CN109865220B - 超高层建筑用压缩空气泡沫装置及应用在其上的控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超高层建筑用压缩空气泡沫装置及应用在其上的控制系统，该装置包括水泵组件、泡沫液泵组件、空压机组件、混合器组件和动力组件。水泵组件包括水输送管、水进口阀和水泵；泡沫液泵组件包括泡沫液输送管、泡沫液进口阀和泡沫液泵，泡沫液输送管的泡沫液出口端与水输送管相连且位于水泵与水输送管的水出口端之间；空压机组件包括空压机和压缩空气输送管；混合器组件包括混合器、压力传感器和与混合器相连的泡沫输送管；水出口端和压缩空气出口端均与混合器相连；动力组件中，主驱动电机通过分动箱分别驱动水泵和空压机，电磁离合器位于分动箱与水泵之间；伺服电机驱动泡沫液泵。该装置体积小功率大，泡沫输出量大，便于运输。

Description

超高层建筑用压缩空气泡沫装置及应用在其上的控制系统

技术领域

本发明涉及灭火技术领域，尤其涉及一种超高层建筑用压缩空气泡沫装置及应用在其上的控制系统。

背景技术

现有的针对超高层建筑火灾的消防装备，主要是消防登高车和室内消火栓。目前，消防登高车的最大救援高度仅能到达100余米。超高层建筑发生火灾，灭火用水量比较大，有时需要达到100升/秒以上。经灭火演练测试，三台大功率消防车串联，通过水泵接合器供水，高度只能达到160米，对于高于160米的楼层就无法大量外供消防用水。目前，按标准要求，建筑内布置有室内消火栓，据统计，该设备完好率普遍较低，并且水作为灭火介质，灭火效率低，使用范围窄。因此，遇到超高层火灾事故发生时，往往由于现有灭火设备能力不足，对初起火灾不能有效灭火。而且由于超高层建筑火灾的烟囱效应，往往火灾蔓延较快，如不能快速灭火，将可能造成巨大的生命和财产损失。

现有的压缩空气泡沫灭火设备，主要是城市主战车、小型灭火装置以及固定式大型系统。城市主战车只能在室外路面机动布置，对于较高楼层火灾，一是不能把压缩空气泡沫快速送达，二是输送高度只能达到300米，三是单台城市主战车所携带灭火剂较少，不能为大型火灾持续供应灭火剂。现有的小型压缩空气泡沫灭火装置，即使搬运到着火楼层，由于流量小、射程近，对于已经蔓延的较大火势也不能快速有效遏制。现有的固定式大型系统，一是体积大，只能用大型起吊设备起吊到指定位置进行装配；二是动力结构单一，现有设备多使用柴油机，需要定期检查柴油储存情况，且在建筑内布置柴油箱，因柴油箱携带柴油，轻则自身就是一个非常危险的着火源，重则柴油着火后在楼内蔓延，对火灾起到助燃作用。三是现有压缩空气泡沫设备都是空压机和水泵同时启动，水泵转动时就有水流出系统，而空压机达到一定转速时才会有压力气体产生，因此，管路内先充满水再有压缩空气泡沫，水与压缩空气泡沫接触时，水会快速破坏压缩空气泡沫，使泡沫快速析水，丧失压缩空气泡沫的优势。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种超高层建筑用压缩空气泡沫装置，体积小、功率大、泡沫输出量大，使用安全，便于电梯运输。

本发明还提供一种应用在上述超高层建筑用压缩空气泡沫装置上的控制系统，该系统独立性好。

根据本发明第一方面实施例的超高层建筑用压缩空气泡沫装置，包括：

水泵组件，所述水泵组件包括水输送管、水进口阀和水泵，所述水输送管具有水进口端和所述水出口端；所述水进口阀和所述水泵在沿所述水进口端至所述水出口端的方向上依次设置在所述水输送管上；

泡沫液泵组件，所述泡沫液泵组件包括泡沫液输送管、泡沫液进口阀和泡沫液泵，所述泡沫液输送管具有泡沫液进口端和泡沫液出口端，所述泡沫液进口阀和所述泡沫液泵在所述泡沫液进口端至所述泡沫液出口端的方向上依次设置在所述泡沫液输送管上；所述泡沫液出口端与所述水输送管相连且位于所述水泵与所述水出口端之间

空压机组件，所述空压机组件包括空压机和压缩空气输送管，所述压缩空气输送管具有压缩空气进口端和压缩空气出口端，所述空压机与所述压缩空气进口端相连；

混合器组件，所述混合器组件包括混合器、压力传感器和与所述混合器相连的泡沫输送管，所述压力传感器用于检测所述混合器的内腔压力；所述水出口端和所述压缩空气出口端均与所述混合器相连，所述混合器用于将水、泡沫液和压缩空气混合形成泡沫并将泡沫通过所述泡沫输送管向外输出；

动力组件，所述动力组件包括主驱动电机、分动箱、电磁离合器和伺服电机，所述主驱动电机与所述分动箱相连，所述分动箱设有低速轴端和高速轴端，所述电磁离合器连接在所述低速轴端与所述水泵之间，所述高速轴端与所述空压机相连，所述伺服电机与所述泡沫液泵相连。

根据本发明第一方面实施例的超高层建筑用压缩空气泡沫装置，工作时，首先启动主驱动电机同时使得电磁离合器处于脱排状态，使空压机组件先启动并向混合器内输送压缩空气，当压力传感器测得混合器内腔压力的压力测量值达到预定值时，再打开水进口阀和泡沫液进口阀并保持泡沫输送管畅通，接着启动伺服电机并使电磁离合器处于合排状态，使泡沫液组件和水泵组件及空压机组件分别同时向所述混合器输送泡沫液、水和压缩空气以形成泡沫并通过泡沫液输送管向外输出。由于空压机组件先于水泵组件和泡沫液组件工作，空压机组件可以先向混合器中输送压缩空气，通过压力传感器检测混合器的内腔压力达到压力预设值时，再打开水进口阀和泡沫液进口阀，然后启动水泵和泡沫液泵，这样，压缩空气在水和泡沫液的混合液进入混合器之前就已充满混合器组件，有利于水、泡沫液和压缩空气混合产生大量的泡沫，并且避免了现有的压缩空气装置中出现的水流对泡沫的破坏作用，有利于大量的泡沫从泡沫输送管向外输出，提高了灭火效果。该装置作为独立的一套灭火设备，专门用于超高层建筑灭火，开放式外接泡沫液罐和水罐，无需外置配套阀门，体积小功率大，泡沫输出量大，使用安全，便于电梯运输。

根据本发明第一方面实施例的超高层建筑用压缩空气泡沫装置，体积小，功率大，泡沫流量大，尤其适用于超高层建筑。

根据本发明第一方面的一个实施例，所述水泵组件还包括电磁流量计；所述电磁流量计设置在所述水输送管上且位于所述泡沫液出口端与所述水出口端之间。

根据本发明第一方面的一个实施例，所述空压机组件还包括板式换热器和冷却水管旁路，所述板式换热器设有相互换热的油路和水路，所述油路具有油路进口和油路出口，所述水路具有水路进口和水路出口，所述空压机设有润滑油的出油口和回油口，所述油路的所述油路进口和所述油路出口分别相应地与所述空压机的所述出油口和回油口相连，以使所述润滑油在所述空压机与所述板式换热器之间循环流动；所述水路通过所述冷却水管旁路连接在所述水泵的吸水端和出水端处，以使水在所述水路中循环流动来冷却所述油路中的润滑油，利用润滑油为空压机降温。

根据本发明第一方面的一个实施例，所述空压机组件还包括安全阀，所述安全阀设置在所述压缩空气输送管上。

根据本发明第一方面进一步的实施例，所述空压机组件还包括泄压电动阀，所述泄压电动阀设置在所述压缩空气输送管上，且位于所述空压机与所述安全阀之间。

根据本发明第一方面的一个实施例，还包括外箱，所述水泵组件、泡沫液泵组件、空压机组件、混合器组件和所述动力组件设置在所述外箱内；所述外箱为可拆卸式外箱且包括分体式框架和钣金外壳，所述分体式框架由若干个子框架组装而成并且可拆卸，用于支撑所述钣金外壳，所述钣金外壳可拆卸地安装在所述分体式框架上。

根据本发明第一方面进一步的实施例，还包括减震底座组件，所述减震底座组件位于所述外箱的底部下方，所述减震底座组件包括混凝土基础、地脚螺栓、减震器和公共底座架，所述地脚螺栓预埋在所述混凝土基础内，所述减震器设置在所述混凝土基础的顶部，所述地脚螺栓穿过所述减震器与位于所述减震器上方的所述公共底座架固定，所述公共底座架与所述外箱的所述分体式框架采用螺栓固定，从而将所述外箱固定在所述公共底座架上。

根据本发明第一方面的一个实施例，所述混合器组件还包括泡沫出口阀，所述泡沫出口阀设置在所述泡沫输送管上，用于控制泡沫向外输出。

根据本发明第二方面的应用在上述任一实施例的所述的超高层建筑用压缩空气泡沫装置的控制系统，包括：PLC控制器，所述PLC控制器分别与所述压力传感器、所述水进口阀、所述泡沫液进口阀、所述电磁离合器、主驱动电机和伺服电机电连接；其中，所述PLC控制器先控制所述主驱动电机的启动并控制所述电磁离合器处于脱排状态，以使所述空压机组件单独工作向所述混合器内输送压缩空气；所述PLC控制器实时获取所述压力传感器测得的所述混合器的压力测量值并将所述压力测量值与预设值进行比较，当所述压力测量值达到所述预设值时，所述PLC控制器再控制所述水进口阀、所述泡沫液进口阀同时开启，接着控制所述伺服电机的启动并控制所述电磁离合器处于合排状态，使所述泡沫液组件和所述水泵组件及所述空压机组件同时向所述混合器输送泡沫液、水和压缩空气以形成泡沫并通过所述泡沫液输送管向外输出。

根据本发明第二方面实施例的控制系统，利用PLC控制器控制空压机组件先于水泵组件和泡沫液组件工作，使空压机组件先向混合器中输送压缩空气，通过PLC控制器获取压力传感器测得的混合器的内腔压力测量值达到压力预设值时，PLC控制器控制水进口阀和泡沫液进口阀打开，然后再控制水泵和泡沫液泵的启动，由此，压缩空气在水和泡沫液的混合液进入混合器之前就已充满混合器组件，这样有利于水、泡沫液和压缩空气混合产生大量的泡沫，并且避免了现有的压缩空气装置中出现的水流对泡沫的破坏作用，有利于大量的泡沫从泡沫输送管向外输出，提高了灭火效果，且控制系统独立性好。

根据本发明第二方面的一个实施例，还包括变频器，所述变频器连接在所述PLC控制器与所述伺服电机之间，所述PLC控制器通过所述变频器控制所述伺服电机的转速，以控制所述泡沫液组件输送泡沫液的输送量。

根据本发明第二方面的一个实施例，所述PLC控制器还与所述电磁流量计相连，以获取所述电磁流量计测得的水和泡沫液混合后在所述水输送管上的混合液流量值。

根据本发明第二方面的一个实施例，所述PLC控制器还与所述泄压电动阀相连，以控制所述泄压电动阀的开启和关闭。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明第一方面实施例的超高层建筑用压缩空气泡沫装置的主剖视图。

图2是本发明第一方面实施例的超高层建筑用压缩空气泡沫装置的左剖视图。

图3是本发明第一方面实施例的超高层建筑用压缩空气泡沫装置的工作原理示意图。

图4是本发明第二方面实施例的应用在超高层建筑用压缩空气泡沫装置上的控制系统示意图。

附图标记

超高层建筑用压缩空气泡沫装置1000

水泵组件1

水输送管101 水进口端1011 水出口端1012 水进口阀102 水泵103

电磁流量计104 过滤器105 第一单向阀106

泡沫液泵组件2

泡沫液输送管201 泡沫液进口端2011 泡沫液出口端2012

泡沫液进口阀202 泡沫液泵203 第二单向阀204

空压机组件3 压缩空气输送管301 压缩空气进口端3011

压缩空气出口端3012 空压机302 板式换热器303 温度传感器304

安全阀305 泄压电动阀306 第三单向阀307 油水分离器308

混合器组件4 混合器401 压力传感器402 泡沫输送管403 泡沫出口阀404

动力组件5 主驱动电机501 分动箱502 电磁离合器503 伺服电机504

外箱6 分体式框架601 钣金外壳602

减震底座组件7 混凝土基础701 地脚螺栓702 减震器703 公共底座架704控制系统2000

PLC控制器8 PLC本体组件801 PLC扩展组件802

变频器9 继电器10 电源开关11 指示灯12 显示屏13

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

超高层建筑主体建筑高，功能复杂，裙楼一般作为商场，餐饮、娱乐等商业功能使用，主体建筑多数作为住宅、办公、宾馆等使用。另外，超高层建筑的用电设备种类多，数量大，超载、短路、发生小火花的现象增多；车库停车多，储油量大。本发明为改进现有消防设备存在的不足之处，提供一种模块式、体积小、功率大、压缩空气泡沫流量大、系统独立性好，使用建筑内原有消防用电作动力的超高层建筑用压缩空气泡沫装置，可以有效地扑灭超高层建筑火灾。

下面参考图1-4来描述根据本发明实施例的超高层建筑用压缩空气泡沫装置1000及应用在超高层建筑用压缩空气泡沫装置1000上的控制系统2000。

如图1-3所示，根据本发明第一方面实施例的超高层建筑用压缩空气泡沫装置1000，包括水泵组件1、泡沫液泵组件2、空压机组件3、混合器组件4和动力组件5。其中，水泵组件1包括水输送管101、水进口阀102和水泵103，水输送管101具有水进口端1011和水出口端1012；水进口阀102和水泵103在沿水进口端1011至水出口端1012的方向上依次设置在水输送管101上；泡沫液泵组件2包括泡沫液输送管201、泡沫液进口阀202和泡沫液泵203，泡沫液输送管201具有泡沫液进口端2011和泡沫液出口端2012，泡沫液进口阀202和泡沫液泵203在泡沫液进口端2011至泡沫液出口端2012的方向上依次设置在泡沫液输送管201上；泡沫液出口端2012与水输送管101相连且位于水泵103与水出口端1012之间；空压机组件3包括空压机302和压缩空气输送管301，压缩空气输送管301具有压缩空气进口端3011和压缩空气出口端3012，空压机302与压缩空气进口端3011相连；混合器组件4包括混合器401、压力传感器402和与混合器401相连的泡沫输送管403，压力传感器402设置在混合器401上，用于检测混合器401的内腔压力；水出口端1012和压缩空气出口端3011均与混合器401相连，混合器401用于将水、泡沫液和压缩空气混合形成泡沫并将泡沫通过泡沫输送管403向外输出；动力组件5包括主驱动电机501、分动箱502、电磁离合器503和伺服电机504，主驱动电机501与分动箱502相连，分动箱502设有低速轴端和高速轴端，电磁离合器503连接在低速轴端与水泵103之间，高速轴端与空压机302相连，伺服电机504与泡沫液泵203相连。

具体而言，水泵组件1包括水输送管101、水进口阀102和水泵103，水输送管101具有水进口端1011和水出口端1012；水进口阀102和水泵103在沿水进口端1011至水出口端1012的方向上依次设置在水输送管101上。也就是说，水输送管101的水进口端1011可以用于外接水箱，水进口阀102，例如可以选用电动阀，用于控制外供水进入水输送管101，通过打开水进口阀102并启动水泵103，可以将水箱中的水从水进口端1011输送到水出口端1012。

泡沫液泵203组件包括泡沫液输送管201、泡沫液进口阀202和泡沫液泵203，泡沫液输送管201具有泡沫液进口端2011和泡沫液出口端2012，泡沫液进口阀202和泡沫液泵203在泡沫液进口端2011至泡沫液出口端2012的方向上依次设置在泡沫液输送管201上；泡沫液出口端2012与水输送管101相连且位于水泵103与水出口端1012之间。也就是说，泡沫液输送管201的泡沫液进口端2011可以用于外接泡沫液箱，泡沫液进口阀202，例如可以选用电动阀，用于控制外供泡沫液进入泡沫液输送管201，通过打开泡沫液进口阀202并启动泡沫液泵203，可以将泡沫液箱中的泡沫液从泡沫液进口端2011输送到泡沫液出口端2012，由于泡沫液出口端2012与水输送管101相连且位于水泵103与水出口端1012之间，泡沫液可以从泡沫液出口端2012进入水输送管101中与水混合形成混合液流入到水出口端1012。

空压机组件3包括空压机302和压缩空气输送管301，压缩空气输送管301具有压缩空气进口端3011和压缩空气出口端3012，空压机302与压缩空气进口端3011相连。也就是说，空压机302吸入外界空气后产生压缩空气，并通过压缩空气输送管从压缩空气进口端3011输送到压缩空气出口端3012。

混合器组件4包括混合器401、压力传感器402和与混合器401相连的泡沫输送管403，压力传感器402混合器401用于检测混合器401的内腔压力；水出口端1012和压缩空气出口端3011均与混合器401相连，混合器401用于将水、泡沫液和压缩空气混合形成泡沫并将泡沫通过泡沫输送管403向外输出。也就是说，通过压力传感器402可以实时地检测混合器401的内腔压力，由于混合器401与泡沫输送管403是连通的，因此，压力传感器402可以设置在混合器401的内壁上，也可以设置在泡沫输送管403的内壁上。当空压机组件3先于水泵组件1和泡沫液组件工作时，空压机组件3可以先向混合器401中输送压缩空气，而压力传感器402可以检测到混合器401的内腔压力，当内腔压力测量值达到压力预设值时，再打开水进口阀102和泡沫液进口阀202，然后启动水泵103和泡沫液泵203，由于压缩空气在水和泡沫液的混合液进入混合器401之前就已充满混合器组件4，有利于水、泡沫液和压缩空气混合产生大量的泡沫，并且避免了现有的压缩空气装置中出现的水流对泡沫的破坏作用，有利于大量的泡沫从泡沫输送管403向外输出，提高了灭火效果。

动力组件5包括主驱动电机501、分动箱502、电磁离合器503和伺服电机504，主驱动电机501与分动箱502相连，分动箱502设有低速轴端和高速轴端，电磁离合器503连接在低速轴端与水泵103之间，高速轴端与空压机302相连，伺服电机504与泡沫液泵203相连。也就是说，分动箱502设有低速轴端和高速轴端，其中低速轴端用于与水泵103相连，例如通过电磁离合器503相连，高速轴端用于与空压机302相连，例如，高速轴端可以通过联轴器与空压机302相连，这样可以使主驱动电机501分别驱动水泵103和空压机302。由于在低速轴端与水泵103之间设置了电磁离合器503，有利于选择性地控制水泵103的启动和停止，例如，当电磁离合器503脱排时，水泵103与分动箱502相离，水泵103处于停止状态，当电磁离合器503合排时，水泵103和分动箱502相连，水泵103处于启动状态。由此，通过主驱动电机501，分动箱502、电磁离合器503可以较好地控制空压机组件3和水泵组件1的运行，且结构较为简单。

根据本发明第一方面实施例的超高层建筑用压缩空气泡沫装置1000中，主驱动电机501采用90kw的三相异步电机，工作时采用自耦变压的方式启动电机，有效防止启动电流过大对主驱动电机501的损坏。分动箱502为WPT的一分二型分动箱502，带增速功能，固定转速比。泡沫液泵203为螺杆定量泵，适用于泡沫液的输送。泡沫液泵203通过伺服电机504驱动，伺服电机504通过变频器9(参考图4所示)的精确控制，可以实现根据实际需要来调整转速，进而实现泡沫液泵203的泡沫液输出量精确控制和可调，例如，市面上泡沫液混合比例有0.1％-6％，为了根据泡沫类型相应设置工作转速，方便使用各种混合比的泡沫液，伺服电机504通过变频器9控制泡沫液泵203的输出量来实现。

这里说明一下，市面上的压缩空气泡沫系统没有采用电机驱动的，本装置采用电机即主驱动电机501和伺服电机504是因为超高层建筑的消防用电充足，一般室外或者小型建筑消防电动力不够。

根据本发明第一方面实施例的超高层建筑用压缩空气泡沫装置1000，工作时，首先启动主驱动电机501同时使得电磁离合器503处于脱排状态，使空压机组件3先启动并向混合器401内输送压缩空气，当压力传感器402测得混合器401内腔压力的压力测量值达到预定值时，再打开水进口阀102和泡沫液进口阀202并保持泡沫输送管403畅通，接着启动伺服电机504并使电磁离合器503处于合排状态，使泡沫液组件和水泵组件1及空压机组件3分别同时向混合器401输送泡沫液、水和压缩空气以形成泡沫并通过泡沫液输送管201向外输出。由于空压机组件3先于水泵组件1和泡沫液组件工作，空压机组件3可以先向混合器401中输送压缩空气，通过压力传感器402检测混合器401的内腔压力达到压力预设值时，再打开水进口阀102和泡沫液进口阀202，然后启动水泵103和泡沫液泵203，这样，压缩空气在水和泡沫液的混合液进入混合器401之前就已充满混合器组件4，有利于水、泡沫液和压缩空气混合产生大量的泡沫，并且避免了现有的压缩空气装置中出现的水流对泡沫的破坏作用，有利于大量的泡沫从泡沫输送管403向外输出，提高了灭火效果。该装置作为独立的一套灭火设备，体积小，功率大，泡沫流量大，专门用于超高层建筑灭火，开放式外接泡沫液罐和水罐，无需外置配套阀门，使用安全，便于电梯运输。

根据本发明第一方面实施例的超高层建筑用压缩空气泡沫装置1000，体积小，功率大，泡沫流量大，尤其适用于超高层建筑。针对超高层建筑火灾类型，本发明第一方面实施例的超高层建筑用压缩空气泡沫装置可以使用固定比例3％的B类低倍数泡沫液，提供含水率约10％的干泡沫，可以有效地扑灭超高层建筑火灾。

根据本发明第一方面的一个实施例，水泵组件1还包括电磁流量计104；电磁流量计104设置在输水管上且位于泡沫液出口端2012与水出口端1012之间。通过设置电磁流量计104，可以方便地监控泡沫与水混合后的混合液流量，有利于混合器组件4能够输出大量的泡沫。

根据本发明第一方面的一个实施例，水泵组件1还包括过滤器105，过滤器105设置在水输送管101上且位于水进口端1011与水泵103之间。通过设置过滤器105，可以过滤进入水泵103的外供水，保护超高层建筑用压缩空气泡沫装置1000。

根据本发明第一方面的一个实施例，水泵组件1还包括第一单向阀106，第一单向阀106设置在水输送管101上且位于水泵103与泡沫液出口端2012之间。由此，当水泵103停止工作时，第一单向阀106可以防止空压机302输出的带压气体通过混合器401逆向流向水泵103，从而可以保护水泵103的叶轮。

根据本发明第一方面的一个实施例，泡沫液泵组件2还包括第二单向阀204，第二单向阀204设置在泡沫液输送管201上且位于泡沫液泵203与泡沫液出口端2012之间。由此，当泡沫液泵203停止时，一方面可以防止压缩空气或者水逆流，损坏泡沫液泵203；另一方面可以防止空气和水进入泡沫液而缩短泡沫液的保质期。

根据本发明第一方面的一个实施例，空压机组件3还包括板式换热器303和冷却水管旁路，板式换热器303设有相互换热的油路和水路，油路具有油路进口和油路出口，水路具有水路进口和水路出口，空压机302设有润滑油的出油口和回油口，油路的油路进口和油路出口分别相应地与空压机302的出油口和回油口相连，以使润滑油在空压机302与板式换热器303之间循环流动；水路通过冷却水管旁路连接在水泵103的吸水端和出水端处，以使水在水路中循环流动来冷却油路中的润滑油，利用润滑油为空压机302降温。由此，板式换热器303通过流动的水作为冷却液，可以降低空压机302的润滑油温度，为空压机302降温。

根据本发明第一方面进一步的实施例，空压机组件3还包括温度传感器304(参考图4所示)，温度传感器304设置在空压机302的内腔壁上，用于检测空压机302内腔的温度，为空压机302的内腔温度控制提供方便。

根据本发明第一方面的一个实施例，空压机组件3还包括安全阀305，安全阀305设置在压缩空气输送管301上。由此，可以限制混合器401的内腔压力不超过安全压力，用于防止管路堵塞或者其它原因造成的系统超压，保护整体设备。

根据本发明第一方面进一步的实施例，空压机组件3还包括泄压电动阀306，泄压电动阀306设置在压缩空气输送管301上且位于空压机302与安全阀305之间，用于紧急情况下泄压或者系统长期停机时泄压，保护空压机302。

根据本发明第一方面进一步的实施例，空压机组件3还包括第三单向阀307，第三单向阀307设置在压缩空气输送管301上且位于泄压电动阀306与安全阀305之间。通过在泄压电动阀306与安全阀305之间设置第三单向阀307，可以保证泄压电动阀306放出的都是气体，水和泡沫的混合液不能被放出。

根据本发明第一方面的一个实施例，空压机组件3还包括油水分离器308，油水分离器308设置在压缩空气输送管301上，具体地，可以临近于空压机302。由于空压机302的活塞上的润滑油和压缩空气产生的水分会混在压缩空气中，通过设置油水分离器308，可以过滤密度比压缩空气大的油滴和水滴，保证输出的压缩空气的洁净。

根据本发明第一方面的一个实施例，混合器组件4还包括泡沫出口阀404，泡沫出口阀可以选用电动截止阀，泡沫出口阀404设置在泡沫输送管403上。当压缩空气泡沫装置1000工作时，泡沫出口阀404处于常开状态。当压缩空气泡沫装置1000检修时，关闭泡沫出口阀，防止压缩空气泡沫装置1000内的剩余泡沫污染检修现场。

根据本发明第一方面的一个实施例，还包括外箱6，水泵组件1、泡沫液泵组件2、空压机组件3、混合器组件4和动力组件5设置在外箱6内；外箱1为可拆卸式外箱且包括分体式框架601和钣金外壳602，分体式框架601由若干个子框架组装而成并且可拆卸，用于支撑钣金外壳602，钣金外壳602可拆卸地安装在分体式框架601上。具体地，外箱6为可拆卸式外箱，专为向超高层建筑的顶层运输提供方便，包括分体式框架601和钣金外壳602，其中，分体式框架601用于支撑钣金外壳602，分体式框架601包括若干个子框架，子框架可以在工厂加工后运至现场，待主要设备安装后，再采用螺钉进行组装；钣金外壳602采用螺钉安装在分体式框架601上，包括固定钣金和活动钣金门。由此，一方面，便于设备通过电梯或者货梯运往超高层建筑楼顶或者避难层，适用于新建超高层和原有超高层建筑的消防改造；另一方面，通过设置外箱6，可以保护主要设备(如水泵组件1、泡沫液泵组件2、空压机组件3、混合器组件4和动力组件5等)，防止雨淋日晒。

根据本发明第一方面进一步的实施例，减震底座组件7位于外箱6的底部下方，减震底座组件7包括混凝土基础701、地脚螺栓702、减震器703和公共底座架704，地脚螺栓702预埋在混凝土基础701上，减震器703设置在混凝土基础701的顶部，地脚螺栓702穿过减震器703与位于减震器703上方的公共底座架704固定，公共底座架704与外箱6的分体式框架601采用螺栓固定，从而将外箱6与公共底座架704固定，并且也方便后续外箱6可以从公共底架704上拆离。可以理解，混凝土基础701用于连接超高层建筑用压缩空气泡沫装置1000与建筑地面，例如超高层建筑地面。由此，通过设置减震底座组件7，有利于减小超高层建筑用压缩空气泡沫装置1000运行时对建筑物的震动，防止设备与建筑物形成共振。

此外，公共底座架704用方钢焊接，经过三维模拟受力分析，可以确保具有足够的强度，保证安装在公共底座架704上的不同设备的同轴度。

如图4所示，本发明还公开了一种应用在上述任一实施例的超高层建筑用压缩空气泡沫装置1000的控制系统2000。

根据本发明第二方面实施例的控制系统2000，包括PLC控制器8，PLC控制器8分别与压力传感器402、水进口阀102、泡沫液进口阀202、电磁离合器503、主驱动电机501和伺服电机504电连接，其中，PLC控制器8先控制主驱动电机501的启动并控制电磁离合器503处于脱排状态，以使空压机组件3单独工作向混合器401内输送压缩空气；PLC控制器8实时获取压力传感器402测得的混合器401的压力测量值并将压力测量值与预设值进行比较，当压力测量值达到预设值时，PLC控制器8再控制水进口阀102、泡沫液进口阀202同时开启，接着控制伺服电机504的启动并控制电磁离合器503处于合排状态，使泡沫液组件和水泵组件1及空压机组件3同时向混合器401输送泡沫液、水和压缩空气以形成泡沫并通过泡沫液输送管201向外输出。

根据本发明第二方面实施例的控制系统2000，利用PLC控制器8控制空压机组件3先于水泵组件1和泡沫液组件工作，使空压机组件3先向混合器401中输送压缩空气，通过PLC控制器8获取压力传感器402测得的混合器401的内腔压力测量值达到压力预设值时，PLC控制器8控制水进口阀102和泡沫液进口阀202打开，然后再控制水泵103和泡沫液泵203的启动，由此，压缩空气在水和泡沫液的混合液进入混合器401之前就已充满混合器组件4，这样有利于水、泡沫液和压缩空气混合产生大量的泡沫，并且避免了现有的压缩空气泡沫装置中出现的水流对泡沫的破坏作用，有利于大量的泡沫从泡沫输送管403向外输出，提高了灭火效果，且控制系统2000独立性好。

根据本发明第二方面的一个实施例，还包括变频器9，变频器9连接在PLC控制器8与伺服电机504之间，PLC控制器8通过变频器9控制伺服电机504的转速，以控制泡沫液组件输送泡沫液的输送量。例如，泡沫泵采用螺杆定量泵，螺杆定量泵每转一圈输出的泡沫液量是固定的，因此，PLC控制器8通过变频器9控制伺服电机504的转速，可以控制泡沫液组件输送泡沫液的输送量。伺服电机504通过变频器9的精确控制，可以实现根据实际需要来调整转速，进而实现泡沫液泵203的泡沫液输出量精确控制，从而有利于混合器401产生干泡沫。例如，市面上泡沫液混合比例有0.1％-6％，为了根据泡沫类型相应设置工作转速，方便使用各种混合比的泡沫液，伺服电机504通过变频器9控制泡沫液泵203的输出量来实现。

根据本发明第二方面的一个实施例，PLC控制器8还与电磁流量计104相连，以获取电磁流量计104测得的水和泡沫液混合后在水输送管101上的混合液流量值。由此，PLC控制器8可以实时监控混合液流量值的情况，方便检测系统流量是否达到设计标准，并且可以为后续接入超高层建筑消防监控报警系统预留流量检测接口。

根据本发明第二方面的一个实施例，PLC控制器8还与泄压电动阀306相连，以控制泄压电动阀306的开启和关闭。当混合器401内腔压力过大时，PLC控制器8可以控制泄压电动阀306开启，以对超高层建筑用压缩空气泡沫装置1000进行泄压。具体地，压力传感器402在压缩空气泡沫装置1000持续工作时仍然实时检测混合器401的内腔压力，由于受泡沫输出终端的流量变化影响，系统压力相应变化，当系统压力高于上极限预设值时，同时开启泄压电动阀306和电磁离合器503脱排；当系统压力低于下极限预设值时，同时关闭泄压电动阀306和电磁离合器503合排。此动作使系统压力在合理区间内，保证终端喷射压缩空气泡沫的喷射距离和灭火强度。

根据本发明第二方面的一个实施例，还包括继电器10，控制器通过继电器10与水进口阀102、泡沫液进口阀202、泡沫出口阀404及电磁离合器503电相连。通过设置继电器10，可以进行信号电流放大，有利于PLC控制器8有足够的能力开启水进口阀102、泡沫液进口阀202、泡沫出口阀404及泄压电动阀306等。

根据本发明第二方面的一个实施例，还包括温度传感器304，温度传感器304设置在空压机302上，用于检测空压机302的内腔温度；PLC控制器8与温度传感器304相连，以获取温度传感器304测得的空压机302的内腔温度值。

根据本发明第二方面的一个实施例，还包括电源开关11，电源开关11与PLC控制器8相连。通过电源开关11，可以一键控制超高层建筑用压缩空气泡沫装置1000，方便进行系统正常工作前的手动上电和设备检修，操作方便简单。

根据本发明第二方面的一个实施例，还包括指示灯12，指示灯12与PLC控制器8相连。通过设置指示灯12，可以直观地观察到超高层建筑用压缩空气泡沫装置1000是否正常运行或出现故障。

根据本发明第二方面的一个实施例，还包括显示屏13，显示屏13与PLC控制器8相连。这里，显示屏13可以采用触摸屏，触摸屏通过通讯接口与PLC控制器8进行双向通讯，一方面，可以读取PLC控制器8识别的数字信号，可显示外接泡沫箱液位、水箱液位、混合液流量、混合器401内腔压力、空压机302内腔温度等参数；另一方面，可以根据情况在触摸屏上设置控制程序中的电磁离合器合排时的压力设定值，上极限和下极限值，以及泡沫液泵的转速值。

根据本发明第二方面的一个实施例，PLC控制器8包括PLC本体组件801和PLC扩展组件802，其中，PLC本体组件801与PLC扩展组件802采用插针式连接，PLC本体组件801用于储存和控制处理，PLC扩展组件802用于增加数据接口的数量。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种超高层建筑用压缩空气泡沫装置的控制系统，其特征在于，所述超高层建筑用压缩空气泡沫装置包括：

水泵组件，所述水泵组件包括水输送管、水进口阀和水泵，所述水输送管具有水进口端和水出口端；所述水进口阀和所述水泵在沿所述水进口端至所述水出口端的方向上依次设置在所述水输送管上；

泡沫液泵组件，所述泡沫液泵组件包括泡沫液输送管、泡沫液进口阀和泡沫液泵，所述泡沫液输送管具有泡沫液进口端和泡沫液出口端，所述泡沫液进口阀和所述泡沫液泵在所述泡沫液进口端至所述泡沫液出口端的方向上依次设置在所述泡沫液输送管上；所述泡沫液出口端与所述水输送管相连且位于所述水泵与所述水出口端之间；

空压机组件，所述空压机组件包括空压机和压缩空气输送管，所述压缩空气输送管具有压缩空气进口端和压缩空气出口端，所述空压机与所述压缩空气进口端相连；

混合器组件，所述混合器组件包括混合器、压力传感器和与所述混合器相连的泡沫输送管，所述压力传感器用于检测所述混合器的内腔压力；所述水出口端和所述压缩空气出口端均与所述混合器相连，所述混合器用于将水、泡沫液和压缩空气混合形成泡沫并将泡沫通过所述泡沫输送管向外输出；

动力组件，所述动力组件包括主驱动电机、分动箱、电磁离合器和伺服电机，所述主驱动电机与所述分动箱相连，所述分动箱设有低速轴端和高速轴端，所述电磁离合器连接在所述低速轴端与所述水泵之间，所述高速轴端与所述空压机相连，所述伺服电机与所述泡沫液泵相连；

所述水泵组件还包括电磁流量计；所述电磁流量计设置在所述水输送管上且位于所述泡沫液出口端与所述水出口端之间；所述空压机组件还包括板式换热器和冷却水管旁路，所述板式换热器设有相互换热的油路和水路，所述油路具有油路进口和油路出口，所述水路具有水路进口和水路出口，所述空压机设有润滑油的出油口和回油口，所述油路的所述油路进口和所述油路出口分别相应地与所述空压机的所述出油口和回油口相连，以使所述润滑油在所述空压机与所述板式换热器之间循环流动；所述水路通过所述冷却水管旁路连接在所述水泵的吸水端和出水端处，以使水在所述水路中循环流动来冷却所述油路中的润滑油，利用润滑油为空压机降温；

所述空压机组件还包括安全阀，所述安全阀设置在所述压缩空气输送管上；

所述控制系统包括PLC控制器，所述PLC控制器分别与所述压力传感器、所述水进口阀、所述泡沫液进口阀、所述电磁离合器、主驱动电机和伺服电机电连接；其中，所述PLC控制器先控制所述主驱动电机的启动并控制所述电磁离合器处于脱排状态，以使所述空压机组件单独工作向所述混合器内输送压缩空气；所述PLC控制器实时获取所述压力传感器测得的所述混合器的压力测量值并将所述压力测量值与预设值进行比较，当所述压力测量值达到所述预设值时，所述PLC控制器再控制所述水进口阀、所述泡沫液进口阀同时开启，接着控制所述伺服电机的启动并控制所述电磁离合器处于合排状态，使所述泡沫液组件和所述水泵组件及所述空压机组件同时向所述混合器输送泡沫液、水和压缩空气以形成泡沫并通过所述泡沫液输送管向外输出。

2.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，还包括变频器，所述变频器连接在所述PLC控制器与所述伺服电机之间，所述PLC控制器通过所述变频器控制所述伺服电机的转速，以控制所述泡沫液组件输送泡沫液的输送量。

3.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述PLC控制器还与所述电磁流量计相连，以获取所述电磁流量计测得的水和泡沫液混合后在所述水输送管上的混合液流量值。

4.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述空压机组件还包括泄压电动阀，所述PLC控制器还与所述泄压电动阀相连，以控制所述泄压电动阀的开启和关闭。

5.根据权利要求4所述的控制系统，其特征在于，所述泄压电动阀设置在所述压缩空气输送管上，且位于所述空压机与所述安全阀之间。

6.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，还包括外箱，所述水泵组件、泡沫液泵组件、空压机组件、混合器组件和所述动力组件设置在所述外箱内；所述外箱为可拆卸式外箱且包括分体式框架和钣金外壳，所述分体式框架由若干个子框架组装而成并且可拆卸，用于支撑所述钣金外壳，所述钣金外壳可拆卸地安装在所述分体式框架上。

7.根据权利要求6所述的控制系统，其特征在于，还包括减震座组件，所述减震底座组件位于所述外箱的底部下方，所述减震底座组件包括混凝土基础、地脚螺栓、减震器和公共底座架，所述地脚螺栓预埋在所述混凝土基础内，所述减震器设置在所述混凝土基础的顶部，所述地脚螺栓穿过所述减震器与位于所述减震器上方的所述公共底座架固定，所述公共底座架与所述外箱的所述分体式框架采用螺栓固定，从而将所述外箱固定在所述公共底座架上。