CN113856116A - 基于plc智能控制的高压细水雾巡检控制系统及巡检控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及消防设备领域，具体涉及基于PLC智能控制的高压细水雾巡检控制系统及巡检控制方法，巡检控制系统包括调节水箱、高压泵组、稳压泵组、系统管网、喷头、压力传感器、巡检电控阀、巡检喷嘴和PLC控制柜。每次巡检，打开对应电控阀，启动高压泵，通过压力传感器传回的压力和已知的流量系数，得到各高压泵的流量，且本系统可以对包括储水箱、补水泵、过滤器、调节水箱、高压泵组、稳压泵在内的整个系统进行巡检，有效排查消防系统长时间放置导致的系统故障和安全隐患。

Description

基于PLC智能控制的高压细水雾巡检控制系统及巡检控制 方法

技术领域

本发明涉及消防设备领域，具体的涉及基于PLC智能控制的高压细水雾巡检控制系统及巡检控制方法。

背景技术

细水雾”(water mist)是相对于“水喷雾”(water spray)的概念，所谓的细水雾，是使用特殊喷嘴、通过高压喷水产生的水微粒，通常指在最小设计工作压力下、距喷嘴1米处的平面上，测得水雾最粗部分的水微粒直径Dv0.99不大于400μ，Dv0.5不大于200μ。由于细水雾雾滴直径很小，相对同样体积的水，其表面积剧增，从而加强了热交换的效能，起到了非常好的降温效果。细水雾吸收热量后迅速被汽化，使得体积急剧膨胀，通常达到1700多倍，从而降低了空气中的氧气浓度，抑制了燃烧中的氧化反应的速度，起到了窒息的作用。细水雾的灭火机理主要是表面冷却、窒息、辐射热阻隔和浸湿作用。除此之外，细水雾还具有乳化等作用，而在灭火过程中，往往会有几种作用同时发生，从而有效灭火。

高压细水雾系统中，多台高压泵串联至主管道，在发生火情时根据系统需要开启一定数量的高压泵。高压泵组设有多台高压泵，根据保护区的大小，在发生火情时，打开一定数量的泵，而系统中稳压泵的作用是在用于自动喷水灭火系统和消火栓给水系统的压力稳定，使系统水压始终处于要求压力状态，一旦喷头或消火栓出水，即能流出满足消防用水所需的水量和水压。

消防系统在发生火情前往往需要静置很长的时间，如果系统放置久了，各部件是否有发生故障、泵和阀体是否发生咬死的情况以及各组件的参数性能均无从得知，因此在未对系统进行相应检测前，无法知晓当前系统是否能够达到消防性能要求。因此消防系统中要求设置巡检系统以检测系统中各组件的工作状态，现有的常压消防系统所带的巡检装置，由于常压消防系统中采用的泵组为离心泵，泵组启动进行检测时无需排水，一旦离心泵达到最大扬程后，系统压力不会再提高，所以现有的常压消防巡检系统采用检测低平电压的方式进行巡检。然而对于高压细水雾消防系统而言，由于采用的泵组中包换高压泵，高压泵组为容积泵，如果在进行巡检的过程中不排水，高压泵组往系统官网中源源不断的输水会导致官网压力一直升高，直至电机卡死，因此没法用低平检测的方式进行巡检，如果采用在系统中添加流量计的方式，结构复杂、成本高，且控制逻辑复杂，此外，现有的高压细水雾消防系统中缺乏对前端补水系统的检测和保障，当前端补水系统水位不足时，会导致后端高压泵组无法正常工作，进而发生干磨的现象。

发明内容

本发明的一个目的是通过基于PLC智能控制的高压细水雾巡检控制系统及巡检控制方法，以解决现有高压细水雾消防系统中高压泵、补水装置等无法进行有效巡检的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：基于PLC智能控制的高压细水雾巡检控制系统，其特征在于：包括调节水箱、高压泵组、稳压泵组、系统管网、喷头、压力传感器、巡检电控阀、巡检喷嘴和PLC控制柜；

所述调节水箱通过相并联的高压泵组和稳压泵组与系统管网入水端连接，所述高压泵组由多台高压泵组成，用于火灾时为管网系统高压，所述稳压泵组用于在常时对管网提供低压保持，所述喷头连接于系统管网的消防出水端，所述压力传感器设置于系统管网内，用于检测系统管网内部水压，所述巡检电控阀设置于管网的巡检出水端，所述巡检喷嘴连接于巡检控制阀后端，所述PLC控制柜与高压泵组、稳压泵组、压力传感器和巡检电控阀电连接。

优选的，还包括增压补水泵和过滤器，所述增压补水泵、过滤器和调节水箱依次通过管路连接，所述增压补水泵将储水箱内的水加压后通过过滤器，然后进入调节水箱，所述PLC控制柜与增压补水泵电连接。

优选的，还包括储水箱，所述储水箱、增压补水泵、过滤器和调节水箱依次通过管路连接，所述储水箱用于存储系统一次灭火用水量。

优选的，所述储水箱内设有储水液位传感器，所述PLC控制柜与储水液位传感器电连接，所述调节水箱内设有调节水液位传感器，所述PLC控制柜与调节水液位传感器电连接。

优选的，所述储水箱和调节水箱内部设有温度传感器，所述系统管网上设有用于为其加热的电热泵。

优选的，所述高压泵组中每台高压泵通过电磁阀与管网连接。

优选的，还包括消防控制装置，所述消防控制装置与PLC控制柜电连接。

根据上述的基于PLC智能控制的高压细水雾巡检控制系统的巡检控制方法，其特征在于，包括以下步骤：a、对储水箱进行液位监控，储水箱内的储水液位传感器感应储水液位，通过PLC实时监控液位信号，保证储水箱内的水量满足系统一次性用水量需求，当水位不足时，在PLC控制柜中提出预警，并将信息反馈至消防控制中心，储水箱自动进行补水至所需液位高度；b、检测调节水系统，PLC控制柜设定程序定时启动，检测增压补水泵、过滤器和调节水箱的工作状态，启动增压补水泵进行补水，通过调节水箱补水时段内的液位差和工作时间，由控制柜计算出增压补水泵的流速，与设备的补水速度值进行对比，判定补水速度是否系统所需的补水速度，如果补水系统流速过慢甚至不工作，则在PLC控制柜中提出预警，并将信息反馈至消防控制中心，此时需要人工对补水泵和过滤器进行检修；c、逐台巡检高压泵，高压泵组接至主管路，管路内的压力传感器实时监控管网的压力，截流孔板尺寸规格一定的情况下，其流量系数一定，逐台启动高压泵，产生的水流从截流孔板排出，通过公式计算出管网的流量，进而判定泵的性能是否符合系统要求，如果管网流量值低于设定值，在PLC控制柜中提出报警，并将信息反馈至消防控制中心；d、稳压泵检测，系统常时由压力传感器获取管网的压力，以判定是否符合管网压力需求，进而判定稳压泵是否满足工作性能需求。

优选的，所述检测调节水系统和逐台巡检高压泵的频次为2-3周进行一次。

优选的，所述检测调节水系统和逐台巡检高压泵可由人工进行开启。

由上述描述可知，本发明提供的基于PLC智能控制的高压细水雾巡检控制系统及巡检控制方法具有如下有益效果：

1、对一次灭火用水量储水箱进行液位实时监控，保证储水箱内的水量满足系统用水量需求。

2、定时或手动检测增压补水泵、过滤器和调节水箱的工作状态，判定补水泵是否损坏以及过滤器是否需要更换，开启增压补水泵，通过调节水箱补水时的液位差和工作时间，计算出增压补水泵的流速是否能超过设备的补水速度需求，进而判定补水系统是否处于正常工作状态，如果补水系统流速过慢甚至不工作，则在系统提出预警。通过检测增压补水泵和过滤器能不能正常工作。

3、定时或手动逐台巡检高压泵，高压泵组接至主管路，管路内设压力传感器，管路上接巡检控制阀，巡检控制阀后接巡检喷嘴，巡检喷嘴设置截流孔板，截流孔板尺寸规格一定的情况下，其流量系数一定，打开巡检控制阀，并逐台启动高压泵，检测管网内压力，通过公式计算出流量，进而判定泵的性能是否符合系统要求；

4、控制柜带巡检功能，控制器可显示信息和报警，将信号反馈给消控中心，联动和手启是消控中心提供为控制柜的信号，以执行联动和手启的命令，信号反馈为控制器将日常信号和巡检信号传递给消控中心，便于实施检测和远程控制。

附图说明

图1为本发明基于PLC智能控制的高压细水雾巡检控制系统的结构示意图。

具体实施方式

以下通过具体实施方式对本发明作进一步的描述。

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

如图所示，本发明基于PLC智能控制的高压细水雾巡检控制系统，包括调节水箱1、高压泵组2、稳压泵组3、系统管网4、喷头5、压力传感器6、巡检电控阀7、巡检喷嘴8和PLC控制柜9；

调节水箱1通过相并联的高压泵组2和稳压泵组3与系统管网4入水端连接，高压泵组2由多台高压泵组2成，用于火灾时为管网系统高压，稳压泵组3用于在常时对管网提供低压保持，喷头5连接于系统管网4的消防出水端，压力传感器6设置于系统管网4内，用于检测系统管网4内部水压，巡检电控阀7设置于管网的巡检出水端，巡检喷嘴8连接于巡检控制阀后端，PLC控制柜9与增压补水泵10、高压泵组2、稳压泵组3、压力传感器6和巡检电控阀7电连接，压力传感器6与PLC控制柜9的输入端连接，增压补水泵10、高压泵组2、稳压泵组3、巡检电控阀7与PLC控制柜9的输出控制端连接。

稳压泵，是消防泵的一种，用于自动喷水灭火系统和消火栓给水系统的压力稳定，使系统水压始终处于要求压力状态，一旦喷头5或消火栓出水，即能流出满足消防用水所需的水量和水压。高压泵是消防泵的一种，是通过压力将水从微型喷嘴中喷出极细小的水雾，具有极强的灭火效能。水雾灭火系统里面就需要用到高压泵和稳压泵，通过泵组将水喷赛出来形成极细小的水雾，且用水量仅为水喷淋的1-5％，避免了大量的排水对设备的损坏和对环境的二次污染。还能净化烟雾和废气，有利于人员安全疏散和消防人员的灭火救援工作。

高压细水雾巡检控制系统还包括增压补水泵10和过滤器11，增压补水泵10、过滤器11和调节水箱1依次通过管路连接，增压补水泵10将储水箱12内的水加压后通过过滤器11，然后进入调节水箱1。在日常工作中高压泵要求水流中杂质不能太高，需要进行十微米以上颗粒的过滤，否则会损坏高压泵，因此进水端要求加过滤器11，过滤器11则需要增压补水泵10提供压力加压过滤，过滤水先进入调节水箱1备用，高压泵是根据调解水箱水位情况进行工作，调解水箱水位不够则不能满足后端高压泵组2的正常工作。

高压细水雾巡检控制系统还包括储水箱12，储水箱12、增压补水泵10、过滤器11和调节水箱1依次通过管路连接，储水箱12用于存储系统一次灭火用水量。

储水箱12内设有储水液位传感器13，PLC控制柜9与储水液位传感器13电连接。调节水箱1内设有调节水液位传感器14，PLC控制柜9与调节水液位传感器14电连接。

作为优选方案，所述储水箱12和调节水箱1内部设有温度传感器16，所述温度传感器16与PLC控制柜9电连接，温度传感器16用于检测储水箱12和调节水箱1内温度，系统管网4上设有用于为其加热的电热泵，所述储水箱12或调节水箱1也可设置为其加热的电热泵，当消防系统处于高寒环境，储水箱12和调节水箱1内温度低于零下时，消防系统启动时，由电热泵为储水箱12和调节水箱1和系统管网4进行加热，使得消防用水处于流动状态，避免结冰，电热泵与所述电热泵与PLC控制柜9电连接。

高压泵组2中每台高压泵通过电磁阀与管网连接。

高压细水雾巡检控制系统还包括消防控制装置15，消防控制装置15与PLC控制柜9电连接。控制柜带巡检功能，控制器可显示信息和报警，将信号反馈给消控中心，联动和手启是消控中心提供为控制柜的信号，以执行联动和手启的命令，信号反馈为控制器将日常信号和巡检信号传递给消控中心，便于实施检测和远程控制。

根据上述的基于PLC智能控制的高压细水雾巡检控制系统的巡检控制方法，包括以下步骤：a、对储水箱12进行液位监控，储水箱12内的储水液位传感器13感应储水液位，通过PLC实时监控液位信号，保证储水箱12内的水量满足系统一次性用水量需求，当水位不足时，在PLC控制柜9中提出预警，并将信息反馈至消防控制中心，储水箱12自动进行补水至所需液位高度；

b、检测调节水系统，PLC控制柜9设定程序定时启动，检测增压补水泵10、过滤器11和调节水箱1的工作状态，启动增压补水泵10进行补水，通过调节水箱1补水时段内的液位差和工作时间，由控制柜计算出增压补水泵10的流速，与设备的补水速度值进行对比，判定补水速度是否系统所需的补水速度，如果补水系统流速过慢甚至不工作，则在PLC控制柜9中提出预警，并将信息反馈至消防控制中心，此时需要人工对补水泵和过滤器11进行检修；

c、逐台巡检高压泵，高压泵组2接至主管路，管路内的压力传感器6实时监控管网的压力，截流孔板尺寸规格一定的情况下，其流量系数一定，逐台启动高压泵，产生的水流从截流孔板排出，通过公式计算出管网的流量，进而判定泵的性能是否符合系统要求，如果管网流量值低于设定值，在PLC控制柜9中提出报警，并将信息反馈至消防控制中心；

巡检喷嘴8的流量计算公式可按Q＝K√(10P)计算，式中：Q——流量，L/min；P——压力，MPa。K——流量系数，(与喷嘴的形状、直径大小相关)，如10mm喷头5K值约57；15mm喷头5K值约80；20mm喷头5K值约11。通过系统获知的压力数值和已知的流量系数，可以计算出喷嘴流量，也即单台泵启动时对应的流量；

d、稳压泵检测，系统常时由压力传感器6获取管网的压力，以判定是否符合管网压力需求，进而判定稳压泵是否满足工作性能需求。

通过设定的截流孔板尺寸，可以设定单台高压泵在额定工作状态下管网对应应达到的测试压力，将该测试压力设定为低压，避免高压检测对系统产生负担，巡检测试可以每半月时间或者其他周期运转一次，巡检过程中产生一个低压以检测每台泵的流量，通过系统获取压力值，再通过流量公式计算出流量，判定每台泵是否能够达到额定压力，进而判定泵的性能是否符合系统要求。每次巡检，打开对应电控阀，启动高压泵，通过压力传感器6传回的压力和已知的流量系数，判定流量。巡检控制柜现有的检测采用添加流量计的方式进行检测，其结构比较复杂，本巡检系统采用计算法，通过检测的压力和已知的喷嘴流量系数进行检测，得到各高压泵的流量，且本系统可以对包括储水箱12、补水泵、过滤器11、调节水箱1、高压泵组2、稳压泵在内的整个系统进行巡检。

检测调节水系统和逐台巡检高压泵的频次为2-3周进行一次。检测调节水系统和逐台巡检高压泵可由人工进行开启。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制，本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定相连、设置，也可以是可拆卸连接、设置，或一体地连接、设置；本发明中提供的用电器的型号仅供参考。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据实际使用情况更换功能相同的不同型号用电器，对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

上述仅为本发明的若干具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。

Claims (10)

1.基于PLC智能控制的高压细水雾巡检控制系统，其特征在于：包括调节水箱、高压泵组、稳压泵组、系统管网、喷头、压力传感器、巡检电控阀、巡检喷嘴和PLC控制柜；

所述调节水箱通过相并联的高压泵组和稳压泵组与系统管网入水端连接，所述高压泵组由多台高压泵组成，用于火灾时为管网系统高压，所述稳压泵组用于在常时对管网提供低压保持，所述喷头连接于系统管网的消防出水端，所述压力传感器设置于系统管网内，用于检测系统管网内部水压，所述巡检电控阀设置于管网的巡检出水端，所述巡检喷嘴连接于巡检控制阀后端，所述PLC控制柜与高压泵组、稳压泵组、压力传感器和巡检电控阀电连接。

2.根据权利要求1所述的基于PLC智能控制的高压细水雾巡检控制系统，其特征在于：还包括增压补水泵和过滤器，所述增压补水泵、过滤器和调节水箱依次通过管路连接，所述增压补水泵将储水箱内的水加压后通过过滤器，然后进入调节水箱，所述PLC控制柜与增压补水泵电连接。

3.根据权利要求1所述的基于PLC智能控制的高压细水雾巡检控制系统，其特征在于：还包括储水箱，所述储水箱、增压补水泵、过滤器和调节水箱依次通过管路连接，所述储水箱用于存储系统一次灭火用水量。

4.根据权利要求3所述的基于PLC智能控制的高压细水雾巡检控制系统，其特征在于：所述储水箱内设有储水液位传感器，所述PLC控制柜与储水液位传感器电连接，所述调节水箱内设有调节水液位传感器，所述PLC控制柜与调节水液位传感器电连接。

5.根据权利要求1所述的基于PLC智能控制的高压细水雾巡检控制系统，其特征在于：所述储水箱和调节水箱内部设有温度传感器，所述系统管网上设有用于为其加热的电热泵。

6.根据权利要求1所述的基于PLC智能控制的高压细水雾巡检控制系统，其特征在于：所述高压泵组中每台高压泵通过电磁阀与管网连接。

7.根据权利要求1所述的基于PLC智能控制的高压细水雾巡检控制系统，其特征在于：还包括消防控制装置，所述消防控制装置与PLC控制柜电连接。

8.根据权利要求1所述的基于PLC智能控制的高压细水雾巡检控制系统的巡检控制方法，其特征在于，包括以下步骤：a、对储水箱进行液位监控，储水箱内的储水液位传感器感应储水液位，通过PLC实时监控液位信号，保证储水箱内的水量满足系统一次性用水量需求，当水位不足时，在PLC控制柜中提出预警，并将信息反馈至消防控制中心，储水箱自动进行补水至所需液位高度；b、检测调节水系统，PLC控制柜设定程序定时启动，检测增压补水泵、过滤器和调节水箱的工作状态，启动增压补水泵进行补水，通过调节水箱补水时段内的液位差和工作时间，由控制柜计算出增压补水泵的流速，与设备的补水速度值进行对比，判定补水速度是否系统所需的补水速度，如果补水系统流速过慢甚至不工作，则在PLC控制柜中提出预警，并将信息反馈至消防控制中心，此时需要人工对补水泵和过滤器进行检修；c、逐台巡检高压泵，高压泵组接至主管路，管路内的压力传感器实时监控管网的压力，截流孔板尺寸规格一定的情况下，其流量系数一定，逐台启动高压泵，产生的水流从截流孔板排出，通过公式计算出管网的流量，进而判定泵的性能是否符合系统要求，如果管网流量值低于设定值，在PLC控制柜中提出报警，并将信息反馈至消防控制中心；d、稳压泵检测，系统常时由压力传感器获取管网的压力，以判定是否符合管网压力需求，进而判定稳压泵是否满足工作性能需求。

9.根据权利要求1所述的基于PLC智能控制的高压细水雾巡检控制系统的巡检控制方法，其特征在于：所述检测调节水系统和逐台巡检高压泵的频次为2-3周进行一次。

10.根据权利要求1所述的基于PLC智能控制的高压细水雾巡检控制系统的巡检控制方法，其特征在于：所述检测调节水系统和逐台巡检高压泵可由人工进行开启。

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