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消防泵振动噪声检测

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智能消防泵振动噪声检测仪的设计
摘要 根据光电转换原理，采用反射式光纤位移传感器对振动量进行检测，
采用电容式驻极体对噪声信号进行检测，设计振动信号、噪声信号调理电路和带
通滤波器，通过高速A/D板采集和转换数据。计算机显示结果表明，反射式光纤
位移传感器和驻极体是消防泵振动、噪声检测的有效工具，在消防泵的减振降噪
中有很好的应用价值。

关键词 振动测量；噪声测量；光纤传感器；驻极体
0 引言
消防泵是消防灭火供水系统的核心部件，振动和噪声可以反映消防泵的设计
和制造质量，是消防泵重要的质量指标，准确的测量消防泵的振动和噪声有利于
更好的评价消防泵的质量。机械振动在媒介中传播会产生噪声，通过对噪声的检
测，进而分析振动的情况。

消防泵一般使用环境较差，容易锈蚀、氧化，如没有好的检测手段，就不便
于及时测试检修，将会带来很大的消防隐患。目前消防监督执法人员主要凭工作
经验到现场启动水泵看振动，听噪音，判断消防水泵是否正常运行。这种人工测
试方法费时费力、效率低，且测试的振动及噪声误差大，随机性大。因此我们需
要一种造价低廉、使用方便且测量准确的振动噪声检测仪。

1 系统总体设计
1、1 主要技术指标
1) 功能：本仪器可用于ZZ20H20kH～振动和噪声信号的智能检测；
2) 仪器的检测项目：振动、噪声；
3) 振动信号的技术参数：
位移测试范围：0.5～20mm
不确定度：5%
频率范围：20HZ～20kH
Z

探头：￠2.5

光纤长度：3m左右
4) 噪声信号的技术参数：
频响：20～20kH
Z
输出阻抗：600Ω
信噪比：S/N=46dB（1kHZ，1μbar）
最大声压电平：126dB SPL

1、2 方案选择
1） 开关电源选择降压式；
2） 测振传感器的选择：
振动测量中，可以选用加速度传感器，速度传感器和位移传感器。最常用的
振动测量传感器按各自的工作原理可分为压电式加速度传感器、磁电式速度传感
器、电涡流式位移传感器、光纤测振传感器。

考虑四种方案，压电式传感器具有“低通”特性，在测量低频尤其小振幅振
动时，加速度值小，灵敏度有限，输出的信号很微弱，信噪比很低；磁电式振动
速度传感器中存在机械运动部件，它与被测系统同频率振动，限制了传感器的测
量上限（上限频率一般在1000Hz以下）；电涡流式位移传感器表面的微裂缝和被
测材料的电导率和导磁率对灵敏度有影响；光纤位移传感器灵敏度高（可达到纳
米量级）、响应速度快、分辨率高（0.01%FS），测量范围宽（300μm～20mm），抗
电磁干扰能力强，非接触式测量，可在小位移范围内进行高速位移测量。综合考
虑以上四种传感器的特点，本设计选用光纤式位移传感器。

3） 噪声传感器的选择：
根据声级计的工作原理，采用传声器及相关电路设计噪声传感器。传声器部
分选用电容式驻极体。

2 原理分析
2、1 反射式光纤位移传感器的工作原理
反射式光纤位移传感器是一种传输型光纤传感器。其原理如图1所示，光纤
采用Ｙ型结构，两束光纤一端合并在一起组成光纤探头，另一端分为两支，分别
作为光源光纤和接收光纤。光从光源耦合到光源光纤，通过光纤传输，射向反射
片，再被反射到接收光纤，最后由光电转换器接收，转换器接受到的光源与反射
体表面性质、反射体到光纤探头距离有关。当反射表面位置确定后，接收到的反
射光光强随光纤探头到反射体的距离的变化而变化。显然，当光纤探头紧贴反射
片时，接收器接收到的光强为零。随着光纤探头离反射面距离的增加，接收到的
光强逐渐增加，到达最大值点后又随两者的距离增加而减小。
图1 反射式位移传感器原理
如图1所示的光纤传感探头，当光纤传感器固定时，反射器可在光纤探头前
作垂直于探头方向的移动。设反射面到探头的间距为x，则光纤探头的调制函数
为：




)2(exp)2()(2220xrxRSIxI
A


其中： 对于本系统设计采用的多模光纤，＝1；
光纤芯半径0a＝0.1mm；
两光纤间距mmr34.0；
综合调制参数＝0.026。
图2所示就是反射式光纤位移传感器的输出特性曲线，系统可工作于两个区
域中，前沿工作区和后沿工作区。当在前沿工作区中工作时，可以获得较宽的动
态范围。利用这条特性曲线可以通过对光强的检测得到位移量。在下图中可以看
出，系统得出的光强和距离对应在0.5～20mm线性度很好。

图2 反射式光纤位移传感器的输出特性
2、2 驻极体传声器的工作原理
噪声传感器探头采用电容式驻极体传声器，它由声电转换和阻抗转换两部分

0 20 30 40 50 60 70 80 90

Lux
80
70
60
50
40
30
20
组成，如图3所示。声电转换部分的关键元件是驻极体振动膜，它是一个极薄的
塑料膜片，在它上面蒸发一层纯金薄膜，然后经高压电场驻极后，两面分别驻有
异性电荷。膜片的蒸金面向外与金属外壳相连通，膜片的另一面用薄的绝缘垫圈
隔开，这样蒸金膜面与金属极板之间就形成了一个电容器。驻极体振膜与背极靠
得很近，它们之间的电容约3OpF。由于容量小，该电容话筒输出阻抗很高，约
几十兆欧，所以使用时须加入阻抗转换部分。阻抗转换部分由场效应管担任，它
的主要作用就是把几十兆欧的阻抗转变为与放大器匹配的阻抗。场效应管的G
极接金属极板，D和S极与外接电路连接，其输出形式如图4所示。

1
2
3

4
5

6

1━内前壳 2━驻极体振动膜 3━绝缘垫
4━金属极板 5━场效应管 6━外壳
图3 驻极体传声器结构示意图
图4 驻极体传声器的输出形式
3 系统电路设计
系统总体框图如图5所示。

图5 系统总体框图
光纤传感器及相关线路如图6所示。

滤
波
电
路

数
据
存
储
及
分
析

硬件实现
软件实现

计
算
机

放
大
电
路

驻极体 滤波电路 消防泵 测振传感器 开关电源 放
大
电
路
图6 光纤传感器及相关电路
用驻极体采集噪声信号时，因为带宽较宽，所以采用一级二阶高通滤波器和
一级低通滤波器相级联组成带通滤波器。电路图如图7所示。

图7 宽带带通滤波器
4 数据采集和分析
试验时，对消防泵进水口、叶轮、出水口和电机分别进行数据采集。图8
是一组具有代表性的数据。图中上半部分为振动信号的时域信号特性曲线，下半
部分为噪声信号的频率特性曲线。
（a）进水口的信号
（b）叶轮的信号
（c）出水口的信号

（d）电机的信号
图8 各信号的单边自功率谱

由试验结果可以清楚地了解振动和噪声的频率分布情况，信号主要集中在几
个主要的频率上，各数据接近程度较高，说明检测中所得到的噪声信号主要是由
于振动引起的，进一步表明检测对象设计和制造的质量较好，处于正常工作状态。

5 结论
实验结果表明，系统基本能达到设计所要求的参数指标，实现了振动噪声检
测的一体化及智能化，经济实用，在消防泵振动、噪声检测中有很好的应用价值。
参考文献
[1] 胡斌.图表细说元器件及实用电路, 电子工业出版社, 2006
[2] 吴宗汉、王丽、李军. 驻极体与驻极体话筒，东南大学出版社，2004
[3] 王昊、李昕. 集成运放应用电路设计360例，电子工业出版社，2007
[4] 罗光明、张春喜等.光纤振动传感器的信号检测电路设计.北京：北京航空航天大学
仪器科学与光电工程学院.2008-2
[5] 金强有.振动信号测试分析系统分析设计.浙江杭州：中国计量学院信息工程学
院.2008
[6] Zielinski M, Ziller G Non-contact blade vibration measurement system for
aero engine application [C]//17 th International Symposium on Air breathing
Engines, September 4-9,2005. Munich, Germany, 2005:1220

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消防给水及消火栓系统系统调试与验收

消防给水及消火栓系统系统调试与验收

消防给水及消火栓系统系统调试与验收【1】系统调试1、消防给水及消火栓系统调试应在系统施工完成后进行，并应具备下列条件：（1）天然水源取水口、地下水井、消防水池、高位消防水池、高位消防水箱等蓄水和供水设施水位、出水量、已储水量等符合设计要求；（2）消防水泵、稳压泵和稳压设施等处于准工作状态；（3）系统供电正常，若柴油机泵油箱应充满油并能正常工作；（4）消防给水系统管网内已经充满水；（5）湿式消火栓系统管网内已充满水，手动干式、干式消火栓系统管网内的气压符合设计要求；（6）系统自动控制处于准工作状态；（7）减压阀和阀门等处于正常工作位置。

2、系统调试应包括下列内容：（1）水源调试和测试；（2）消防水泵调试；（3）稳压泵或稳压设施调试；（4）减压阀调试；（5）消火栓调试；（6）自动控制探测器调试；（7）干式消火栓系统的报警阀调试，并应包含报警阀的附件电动或磁阀等阀门的调试；（8）排水设施调试；（9）联动试验。

3、水源调试和测试应符合下列要求：（1）按设计要求核实高位消防水箱、高位消防水池、消防水池的容积，高位消防水池、高位消防水箱设置高度应符合设计要求；消防储水应有不作他用的技术措施；当有江河湖海、水库和水塘等天然水源作为消防水源时应验证其枯水位、洪水位和常水位的流量符合设计要求；地下水井的常水位、出水量等应符合设计要求；（2）消防水泵直接从市政管网吸水时，应测试市政供水的压力和流量能否满足设计要求的流量；（3）应按设计要求核实消防水泵接合器的数量和供水能力，并应通过消防车车载移动泵供水进行试验验证；（4）应核实地下水井的常水位和设计抽升流量时的水位。

检查数量：全数检查。

检查方法：直观检查和进行通水试验。

4、消防水泵调试应符合下列要求：（1）以自动直接启动或手动直接启动消防水泵时，消防水泵应在55s内投入正常运行，且应无不良噪声和振动；（2）以备用电源切换方式或备用泵切换启动消防水泵时，消防水泵应分别在1min或2min内投入正常运行；（3）消防水泵安装后应进行现场性能测试，其性能应与生产厂商提供的数据相符，并应满足消防给水设计流量和压力的要求；（4）消防水泵零流量时的压力不应超过设计额定压力的140%；当出流量为设计额定流量的150%时，其出口压力不应低于设计额定压力的65%。

水泵技术参数

水泵技术参数

增压稳压机组、空调定压机组、消防泵组（含自动巡检）、污水泵技术要求一、招标内容1.北小营商务综合楼项目：消火栓稳压机组、喷淋稳压机组、消防水泵、污水泵，均自带控制箱（其中消防水泵含自动巡检系统）。

2.厂家负责成套机组供应、运输到现场、指导施工方安装、培训、保修等。

3.设备清单及技术参数表注：1、气压罐容积为最低有效容积，为了布置美观，参数近似的尽量选用同规格。

二、技术标的编制参照及使用的规范和标准：《立式水泵隔振及其安装》95SS103《给水设备安装》（冷水部分）S1(一)2004《建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范》GB50242-2002《电气控制设备规范》《通用用电设备配电设计规范》《离心泵技术条件》GB/T5656-1994《热水离心泵技术条件》JB/T5414-1991《清水离心泵能效限定值及节能评价值》（GB19762-2007）《泵产品涂漆技术条件》JB/T4297-1992《离心泵、混流泵、轴流泵汽蚀余量》GB/T13006-1991《离心泵、混流泵、轴流泵和旋涡泵试验方法》GB/T3216-1989 《泵的振动测量与评价方法》JB/T8097-1999《泵的噪声测量与评价方法》JB/T8098-1999《离心泵、混流泵和轴流泵验收试验规范》 ISO 2548-1973-C.三、产品主要技术要求(一)通用要求1.选配水泵厂家标配的知名品牌优质电机，防护等级不低于IP55（污水泵IP54）,绝缘等级不低于F级。

2.水泵运行产生的噪音应满足国家标准要求。

(二)消火栓及喷淋稳压机组技术要求1.该机组由立式离心水泵两台（一备一用）、电控系统、立式隔膜式气压罐、压力控制器、阀门管路、共同底座等组成。

2.隔膜式气压罐按国标91SS852标准图集制造，气压罐设有泄水装置、气囊压力监测表，并配有气囊充气接口。

3.机组应有排水设施，便于维修时泄水或排除事帮漏水。

4.机组的连接管道、配件、气压水罐等外表面应刷防锈漆两道，气压水罐内表应刷无毒防腐涂料。

消防设施检测验收标准

消防设施检测验收标准

'A
4.4.2
消防水泵（包括备用泵）规格、型号、性能指标应符合设计要求。
A
4.4.3
消防水泵应有注明系统名称和编号的标志牌。
C
4.4.4
进出口阀门应常开，标志牌应正确。
A
4.4.5
压力表、试水阀及防超压装置等均应正常。
B
4.4.6
启动运行应正常且消防联动控制设备有反馈信号显示。
A
4.5消防泵控制柜
消防水泵房应有明显标志，应设应急照明、对讲电话。
C
端子板的每个接线端，接线不得超过两根。
C
3.5.4系统供电
报警控制器应有主电源和直流备用电源。
A
主电源引入线应直接与消防专用电源接，并应有明显标志。
A
主电源的保护开关不应采用漏电保护关。
A
3.5.5接地保护
接地线应米用铜芯绝缘导线，线芯截面积不应小于4mm2；接地应牢固，并设有明显标志。
B
3.5.6接地电阻
消防设施检测验收标准
项目名称：
序号
标准要求
重要程度
实测情况
评定结论
1
般要求
（判定规则：A=0为合格；单项检测结论：）
1.1
各消防设施的组件和设备应符合设计选型，并应具有出厂产品合格证消防产品应具有符合法定市场准入规则的证明文件。灭火剂应在有效期内。
A
1.2
各消防设施的组件、设备的永久性铭牌和按规定设置的标志，其文字和数据应齐全、符号应清晰、色标应正确。
A
柜式火灾报警器控制器正面操作距离，当设备单列布置时，不应小于1.5m,双列布置时，不应小他m,距墙维修距离不应小于1.0m。其底宜高出地面）.1-0.2m。
应急消防泵要求

应急消防泵要求

应急消防泵要求
x
一、总体要求
1.应急消防泵的选择和安装应符合国家有关消防设备的技术标准和要求。

2.应急消防泵必须符合消防和安全相关法规、标准的要求，设计和安装要符合应急消防排除火灾爆炸危害的原则，保证泵及其系统能够有效运行，做到操作安全，节能，无污染，无漏水，无噪声污染。

3.应急消防泵，工作场地应能够满足消防泵机组的正常工作及维护要求，且该地点应能够被紧急灭火措施的迅速赶赴提供支援。

4.应急消防泵的负荷应符合消防器材设计规范的要求，安全可靠，负荷变动幅度不应过大。

5.应急消防泵具有良好的控制和调节能力，泵的起动和停止应能根据需要进行调整，确保泵的有效运行。

6.消防泵应配备机械设备，防止泵机溢流，保护泵机的安全运行。

7.应急消防泵应配有安全保护装置、自动报警系统和控制系统，及时判断和报警应急消防泵失效，保证应急消防泵正常工作，确保做到快速响应，安全可靠。

8.应急消防泵应配备表计、调速器、电动调节器等检测装置，便于操作人员监控，并能及时发出报警信号，以确保泵机的安全运
行。

9.应急消防泵站应按规定完备泵用备件，在应急时间能够快速换件，保证应急消防泵的有效运行。

10.应急消防泵应具备良好的环保要求，不产生噪声污染，并严格按照国家的排放标准进行排放。