CN112031901A - 一种用于高压细水雾消烟降温装置的控制系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于烟气降温技术领域，具体涉及一种用于高压细水雾消烟降温装置的控制系统，包括消烟降温装置和模式输入单元、信号采集单元、中央控制单元、执行单元以及触控屏，消烟降温装置包括有补水装置、水箱、增压装置和烟气管道，增压装置后端管路设有卸荷电磁阀和高压电磁阀组，卸荷电磁阀与水箱之间连接有回水管路，高压电磁阀组连接有喷头组，模式输入单元包括有手/自动转换开关、急停开关和手动输入按钮，信号采集单元包括有温度传感器、压力传感器、液位传感器和流量传感器，中央控制单元为PLC控制单元，PLC控制单元内置有数据寄存器，触控屏内部设有数据读写模块，执行单元包括有增压装置、补水装置、电磁阀和卸荷电磁阀。

Description

一种用于高压细水雾消烟降温装置的控制系统及其控制方法

技术领域

本发明属于烟气降温技术领域，具体涉及一种用于高压细水雾消烟降温装置的控制系统及其控制方法。

背景技术

在地下国防工程中，为确保对重要负荷的供电，通常采用柴油发电机组作为备用电源。柴油发电机组由柴油机和同步发电机组成，在工作时以柴油机为原动机带动发电机发电，从而把柴油的化学能转换成电能。柴油发电机组工作时所产生的烟气温度很高并且含有较多的碳黑颗粒和水蒸气，一般通过烟管排到外部环境，成为地下工程重要的暴露症候。

高压细水雾消烟降温装置的目标在于降低柴油发电机组排烟与环境温差、消除排烟中碳黑颗粒和水蒸气，进而有效降低和消除其红外与可见光特征。现有的高压细水雾消烟降温装置，示意图如图1所示，通常包括有补水装置、补水管路、水箱、增压装置、供水管路、卸荷电磁阀、回水管路、高压电磁阀组、烟气管道以及喷头组共同组成，通过补水装置将向水箱供水，由增压装置加压泵出至喷头，从而对烟气管道排放的高温烟气进行降温，为了更加准确可靠对的高压细水雾消烟降温装置进行控制，同时提高高压细水雾消烟降温装置运行的可靠性，我们提出了一种用于高压细水雾消烟降温装置的控制系统及其控制方法。

发明内容

本发明的目的是：旨在提供一种用于高压细水雾消烟降温装置的控制系统及其控制方法，能够对高压细水雾消烟降温装置更加准确可靠的控制，使高压细水雾消烟降温装置的运行更加稳定和智能化。

为实现上述技术目的，本发明采用的技术方案如下：

一种用于高压细水雾消烟降温装置的控制系统，包括消烟降温装置和模式输入单元、信号采集单元、中央控制单元、执行单元以及触控屏，所述消烟降温装置包括有补水装置、水箱、增压装置和烟气管道，所述增压装置后端管路设有卸荷电磁阀和高压电磁阀组，所述卸荷电磁阀与水箱之间连接有回水管路，所述高压电磁阀组连接有喷头组，所述喷头组设置于烟气管道内部，所述烟气管道设有排水管，所述模式输入单元包括有手/自动转换开关、急停开关和手动输入按钮，所述信号采集单元包括有温度传感器、压力传感器、液位传感器和流量传感器，所述中央控制单元为PLC控制单元，所述PLC控制单元内置有数据寄存器，所述触控屏内部设有数据读写模块，所述执行单元包括有增压装置、补水装置、电磁阀和卸荷电磁阀，其中：

所述手/自动转换开关、急停开关和手动输入按钮均与所述中央控制单元电性连接；

所述温度传感器信号输出端、压力传感器信号输出端、液位传感器信号输出端和流量传感器信号输出端均与中央控制单元信号输入端电信号连接；

所述中央控制单元分别与补水装置、增压装置、高压电磁阀组和卸荷电磁阀之间通过中间继电器电性连接；

所述中央控制单元与触控屏之间通过数据读写模块与数据寄存器电性连接。

采用上述的技术方案，中央控制单元能够接收高压细水雾消烟降温装置中温度传感器所监测的系统温度信息，压力传感器所监测的管路压力信息，液位传感器所监测的水箱液位信息，流量传感器所监测的管路流量信息，通过中央处理器处理所接收的信息，通过控制补水装置、增压装置、高压电磁阀组和卸荷电磁阀进行相应的动作，从而实现对高压细水雾消烟降温装置的准确控制；触控屏读写中央控制单元所接收的监测数据并显示，使人能够方便的进行查看；

工作人员通过手/自动转换开关切换不同的运行模式，当切换为手动模式时，工作人员则根据触控屏所显示的信息通过手动输入按钮进行相应的操作，当切换为自动模式时，系统则自动开启工作。

进一步限定，所述温度传感器包括有两个分别设置于烟气管道进烟口和烟气管道出烟口的K型热电偶传感器以及两个分别设置于水箱内和烟气管道排水管的铂热电阻传感器，两个所述K型热电偶传感器分别用于实时监测烟气管道进烟口的高温烟气温度以及实时监测烟气管道出烟口降温后的烟气温度，两个所述铂热电阻传感器分别用于实时监测水箱内的水温以及烟气管道的排水管中的水温；

所述压力传感器设置于增压装置后端管路，用于实时监测管路中的水压情况；

所述液位传感器包括有一个直杆式液位变送器和三个侧装液位开关传感器，所述直杆式液位变送器用于实时监测水箱的实际液位高度，三个所述侧装液位开关传感器用于分别对水箱高水位、低水位以及补水位的监测，从而实现当水位降至补水位时，补水装置自动开启补水，当水位达到高水位时，补水装置自动关闭停止补水；

所述流量传感器为电磁流量计，设置于增压装置后端管路，用于实时监测管路中水的流量；

所述补水装置为补水泵，用于向水箱中补充水；

所述增压装置为增压泵，用于将水箱中的水加压泵出；

所述高压电磁阀组用于喷头组的开闭控制；

所述卸荷电磁阀用于回水管路的开闭控制；

所述触控屏通过读写PLC控制单元的数据寄存器，实现对系统的实时监控。

进一步限定，所述PLC控制单元还设有报警模块，所述报警模块用于对压力传感器和流量传感器所监测的压力和流量进行超限报警和低限报警以及对系统运行中的故障报警。

一种用于高压细水雾消烟降温装置的控制系统的控制方法，所述控制方法包括以下步骤：

步骤1)：系统初始化，通过手/自动转换开关选择相应的控制模式，

①当选择手动控制模式时，操作人员可通过手动输入按钮进行操作，实现控制系统的运作；

②当选择自动控制模式时，控制系统通过程序进行自动运作；

步骤2)：设定目标温度，先打开卸荷电磁阀，关闭高压电磁阀组，使增压泵的出水回流至水箱中，使增压装置能够无负载启动，防止压力冲击损坏设备；

步骤3)：关闭卸荷电磁阀，待增压装置运行平稳后，并逐步打开高压电磁阀组，使水进入喷头组，对烟气管道的高温烟气消烟降温。

进一步限定，所述步骤2)包括有以下子步骤：

步骤2.1)：打开卸荷电磁阀，关闭高压电磁阀组，延时运作卸荷设定时间后，启动增压装置。

进一步限定，所述步骤3)包括以下子步骤：

步骤3.1)：增压装置启动后，延时运作增压设定时间，使增压装置运行平稳，然后打开高压电磁阀组中离出烟口最近处的高压电磁阀，使水进入喷头组中相对应的喷头，对烟气管道中的烟气进行消烟降温；

步骤3.2)：依次打开高压电磁阀组中其余的高压电磁阀，使喷头组的喷头全部打开，此时，系统全负荷运行，对烟气管道中的烟气进行消烟降温；

步骤3.3)：系统全负荷运行消烟设定时间后，通过烟气管道出烟口的温度传感器监测的烟气温度，由中央控制单元判断是否达到目标温度。

进一步限定，所述步骤3.3)中判定流程包括以下步骤：

步骤3.3.1)：若未达到目标温度，系统继续全负荷运行，再次运行消烟设定时间后由中央控制单元再次判断烟气管道出烟口的烟气温度是否达到目标温度；

步骤3.3.2)：若达到目标温度，此时，关闭高压电磁阀组的其中一个高压电磁阀，使其中喷头组中相对应的一个喷头关闭，延时运行喷头关闭设定时间后，再次由中央控制单元判断烟气管道出烟口的烟气温度是否达到目标温度，若烟气温度达到目标温度，则再次关闭一个喷头，若烟气温度未达到目标温度，则将最近关闭的喷头打开。

进一步限定，所述控制方法还包括有报警流程，所述报警流程包括有以下步骤：

步骤1)：中央控制单元接收处理压力传感器和流量传感器的监测数据，由报警模块进行参数判定；

步骤2)：当参数大于上限设定，且小于故障设定时，由报警模块输出超限报警；

步骤3)：当参数大于上限设定，且大于故障设定时，由中央控制单元控制停机，并由报警模块输出故障报警；

步骤4)：当参数小于上限设定，且小于下限设定时，由报警模块输出低限报警；

步骤5)：当参数小于上限设定，且大于下限设定时，报警模块不输出报警信息。

本发明相比现有技术具有以下优点：

1、通过人为控制和自动控制两种模式，对高压细水雾消烟降温装置进行控制，同时在自动控制时，能够根据设定温度与消烟后的烟气温度，自动对高压电磁阀组进行开闭控制，从而节约了水资源和能源；

2、具有报警模块和完备的报警流程，使高压细水雾消烟降温装置的运行更加可靠，避免了不必要的意外发生。

附图说明

本发明可以通过附图给出的非限定性实施例进一步说明；

图1为现有的高压细水雾消烟降温装置的结构示意图；

图2为本发明一种用于高压细水雾消烟降温装置的控制系统结构示意图；

图3为本发明一种用于高压细水雾消烟降温装置的控制系统的控制方法总体流程示意图；

图4为本发明一种用于高压细水雾消烟降温装置的控制系统的控制方法控制流程示意图；

图5为本发明一种用于高压细水雾消烟降温装置的控制系统的报警流程示意图；

具体实施方式

为了使本领域的技术人员可以更好地理解本发明，下面结合附图和实施例对本发明技术方案进一步说明。

如图2所示，本发明的一种用于高压细水雾消烟降温装置的控制系统，包括消烟降温装置和模式输入单元、信号采集单元、中央控制单元、执行单元以及触控屏，消烟降温装置包括有补水装置、水箱、增压装置和烟气管道，增压装置后端管路设有卸荷电磁阀和高压电磁阀组，卸荷电磁阀与水箱之间连接有回水管路，高压电磁阀组连接有喷头组，喷头组设置于烟气管道内部，烟气管道设有排水管，模式输入单元包括有手/自动转换开关、急停开关和手动输入按钮，信号采集单元包括有温度传感器、压力传感器、液位传感器和流量传感器，中央控制单元为PLC控制单元，PLC控制单元内置有数据寄存器，触控屏内部设有数据读写模块，执行单元包括有增压装置、补水装置、电磁阀和卸荷电磁阀，其中：

手/自动转换开关、急停开关和手动输入按钮均与中央控制单元电性连接；

温度传感器信号输出端、压力传感器信号输出端、液位传感器信号输出端和流量传感器信号输出端均与中央控制单元信号输入端电信号连接；

中央控制单元分别与补水装置、增压装置、高压电磁阀组和卸荷电磁阀之间通过中间继电器电性连接；

中央控制单元与触控屏之间通过数据读写模块与数据寄存器电性连接。

采用上述的技术方案，中央控制单元能够接收高压细水雾消烟降温装置中温度传感器所监测的系统温度信息，压力传感器所监测的管路压力信息，液位传感器所监测的水箱液位信息，流量传感器所监测的管路流量信息，通过中央处理器处理所接收的信息，通过控制补水装置、增压装置、高压电磁阀组和卸荷电磁阀进行相应的动作，从而实现对高压细水雾消烟降温装置的准确控制；触控屏读写中央控制单元所接收的监测数据并显示，使人能够方便的进行查看；

工作人员通过手/自动转换开关切换不同的运行模式，当切换为手动模式时，工作人员则根据触控屏所显示的信息通过手动输入按钮进行相应的操作，当切换为自动模式时，系统则自动开启工作。

具体的，温度传感器包括有两个分别设置于烟气管道进烟口和烟气管道出烟口的K型热电偶传感器以及两个分别设置于水箱内和烟气管道排水管的铂热电阻传感器，两个K型热电偶传感器分别用于实时监测烟气管道进烟口的高温烟气温度以及实时监测烟气管道出烟口降温后的烟气温度，两个铂热电阻传感器分别用于实时监测水箱内的水温以及烟气管道的排水管中的水温；

压力传感器设置于增压装置后端管路，用于实时监测管路中的水压情况；

液位传感器包括有一个直杆式液位变送器和三个侧装液位开关传感器，直杆式液位变送器用于实时监测水箱的实际液位高度，三个侧装液位开关传感器用于分别对水箱高水位、低水位以及补水位的监测，从而实现当水位降至补水位时，补水装置自动开启补水，当水位达到高水位时，补水装置自动关闭停止补水；

流量传感器为电磁流量计，设置于增压装置后端管路，用于实时监测管路中水的流量；

补水装置为补水泵，用于向水箱中补充水；

增压装置为增压泵，用于将水箱中的水加压泵出；

高压电磁阀组用于喷头组的开闭控制；

卸荷电磁阀用于回水管路的开闭控制；

触控屏通过读写PLC控制单元的数据寄存器，实现对系统的实时监控。

具体的，PLC控制单元还设有报警模块，报警模块用于对压力传感器和流量传感器所监测的压力和流量进行超限报警和低限报警以及对系统运行中的故障报警。

如图3-图5所示，本发明一种用于高压细水雾消烟降温装置的控制系统的控制方法，控制方法包括以下步骤：

步骤1)：系统初始化，通过手/自动转换开关选择相应的控制模式，

①当选择手动控制模式时，操作人员可通过手动输入按钮进行操作，实现控制系统的运作；

②当选择自动控制模式时，控制系统通过程序进行自动运作；

步骤2)：设定目标温度，先打开卸荷电磁阀，关闭高压电磁阀组，使增压泵的出水回流至水箱中，使增压装置能够无负载启动，防止压力冲击损坏设备；

步骤3)：关闭卸荷电磁阀，待增压装置运行平稳后，并逐步打开高压电磁阀组，使水进入喷头组，对烟气管道的高温烟气消烟降温。

具体的，步骤2)包括有以下子步骤：

步骤2.1)：打开卸荷电磁阀，关闭高压电磁阀组，延时运作卸荷设定时间，通常为0.5s-1s后，启动增压装置。

具体的，步骤3)包括以下子步骤：

步骤3.1)：增压装置启动后，延时延时运作增压设定时间，通常为3s-5s，使增压装置运行平稳，然后打开高压电磁阀组中离出烟口最近处的高压电磁阀，使水进入喷头组中相对应的喷头，对烟气管道中的烟气进行消烟降温；

步骤3.2)：依次打开高压电磁阀组中其余的高压电磁阀，使喷头组的喷头全部打开，此时，系统全负荷运行，对烟气管道中的烟气进行消烟降温；

步骤3.3)：系统全负荷运行消烟设定时间，通常为2min-3min后，通过烟气管道出烟口的温度传感器监测的烟气温度，由中央控制单元判断是否达到目标温度。

具体的，步骤3.3)中判定流程包括以下步骤：

步骤3.3.1)：若未达到目标温度，系统继续全负荷运行，再次运行消烟设定时间，通常为2min-3min后，由中央控制单元再次判断烟气管道出烟口的烟气温度是否达到目标温度；

步骤3.3.2)：若达到目标温度，此时，关闭高压电磁阀组的其中一个高压电磁阀，使其中喷头组中相对应的一个喷头关闭，延时运行喷头关闭设定时间，通常为1.5min-2min后，再次由中央控制单元判断烟气管道出烟口的烟气温度是否达到目标温度，若烟气温度达到目标温度，则再次关闭一个喷头，若烟气温度未达到目标温度，则将最近关闭的喷头打开。

具体的，控制方法还包括有报警流程，报警流程包括有以下步骤：

步骤1)：中央控制单元接收处理压力传感器和流量传感器的监测数据，由报警模块进行参数判定；

步骤2)：当参数大于上限设定，且小于故障设定时，由报警模块输出超限报警；

步骤3)：当参数大于上限设定，且大于故障设定时，由中央控制单元控制停机，并由报警模块输出故障报警；

步骤4)：当参数小于上限设定，且小于下限设定时，由报警模块输出低限报警；

步骤5)：当参数小于上限设定，且大于下限设定时，报警模块不输出报警信息。

上述实施例仅示例性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (8)

1.一种用于高压细水雾消烟降温装置的控制系统，包括消烟降温装置和模式输入单元、信号采集单元、中央控制单元、执行单元以及触控屏，所述消烟降温装置包括有补水装置、水箱、增压装置和烟气管道，所述增压装置后端管路设有卸荷电磁阀和高压电磁阀组，所述卸荷电磁阀与水箱之间连接有回水管路，所述高压电磁阀组连接有喷头组，所述喷头组设置于烟气管道内部，所述烟气管道设有排水管，其特征在于：所述模式输入单元包括有手/自动转换开关、急停开关和手动输入按钮，所述信号采集单元包括有温度传感器、压力传感器、液位传感器和流量传感器，所述中央控制单元为PLC控制单元，所述PLC控制单元内置有数据寄存器，所述触控屏内部设有数据读写模块，所述执行单元包括有增压装置、补水装置、电磁阀和卸荷电磁阀，其中：

所述手/自动转换开关、急停开关和手动输入按钮均与所述中央控制单元电性连接；

所述温度传感器信号输出端、压力传感器信号输出端、液位传感器信号输出端和流量传感器信号输出端均与中央控制单元信号输入端电信号连接；

所述中央控制单元分别与补水装置、增压装置、高压电磁阀组和卸荷电磁阀之间通过中间继电器电性连接；

所述中央控制单元与触控屏之间通过数据读写模块与数据寄存器电性连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于高压细水雾消烟降温装置的控制系统，其特征在于：所述温度传感器包括有两个分别设置于烟气管道进烟口和烟气管道出烟口的K型热电偶传感器以及两个分别设置于水箱内和烟气管道排水管的铂热电阻传感器，两个所述K型热电偶传感器分别用于实时监测烟气管道进烟口的高温烟气温度以及实时监测烟气管道出烟口降温后的烟气温度，两个所述铂热电阻传感器分别用于实时监测水箱内的水温以及烟气管道的排水管中的水温；

所述压力传感器设置于增压装置后端管路，用于实时监测管路中的水压情况；

所述液位传感器包括有一个直杆式液位变送器和三个侧装液位开关传感器，所述直杆式液位变送器用于实时监测水箱的实际液位高度，三个所述侧装液位开关传感器用于分别对水箱高水位、低水位以及补水位的监测，从而实现当水位降至补水位时，补水装置自动开启补水，当水位达到高水位时，补水装置自动关闭停止补水；

所述流量传感器为电磁流量计，设置于增压装置后端管路，用于实时监测管路中水的流量；

所述补水装置为补水泵，用于向水箱中补充水；

所述增压装置为增压泵，用于将水箱中的水加压泵出；

所述高压电磁阀组用于喷头组的开闭控制；

所述卸荷电磁阀用于回水管路的开闭控制；

所述触控屏通过读写PLC控制单元的数据寄存器，实现对系统的实时监控。

3.根据权利要求2所述的一种用于高压细水雾消烟降温装置的控制系统，其特征在于：所述PLC控制单元还设有报警模块，所述报警模块用于对压力传感器和流量传感器所监测的压力和流量进行超限报警和低限报警以及对系统运行中的故障报警。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的一种用于高压细水雾消烟降温装置的控制系统的控制方法，其特征在于：所述控制方法包括以下步骤：

步骤1)：系统初始化，通过手/自动转换开关选择相应的控制模式，

①当选择手动控制模式时，操作人员可通过手动输入按钮进行操作，实现控制系统的运作；

②当选择自动控制模式时，控制系统通过程序进行自动运作；

步骤2)：设定目标温度，先打开卸荷电磁阀，关闭高压电磁阀组，使增压泵的出水回流至水箱中，使增压装置能够无负载启动，防止压力冲击损坏设备；

步骤3)：关闭卸荷电磁阀，待增压装置运行平稳后，并逐步打开高压电磁阀组，使水进入喷头组，对烟气管道的高温烟气消烟降温。

5.根据权利要求4所述的一种用于高压细水雾消烟降温装置的控制系统的控制方法，其特征在于：所述步骤2)包括有以下子步骤：

步骤2.1)：打开卸荷电磁阀，关闭高压电磁阀组，延时运作卸荷设定时间后，启动增压装置。

6.根据权利要求4所述的一种用于高压细水雾消烟降温装置的控制系统的控制方法，其特征在于：所述步骤3)包括以下子步骤：

步骤3.1)：增压装置启动后，延时运作增压设定时间，使增压装置运行平稳，然后打开高压电磁阀组中离出烟口最近处的高压电磁阀，使水进入喷头组中相对应的喷头，对烟气管道中的烟气进行消烟降温；

步骤3.2)：依次打开高压电磁阀组中其余的高压电磁阀，使喷头组的喷头全部打开，此时，系统全负荷运行，对烟气管道中的烟气进行消烟降温；

步骤3.3)：系统全负荷运行消烟设定时间后，通过烟气管道出烟口的温度传感器监测的烟气温度，由中央控制单元判断是否达到目标温度。

7.根据权利要求6所述的一种用于高压细水雾消烟降温装置的控制系统的控制方法，其特征在于：所述步骤3.3)中判定流程包括以下步骤：

步骤3.3.1)：若未达到目标温度，系统继续全负荷运行，再次运行消烟设定时间后由中央控制单元再次判断烟气管道出烟口的烟气温度是否达到目标温度；

步骤3.3.2)：若达到目标温度，此时，关闭高压电磁阀组的其中一个高压电磁阀，使其中喷头组中相对应的一个喷头关闭，延时运行喷头关闭设定时间后，再次由中央控制单元判断烟气管道出烟口的烟气温度是否达到目标温度，若烟气温度达到目标温度，则再次关闭一个喷头，若烟气温度未达到目标温度，则将最近关闭的喷头打开。

8.根据权利要求4所述的一种用于高压细水雾消烟降温装置的控制系统的控制方法，其特征在于：所述控制方法还包括有报警流程，所述报警流程包括有以下步骤：

步骤1)：中央控制单元接收处理压力传感器和流量传感器的监测数据，由报警模块进行参数判定；

步骤2)：当参数大于上限设定，且小于故障设定时，由报警模块输出超限报警；

步骤3)：当参数大于上限设定，且大于故障设定时，由中央控制单元控制停机，并由报警模块输出故障报警；

步骤4)：当参数小于上限设定，且小于下限设定时，由报警模块输出低限报警；

步骤5)：当参数小于上限设定，且大于下限设定时，报警模块不输出报警信息。

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