cổng chờ R / S của mạng lưới hệ thống tinh chỉnh và điều khiển R / S cho từng bơm điện chính P1A ; P1B ; P2 tương ứng. Các bơm điện hoàn toàn có thể được khởi động theo những chiêu thức : Trực tiếp “ DOL ” ; Sao / Tam giác “ S / D ” hay dùng Soft Start hoặc VSD tùy theo hiệu suất và nhu yếu của người mua .
Sơ đồ nguyên tắc như H. 4 cung ứng được :
+ Trong bất kể trường hợp nào khi xảy ra tụt áp lực đè nén nước ở đường ống, đều tự động hóa khởi động những bơm điện chính với thời gian khởi động không trùng nhau ;
+ Khoảng thời hạn giữa hai lần khởi động bơm điện chính liền kề kiểm soát và điều chỉnh được ;
+ Trong những bơm điện chính thuộc một nhóm hoàn toàn có thể kiểm soát và điều chỉnh thứ tự khởi động ;
+ Trong những bơm điện chính, sự không hoạt động giải trí của bơm điện chính này không ảnh hưởng tác động đến sự hoạt động giải trí của bơm điện chính kia ;
+ Sự dừng những bơm điện chính khi áp lực đè nén nước đủ lao lý không phụ thuộc vào thứ tự khởi động bơm ( dừng đồng thời trong một nhóm )

H.4b Sơ đồ nguyên lý điều khiển khống chế khởi động đồng thời 3 bơm điện chính cho HT PCCC tòa nhà cao tầng

3. Kết luận
Giải pháp phân tầng, chia bơm và khống chế khởi động đồng thời những bơm điện chính của mạng lưới hệ thống phòng cháy chữa cháy bằng nước cho tòa nhà cao tầng liền kề như đã nêu, đã xử lý cơ bản sự quan ngại về hoạt động giải trí của những mạng lưới hệ thống kỹ thuật trong thời hạn khởi động những bơm điện chính khi có sự cố cháy ở tòa nhà cao tầng liền kề. Thực tế khi tổ chức triển khai nghiệm thu sát hoạch kỹ thuật, diễn tập phòng cháy chữa cháy ở tòa nhà cao tầng liền kề có ứng dụng giải pháp kỹ thuật này cho thấy : không cảm nhận được sự suy giảm nguồn điện hạ áp khi những bơm điện chính khởi động, những hệ kỹ thuật khác hoạt động giải trí trơn tru – nhẹ nhàng trong thời hạn này .

Giải pháp kỹ thuật này, ngoài ưu điểm nêu trên còn được Chủ đầu tư đánh giá rất cao về sự tối ưu kinh tế – kỹ thuật; về độ tin cậy khi vận hành.
Hy vọng rằng, giải pháp này được phát triển thêm và ứng dụng trong các tòa nhà cao tầng với số tầng cao hơn và chia nhóm tầng tăng lên.

TS.Nguyễn Tiến Dũng
Hội Tự động hóa Viêt Nam

Số 163 ( 9/2014 ) ♦ Tạp chí tự động hóa ngày

Source: https://mindovermetal.org
Category: Wiki là gì