CN102694412A - 智能仿真型巡检电控(配电)柜 - Google Patents

Abstract

一种具有电动消防泵自动控制和巡检综合功能的智能仿真型巡检电控(配电)柜，适用于平时长期闲置不用发生火灾时必须可靠工作的电动消防给水泵、喷淋泵等重要消防设备组成的消防系统和其他具有类似情况的重要系统，仿真消防泵实际工作情况对电气全系统和部分水道系统自动巡检，存在的故障在巡检时均可发现并报警，弥补了目前市场上自动巡检柜的不足，能从根本上避免低频巡检时把低频串入电网而污染电网和烧坏电控柜的危险，可使系统处于高度可靠的待机状态随时投入消防工作。

Description

智能仿真型巡检电控（配电）柜

技术领域

[0001] 本发明涉及计算机自动化控制、仿真运行及监控等综合技术，属于一种电气自动化控制装置，适用于平时长期闲置不用发生火灾时必须可靠工作的电动消防给水泵、喷淋泵等重要消防没备组成的消防系统和其他具有类似情况的重要系统。

背景技术

[0002] 消防水泵是使用最广泛的消防设备之一，使用消火栓、喷淋系统等终端设备实施 灭火。消防水泵房环境潮湿，建成地下或半地下建筑时环境更为恶劣，导致电气性能降低，泵轴、泵叶轮出现锈蚀甚至锈死现象，长期闲置不用常常出现日常维护管理缺失，电气和工艺设备、管路存在故障不能及时被发现和维修，导致火灾发生后消防系统不能发挥作用而贻误最佳灭火时机的案例很多，给人们的生命安全和国家财产造成了极大的损失，已引起国家有关部门的高度重视，因此中华人民共和国公共安全行业标准中关于《消防自动恒压给水设备的性能要求和实验方法》(GA30. 2)第5章中规定：“消防泵长期处于非运行状态的设备应具有巡检功能”;《自动喷水灭火系统施工及验收规范》的9. O. 4条规定“当消防水泵为自动控制启动时，应每月模拟自动控制的条件启动运转一次。”国家颁发的设计、施工、验收规范中也有类似要求。

[0003]目前生产的具有巡检功能的消防泵电控柜产品基本按现行国家标准设计图集《火灾报警及消防控制》（04X501)生产，有工频和变频两种方案。变频巡检柜工作原理是在消防泵实际工作的电控柜外另增加一台巡检柜，专门用于低频巡检，巡检内容有两个：一是定期用变频器驱动水泵低速运转以避免锈蚀，二是对消防泵低速运转时出水管的水量检查，只要泵转并且水管出水即为巡检成功。没有对实际工作的电气系统、工艺系统做检测，没有模拟实际消防情况自动运行，这是其电控系统固有的缺陷决定的，因为在巡检过程中如果出现手动启动或发生火灾自动启动消防泵情况，会将低频电源串入工频电网而污染电网和烧毁元件、线路，必须在巡检时把消防泵正常工作的电气主电路、控制电路隔离掉。假如实际工作的电气系统存在故障如断路器跳闸（或断开状态）、热继电器过负荷、中间（时间）继电器不动作或触点没吸合、主电路和控制电路断线等问题，在巡检时不能被发现，但仍然会指示巡检成功，不仅不能反映消防系统的真正工作情况，反而让使用者麻痹大意。在工频巡检方案中也没有对实际工作的电气系统、工艺系统做全面检测，存在相似问题。在标准设计图集（04X501)的编制说明第8条“消防设备的巡检”中明确提出了部分主要缺陷，如“采用低频巡检时，电机通过巡检柜中的开关、变频器及接触器接通主回路。实现低速运转，不对水管产生过高的压力，但主同路设备未参予巡检”。这些产品虽然明显不满足现行国家规范、标准要求，但由于没有更好的产品问世，仍被大量使用于工程的消防系统中。

发明内容

[0004] 上述提到问题是消防自动巡检系统中一系列技术难题中的一部分，至今没有被解决，现在急需能仿真实际工作、功能齐全、保证消防系统能可靠工作、真实满足国家标准、规范和人民需要的消防泵自动控制和巡检装置。本发明是具有电动消防泵自动控制和智能仿真巡检综合功能的消防自动化控制装置，具有有变频和工频两种自动巡检方式，弥补了目前市场上低频自动巡检柜及工频自动巡检柜各自的不足，仿真消防泵实际工作情况对电气全系统和部分水道系统自动巡检，在巡检时驱动水泵运转避免锈蚀，能从根本上避免低频巡检时把低频串入电网的危险，正常工作时所有出现的故障在巡检时均可发现并报警，提醒工作人员及时维修维护，可使系统处于高度可靠的待机状态随时投入工作。把消防泵实际工作的电控柜和巡检柜合二为一，可以减少柜间接线减少现场工程量，减少故障率，还能减少占用建筑面积。

[0005] 本发明所解决的技术问题采用下列技术方法实现，其特征包括下列部分：双电源自动切换装置；主回路和控制电路；智能控制器及软件；控制和驱动装置；显示部件。

[0006] ①在装置进线处没做隔离、短路保护的低压断路器和具有对电源过电压、欠电压、缺相、故障等内容进行检测、报警等功能的PC级双电源自动切换装置，工作电源故障时可自动或手动切换到备用电源，以满足消防系统电源可靠性要求。

[0007] ②主同路和控制电路：主回路方案主要有直接、星-角、自耦降压起动、软起动器起动、变频器起动等几种方案。在全压起动、星-角起动方案中，消防泵自动控制和巡检共用主回路和控制电路，自动控制工作于工频，自动巡检工作于变频，控制电路采用共用电源；在自耦降压起动、软起动器起动方案中，自动控制工作于工频，对系统巡检时工作于工频，驱动消防泵转动时工作于变频；在变频器起动方案中自动控制和巡检均工作于工频，变频器自动控制和巡检时分别工作于不同的频率。其特征为：消防系统实际运行和巡检共用控制电路元件、线路和主回路的全部或部分元件、线路，自动巡检时电气系统被处于监控中。

[0008] ③智能控制器硬件包括工业控制计算机（或单片机)及外围相关输入输出部件和（或）PLC可编程序控制器，通过应用程序实现信号的采集、运算及发出指令，实现对消防泵灭火系统进行自动控制和自动巡检。系统自动巡检按预置的周期7天（可调）进行一次，或随时手动触发立即自动巡检，对消防泵实际工作的主电路、控制电路和部分水路进行仿真巡检，模拟火灾发生时可能出现的如消火栓按钮被触发、水流指示器发出喷淋信号、火灾自动报警控制器自动或消防应急、系统出现故障、工作泵故障备用泵自投等项目逐项仿真生成触发信号，对消防自动控制系统的主同路和控制电路的元件、线路、系统软件、消防泵和相关外围组成部分的响应情况进行检测和运算分析，每一个项目均有巡检成功或失败指示，巡检失败时发声光报警，保留到故障解除，巡检成功说明消防系统处于可靠的待机状态。控制器对重要环节在控制软件上采用了 “冗余程序”，在硬件采用双路驱动，以进一步提高消防泵自动运行的可靠性。在控制器自身具有的自诊断程序外专门设计了诊断程序软件，同时监控控制器内软件运行和硬件（物理层面）状况，同时专门设计了硬件监控系统对控制器运行进行监控，即使万一控制器出现死机等极端情况能马上转入高可靠性的常规继电-接触器自动控制系统继续工作，并发出报警。智能控制器及软件采用这些的技术方案，使消防系统具有极高的安全性。

[0009] ④控制和驱动装置，其特征是：在全压起动、星-角起动方案中，在双电源自动切换装置出线侧设置专用切换装置实现工频和变频自动切换，消防系统自动控制时以工频工作，巡检时以变频工作，不对消防管网产生过高压力，采用此装置可从根本上避免低频巡检时因短路烧毁电控柜和把低频串入电网而污染电网的危险。在自耦降压起动、软起动器起动方案中，在双电源自动切换装置出线侧设置接触器和变频器，用于巡检时低速驱动消防泵，此技术措施可避免在转差率较低时电机过热和泵振动问题。

[0010] ⑤显示部件，其特征是：包括触摸屏、显示终端、信号灯、讯响器，可以是他们的组合或其中之一，显示部件设置在消防泵房消防泵电控柜上，或其他有人值班或需要的地方设信号箱，用来对消防系统的工作状态进行显示或干预。信号箱的信号设置简明扼要，设电源监视信号灯、消防信号灯、巡检设备信号灯和故障信号灯等信号，便于不具备电气专业知识的人员看懂和操作。能直观、及时掌握消防系统的工作情况。

附图说明

[0011] 在实际工程中消防系统的组成和功能要求不同，使得本发明的实施有多种方案，每种方案涉及到一系列图纸和软件，包括：电气主电路原理图、控制电路原理图、控制器输 入输出电路图、端子排列图、外部管线图、元件（装置）接线图、电控柜内、外元件布置图、柜体结构图、柜体开孔图、标志牌图等图和不同的应用软件，下面对最具代表性的“软起动器起动”及“直接起动”这两种方案结合附图对本发明进一步说明。

[0012] 图I是两台消火栓泵一用一备，软驱动器起动方式自动控制和巡检主电路图。在图I所示实施例中，消防泵工作和对电气巡检在主回路和二次电路实现；低压断路器及变频器（图中省略）组成控制和驱动装置，实现巡检时提供变频电源低速驱动消防泵运转。分别设低压断路器PQF和KQF为PLC (或其他类型控制器）和控制电路提供电源，实现两种电源互相监控。消防泵主回路为软驱动器起动方式，由低压断路器1QF、2QF，接触器1QC1、1QC2、2QC1、2QC2、软起动器及热继电器1KH、2KH组成。

[0012]图2是两台消火栓泵一用一备，直接起动方式自动控制和巡检主电路图。在图2所示实施例中，低压断路器QF3、变频器U、自动切换装置ATS2组成控制和驱动装置，实现工作和巡检时工频和变频的切换。分别设低压断路器PQF和KQF为PLC(或其他类型控制器）和控制电路提供电源，实现两种电源互相监控。消防泵主回路为全压直接起动方式，由低压断路器1QF、2QF，接触器1QC、2QC及热继电器1KH、2KH组成。

[0013] 图3〜10是对应图2两台消火栓泵一用一备，直接起动方式自动控制和巡检的控制电路图，其中部分电路可由软件实现。

Claims (5)

1.智能仿真型消防巡检电控（配电）柜，它包括：双电源自动切换装置；智能控制器；控制和驱动装置；主回路和控制电路；显示部件。其特征是：它适用于长期闲置不用但发生火灾时必须可靠工作的电动消防泵等重要用电设备，同时具有对电动消防水泵自动控制和自动巡检两种功能，仿真消防泵实际工作情况对电气全系统和部分水道系统自动巡检，可按设定周期或随时手动触发进行自动巡检。

2.根据权利要求I所述的智能控制器，其特征是：由エ业控制计算机（或单片机）、输入输出电路或PLC可编程控制器实现信号的采集及发出指令，对消防泵自动控制和巡检。消防泵巡检自动按预置的周期7天（可调）进行一次，或随时手动触发立即巡检，对消防泵实际工作的主电路、控制电路和部分水路进行仿真巡检，模拟火灾发生时出现的如消火栓按钮被触发、水流指示器发出喷淋信号、火灾自动报警控制器自动或消防应急、系统出现故障等情况逐项生成触发信号，对消防自动控制系统的响应进行检测和运算分析，对自动控制电路的一、二次回路元件及线路和水路系统、消防泵启动、工作泵故障备用泵自投等项目进行巡回检测，每ー个项目均有巡检成功或失败指示，巡检失败时发声光报警，保留到故障解除，巡检成功说明消防系统处于可靠的待机状态。仿真消防巡检是在实际工作电气、水路系统中进行，正常工作时所有可能发生的故障在巡检时均可发现并报警。 控制器对重要环节在控制软件上采用了“冗余程序”，在硬件采用双路驱动，同时在线工作，其中ー套软、硬件系统故障时，另ー套软、硬件系统不受影响继续工作；在控制器自身具有的自诊断程序外专门设计了诊断程序软件，同时监控控制器内软件运行和硬件（物理层面）状况；设置硬件监控系统对控制器运行进行监控，设置的硬件监控系统包括两个时间继电器及相关电路，与诊断程序软件采用应答方式对控制器运行进行监控，即使万一控制器出现死机等极端情况能马上转入高可靠性的常规继电-接触器自动控制系统继续エ作，并发出报警，以保证系统具有极高的可靠性和安全性。

3.根据权利要求I所述的控制和驱动装置，其特征是：在全压起动、星-角起动方案中，在双电源自动切换装置出线侧设置切換装置实现エ频和变频自动切換，消防系统自动控制工作时以エ频工作，巡检时以变频工作，不对消防管网产生过高压力，采用此装置可从根本上避免低频巡检时因短路烧毁电控柜和把低频串入电网而污染电网的危险。在自耦降压起动、软起动器起动方案中，在双电源自动切换装置出线侧设置接触器和变频器，用于巡检时低速驱动消防泵，此技术措施可避免在转差率较低时电机过热和泵振动问题。

4.根据权利要求I所述的主回路和控制电路,其特征是：主回路方案主要有直接、星-角、自耦降压起动、软起动器起动、变频器起动等几种方案，消防系统实际运行和巡检共用控制电路元件、线路和主回路的全部或部分元件、线路，自动巡检时电气系统处于监测中。在全压起动、星-角起动方案中，消防泵自动控制和巡检共用主回路和控制电路，自动控制工作于エ频，自动巡检工作于变频，控制电路采用共用电源；在自耦降压起动、软起动器起动方案中，自动控制工作于エ频，对自动巡检工作于エ频，驱动消防泵转动时工作于变频，控制电路采用共用电源；在变频器起动方案中自动控制和巡检均工作于エ频，变频器自动控制和巡检时分别工作于不同的频率，控制电路采用共用电源。控制电路可由常规硬件电路实现页可由软件实现。

5.根据权利要求I所述的显示部件，其特征是：包括触摸屏、显示終端、信号灯、讯响器，可以是它们的组合或其中之一，显示部件设置在消防泵房消防泵电控柜或其他有人值班或需要的地方，用 来对消防系统的工作状态进行显示或干预。