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中国电气工程学报【2020年第11期】

  • ID:275016
  • 浏览:365
  • 学科:文化科学
  • 更新时间:2021-06-10 09:09:07
  • 期刊: 中国电气工程学报
内容简介
《中国电气工程学报》由中国机械工业联合会主管,机械工业信息研究院主办。杂志主要刊登电力工程等方面的文章。

消防电气二总线系统稳定性与带载能力研究

2021-06-10 09:12:57 文化科学 刘卫利
资料简介

摘要:当前,消防电气领域二总线的应用大部分集中在水表、传感器、消防、工业控制领域,这些应用场合在本地难以提供电源给从机,一般都需要主机与从机通信的过程中同时提供供电电源给从机,这就存在主机带载能力的问题。很多人在计算二总线带载能力时简单地认为,主机提供的总负载电流等于各从机负载电流乘以数量,而没有考虑从机负载的性质。

消防电气二总线系统稳定性与带载能力研究

刘卫利 陕西信兴铁路人力资源管理有限公司  710000

摘要:当前,消防电气领域二总线的应用大部分集中在水表、传感器、消防、工业控制领域,这些应用场合在本地难以提供电源给从机,一般都需要主机与从机通信的过程中同时提供供电电源给从机,这就存在主机带载能力的问题。很多人在计算二总线带载能力时简单地认为,主机提供的总负载电流等于各从机负载电流乘以数量,而没有考虑从机负载的性质。

关键词:消防电气;二总线;系统稳定性;带载能力;

引言

当代建筑以高层建筑为主,此类建筑结构复杂,电气设计难度较高,电气设计安全性与使用者人身财产安全密切相关。尤其是消防配电设计,直接决定建筑的消防安全水平。优质的消防配电设计可促进消防设备良好运转,促进及时警报,支持消防救援,提升建筑使用功能和建筑安全性.

1数学建模

通常,二总线主机与从机的连接方式如图1所示。60c167164eb73_html_fa2034e63c97a072.png

在二总线规范中,主机发送数据时(总线电流IBUS为常量),总线电压信号波形如图2所示。图2中,VMARK为总线发送数据时的电压,VSPACE为总线空闲时的电压,VMB为二总线发送高低电压电平之差。VMARK=U0,则VSPACE=U0-VMB。60c167164eb73_html_5b413f852c751312.png

在二总线规范中,从机发送数据时(总线电压VBUS为常量),总线电流信号波形如图3所示。图3中,ISPACE为空闲状态的电流,IMARK为发送数据时的电流,IMC为单个从机发送数据时的电流变化,IMC=ISPACE-IMARK。将二总线主机与从机的连接图简化后得到电路简图,如图4所示。其中,Ui为主机二总线通信回路输出端子电压,R为单根导线电阻,Io为导线上的总电流,I为单个负载电流,Uo为长导线末端电压,单个从机功率为P,带n个从机。

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2在消防工程控制系统中电气自动化技术的实际运用

把电气自动化技术引入到消防工程之中,一般是应用于消防系统,如报警、控制、灭火等,巧妙运用电气自动化控制技术,能够全面提升消防工程运行操作的便捷性,确保系统操作的高效、有效和快速,迅速达成灭火目的。对消防工程的控制系统方,通过很好地控制消防工程中的报警、通信和照明等设备,可以大大提升灭火工作的效率和质量,迅速完成灭火任务。

2.1报警系统中的触发功能

消防触发系统主要由探测器、手动报警组成。公共场所区域的手动报警装置必不可少,一旦发生火灾就能及时把报警信号向外界传递。火灾探测器在消防工程中扮演的角色比较重要,其可以对火灾进行灵敏探测并完成报警动作,不仅可以对火灾情况的变化有很好的检测能力,还能够实时监测火灾现场。火灾探测器的类型有很多,如感光型、感温型等。其中经常用到的是探烟型,其主要是感知火灾发生出现的烟雾,这种类型的消防设施常见于公共场所和住宅。探温器主要用于出现火灾后,现场温度有所升高或者升高速度较快,通过这种方式对火灾进行侦查。

2.2泡沫灭火设备

一般情况下借助普通水源就可以达到消灭火灾的目的,因此一般通过喷水装置进行消防灭火。但是,如果火灾现场附近有容易爆炸的物体、液体,使用普通水进行灭火可能产生相反效果,不仅不能很好控制火情,反而会提升火灾的严峻程度,严重的还能带来爆炸情况。借助泡沫灭火器可以很好地解决此类问题,其由不同程度的泡沫灭火装置组成,在灭火工作中扮演着重要作用。汽油、甲醇等引起的火灾使用低倍数灭火装备;加油站、油田等场所出现火灾情况,或者易燃易爆物体导致的火灾,一般使用中倍数的设备装置;高倍数的泡沫灭火设备一般适用于各种原因导致的火灾情况,因此具有较强的普适性,对此要有清醒的认识和了解.

2.3供电设备

在消防配电中,应选择与系统适配度较高的供电设备,保证消防报警系统覆盖整个建筑,应对供电设备进行分级管理控制,促进有效供电。报警系统方面,应采用识别管理模式,确保及时定位起火点,维持电气系统正常运行。在部分建筑中,消防设备电源为公用状态,在其设计中,应对设备末端单独进行电源装置设计,确保该装置为可自由切换状态,促进供电稳定。此外,设计中应包含火灾探测设备,确保供电安全和及时发出警报。设备选择应以规范为基础标准,科学布置供电设备,方可保证配电系统常规运转。在进行消防电源规划时,当前设计多为双跳闸模式,安全性较低,极易诱发配电系统短路,影响稳定配电。在设计中,应基于建筑情况,优化布置供电设备,降低相关风险。供电设备相关装置选择时,应从材质、性能方面加强把关,使其与系统设计相契合。

3系统的稳定性和带载能力分析

3.1系统稳定性分析

如果系统存在两个稳态工作点,在遭受电压波动干扰的过程中,很容易使系统在两个稳态工作点之间来回切换。因此,从系统稳定性角度考虑,应保证系统在工作过程中仅有一个稳态工作点。实际电路中对Uo的解存在一定的限制,假定Uq为从机输入端阈值电压,仅在Uo≥Uq时,从机才能正常工作;Uo<Uq时,从机不工作,总线上无电流。设Uo=Uq时的n×P值为nPq,则n×P取值范围在(0,nPq)时(图5中的nP2),Uo仅有一个解(Uo3)可使系统工作;n×P取值范围在(nPq,Ui28×R)时(图5中的nP1),Uo有两个解(Uo1、Uo2)可使系统工作。由上面分析可知,n×P在(0,nPq)范围内系统仅有一个根,此时系统才是稳定的。另外,如果能够提高Uq,那么nPq就会越趋近于Ui28×R,即能够在保证系统稳定的前提下提升系统的带载能力


3.2采用纯LDO(低压差线性稳压器)方案

LDO方案由于输入电流等于输出电流,如果负载稳定的话,每个负载所消耗的电流恒定。由电流守恒公式(1)可知,I恒定的话,Uo与n是线性关系,简化得到下式:n=Ui-Uo2×R×I(2)令y(n)=Ui-Uo2×R×I,绘制曲线如图6所示。实际应用中,Uo是存在限制的,由于线性关系,因此可较方便求解能带从机负载的最大数量。如果不是二总线的情况,则Uq所对应的nq值即为所能带的最大负载数。由二总线特性可知,Uo-VMB≥Uq,即Ui-2×R×I×n≥Uq+VMB,求得:

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由于二总线VSPACE的范围为(12V,42V),届时需取Uq和VSPACE中的较大者参与计算。由式(3)可知,单个负载消耗电流越小,能带的最大负载数越多;从机输入电压阈值Uq值(在大于VSPACE的情况下)越小,能带的负载数越多;提高Ui值、降低总线电阻R,也能提升带负载能力。例2:二总线Ui=36V,Uq=5.5V,R=18.51Ω,单个从机负载电流I=0.013A,二总线的高低电平差值为VMB=12V,VSPACE=12V,求所能带的从机最大数量

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结束语

在消防工程中应用电气自动化控制技术,能够很好地缓解消防工程的压力,提高工作效率的同时,优化了自动化系统,降低了人力资源的需求。综上所述,得出结论,带载能力方面,要求从机电流越小越好,总线电压越高越好,导线电阻越小越好。若Uq≥VSPACE,在Uo=Uq时n最大;若Uq≤VSPACE,在Uo=VSPACE时n最大。

参考文献

[1]王佾庭,王晓峰.建筑电气设计中的消防配电设计研究[J].低碳世界,2021,11(02):101-102.

[2]刘国良,黄正乾.消防电气二总线系统稳定性与带载能力研究[J].建筑电气,2021,40(01):51-55.

[3]刘雷.建筑电气设计中的消防配电设计方案分析[J].科技风,2020(01):95.

[4]李风升.建筑工程电气消防设计分析[J].居舍,2019(36):103.

[5]王卫杰.消防电气检测现存问题及解决方案[J].绿色环保建材,2019(07):244+247.