CN107050700A - 数字定比大流量混合装置及其测试系统和调试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种数字定比大流量混合装置，包括第一灭火剂原液供应单元、第二灭火剂原液供应单元、比例混合单元和定比控制单元；第一灭火剂原液供应单元用于提供第一灭火剂原液；第二灭火剂原液供应单元用于提供第二灭火剂原液；比例混合单元用于产生灭火剂混合液；定比控制单元用于采集比例混合单元输入端和输出端的压力信号，并根据压力信号分别控制比例混合单元输出的混合液流量、第一灭火剂原液注入流量和第二灭火剂原液注入流量。本发明还公开了数字定比大流量混合装置的测试系统和调试方法。采用本发明实施例，能够精确控制混合液的比例，以使灭火剂在性能上更好地相互兼容、优势互补，从而迅速灭火，提高灭火效率和灭火可靠性。

Description

数字定比大流量混合装置及其测试系统和调试方法

技术领域

本发明涉及消防技术领域，尤其涉及数字定比大流量混合装置及其测试系统和调试方法。

背景技术

广泛应用于消防领域的灭火系统有泡沫灭火系统和干粉灭火系统。泡沫灭火系统是通过泡沫混合装置将泡沫灭火剂和水混合加压后，再经灭火设备喷射出大量泡沫，大量泡沫粘附在可燃物上，使可燃物与空气隔绝，同时降低温度，破坏燃烧条件，达到灭火的目的。干粉灭火系统是由干粉灭火剂供应源通过输送管道连接到固定的喷嘴上，通过喷嘴喷放干粉的灭火系统。干粉灭火剂的灭火原理为：一是靠干粉中的无机盐的挥发性分解物，与燃烧过程中燃料所产生的自由基或活性基团发生化学抑制和负催化作用，使燃烧的链反应中断而灭火；二是靠干粉的粉末落在可燃物表面外，发生化学反应，并在高温作用下形成一层玻璃状覆盖层，从而隔绝氧，进而窒息灭火；还有部分稀释氧和冷却作用。因此干粉灭火剂的适用范围很广，不仅适用于A类固体火灾，甲、乙、丙类液体火灾(B类火灾)，可燃气体火灾(C类火灾)，带电设备火灾(E类火灾)，对D类火灾也有较好的抑制作用。

不管是泡沫灭火系统还是干粉灭火系统，都是各自独立设置的单一系统。随着消防灭火技术的发展，一种新的三相混合液灭火系统出现在消防领域，该三相混合液灭火系统将三种灭火剂经过混合加压后提供给灭火装置，灭火装置进行三相射流灭火。该系统同时喷射三种灭火剂，以水为载体将灭火剂直击燃烧区。三种灭火剂在性能上达到相互兼容、优势互补，灭火迅速，灭火适用范围广。

现今使用的主流的比例混合装置：一种采用文丘里比例混合原理的装置，该类装置压力损失特别大；另一种采用高压端注入原理(即灭火剂从水泵出口注入)的装置，该类装置注入压力特别高(高于系统的给水压力)；而且以上两种装置都存在工作流量范围较小而妨碍实际应用，比例混合计量精度不准确的缺陷。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种数字定比大流量混合装置及其测试系统和调试方法，解决混合装置工作流量范围小，混合液混合比例不精确,以及混合装置系统测试和调试困难的问题，同时以使灭火剂在性能上更好地相互兼容、优势互补，从而迅速灭火，提高灭火效率和灭火可靠性。

为了解决现有技术存在的问题，本发明实施例提供了一种数字定比大流量混合装置，包括第一灭火剂原液供应单元、第二灭火剂原液供应单元、比例混合单元和定比控制单元；

所述第一灭火剂原液供应单元用于向所述比例混合单元提供第一灭火剂原液；所述第二灭火剂原液供应单元用于向所述比例混合单元提供第二灭火剂原液；

所述比例混合单元用于产生第一灭火剂原液、第二灭火剂原液和水的混合液；

所述定比控制单元用于采集所述比例混合单元输入端和输出端的压力信号，并根据所述压力信号分别控制所述比例混合单元输出的混合液的流量、第一灭火剂原液的注入流量和第二灭火剂原液的注入流量。

进一步地，所述第一灭火剂原液供应单元包括第一灭火剂原液罐、第一灭火剂原液泵、第一调速原动机和第一止回阀；

所述第一灭火剂原液罐、所述第一灭火剂原液泵和所述第一止回阀依次用管道连接至所述比例混合单元；

所述第一灭火剂原液泵与所述第一调速原动机机械联接，所述第一调速原动机与所述定比控制单元电连接。

进一步地，所述第二灭火剂原液供应单元包括第二灭火剂原液罐、第二灭火剂原液泵、第二调速原动机和第二止回阀；

所述第二灭火剂原液罐、所述第二灭火剂原液泵和所述第二止回阀依次用管道连接至所述比例混合单元；

所述第二灭火剂原液泵与所述第二调速原动机机械联接，所述第二调速原动机与所述定比控制单元电连接。

进一步地，所述比例混合单元包括消防加压泵、第三调速原动机、第一压力变送器和第二压力变送器；

所述消防加压泵包括第一灭火剂原液注入口，第二灭火剂原液注入口，消防用水注入口，吸入口和混合液排出口，其中，所述吸入口和所述混合液排出口分别为所述比例混合单元的输入端和输出端；

所述第一压力变送器安装于所述消防加压泵的吸入口，所述第二压力变送器安装于所述消防加压泵的混合液排出口，所述第一压力变送器和第二压力变送器均与所述定比控制单元电连接；

所述消防加压泵与所述第三调速原动机机械联接，所述第三调速原动机与所属定比控制单元电连接。

进一步地，所述定比控制单元包括第一压力信号采集端、第二压力信号采集端、第一速度控制端、第二速度控制端和第三速度控制端；

所述第一压力信号采集端和所述第二压力信号采集端均与所述比例混合单元电连接；

所述第一速度控制端、所述第二速度控制端和所述第三速度控制端分别与所述第一灭火剂原液供应单元、所述第二灭火剂原液供应单元和所述比例混合单元对应电连接。

进一步地，所述第一灭火剂原液罐为泡沫剂罐，所述泡沫剂罐为常压液体贮存容器。

进一步地，所述第二灭火剂原液罐为干粉混合液罐，所述干粉混和液罐为常压液体贮存容器。

进一步地，所述第一灭火剂原液泵为泡沫剂泵、所述泡沫剂泵为转子泵。

进一步地，所述第二灭火剂原液泵为干粉混和液泵，所述干粉混和液泵为转子泵。

进一步地，所述的消防加压泵为离心泵。

进一步地，所述第一调速原动机可以为电动机、内燃机或液压马达。

进一步地，所述的第一压力变送器和第二压力变送器为液体压力变送器。

本发明提供的数字定比大流量混合装置，通过第一灭火剂原液供应单元向比例混合单元提供第一灭火剂原液，通过第二灭火剂原液供应单元向比例混合单元提供第二灭火剂原液，比例混合单元将第一灭火剂原液、第二灭火剂原液和水进行混合后为灭火设备提供混合液；当确定灭火设备的工作流量后，定比控制单元获取比例混合单元输入端和输出端的压力信号，并根据该压力信号控制比例混合单元输出的混合液的工作流量；定比控制单元同时根据该工作流量、第一灭火剂原液混合比例和第二灭火剂原液混合比例，来分别控制第一灭火剂原液注入流量和第二灭火剂原液注入流量。本发明具备大工作流量范围，能够精确控制混合液的比例，以使灭火剂在性能上更好地相互兼容、优势互补，从而迅速灭火，提高灭火可靠性。

相应地，本发明还提供了一种数字定比大流量混合装置的测试系统，包括：信号采集单元和控制处理单元；

所述信号采集单元用于采集数字定比大流量混合装置中的比例混合单元输入端和输出端的压力信号、所述比例混合单元输出的混合液的流量信号、所述第一灭火剂原液供应单元输出的第一灭火剂原液的流量信号和所述第二灭火剂原液供应单元输出的第二灭火剂原液的流量信号，并将所述信号发送给所述控制处理单元，其中，所述数字定比大流量混合装置为如前所述的数字定比大流量混合装置；

所述控制处理单元用于接收所述信号采集单元发送的所述信号，并根据所述信号进行计算后生成数字定比大流量混合装置的基本参数信号。

进一步地，所述信号采集单元还用于采集所述第一灭火剂原液供应单元中的第一调速原动机、所述第二灭火剂原液供应单元中的第二调速原动机和所述比例混合单元中的第三调速原动机的转速信号。

进一步地，所述信号采集单元包括8通道高速信号采集卡、混合液流量计、第一灭火剂原液流量计和第二灭火剂原液流量计；

所述混合液流量计安装于所述比例混合单元中的消防加压泵的混合液排出口，所述第一灭火剂原液流量计安装于所述第一灭火剂原液供应单元中的第一止回阀的输出口，所述第二灭火剂原液流量计安装于所述第二灭火剂原液供应单元中的第二止回阀的输出口；

所述比例混合单元中的第一压力变送器和第二压力变送器、所述混合液流量计、所述第一灭火剂原液流量计、所述第二灭火剂原液流量计、所述第一调速原动机、所述第二调速原动机和所述第三调速原动机均与所述8通道高速信号采集卡电连接。

进一步地，所述控制处理单元为计算机，所述计算机与所述8通道高速信号采集卡电连接。

本发明提供的数字定比大流量混合装置的测试系统，通过信号采集单元采集数字定比大流量混合装置中的比例混合单元输入端和输出端的压力信号、比例混合单元输出的混合液的流量信号、第一灭火剂原液供应单元输出的第一灭火剂原液的流量信号和第二灭火剂原液供应单元输出的第二灭火剂原液的流量信号，并将所述信号发送给控制处理单元，控制处理单元根据所述信号进行计算后生成数字定比大流量混合装置的基本参数信号。当数字定比大流量混合装置工作时就可以调用该基本参数进行比对和运算，得到相应的工况参数和输出控制参数，以确保灭火剂混合液混合比例的精确度，从而提高数字定比大流量混合装置工作的可靠性，并且使用该测试系统进行测试，简单又方便。

相应地，本发明还提供了一种数字定比大流量混合装置的调试方法，包括：

根据灭火装置的实际工作流量确定数字定比大流量混合装置的目标流量值，其中，所述数字定比大流量混合装置为如前所述的数字定比大流量混合装置；

整定所述数字定比大流量混合装置中的所述比例混合单元的初始运行参数；

整定所述数字定比大流量混合装置中的所述第一灭火剂原液供应单元的初始运行参数；

整定所述数字定比大流量混合装置中的所述第二灭火剂原液供应单元的初始运行参数。

进一步地，所述整定所述数字定比大流量混合装置中的所述比例混合单元的初始运行参数，具体为：

启动所述比例混合单元中的消防加压泵，以驱动灭火装置；

调整所述消防加压泵的工作转速，以使所述比例混合单元输出的混合液的流量达到所述数字定比大流量混合装置的目标流量值；

实时记录所述比例混合单元中的第一压力变送器和第二压力变送器的压力值，并计算得到所述消防加压泵的装置扬程值，将所述初始化的参数一一录入定比控制单元，其中初始化的参数包括消防加压泵的工作转速，数字定比大流量混合装置的目标流量值，第一压力变送器和第二压力变送器的压力值，消防加压泵的装置扬程值。

进一步地，所述整定所述数字定比大流量混合装置中的所述第一灭火剂原液供应单元的初始运行参数，具体为：

启动所述第一灭火剂原液供应单元中的第一灭火剂原液泵，以向所述比例混合单元提供第一灭火剂原液；

根据第一灭火剂原液的混合比例计算出第一灭火剂原液目标流量值，调整所述第一灭火剂原液泵的工作转速，以使第一灭火剂原液流量达到所述第一灭火剂原液目标流量值，实时记录第一灭火剂原液泵排量值，将所述初始化的参数一一录入定比控制单元，其中初始化的参数包括第一灭火剂原液目标流量值，第一灭火剂原液泵的工作转速，第一灭火剂原液泵排量值。

进一步地，所述整定所述数字定比大流量混合装置中的所述第二灭火剂原液供应单元的初始运行参数，具体为：

启动所述第二灭火剂原液供应单元中的第二灭火剂原液泵，以向所述比例混合单元提供第二灭火剂原液；

根据第二灭火剂原液的混合比例计算出第二灭火剂原液目标流量值，调整所述第二灭火剂原液泵的工作转速，以使第二灭火剂原液流量达到所述第二灭火剂原液目标流量值，实时记录第二灭火剂原液泵排量值，将所述初始化的参数一一录入定比控制单元，其中初始化的参数包括第二灭火剂原液目标流量值，第二灭火剂原液泵的工作转速，第二灭火剂原液泵排量值。本发明提供的数字定比大流量混合装置的调试方法，当数字定比大流量混合装置所驱动灭火装置的选型确定以后，灭火装置的实际工作流量就确定了，根据该灭火装置的实际工作流量确定该数字定比大流量混合装置的目标流量值，然后依次整定数字定比大流量混合装置中的比例混合单元的初始运行参数、所述数字定比大流量混合装置中的第一灭火剂原液供应单元的初始运行参数和所述数字定比大流量混合装置中的第二灭火剂原液供应单元的初始运行参数。本发明通过上述方法对数字定比大流量混合装置进行调试，以确保数字定比大流量混合装置在实际工作中可靠地运行，且该调试方法简单、可靠性高。

附图说明

图1是本发明提供的数字定比大流量混合装置的结构框图；

图2是本发明提供的数字定比大流量混合装置的一个实施例的结构示意图；

图3是转子泵的特性曲线图；

图4是离心泵的特性曲线图；

图5是离心泵应用于泵装置的实际的装置特性图；

图6是本发明提供的数字定比大流量混合装置的测试系统的一个实施例的结构示意图；

图7是本发明提供的数字定比大流量混合装置的调试方法的一个实施例的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获.得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1，是本发明提供的数字定比大流量混合装置的结构框图。

本发明实施例提供的数字定比大流量混合装置，包括第一灭火剂原液供应单元1、第二灭火剂原液供应单元2、比例混合单元3和定比控制单元4；

所述第一灭火剂原液供应单元1用于向比例混合单元3提供第一灭火剂原液；所述第二灭火剂原液供应单元2用于向比例混合单元3提供第二灭火剂原液；

所述比例混合单元3用于产生第一灭火剂原液、第二灭火剂原液和水的混合液；

所述定比控制单元4用于采集比例混合单元输入端和输出端的压力信号P₁和P₂，并根据所述压力信号P₁和P₂分别控制比例混合单元3输出的混合液的流量Q、第一灭火剂原液的注入流量Q_P和第二灭火剂原液的注入流量Q_f。

在具体实施时，第一灭火剂原液供应单元1向比例混合单元3提供第一灭火剂原液，第二灭火剂原液供应单元2向比例混合单元3提供第二灭火剂原液，比例混合单元3将第一灭火剂原液、第二灭火剂原液和水进行混合后为灭火设备提供混合液；当确定灭火设备的工作流量后，定比控制单元4获取比例混合单元3输入端和输出端的压力信号P₁和P₂，并根据压力信号P₁和P₂控制比例混合单元3输出的混合液的工作流量Q；定比控制单元4同时根据该工作流量Q、第一灭火剂原液混合比例X(％)和第二灭火剂原液混合比例Y(％)，来分别控制第一灭火剂原液注入流量Q_P和第二灭火剂原液注入流量Q_f。本发明的数字定比大流量混合装置具备大工作流量范围，能够精确控制混合液的比例，以使灭火剂在性能上更好地相互兼容、优势互补，从而迅速灭火，提高灭火可靠性。其中，本发明的数字定比大流量混合装置还能根据实际灭火需要在单相、两相或三相混合液系统中随意转换。

参见图2，是本发明提供的数字定比大流量混合装置的一个实施例的结构示意图。如图2所示，所述第一灭火剂原液供应单元1包括第一灭火剂原液罐11、第一灭火剂原液泵12、第一调速原动机13和第一止回阀14；

所述第一灭火剂原液罐11、所述第一灭火剂原液泵12和所述第一止回阀13依次用管道连接至比例混合单元3；

所述第一灭火剂原液泵12与第一调速原动机13机械联接，所述第一调速原动机13与定比控制单元3电连接。

所述第一灭火剂原液供应单元1的具体工作过程为：第一调速原动机13驱动第一灭火剂原液泵12输出第一灭火剂原液至比例混合单元3；当第一调速原动机13接收到定比控制单元4发送的第一速度控制信号后，对第一灭火剂原液泵12的转速n_p进行调整，从而改变第一灭火剂原液注入流量Q_p。

进一步地，所述第二灭火剂原液供应单元2包括第二灭火剂原液罐21、第二灭火剂原液泵22、第二调速原动机23和第二止回阀24；

所述第二灭火剂原液罐21、所述第二灭火剂原液泵22和所述第二止回阀24依次用管道连接至所述比例混合单元3；

所述第二灭火剂原液泵22与第二调速原动机24机械联接，所述第二调速原动机24与定比控制单元3电连接。

所述第二灭火剂原液供应单元2的具体工作过程为：第二调速原动机23驱动第二灭火剂原液泵22输出第二灭火剂原液至比例混合单元3；当第二调速原动机23接收到定比控制单元4发送的第二速度控制信号后，对第二灭火剂原液泵22的转速n_f进行调整，从而改变第二灭火剂原液注入流量Q_f。

进一步地，所述比例混合单元3包括消防加压泵31、第三调速原动机32、第一压力变送器33和第二压力变送器34；

所述消防加压泵31包括第一灭火剂原液注入口c1，第二灭火剂原液注入口c2，消防用水注入口c3，吸入口in和混合液排出口out，其中，所述吸入口in和混合液排出口out分别为比例混合单元3的输入端和输出端；

所述第一压力变送器33安装于消防加压泵31的吸入口in，所述第二压力变送器34安装于消防加压泵31的混合液排出口out，所述第一压力变送器33和第二压力变送器34均与定比控制单元4电连接；

所述消防加压泵31与第三调速原动机32机械联接，所述第三调速原动机32与定比控制单元4电连接。

所述比例混合单元3的具体工作过程为：比例混合单元3将第一灭火剂原液、第二灭火剂原液和水进行混合后为灭火设备提供混合液；所述第一压力变送器33和第二压力变送器34分别不断地检测消防加压泵31吸入口in和混合液排出口out的压力信号P₁和P₂，并将压力信号P₁和P₂发送给定比控制单元4；当第三调速原动机32接收到定比控制单元4发送的第三速度控制信号后，对消防加压泵31的转速n进行调整，从而控制比例混合单元3输出的混合液的流量Q。

进一步地，所述定比控制单元4包括第一压力信号采集端b1、第二压力信号采集端b2、第一速度控制端a1、第二速度控制端a2和第三速度控制端a3；

所述第一压力信号采集端b1和第二压力信号采集端b2均与比例混合单元3电连接；

所述第一速度控制端a1、第二速度控制端a2和第三速度控制端a3分别与第一灭火剂原液供应单元1、第二灭火剂原液供应单元2和比例混合单元3对应电连接。

所述定比控制单元4的具体工作过程为：当灭火设备的工作流量确定后，定比控制单元4通过第一压力信号采集端b1和第二压力信号采集端b2采集第一压力信号P₁和第二压力信号P₂，并根据灭火设备的工作流量Q、第一压力信号P₁和第二压力信号P₂发送第三速度控制信号给比例混合单元3，以控制比例混合单元3输出的混合液的流量Q，使其与灭火设备的工作流量Q相匹配；同时定比控制单元4根据混合液当前所需的第一灭火剂原液混合比例X％及第二灭火剂原液混合比例Y％，分别向第一灭火剂原液供应单元1和第二灭火剂原液供应单元2发送第一速度控制信号和第二速度控制信号，从而分别控制第一灭火剂原液注入量Q_p和第二灭火剂原液的注入流量Q_f。

其中，需要说明的是：当灭火设备的实际工作流量确定以后，就可以确定比例混合单元3输出的混合液的流量Q，定比控制单元4根据压力参数P₁和P₂，精确控制第三调速原动机32的转速n，从而获得稳定的流量Q。

根据比例混合单元3输出的混合液的流量Q和第一灭火剂原液混合比例X(％)，可以精确运算所需要的第一灭火剂原液的注入量Q_p，第一灭火剂原液的注入量Q_p等于比例混合单元3输出的混合液的流量Q乘以第一灭火剂原液混合比例X(％)，即Q_p＝Q*X(％)；又由于第一灭火剂原液的注入量Q_p等于第一灭火剂原液泵12转速n_p乘以第一灭火剂原液泵12的工作排量V_p，即Q_p＝n_p*V_p；同时定比控制单元4可以运算出第一灭火剂原液泵12应该运行的转速n_p，即 定比控制单元4实时输出第一速度控制信号给第一调速原动机13，从而控制第一灭火剂原液泵12的转速n_p，最终获得精确的第一灭火剂原液的注入量Q_p。

根据比例混合单元3输出的混合液的流量Q和第二灭火剂原液混合比例Y(％)，可以精确运算所需要的第二灭火剂原液的注入量Q_f，第二灭火剂原液的注入量Q_f等于控制比例混合单元3输出的混合液的流量Q乘以第二灭火剂原液混合比例Y(％)，即Q_f＝Q*Y(％)；又由于第二灭火剂原液的注入量Q_f等于第二灭火剂原液泵22转速n_f乘以第二灭火剂原液泵22的工作排量V_f，即Q_f＝n_f*V_f；同时定比控制单元4可以运算出第二灭火剂原液泵22应该运行的转速n_f，即 定比控制单元4实时输出第二速度控制信号给第二调速原动机23，从而控制第二灭火剂原液泵22的转速n_f，最终获得精确的第二灭火剂原液的注入量Q_f。

进一步地，所述第一灭火剂原液罐11为泡沫剂罐，所述泡沫剂罐为常压液体贮存容器。

进一步地，所述第二灭火剂原液罐21为干粉混合液罐，所述干粉混和液罐为常压液体贮存容器。

其中，本发明采用常压式液体贮存容器，制造成本低、使用寿命长；并且可以在灭火过程中不断添加泡沫液、干粉混和液等，使灭火时间可以不断延长，大大提高了灭火能力和灭火可靠性。

进一步地，所述第一灭火剂原液泵12为泡沫剂泵，所述泡沫剂泵为转子泵。

进一步地，所述第二灭火剂原液泵22为干粉混和液泵，所述干粉混和液泵为转子泵。

如图3所示，是转子泵的特性曲线图。转子泵的特性曲线图是一条平行于Y轴的直线，当转子泵的转速(n11、n12)恒定以后，流量(Q11、Q12)几乎不变，当泵装置各有不同时，就会形成泵装置特性曲线R11、R11'、R12、R12'，转子泵的特性曲线与泵装置特性曲线R11、R11'、R12、R12'分别相交的点为A11、A11'、A12、A12'，转子泵在不同转速(n11、n12)下对应的装置扬程(H11、H12)。从图中可以看到，转子泵的流量是由转速决定，转子泵的扬程是由装置特性决定。所以，转子泵要获得不同的流量值，只需调整转子泵的转速即可，而转子泵的扬程则是自动调节适应装置扬程。

需要说明的是：转子泵的输出工作压力自动进行调节，由于注入压力很低，混合工况非常节能。

进一步地，所述的消防加压泵31为离心泵。

如图4所示，是离心泵的特性曲线图。离心泵的特性曲线图是一条向下弯曲的抛物线，当离心泵的转速(n21、n22)恒定以后，在曲线上就会有一一相对应的扬程与流量(H21,Q21；H22,Q22)，当泵装置完成以后，就形成泵装置特性曲线R2，离心泵的特性曲线与泵装置特性曲线R2相交的点A21、A22是该离心泵在不同转速下的实际工况点，当离心泵工作在不同转速(n21、n22)下时，具有相对应的装置扬程和流量(H21,Q21；H22,Q22)。从图中可以看到，装置特性曲线决定离心泵的工况参数，当改变离心泵的工作转速，离心泵的工况点在装置特性曲线R2上下移动。也就是说要获得不同的扬程(或流量)值，可以改变离心泵转速，在装置特性曲线R2上可以找到相应需要的扬程(或流量)值。

如图5所示,是离心泵应用于泵装置的实际的装置特性图。通常在消防加压水泵选型时，会根据灭火装置所需要的工作流量Q31和要提供该流量计算装置(R31)所耗损的扬程H31，选出某台符合该参数的水泵，该水泵转速是n31，扬程是H31，流量是Q31，管道特性曲线是R31，高效工况点是A31。

但当离心泵的进口净扬程为时，由于吸入净水头增加，使离心泵进口能量增加，使离心泵的H-Q曲线向上平移了P31单位高度。装置的特性曲线变为R32，A32为离心泵的实际工况点，流量为Q32(＝Q31)，离心泵出口压力为P32。离心泵实际扬程不变，即H31＝P32-P31。

现有消防加压技术都是基于水泵出口压力的调整方法，试图通过调整水泵出口压力来稳定灭火装置的工况点。从图4可以看到，现行第一种方法是调整灭火装置的节流机构，改变装置的特性曲线至R33，使水泵的出口压力维持H31不变，那么装置流量便变成Q33；现行第二种方法是调整转速，沿着R32，把n31调整成n32，把A32调整成A34，把Q31调整成Q34，从而维持H31不变。显然以上两种方法试图维持H31不变，都会造成装置流量改变，所以现有技术控制水泵出口压力(装置扬程)的方法，是不能解决灭火装置工作流量稳定的技术难题。

本发明提出恒定装置扬程H31，从而恒定装置流量Q31的方法。从图4可以看到，H31＝P32–P31，只要系统不断采集到离心泵的进、出口的压力参数P31、P32，经过PID运算，不断调整离心泵的转速n31，使参数满足H31＝P32–P31，从而可获得稳定的Q31。

需要说明的是：本发明采用低压端注入(离心泵31的吸入口注入)混合的方法，节能且混合效果充分。

进一步地，所述第一调速原动机13可以为电动机、内燃机或液压马达。其中，第二调速原动机23和第三调速原动机32均可以为电动机、内燃机或液压马达。因此本发明可广泛应用与不具备电源(或电源故障)的场合。

进一步地，所述的第一压力变送器和第二压力变送器为液体压力变送器。

参见图6，是本发明提供的数字定比大流量混合装置的测试系统的一个实施例的结构示意图。

本发明实施例提供的数字定比大流量混合装置的测试系统5，包括：信号采集单元6和控制处理单元7；

所述信号采集单元6用于采集数字定比大流量混合装置中的比例混合单元3输入端和输出端的压力信号P₁和P₂、所述比例混合单元3输出的混合液的流量信号Q、所述第一灭火剂原液供应单元1输出的第一灭火剂原液的流量信号Q_P和所述第二灭火剂原液供应单元2输出的第二灭火剂原液的流量信号Q_f，并将所述信号发送给所述控制处理单元7，其中，所述数字定比大流量混合装置为如前所述的数字定比大流量混合装置；

所述控制处理单元7用于接收所述信号采集单元6发送的所述信号(Q、P₁、P₂、Q_P和Q_f)，并根据所述信号(Q、P₁、P₂、Q_P和Q_f)进行计算后生成数字定比大流量混合装置的基本参数信号。

具体实施时，通过信号采集单元6采集数字定比大流量混合装置中的比例混合单元3输入端和输出端的压力信号P₁和P₂、比例混合单元3输出的混合液的流量信号Q、第一灭火剂原液供应单元1输出的第一灭火剂原液的流量信号Q_P和第二灭火剂原液供应单元2输出的第二灭火剂原液的流量信号Q_f，并将所述信号(Q、P₁、P₂、Q_P和Q_f)发送给控制处理单元7，控制处理单元7根据所述信号(Q、P₁、P₂、Q_P和Q_f)进行计算后生成数字定比大流量混合装置的基本参数信号。当数字定比大流量混合装置工作时就可以调用该基本参数进行比对和运算，得到相应的工况参数和输出控制参数，以确保灭火剂混合液混合比例的精确度，从而提高数字定比大流量混合装置工作的可靠性。

进一步地，所述信号采集单元6还用于采集所述第一灭火剂原液供应单元1中的第一调速原动机13、所述第二灭火剂原液供应单元2中的第二调速原动机23和所述比例混合单元3中的第三调速原动机32的转速信号n_p，n_f和n。

进一步地，所述信号采集单元6包括8通道高速信号采集卡64、混合液流量计63、第一灭火剂原液流量计61和第二灭火剂原液流量计62；

所述混合液流量计63安装于所述比例混合单元3中的消防加压泵31的混合液排出口out，所述第一灭火剂原液流量计61安装于所述第一灭火剂原液供应单元1中的第一止回阀14的输出口，所述第二灭火剂原液流量计62安装于所述第二灭火剂原液供应单元2中的第二止回阀24的输出口；

所述比例混合单元3中的第一压力变送器33和第二压力变送器34、所述混合液流量计63、所述第一灭火剂原液流量计61、所述第二灭火剂原液流量计62、所述第一调速原动机13、所述第二调速原动机23和所述第三调速原动机32均与所述8通道高速信号采集卡64电连接。

进一步地，所述控制处理单元7为计算机，所述计算机与所述8通道高速信号采集卡64电连接。

其中测试系统工作过程如下：8通道高速信号采集卡64分别实时采集第一调速原动机13的转速信号n_p；第二调速原动机23的转速信号n_f；第三调速原动机32的转速信号n；第一压力变送器33压力信号P₁；第二压力变送器34压力信号P₂；第一灭火剂原液流量计61流量信号Q_P；第二灭火剂原液流量计62流量信号Q_f；混合液流量计63流量信号Q。8通道高速信号采集卡64把采集到的上述信号(n_p、n_f、n、P₁、P₂、Q_P、Q_f和Q)输入计算机，计算机通过计算分别得到以下基本参数信号：消防加压泵31输出的混合液流量Q；消防加压泵31扬程H(＝P₂-P₁)；消防加压泵转速n；第一灭火剂原液流量Q_P；第一灭火剂原液泵转速n_p；第一灭火剂原液泵排量第二灭火剂原液流量Q_f；第二灭火剂原液泵转速n_f；第二灭火剂原液泵排量根据以上参数就可以标定数字定比大流量混合装置的所有基本参数，当系统工作时就可以调用该基本参数进行比对和运算，得到相应的工况参数和输出控制参数，以确保灭火剂混合液混合比例的精确度，从而提高数字定比大流量混合装置工作的可靠性，并且使用该测试系统进行测试，简单又方便。

参见图7，是本发明提供的数字定比大流量混合装置的调试方法的一个实施例的流程示意图。

本发明实施例提供的数字定比大流量混合装置的调试方法，包括，包括步骤S1至S3，具体如下：

S1，根据灭火装置的实际工作流量确定数字定比大流量混合装置的目标流量值Q，其中，所述数字定比大流量混合装置为如前所述的数字定比大流量混合装置；

S2，整定所述数字定比大流量混合装置中的所述比例混合单元3的初始运行参数；

S3，整定所述数字定比大流量混合装置中的所述第一灭火剂原液供应单元1的初始运行参数；

S4，整定所述数字定比大流量混合装置中的所述第二灭火剂原液供应单元2的初始运行参数。

本发明提供的数字定比大流量混合装置的调试方法，当数字定比大流量混合装置所驱动灭火装置的选型确定以后，灭火装置的实际工作流量就确定了，根据该灭火装置的实际工作流量确定该数字定比大流量混合装置的目标流量值Q，然后依次整定数字定比大流量混合装置中的比例混合单元3的初始运行参数、所述数字定比大流量混合装置中的第一灭火剂原液供应单元1的初始运行参数和所述数字定比大流量混合装置中的第二灭火剂原液供应单元2的初始运行参数。本发明通过上述方法对数字定比大流量混合装置进行调试，以确保数字定比大流量混合装置在实际工作中可靠地运行，且该调试方法简单、可靠性高。

进一步地，所述整定所述数字定比大流量混合装置中的所述比例混合单元3的初始运行参数，具体为：

启动所述比例混合单元3中的消防加压泵31，以驱动灭火装置；

调整所述消防加压泵31的工作转速n，以使所述比例混合单元3输出的混合液的流量达到所述数字定比大流量混合装置的目标流量值Q；

实时记录所述比例混合单元3中的第一压力变送器33和第二压力变送器34的压力值P₁和P₂，并计算得到所述消防加压泵31的装置扬程值H(＝P₂-P₁)，将所述初始化的参数一一录入定比控制单元4,其中初始化的参数包括消防加压泵31的工作转速n，数字定比大流量混合装置的目标流量值Q，第一压力变送器33和第二压力变送器34的压力值P₁和P₂，消防加压泵的装置扬程值H。

具体实施时，先启动消防加压泵31驱动已选型的灭火装置，调整消防加压泵31的工作转速n，使消防加压泵31输出的混合液流量达到Q，实时记录第一压力变送器33和第二压力变送器34的压力值P₁和P₂，得到消防加压泵31的装置扬程H(＝P₂-P₁)，定比控制单元4将录入H(＝P₂-P₁)作为基础设定闭环控制参数，使系统始终锁定消防加压泵31的扬程为H(＝P₂-P₁)，即始终锁定消防加压泵31输出的混合液流量为Q。其中，可以通过设置混合液流量计观察消防加压泵31输出的混合液流量，对消防加压泵31的工作转速n进行调整，以使所述比例混合单元3输出的混合液流量达到所述数字定比大流量混合装置的目标流量值Q。

进一步地，所述整定所述数字定比大流量混合装置中的所述第一灭火剂原液供应单元1的初始运行参数，具体为：

启动所述第一灭火剂原液供应单元1中的第一灭火剂原液泵12，以向所述比例混合单元3提供第一灭火剂原液；

根据第一灭火剂原液的混合比例X(％)计算出第一灭火剂原液目标流量值Q_p，调整所述第一灭火剂原液泵12的工作转速以使第一灭火剂原液流量达到所述第一灭火剂原液目标流量值Q_p，实时记录第一灭火剂原液排量将所述初始化的参数一一录入定比控制单元4，其中初始化的参数包括第一灭火剂原液目标流量值Q_p，第一灭火剂原液泵的工作转速n_p，第一灭火剂原液泵排量值V_p。

具体实施时，启动所述第一灭火剂原液供应单元1中的第一灭火剂原液泵12，以向所述比例混合单元3提供第一灭火剂原液，根据第一灭火剂原液的混合比X(％)，调整第一灭火剂原液泵12的工作转速n_p，以使第一灭火剂原液流量达到Q_p，实时记录的第一灭火剂原液泵12排量V_p，将初始化的参数(Q_p、n_p和V_p)一一录入定比控制单元4。其中，可以通过设置第一灭火剂原液流量计观察第一灭火剂原液泵12的输出的第一灭火剂原液流量，对第一灭火剂原液泵12的工作转速n_p进行调整，以使所述第一灭火剂原液供应单元1输出的第一灭火剂原液流量达到第一灭火剂原液目标流量值Q_p。定比控制单元4将根据混合比X(％)的改变，相应调整第一灭火剂原液泵12的工作转速n_p，以获得需要的第一灭火剂原液流量Q_p。

进一步地，所述整定所述数字定比大流量混合装置中的所述第二灭火剂原液供应单元2的初始运行参数，具体为：

启动所述第二灭火剂原液供应单元2中的第二灭火剂原液泵22，以向所述比例混合单元3提供第二灭火剂原液；

根据第二灭火剂原液的混合比例Y(％)计算出第一灭火剂原液目标流量值Q_f，调整所述第二灭火剂原液泵22的工作转速以使第二灭火剂原液流量达到所述第二灭火剂原液目标流量值Q_f，实时记录第二灭火剂原液排量 将所述初始化的参数一一录入定比控制单元4，其中初始化的参数包括第二灭火剂原液目标流量值Q_f，第二灭火剂原液泵的工作转速n_f，第二灭火剂原液泵排量值V_f。

具体实施时，启动第二灭火剂原液供应单元2中的第二灭火剂原液泵22，以向所述比例混合单元3提供第二灭火剂原液；根据第二灭火剂原液的混合比Y(％)，调整第二灭火剂原液泵22的工作转速n_f，以使第二灭火剂原液流量达到Q_f，实时记录的第二灭火剂原液泵22排量V_f，将初始化的参数(Q_f、n_f和V_f)一一录入定比控制单元4。其中，可以通过设置第二灭火剂原液流量计观察第二灭火剂原液泵22的输出第二灭火剂原液流量，对第二灭火剂原液泵22的工作转速n_f进行调整，以使所述第二灭火剂原液供应单元2输出的第二灭火剂原液流量达到第二灭火剂原液目标流量值Q_f。定比控制单元4将根据混合比X(％)的改变，相应调整第二灭火剂原液泵22的工作转速n_f，以获得需要的第二灭火剂原液流量Q_f。

需要说明的是：由于三相混合液的混合比例是基于容积比例进行混合的，所以系统调试时是完全可以用水替代泡沫剂和干粉混和液进行混合试验测试，并且可以不断循环使用。这样调试不但异常简单，而且非常节省原材料。同时使系统调试和日常维护都非常简单和可靠。

本发明提供的数字定比大流量混合装置及其测试系统和调试方法，通过第一灭火剂原液供应单元向比例混合单元提供第一灭火剂原液，通过第二灭火剂原液供应单元向比例混合单元提供第二灭火剂原液，比例混合单元将第一灭火剂原液、第二灭火剂原液和水进行混合后为灭火设备提供混合液；当确定灭火设备的工作流量后，定比控制单元获取比例混合单元输入端和输出端的压力信号，并根据该压力信号控制比例混合单元输出的混合液的工作流量；定比控制单元同时根据该工作流量、第一灭火剂原液混合比例和第二灭火剂原液混合比例，来分别控制第一灭火剂原液注入流量和第二灭火剂原液注入流量。本发明具备大工作流量范围，能够精确控制混合液的比例，以使灭火剂在性能上更好地相互兼容、优势互补，从而迅速灭火，提高灭火可靠性。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (20)

1.一种数字定比大流量混合装置，其特征在于，包括第一灭火剂原液供应单元、第二灭火剂原液供应单元、比例混合单元和定比控制单元；

所述第一灭火剂原液供应单元用于向所述比例混合单元提供第一灭火剂原液；所述第二灭火剂原液供应单元用于向所述比例混合单元提供第二灭火剂原液；

所述比例混合单元用于产生第一灭火剂原液、第二灭火剂原液和水的混合液；

所述定比控制单元用于采集所述比例混合单元输入端和输出端的压力信号，并根据所述压力信号分别控制所述比例混合单元输出的混合液的流量、第一灭火剂原液的注入流量和第二灭火剂原液的注入流量。

2.根据权利要求1所述的数字定比大流量混合装置，其特征在于，所述第一灭火剂原液供应单元包括第一灭火剂原液罐、第一灭火剂原液泵、第一调速原动机和第一止回阀；

所述第一灭火剂原液罐、所述第一灭火剂原液泵和所述第一止回阀依次用管道连接至所述比例混合单元；

所述第一灭火剂原液泵与所述第一调速原动机机械联接，所述第一调速原动机与所述定比控制单元电连接。

3.根据权利要求1所述的数字定比大流量混合装置，其特征在于，所述第二灭火剂原液供应单元包括第二灭火剂原液罐、第二灭火剂原液泵、第二调速原动机和第二止回阀；

所述第二灭火剂原液罐、所述第二灭火剂原液泵和所述第二止回阀依次用管道连接至所述比例混合单元；

所述第二灭火剂原液泵与所述第二调速原动机机械联接，所述第二调速原动机与所述定比控制单元电连接。

4.根据权利要求1所述的数字定比大流量混合装置，其特征在于，所述比例混合单元包括消防加压泵、第三调速原动机、第一压力变送器和第二压力变送器；

所述消防加压泵包括第一灭火剂原液注入口，第二灭火剂原液注入口，消防用水注入口，吸入口和混合液排出口，其中，所述吸入口和所述混合液排出口分别为所述比例混合单元的输入端和输出端；

所述第一压力变送器安装于所述消防加压泵的吸入口，所述第二压力变送器安装于所述消防加压泵的混合液排出口，所述第一压力变送器和所述第二压力变送器均与所述定比控制单元电连接；

所述消防加压泵与所述第三调速原动机机械联接，所述第三调速原动机与所述定比控制单元电连接。

5.根据权利要求1所述的数字定比大流量混合装置，其特征在于，所述定比控制单元包括第一压力信号采集端、第二压力信号采集端、第一速度控制端、第二速度控制端和第三速度控制端；

所述第一压力信号采集端和所述第二压力信号采集端均与所述比例混合单元电连接；

所述第一速度控制端、所述第二速度控制端和所述第三速度控制端分别与所述第一灭火剂原液供应单元、所述第二灭火剂原液供应单元和所述比例混合单元对应电连接。

6.根据权利要求2所述的数字定比大流量混合装置，其特征在于，所述第一灭火剂原液罐为泡沫剂罐，所述泡沫剂罐为常压液体贮存容器。

7.根据权利要求3所述的数字定比大流量混合装置，其特征在于，所述第二灭火剂原液罐为干粉混合液罐，所述干粉混和液罐为常压液体贮存容器。

8.根据权利要求2所述的数字定比大流量混合装置，其特征在于，所述第一灭火剂原液泵为泡沫剂泵、所述泡沫剂泵为转子泵。

9.根据权利要求3所述的数字定比大流量混合装置，其特征在于，所述第二灭火剂原液泵为干粉混和液泵，所述干粉混和液泵为转子泵。

10.根据权利要求4所述的数字定比大流量混合装置，其特征在于，所述的消防加压泵为离心泵。

11.根据权利要求2所述的数字定比大流量混合装置，其特征在于，所述第一调速原动机可以为电动机、内燃机或液压马达。

12.根据权利要求4所述的数字定比大流量混合装置，其特征在于，所述的第一压力变送器和第二压力变送器为液体压力变送器。

13.一种数字定比大流量混合装置的测试系统，其特征在于，包括：信号采集单元和控制处理单元；

所述信号采集单元用于采集数字定比大流量混合装置中的比例混合单元输入端和输出端的压力信号、所述比例混合单元输出的混合液的流量信号、所述第一灭火剂原液供应单元输出的第一灭火剂原液的流量信号和所述第二灭火剂原液供应单元输出的第二灭火剂原液的流量信号，并将所述信号发送给所述控制处理单元，其中，所述数字定比大流量混合装置为如权利要求1至12任一项所述的数字定比大流量混合装置；

所述控制处理单元用于接收所述信号采集单元发送的所述信号，并根据所述信号进行计算后生成数字定比大流量混合装置的基本参数信号。

14.如权利要求13所述的数字定比大流量混合装置的测试系统，其特征在于，

所述信号采集单元还用于采集所述第一灭火剂原液供应单元中的第一调速原动机、所述第二灭火剂原液供应单元中的第二调速原动机和所述比例混合单元中的第三调速原动机的转速信号。

15.如权利要求14所述的数字定比大流量混合装置的测试系统，其特征在于，

所述信号采集单元包括8通道高速信号采集卡、混合液流量计、第一灭火剂原液流量计和第二灭火剂原液流量计；

所述混合液流量计安装于所述比例混合单元中的消防加压泵的混合液排出口，所述第一灭火剂原液流量计安装于所述第一灭火剂原液供应单元中的第一止回阀的输出口，所述第二灭火剂原液流量计安装于所述第二灭火剂原液供应单元中的第二止回阀的输出口；

所述比例混合单元中的第一压力变送器和第二压力变送器、所述混合液流量计、所述第一灭火剂原液流量计、所述第二灭火剂原液流量计、所述第一调速原动机、所述第二调速原动机和所述第三调速原动机均与所述8通道高速信号采集卡电连接。

16.如权利要求14所述的数字定比大流量混合装置的测试系统，其特征在于，

所述控制处理单元为计算机，所述计算机与所述8通道高速信号采集卡电连接。

17.一种数字定比大流量混合装置的调试方法，其特征在于，包括：

根据灭火装置的实际工作流量确定数字定比大流量混合装置的目标流量值，其中，所述数字定比大流量混合装置为如权利要求1至12任一项所述的数字定比大流量混合装置；

整定所述数字定比大流量混合装置中的所述比例混合单元的初始运行参数；

整定所述数字定比大流量混合装置中的所述第一灭火剂原液供应单元的初始运行参数；

整定所述数字定比大流量混合装置中的所述第二灭火剂原液供应单元的初始运行参数。

18.如权利要求17所述的数字定比大流量混合装置的调试方法，其特征在于，

所述整定所述数字定比大流量混合装置中的所述比例混合单元的初始运行参数，具体为：

启动所述比例混合单元中的消防加压泵，以驱动灭火装置；

调整所述消防加压泵的工作转速，以使所述比例混合单元输出的混合液的流量达到所述数字定比大流量混合装置的目标流量值；

实时记录所述比例混合单元中的第一压力变送器和第二压力变送器的压力值，并计算得到所述消防加压泵的装置扬程值，将初始化的参数一一录入定比控制单元，其中初始化的参数包括消防加压泵的工作转速，数字定比大流量混合装置的目标流量值，第一压力变送器和第二压力变送器的压力值，消防加压泵的装置扬程值。

19.如权利要求17所述的数字定比大流量混合装置的调试方法，其特征在于，

所述整定所述数字定比大流量混合装置中的所述第一灭火剂原液供应单元的初始运行参数，具体为：

启动所述第一灭火剂原液供应单元中的第一灭火剂原液泵，以向所述比例混合单元提供第一灭火剂原液；

根据第一灭火剂原液的混合比例计算出第一灭火剂原液目标流量值，调整所述第一灭火剂原液泵的工作转速，以使第一灭火剂原液流量达到所述第一灭火剂原液目标流量值，实时记录第一灭火剂原液泵排量值，将所述初始化的参数一一录入定比控制单元，其中初始化的参数包括第一灭火剂原液目标流量值，第一灭火剂原液泵的工作转速，第一灭火剂原液泵排量值。

20.如权利要求17所述的数字定比大流量混合装置的调试方法，其特征在于，

所述整定所述数字定比大流量混合装置中的所述第二灭火剂原液供应单元的初始运行参数，具体为：

启动所述第二灭火剂原液供应单元中的第二灭火剂原液泵，以向所述比例混合单元提供第二灭火剂原液；

根据第二灭火剂原液的混合比例计算出第二灭火剂原液目标流量值，调整所述第二灭火剂原液泵的工作转速，以使第二灭火剂原液流量达到所述第二灭火剂原液目标流量值，实时记录第二灭火剂原液泵排量值，将所述初始化的参数一一录入定比控制单元，其中初始化的参数包括第二灭火剂原液目标流量值，第二灭火剂原液泵的工作转速，第二灭火剂原液泵排量值。