消防雙動力給水設備的技術(shù)創(chuàng)新

何莫兄

（深圳高力消防裝飾工程有限公司，廣東深圳518052）

現(xiàn)代消防活動中使用的滅火劑，應用最普遍的是水：水資源廣泛，價格低。 水不但可以直接撲救火災，其冷卻作用也是其他滅火劑無法相比的。

消防給水系統(tǒng)按其供水壓力、用途、管網(wǎng)形式等有各種不同的分類：基本構(gòu)成是由消防水源、固定消防給水設備、給水管網(wǎng)，固定或移動滅火設備等組成。 固定消防給水設備是整個系統(tǒng)的心臟。 在現(xiàn)代城市建筑消防給水系統(tǒng)中，固定消防給水設備的設計很受重視，因建筑類型各不相同，消防要求不同，使用的固定消防給水設備種類和類型不同。

新型自動化控制的柴油機消防泵可并聯(lián)啟動運行補充供水，發(fā)揮設備最大供水能力的情況；也包括電控系統(tǒng)異常或斷電時，應急啟動新型自動化控制的柴油機消防泵。當設備不滿足供水規(guī)定點或火場有更大實際需求時，新型自動化控制的柴油機消防泵會選擇提升水泵達到最大供水能力。 或采用單頭雙拖動柴油機組(以柴油機為驅(qū)動力直接連接消防泵和發(fā)電機的新型自動化控制的柴油機設備)將啟動應急供電系統(tǒng)。 將應急電力最直接供給電動機消防泵，使設備達到最大供水能力。 這樣具有完全意義的消防雙動力給水設備產(chǎn)生了。

1 發(fā)動機的智能監(jiān)控、顯示功能

控制系統(tǒng)具有自動化控制設計，可選擇手動控制、自動程序控制(包括自動巡檢控制)，遙控、強行啟動等控制模式。 可設定柴油機的各種過程控制時間。 其中包括：啟動前預熱或預潤滑時間、啟動延時時間、啟動限時、啟動電機脫離轉(zhuǎn)速、怠速運行時間、軟升速過程時間，怠速冷卻停機時間等。在規(guī)定的范圍內(nèi)可按需要任意設定柴油機額定轉(zhuǎn)速值，自動監(jiān)視發(fā)動機在啟動、怠速、升速、全速等過程的速度變化。完成啟動電機的投入與撤出(智能判斷在啟動過程中由于啟動電機與啟動飛輪打滑造成啟動失靈還是啟動過程正常而啟動失敗，前者應馬上退出啟動電機，隔一段時間重新再嘗試啟動，以免損壞啟動齒輪等部件， 后者允許在限定時間內(nèi)連續(xù)啟動， 若一次啟動不成功則進行多次。 )速度過高與過低的預報警及超限停機等。

可設定報警限定值，自動實現(xiàn)超限預報警(不停機)，報警同時自動停機等；預報警的項目應包括：超速、低速、低潤滑油壓、高冷卻溫度、低氣溫(低于4℃防結(jié)冰)、低燃油位，低水位、低電池電壓、高電池電壓、轉(zhuǎn)速信號未校準、超流量等；自動報警并停機的項目應包括：無轉(zhuǎn)速信號(啟動轉(zhuǎn)速過低、速度傳感器失靈、啟動電機打滑)、超速、低速、低潤滑油壓、高冷卻溫度、啟動失敗、停機失敗、油壓傳感器開路，短路、水溫傳感器開路／短路、速度傳感器開路／短路、流量過大而超負荷等。

柴油機運行狀態(tài)顯示是根據(jù)系統(tǒng)現(xiàn)時的實際情況.顯示設備當前所處的狀態(tài)：守候、開機、供油、啟動、啟動延時、怠速延時、正常運行、冷卻停機、緊急停機。泵組運行參數(shù)測量顯示是在系統(tǒng)運行過程中，顯示現(xiàn)時的有關(guān)參數(shù)值：轉(zhuǎn)速、運行時間、燃油油量、電池電壓、冷卻溫度、潤滑油壓力、水泵出口壓力、水泵流量。

泵組報警狀態(tài)顯示是當系統(tǒng)出現(xiàn)故障報警，面板即能顯示所出現(xiàn)的故障，說明報警類型(預報警或報警)、以及報警原因。 泵組參數(shù)設置顯示是顯示當前系統(tǒng)設置的各個參數(shù)值， 包括啟動／停機過程延時狀態(tài)設定值、運行速度控制設定值和全部的報警、預警參數(shù)設定值。

2 高效集成的專用控制器

要完成上述的監(jiān)測、顯示功能由于要處理，控制的參數(shù)較多，如果采用普通繼電器或分立電子元件組成的數(shù)據(jù)采集及邏輯控制電路是很難實現(xiàn)的。 所以國際上通常是采用兩種系統(tǒng)：1)專用控制模塊；2)可編程控制器。 目前國內(nèi)普遍是采用可編程控制器(PLC)進行多通道的模擬量（傳感器一變送器）、開關(guān)量數(shù)據(jù)采集及控制。 采用PLC 優(yōu)點是免開發(fā)上馬快、可隨時更改程序、容易擴展，但系統(tǒng)仍較復雜、價格相對較高。 而發(fā)達國家基本采用門開發(fā)的專用控制器(集成度高體積小、一體化連線少且可靠性高、傳感器直接輸入使外圍電路簡單、雖研制周期長／成本高但大批量生產(chǎn)時成本卻非常低)。

目前已針對柴油機水泵的特殊控制，按智能型的要求開發(fā)出的專用的消防水泵控制系統(tǒng)，成功地開發(fā)出一系列專用的控制器，并申報國家發(fā)明、實用型專利。

柴油機消防水泵控制系統(tǒng)采用一體模塊化設計，面板操作、外圍接線非常簡單，該控制器滿足了上述智能化的要求。

3 先進的柴油機泵組轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)系統(tǒng)

泵組的轉(zhuǎn)速能接受專用控制器進行優(yōu)化控制。 具有優(yōu)良的穩(wěn)態(tài)，瞬態(tài)轉(zhuǎn)速調(diào)整率。 達到較理想的調(diào)節(jié)效果。

異步電動機的轉(zhuǎn)差率一般為2%一3%， 而普通的柴油發(fā)動機的穩(wěn)態(tài)凋速率為5%一10%、瞬態(tài)調(diào)速率為10%一30%，所以采用普通柴油發(fā)動機裝配消防水泵很難達到電動機消防泵的控制精度要求。

況且高性能的消防水泵往往是按照用戶的揚程、流量的要求設計最節(jié)能(高效率)、體積／質(zhì)量盡可能小的泵組。 所以轉(zhuǎn)速是按揚程、流量，水泵效率、水泵轉(zhuǎn)速特性、發(fā)動機的功率一扭距／轉(zhuǎn)速特性等要求改變的，這使普通柴油發(fā)動機的機械調(diào)速裝置更難滿足要求(發(fā)動機只有在大批量定單的前提下，生產(chǎn)廠才有可能可按某一特定轉(zhuǎn)速通過對燃油泵的修改／調(diào)整后提高穩(wěn)態(tài)、瞬態(tài)調(diào)整率)。

因此柴油機水泵要達到或接近電動泵的水平必須裝配電子調(diào)速系統(tǒng)。

經(jīng)改進的柴油機水泵專用電子調(diào)速系統(tǒng)，可執(zhí)行由專用控制器發(fā)出的指命，非常方便地使供水系統(tǒng)實現(xiàn)恒速或恒壓控制。

恒速：通過檢測水泵的轉(zhuǎn)速就會不斷修正發(fā)動機的供油量，保證發(fā)動機恒速運行(速度閉環(huán)控制)。

恒壓： 通過檢測水泵出口壓力變化不斷改變發(fā)動機的供油量，改變發(fā)動機的運行轉(zhuǎn)速，以恒定水泵的出口壓力(壓力閉環(huán)變速恒壓控制)。 改進的柴油機消防水泵控制系統(tǒng)與電子凋速器配合可對發(fā)動機實現(xiàn)軟啟動控制，通過用戶對系統(tǒng)設定，可任意設置怠速的運行時間及升速的斜率。 另外還具有下列優(yōu)點：

（1）緩慢增加發(fā)動機的轉(zhuǎn)矩，可省掉發(fā)動機與水泵之間的中間緩沖連接；采用液藕連接，發(fā)動機升速后再向水泵傳遞力矩；

（2）減少啟動的排耗(冷機高速啟動會損害發(fā)動機及增加黑煙排放；

（3）停機前先減速，然后怠速運行一段時間，待發(fā)動機冷卻后才停機。

上述的電子調(diào)速系統(tǒng)可比較理想地解決了柴油機消防水泵的速度控制問題。

有了電調(diào)系統(tǒng)但如何進行機械一電子油門的改裝又是一個難題

常規(guī)的速度調(diào)節(jié)，原裝的調(diào)速系統(tǒng)只是為發(fā)動機(汽車)加速，減速而進行油量的調(diào)節(jié)，如當調(diào)速控制桿固定在某一角度(位置)而負荷發(fā)生變化時，其發(fā)動機轉(zhuǎn)速也會同時發(fā)生較大的變化，不能很穩(wěn)速，穩(wěn)態(tài)凋速率一般為5%一20%。

通過速度傳感器，PID 過程控制器、電磁驅(qū)動執(zhí)行器組成，其轉(zhuǎn)速由用戶設定后不論負荷大小變化，均能穩(wěn)定地工作在設定點上，調(diào)速率可為0。 這對于水泵能穩(wěn)定地工作在某一轉(zhuǎn)速非常重要。

由于上述兩項技術(shù)的應用，使整套系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，控制部件只有一個，能很容易地實現(xiàn)機組全自動化控制，并能迅速恢復機械凋速。

［1］梅英亭.自動噴水滅火系統(tǒng)運行質(zhì)量判定標準研究[J].低溫建筑技術(shù),2011(11).

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