火災(zāi)自動報警中常見問題解決方案之線路壓降
在總線制火災(zāi)報警控制系統(tǒng)的調(diào)試工作中，經(jīng)常會遇到火災(zāi)報警控制器已經(jīng)發(fā)出控制指令，控制模塊也已經(jīng)動作，但一些外部控制設(shè)備如排煙閥、送風(fēng)口等卻不能動作，我們在現(xiàn)場使用萬用表監(jiān)測控制模DC24V輸入端的電壓，發(fā)現(xiàn)火災(zāi)報警控制器沒有發(fā)出控制指令前，電壓沒有變化，但控制指令一旦發(fā)出電壓就降低了好幾伏。
火災(zāi)自動報警回路和消防聯(lián)動控制線路都存在線路壓降問題。通常小系統(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，這一問題就顯得較為突出。而這又往往被施工人員忽視，直到問題暴露時，才想方設(shè)法尋求各種補救措施，這樣不僅費時費工，而且很難徹底處理。
1、線路壓降問題的原因分析
（1）導(dǎo)線內(nèi)阻
導(dǎo)線本身有電阻。導(dǎo)線內(nèi)阻是導(dǎo)線本身固有電阻，阻值大小與線路長短成正比，與導(dǎo)線橫截面積成反比，并且與導(dǎo)線質(zhì)量有關(guān)。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）接點電阻
接點電阻是指線路中的導(dǎo)線與接線端子、導(dǎo)線與導(dǎo)線之間連接的接觸電阻。當(dāng)接入設(shè)備時，如果接線端子壓接不緊，會增大接點電阻。線頭不焊錫、長時間裸露在空氣中會產(chǎn)生氧化層，也會造成接點電阻增大。另外在總線中接入感煙探測器、感溫探測器、輸入模塊、控制模塊、總線隔離器等各類設(shè)備，接入設(shè)備數(shù)量越多，接點電阻就越大。
我們把導(dǎo)線內(nèi)阻和接點電阻通稱為線路內(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。
（3）動作電流
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)動設(shè)備動作電流大造成的。
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、氣體滅火啟動鋼瓶等電磁閥類聯(lián)動設(shè)備才是真正的“用電大戶”。電磁閥的阻值一般為36歐姆，動作電流約為0.65安培。這樣大的動作電流就足以使線路內(nèi)阻形成很大的壓降。
下面舉幾個工程實例來說明線路壓降在工程中帶來的不良影響。
石家莊金融大樓工程，每層有2個排煙口，2個送風(fēng)口，2個聲光報警器，1個強(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12個風(fēng)口。一個電磁閥阻值為36歐姆，12個風(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，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)備的啟動電壓為20V，這在沒有計算強(qiáng)切及聲光報警用電的情況下，設(shè)備已無法啟動。
消火栓系統(tǒng)采用干式系統(tǒng)，每個管道有一大電磁閥控制水流走向，若在控制器自動狀態(tài)時，有不同層消火栓同時報警，則不同層電磁閥同時動作，由于電流太大，連一個電磁閥也無法啟動，情況同上，由于線路壓降所至。
2、線路壓降的解決辦法
線路壓降太大給系統(tǒng)造成了不良影響，使系統(tǒng)不能正常運行，問題非常普遍，本人根據(jù)實際調(diào)試提出以下幾點解決辦法。
（1）分時控制
分時控制可以減少同一時間內(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，不需持續(xù)電源供電，這樣同一時間內(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，就可以降低線路內(nèi)阻的影響，即使對聲光報警器等需持續(xù)電源的設(shè)備分時啟動也有效果，因設(shè)備的啟動電流較大，啟動后電流較小，也可緩解同一時間電流過大的問題。
分時控制有兩種實現(xiàn)方法。
一是軟件編程，利用火災(zāi)報警器本身的延時輸出功能；
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，逐個驅(qū)動外控設(shè)備。
在前面的工程事例中，我們采取這樣的方法減少線路壓降，每隔5秒驅(qū)動一個風(fēng)閥，將所有送風(fēng)口串聯(lián)，只用一個控制模塊控制，這樣在前一個送風(fēng)口關(guān)閉之后，后面的送風(fēng)口才動作。報警器在同時驅(qū)動的設(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現(xiàn)分時控制，那自然就不需要硬件搭接了，如我司生產(chǎn)的設(shè)備，延時功能很完善，在實際工程中，用此功能，基本能滿足5萬平米工程的需要。但有的廠家控制器延時功能不太完善。延時控制影響控制器的運行速度。因此，硬件搭接也是我們要考慮的因素。
多設(shè)幾路DC24V電源總線的干線。在工程設(shè)計中就應(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，從而減少接點電阻；并且可以避免一條電源總線繞來繞去，對減少線路長度有很大幫助。
舉個工程案例，某項目使用了186個可燃?xì)怏w探測器，結(jié)果探測器不能正常工作，我們提供的外控電源輸出電流可達(dá)10A，完全滿足負(fù)荷，只是由于線路壓降太大，造成末端電壓不夠，致使可燃?xì)怏w探測器不能正常工作，我們提出的解決措施就是每層單獨敷設(shè)1對24V電壓線，采取多路布線后系統(tǒng)一切正常。
（2）加大線徑
在消防報警系統(tǒng)設(shè)計中，設(shè)計院的有些設(shè)計人員比較容易忽視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，它們的瞬時動作電流有多大。而往往火災(zāi)發(fā)生時，一系列聯(lián)動設(shè)備都應(yīng)在相應(yīng)的時間內(nèi)打開或關(guān)閉。如果電源不能跟上，這些設(shè)備的動作繼電器無法正常工作，不但不能聯(lián)動有關(guān)滅火控制設(shè)備，而且會損壞設(shè)備，這個問題在聯(lián)動設(shè)備較多的地下室尤為突出。
下面，我們以一個最簡單的例子算一下。在標(biāo)準(zhǔn)層我們該選用多粗的電源線。比如在每個標(biāo)準(zhǔn)層有一個排煙風(fēng)口，一個正壓風(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6個風(fēng)口。這些風(fēng)口的標(biāo)稱動作電流多在0.5~2安培不等，在實測時動作電流大多在1安培左右，我們?yōu)榱吮ｋU起見，取1安培這個值，而風(fēng)閥啟動電壓不能低于20V，由R線=（U-U閥）/I啟動=（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，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，平時我們只是估算是不準(zhǔn)確的。地下室的聯(lián)動設(shè)備更多，我們應(yīng)經(jīng)過更詳細(xì)的計算后，才能確定電源線的線徑。
（3）接線端要焊接
這樣可以減少導(dǎo)線內(nèi)阻和接點電阻。
（4）現(xiàn)場放置DC24V電源箱
這是用來彌補工程的先天不足之處，屬無奈之舉。但是要注意兩點，一是現(xiàn)場供電AC220V必須是消防專用電源，二是在消防控制中心內(nèi)可以實現(xiàn)打開、關(guān)閉電源。
火災(zāi)報警設(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，它在以后的運行狀況也在很大程度上依賴于安裝質(zhì)量。這要求我們在施工前要盡量考慮周全，施工中要保證質(zhì)量。比如線路壓降這樣的問題，如果我們在設(shè)計、施工、調(diào)試等各個環(huán)節(jié)都能考慮到，應(yīng)該是可以避免的。
（5）按要求施工
施工時，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，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，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。