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        消防遠(yuǎn)程供水系統(tǒng)自動(dòng)增壓控制模塊設(shè)計(jì)分析

        2016-10-21 16:57:26李存靖張俊杰
        科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2016年8期
        關(guān)鍵詞:系統(tǒng)

        李存靖 張俊杰

        摘 要:遠(yuǎn)程供水系統(tǒng)是一種近幾年快速發(fā)展的消防滅火的大流量供水裝備,通過(guò)DN200~DN300大口徑水帶,能夠簡(jiǎn)捷、快速地將幾公里甚至幾十公里內(nèi)水源在快速不間斷地引到救災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)供使用。文章設(shè)計(jì)分析的自動(dòng)增壓控制模塊是遠(yuǎn)程供水系統(tǒng)的重要組成部分,確保了裝備自動(dòng)遠(yuǎn)程持續(xù)供水。

        關(guān)鍵詞:遠(yuǎn)程供水;自動(dòng)增壓控制;模塊;系統(tǒng)

        引言

        2015年4月9日,滄州國(guó)富批發(fā)市場(chǎng)突發(fā)大火,當(dāng)?shù)叵莱鰟?dòng)遠(yuǎn)程供水系統(tǒng)從3公里外取水到滅火現(xiàn)場(chǎng),供水約1.4萬(wàn)多噸,解決了滅火現(xiàn)場(chǎng)水源不足的問(wèn)題。2015年7月16日,山東日照石大科技石化有限公司液態(tài)烴球罐泄露引發(fā)火災(zāi)爆炸,山東消防總隊(duì)調(diào)集4套遠(yuǎn)程供水系統(tǒng)前往救援供水,累計(jì)供水4萬(wàn)多噸,對(duì)最終撲滅大火起到重要作用。遠(yuǎn)程供水系統(tǒng)解決火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)水源不足、水壓低、供水量小等重大救災(zāi)難題,已成為消防部隊(duì)?wèi)?yīng)對(duì)大型火災(zāi)的有效利器。

        自動(dòng)增壓控制模塊是遠(yuǎn)程供水系統(tǒng)的重要組成部分,在系統(tǒng)連續(xù)供水工作過(guò)程中,肩負(fù)保證遠(yuǎn)距離輸送能力,并能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)遠(yuǎn)程供水系統(tǒng)消防泵的進(jìn)出口壓力和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速,并根據(jù)壓力的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速,以調(diào)節(jié)泵的進(jìn)壓和排壓,確保遠(yuǎn)距離供水的協(xié)調(diào)運(yùn)行,對(duì)進(jìn)泵欠壓和出泵超壓進(jìn)行保護(hù)與報(bào)警。

        1 模塊功能

        1.1 測(cè)量及顯示

        實(shí)時(shí)測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、消防泵進(jìn)口壓力、出口壓力等參數(shù)并顯示在測(cè)控電腦的顯示屏上,對(duì)遠(yuǎn)程供水系統(tǒng)當(dāng)前工作模式及運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)顯示。

        1.2 調(diào)整模式切換

        為確?,F(xiàn)場(chǎng)實(shí)際供水需求,設(shè)置自動(dòng)調(diào)整模式和手動(dòng)調(diào)整模式。手動(dòng)調(diào)整模式下,可以手動(dòng)調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)升速、降速,切換至自動(dòng)模式后,手動(dòng)調(diào)整模式失效。

        1.3 發(fā)動(dòng)機(jī)油門實(shí)時(shí)調(diào)整

        在自動(dòng)調(diào)整作業(yè)時(shí),控制系統(tǒng)可以根據(jù)消防泵進(jìn)出口壓力實(shí)時(shí)調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)油門,進(jìn)而改變發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速,使得供水過(guò)程處于一個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài)。

        1.4 報(bào)警

        作業(yè)過(guò)程中,出現(xiàn)以下情況時(shí),控制模塊實(shí)施報(bào)警指示:消防泵排壓超限并調(diào)節(jié)無(wú)效時(shí)顯示屏文字閃爍報(bào)警;消防泵泵進(jìn)口壓力超限并調(diào)節(jié)無(wú)效時(shí)顯示屏文字閃爍報(bào)警;發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速超限并調(diào)節(jié)無(wú)效時(shí)顯示屏文字閃爍報(bào)警;油門執(zhí)行失效時(shí)顯示屏文字閃爍報(bào)警。

        2 模塊構(gòu)成及控制原理

        2.1 構(gòu)成

        自動(dòng)增壓控制模塊由發(fā)動(dòng)機(jī)、增壓泵、變速箱、控制器等部件組成,發(fā)動(dòng)機(jī)為模塊提供動(dòng)力輸出,增壓泵提供遠(yuǎn)距離輸出的壓力保證。發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的動(dòng)力傳遞至變速箱,變速箱輸入軸與發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪相連,取出動(dòng)力,輸出軸驅(qū)動(dòng)增壓泵。變速箱離合器采用液壓驅(qū)動(dòng)方式,保證發(fā)動(dòng)機(jī)和增壓泵可快速?gòu)氐追趾?,便于發(fā)動(dòng)機(jī)、增壓泵的單獨(dú)保養(yǎng)維修與調(diào)試。如圖1所示。

        2.2 控制原理

        控制器由測(cè)控電腦、電源盒、轉(zhuǎn)速傳感器、泵進(jìn)口壓力傳感器、泵出口壓力傳感器和油門執(zhí)行器組成,是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)增壓的控制部分。測(cè)控電腦是整個(gè)控制器的核心,傳感器采集發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、泵進(jìn)口壓力和泵出口壓力等信號(hào),測(cè)控電腦對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換、計(jì)算并在顯示屏上顯示,同時(shí)測(cè)控電腦可以通過(guò)油門執(zhí)行器控制發(fā)動(dòng)機(jī)油門大小。整個(gè)控制器形成一個(gè)完整的閉環(huán)控制,保證系統(tǒng)能按操作人員選擇的方式作業(yè),達(dá)到自動(dòng)輸油作業(yè)的目的。測(cè)控電腦具有操作和顯示功能。如圖2所示。

        2.3 控制部件

        (1)測(cè)控電腦:進(jìn)行各傳感器數(shù)據(jù)的采集、數(shù)據(jù)運(yùn)算處理、數(shù)據(jù)狀態(tài)顯示、故障狀態(tài)顯示以及油門執(zhí)行器調(diào)整量的輸出。(2)電源盒:為主機(jī)和各傳感器提供穩(wěn)定的DC 12V和DC 24V電源。(3)傳感器:發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器是利用發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪旋轉(zhuǎn)來(lái)產(chǎn)生與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速成比例的電壓脈沖信號(hào),測(cè)控電腦根據(jù)此信號(hào)與時(shí)間關(guān)系進(jìn)行計(jì)算,得到發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速值,并顯示在面板上。泵進(jìn)、出口壓力傳感器用于產(chǎn)生與輸水壓力成比例的電壓信號(hào),測(cè)控電腦根據(jù)此信號(hào)進(jìn)行計(jì)算,得到泵進(jìn)、出口壓力值,并顯示在面板上。(4)油門執(zhí)行器:接收主機(jī)發(fā)送的調(diào)整量信息,并對(duì)油門進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。如圖3所示。

        3 自動(dòng)控制程序設(shè)定

        控制程序?qū)懭霚y(cè)控電腦主板,用于自動(dòng)調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速,以調(diào)節(jié)消防泵的進(jìn)壓和排壓,使管線系統(tǒng)協(xié)調(diào)運(yùn)行,并防止進(jìn)泵欠壓和出泵超壓??刂瞥绦蛟O(shè)置了五個(gè)控制壓力:P1-最低允許進(jìn)壓;P2-增速必須進(jìn)壓;P3-輸水應(yīng)有排壓;P4-最高允許排壓;P5-最高允許進(jìn)壓。(1)增速。在進(jìn)壓高于P2并且排壓低于P3時(shí),使發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速緩慢提高,以最高轉(zhuǎn)速為限。(2)降速。在進(jìn)壓低于P1或排壓高于P4時(shí),使發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速快速降低,以最低轉(zhuǎn)速為限。(3)穩(wěn)轉(zhuǎn)速。在其余情況下,即排壓低于P3但進(jìn)壓低于P2時(shí),或進(jìn)壓高于P2但排壓已達(dá)P3時(shí),發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定不變。(4)停機(jī)。在進(jìn)口壓力高于P5時(shí),使發(fā)動(dòng)機(jī)快速停機(jī),自動(dòng)增壓模塊停止工作。

        4 模塊電氣控制

        在整個(gè)自動(dòng)增壓控制模塊中,電氣控制對(duì)保證機(jī)組安全運(yùn)行起到至關(guān)重要的作用,除滿足機(jī)組正常的啟動(dòng)、運(yùn)行、停機(jī)、照明等基本要求外,重點(diǎn)設(shè)置安全保護(hù),對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)、離合增速箱、增壓泵等運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控,出現(xiàn)一般故障時(shí)給予報(bào)警,出現(xiàn)嚴(yán)重故障時(shí)自動(dòng)緊急停機(jī)。

        5 結(jié)束語(yǔ)

        自動(dòng)增壓控制模塊在遠(yuǎn)程供水系統(tǒng)實(shí)施救災(zāi)供水過(guò)程中,確保了大口徑水帶遠(yuǎn)距離輸水供應(yīng)能力,同時(shí)該模塊具有欠壓、過(guò)壓保護(hù)功能,可以自動(dòng)防止前方水帶突然關(guān)閉或突然斷裂對(duì)系統(tǒng)機(jī)組的影響,將在今后消防應(yīng)對(duì)大型火災(zāi)中發(fā)揮至關(guān)重要的作用。

        作者簡(jiǎn)介:李存靖,男,新興重工湖北三六一一機(jī)械有限公司工程師,長(zhǎng)期從事消防遠(yuǎn)程供水系統(tǒng)研發(fā),參與該裝備的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的起草和修訂。

        張俊杰,男,山東省公安消防總隊(duì)高級(jí)工程師,消防裝備專家,長(zhǎng)期從事消防裝備研究和消防滅火實(shí)戰(zhàn)。

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