CN114949713B - 消防车控制系统、控制方法和消防车 - Google Patents

Abstract

本发明涉及消防车辆技术领域，提供一种消防车控制系统、控制方法和消防车。所述消防车控制系统包括发动机、液压传动系统、水泵和测速传感器，发动机通过液压传动系统与水泵动力连接，水泵的进水端连接有供水装置，水泵的出水端连接有至少一个喷枪，液压传动系统的液压油路上设有液压阀，液压阀与测速传感器通信连接，测速传感器用于检测水泵的实际转速。本发明提供的消防车控制系统无需调节发动机的转速，提高了水泵调速的响应速度和稳定性。能够满足连接单个水泵的多个喷枪的使用需求，提高了水泵在不同工况间的调速效率。相比于现有技术减少了减速器的使用，降低了成本，且无需考虑减速器与水泵的匹配度，有利于产品的选型开发。

Description

消防车控制系统、控制方法和消防车

技术领域

本发明涉及消防车辆技术领域，尤其涉及一种消防车控制系统、控制方法和消防车。

背景技术

目前的高压细水雾消防车泵组的水源动力通常来源于汽车发动机，发动机的动力通过取力器传递到减速器，然后由减速器将动力传输给水泵。此种动力传动结构较复杂，对减速器和水泵的匹配度要求很高，不利于产品选型开发。且只能通过调节发动机转速来调节水泵的转速，存在响应速度慢且不稳定的问题。

发明内容

本发明提供一种消防车控制系统、控制方法和消防车，用以解决现有技术中的消防车需要通过调节发动机转速来调节水泵转速，导致系统的动力传输响应速度慢和不稳定的问题。

本发明提供一种消防车控制系统，包括发动机、液压传动系统、水泵和测速传感器，所述发动机通过所述液压传动系统与所述水泵动力连接，所述水泵的进水端连接有供水装置，所述水泵的出水端连接有至少一个喷枪，所述液压传动系统的液压油路上设有液压阀，所述液压阀与所述测速传感器通信连接，所述测速传感器用于检测所述水泵的实际转速。

根据本发明提供的一种消防车控制系统，还包括压力传感器，所述压力传感器与所述液压阀通信连接，所述压力传感器用于检测所述水泵的出口压力。

根据本发明提供的一种消防车控制系统，与所述水泵的出水端相连接的管路上设有与所述喷枪一一对应的流量开关，所述流量开关与所述液压阀通信连接。

根据本发明提供的一种消防车控制系统，还包括原液罐，所述原液罐与所述水泵的连通管路上设有原液泵，所述原液泵的数量与所述喷枪的数量相同，多个所述原液泵并联设置。

本发明还提供一种上述任一种消防车控制系统的控制方法，包括：

获取与所述水泵连通的所述喷枪的数量和所述水泵的实际转速；

根据所述喷枪的数量确定所述水泵的目标转速；

根据所述水泵的目标转速与所述实际转速的比较结果，调节所述液压阀的开度使所述水泵的转速达到目标转速。

根据本发明提供的一种消防车控制系统的控制方法，还包括：

获取所述水泵的出口压力和预设工作压力范围；

若所述出口压力在所述预设工作压力范围内，则根据所述水泵的目标转速与所述实际转速的比较结果，调节所述液压阀的开度使所述水泵达到目标转速；

若所述出口压力不在所述预设工作压力范围内，则保持或调节所述液压阀的开度为内循环开度。

根据本发明提供的一种消防车控制系统的控制方法，还包括：

记录所述出口压力不在所述预设工作压力范围内所持续的时间；

若所述持续的时间不超过设定值，则调节所述液压阀的开度使所述水泵达到目标转速；

若所述持续的时间超过所述设定值，则关闭所述液压阀。

根据本发明提供的一种消防车控制系统的控制方法，还包括：

获取流量开关的开启数量；

若所述出口压力在所述预设工作压力范围内且至少一个所述流量开关为打开状态，则调节所述液压阀的开度使所述水泵达到目标转速；

若所有的所述流量开关为关闭状态，则保持或调节所述液压阀的开度为内循环开度。

根据本发明提供的一种消防车控制系统的控制方法，根据所述流量开关的开启数量，控制原液泵的开启数量。

本发明还提供一种消防车，包括上述任一种消防车控制系统。

本发明提供的消防车控制系统、控制方法和消防车，通过液压传动系统将发动机的动力传递给水泵，并通过测速传感器反馈水泵的实际转速，从而可以根据水泵的实际转速和目标转速调节液压阀的开度，使水泵的实际转速达到标准的目标转速，无需调节发动机的转速，提高了水泵调速的响应速度和稳定性。能够满足连接单个水泵的多个喷枪的使用需求，提高了水泵在不同工况间的调速效率。相比于现有技术减少了减速器的使用，降低了成本，且无需考虑减速器与水泵的匹配度，有利于产品的选型开发。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的消防车控制系统的结构示意图；

图2是本发明提供的消防车控制系统的控制方法流程图；

附图标记：

1、发动机； 21、液压泵； 22、液压马达；

23、液压阀； 3、水泵； 4、水罐；

41、罐出水阀门； 5、喷枪； 6、压力传感器；

7、流量开关； 81、原液罐； 83、混合液开关；

82、原液泵； 9、控制器。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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做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。

本发明提供一种消防车控制系统，如图1所示为本发明提供的消防车控制系统的结构示意图。本发明实施例提供的消防车控制系统包括发动机1、液压传动系统、水泵3和测速传感器(图中未示出)。发动机1通过液压传动系统与水泵3动力连接。水泵3的进水端连接有供水装置，其中供水装置可以为外供水管路或者水罐4，水泵3的出水端连接有至少一个喷枪5。液压传动系统的液压油路上设有液压阀23，液压阀23与测速传感器通信连接，测速传感器用于检测水泵3的实际转速。

具体的，所述液压传动系统包括液压泵21、液压马达22以及连通液压泵21出油口和液压马达22进油口的液压管路，液压马达22的动力输出端与水泵3的动力输入端相连。在发动机1启动状态下，通过控制发动机1挂泵档，使液压泵21与发动机1处于取力连接状态。发动机1将动力传输给液压泵21，液压泵21将机械能转化为液体压力能并传递给液压马达22，液压马达22又将液体压力能转化为机械能并传递给水泵3，从而实现对水泵3的开启。

若判断发动机1与液压泵21未处于取力连接状态，和/或水泵3与水罐4处于未连通状态，则不开启液压阀23，使发动机1怠速运转。当发动机1与液压泵21处于取力连接状态且水罐4与水泵3处于连通状态时，打开液压阀23以开启水泵3。其中，液压马达22的转速与水泵3的转速相同，可通过测速传感器检测液压马达22的动力输出端的转速以获得水泵3的转速。液压阀23可以为液压比例阀，液压阀23的开度决定了水泵3的转速。开启不同数量的喷枪5对应需要不同的水泵3转速。

以两个喷枪5为例，该系统包括三种工况，分别为喷枪未开启时的内循环工况、单枪工况和双枪工况。可预先设定水泵3分别在这三种工况下的内循环目标转速、单枪目标转速和双枪目标转速。可根据水泵3的实际转速和目标转速的比较结果对液压阀23的开度进行修正调节。具体的，若测速传感器检测到的水泵3的实际转速小于目标转速，则增大液压阀23的开度；若水泵3的实际转速大于目标转速，则减小液压阀23的开度。可通过多次修正调节，直至水泵3的实际转速达到标准的目标转速。其中，目标转速为一个转速值区间。

本发明提供的消防车控制系统，通过液压传动系统将发动机的动力传递给水泵，并通过测速传感器反馈水泵的实际转速，从而可以根据水泵的实际转速和目标转速调节液压阀的开度，使水泵的实际转速达到标准的目标转速，无需调节发动机的转速，提高了水泵调速的响应速度和稳定性。能够满足连接单个水泵的多个喷枪的使用需求，提高了水泵在不同工况间的调速效率。相比于现有技术减少了减速器的使用，降低了成本，且无需考虑减速器与水泵的匹配度，有利于产品的选型开发。

其中，该消防车控制系统还包括控制器9，液压阀23和测速传感器分别与控制器9通信连接。水泵3和水罐4的连接管路上设置有罐出水阀门41，该罐出水阀门41也可与控制器9通信连接。控制器9通过对截止阀的通断判断水泵3与水罐4是否处于连通状态。发动机1或者液压泵21上设有取力检测装置，取力检测装置也可与控制器9通信连接。控制器9通过取力检测装置检测到的取力反馈信号判断发动机1与液压泵21是否处于取力连接状态。

本发明实施例提供的消防车控制系统还包括压力传感器6，所述压力传感器6与液压阀23通信连接，压力传感器6用于检测水泵3的出口压力。水泵3在不同工况下容许的工作压力不同，即水泵3在内循环目标转速、单枪目标转速和多枪目标转速所容许的工作压力范围均有不同。可将不同工况对应的正常工作压力范围预设于系统中，检测水泵3的出口压力并与需要的目标转速所对应的正常工作压力范围进行比较，来判断水泵3是否运行正常。若出口压力不在正常工作压力范围内，则进入水泵3保护模式，即不对水泵3进行升速，保持或调节液压阀23的开度为内循环开度。

本发明实施例中，与水泵3的出水端相连接的管路上设有与喷枪5一一对应的流量开关7，流量开关7与液压阀23通信连接。具体的，水泵3的出水端通过多个分支管路与各个喷枪5相连，每一分支管路上均设有流量开关7。流量开关7和液压阀23分别与控制器9通信连接。当流量开关7处于打开状态时，代表对应于该流量开关7的喷枪5与水泵3处于连通状态。此时可根据连通的喷枪5的数量，调节液压阀23开度使水泵3转速达到对应的目标转速；或者当流量开关7处于打开状态且判断水泵3的出水压力处于正常工作压力范围时，调节液压阀23开度使水泵3转速达到目标转速。

本发明实施例提供的消防车控制系统还包括原液罐81，原液罐81与水泵3的连通管路上设有原液泵82，原液泵82的数量与喷枪5的数量相同，若有多个原液泵82，则多个原液泵82并联设置。其中，如图1所示，原液罐81与水罐4可以为一个罐体中分隔开的两个子罐体。该消防车控制系统进行消防作业时，当需要在水中增加添加剂时，使原液泵82的开启数量与喷枪5的开启数量相同。例如，水泵3与单个喷枪5相连通，则开启一个原液泵82；水泵3与两个喷枪5相连通，则开启两个原液泵82。其中，多个原液泵82与原液罐81相连的管路上设有混合液开关83。当需要在水中增加添加剂时，打开混合液开关83和相应数量的原液泵82，使添加剂与水进行混合后流入水泵3。

本发明还提供一种消防车，包括上述任一实施例所述的消防车控制系统。

本发明还提供一种使用上述任意实施例所述的消防车控制系统的控制方法，如图2所示为本发明提供的消防车控制系统的控制方法流程图，该控制方法包括步骤：

S100，获取与水泵3连通的喷枪5的数量和水泵3的实际转速；

S200，根据喷枪5的数量确定水泵3的目标转速；

S300，根据水泵3的目标转速与实际转速的比较结果，调节液压阀23的开度使水泵3的转速达到目标转速。

其中，多个喷枪5与水泵3可直接处于连通状态，与水泵3连通的喷枪5的数量为定值，可预设于系统中；当每一喷枪5与水泵3之间分别设置有阀门如流量开关7时，可根据阀门的开启数量确定与水泵3连通的喷枪5的数量。水泵3的实际转速可通过测速传感器检测获得。与水泵3连通的喷枪5数量越多，需要水泵3的目标转速越大。

在发动机1启动状态下，液压传动系统与发动机1处于取力连接状态且水罐4和水泵3处于连通状态时，根据水泵3的目标转速与实际转速的比较结果，对液压阀23的开度进行修正调节。若测速传感器检测到的水泵3的实际转速小于目标转速，则增大液压阀23的开度；若水泵3的实际转速大于目标转速，则减小液压阀23的开度。直至水泵3的实际转速达到标准的目标转速。其中，目标转速为一个转速值区间。若实际转速位于目标转速区间，则不改变液压阀23的开度，使水泵3保持当前转速运转。通常与水泵3连通的喷枪5的数量越多，则目标转速越大。

本发明提供的消防车控制系统的控制方法，根据与水泵连通的喷枪数量确定水泵所需要的目标转速，再根据水泵的实际转速与目标转速的比较结果来调节液压阀23的开度，从而将水泵的转速调节至目标转速，实现水泵转速的自适应调节，并形成对水泵转速的闭环控制，可在不改变发动机转速情况下，通过单个水泵满足不同数量喷枪的使用需求。相比于现有技术中通过调节发动机转速来调节水泵转速，本发明实施例还提高了水泵转速调节的响应时间和稳定性。

进一步的，本发明实施例提供的消防车控制系统的控制方法，还包括：

获取水泵3的出口压力和预设工作压力范围。其中，预设工作压力范围为水泵3在不同目标转速下所对应的正常工作压力范围，水泵3的出口压力可通过压力传感器检测获得。

本发明提供的消防车控制系统的控制方法根据水泵3的出口压力与预设工作压力范围的比较结果，确定水泵3是否满足升速条件。

具体的，若出口压力在预设工作压力范围内，则根据水泵3的目标转速与实际转速的比较结果，调节液压阀23的开度使水泵3达到目标转速。若出口压力不在预设工作压力范围内，则保持或调节液压阀23的开度为内循环开度。

本发明实施例中，在开启水泵3时，开启液压阀23的开度为内循环开度。若水泵3正常工作，则水泵3的出口压力应对应其内循环目标转速下的正常工作压力范围。与水泵3连通不同数量喷枪5所对应的工况下，水泵3的出口压力对应不同的正常工作压力范围。

若检测到水泵3的出口压力在内循环目标转速范围内，则满足升速条件，通过调节液压阀23将水泵3的转速升至目标转速；若检测到水泵3的出口压力不在内循环目标转速范围，则不满足升速条件，系统开启水泵保护模式。具体的，若液压阀23的当前开度为内循环开度，则不对水泵3进行升速；若液压阀23的当前开度对应单枪工况或多枪工况的开度，则将液压阀23的开度调节为内循环开度，将水泵3转速降至内循环转速。

其中，在所述获取水泵3的出口压力和预设工作压力范围之前，还包括：

S001，启动发动机1。

S002，根据发动机1与液压传动系统的取力连接状态以及水罐4与水泵3的连通状态，判断是否满足开启水泵3的条件；

S003，若满足开启水泵3的条件，则开启液压阀23并将其开度调节为内循环开度；若不满足开启水泵3的条件，则不开启液压阀23，使发动机怠速运转。

具体的，启动发动机1后，将发动机1的转速调制最高效率转速区间。若发动机1与液压传动系统未处于取力连接状态，和/或，水罐4与水泵3未处于连通状态，则不满足开启水泵3的条件，不开启液压阀23，发动机1怠速运转；若发动机1与液压传动系统处于取力连接状态且水罐4与水泵3处于连通状态，则满足开启水泵的条件，开启液压阀23，启动水泵3。

其中，水罐4与水泵3的连通状态根据罐出水阀门41的通断来确定。为防止水泵3空转，在罐出水阀门41打开设定时间段(如3s)后，再开启液压阀23进行启泵，以避免水泵3发生空转。在调节水泵3转速过程中，发动机1可一直保持在最高效率转速区间，使发动机1工作在最佳状态。

进一步的，本发明实施例提供的消防车控制系统的控制方法，还包括：

记录所述出口压力不在所述预设工作压力范围内所持续的时间；

根据出口压力不在预设工作压力范围内所持续的时间，调节液压阀23的开度。具体的，若所述持续的时间不超过设定值，则调节液压阀23的开度使水泵3达到目标转速；若所述持续的时间超过设定值，则关闭液压阀23，从而关闭水泵3。即若水泵3的出口压力在设定的时间段内恢复正常，则可对水泵3进行正常升速操作，若超过设定的时间段后，水泵3的出口压力仍然异常，则执行停泵保护。

进一步的，本发明实施例提供的消防车控制系统的控制方法，还包括：

获取流量开关7的开启数量；

若所述出口压力在所述预设工作压力范围内且至少一个流量开关7为打开状态，则调节液压阀23的开度使水泵3达到目标转速；

若所有的流量开关7为关闭状态，则保持或调节液压阀23的开度为内循环开度。

其中，根据流量开关7的开启数量即可确定与水泵3连通的喷枪5的数量。若至少有一个流量开关7为打开状态，说明系统处于外循环状态，此时若同时满足水泵3的出口压力在预设工作压力范围内，则根据流量开关7的开启数量确定水泵3的目标转速，并根据该目标转速与水泵3的实际转速的比较结果调节液压阀23的开度，使水泵3达到目标转速。若所有流量开关7均为关闭状态，说明系统处于内循环状态，若此时水泵3转速为内循环对应的转速，则保持液压阀23的开度为内循环开度；若此时水泵3的转速单枪或多枪对应的转速，则将液压阀23的开度调小至内循环开度。

进一步的，本发明实施例提供的消防车控制系统的控制方法，还包括：根据流量开关7的开启数量，控制原液泵82的开启数量。

具体的，流量开关7的开启数量决定了与水泵3连通的喷枪5数量。与水泵3连通的喷枪5的数量越多，需要的添加剂越多。本实施例中，根据流量开关7的开启数量确定所需的原液泵82的开启数量，满足不同工况下对添加剂的需求，保证添加剂浓度均匀。其中，在开启对应数量的原液泵82之前，还包括判断原液泵82与原液罐81之间的混合液开关83是否为开启状态。只有混合液开关83为开启状态时，才开启原液泵82工作。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种消防车控制系统，其特征在于，包括发动机、液压传动系统、水泵、原液罐、测速传感器和控制器，所述发动机通过所述液压传动系统与所述水泵动力连接，所述水泵的进水端连接有供水装置和所述原液罐，所述水泵的出水端连接有多个喷枪，所述水泵与每一个所述喷枪相连通的分支管路上设有流量开关，所述液压传动系统的液压油路上设有液压阀，所述流量开关、所述液压阀和所述测速传感器分别与所述控制器通信连接，所述测速传感器用于检测所述水泵的实际转速；所述原液罐与所述水泵的连通管路上设有多个并联设置的原液泵，所述原液泵的数量与所述喷枪的数量相同；

所述消防车控制系统能够获取与所述水泵连通的所述喷枪的数量、所述水泵的实际转速、所述水泵的出口压力和所述水泵的预设工作压力范围，并根据所述喷枪的数量确定所述水泵的目标转速；

若所述出口压力在所述预设工作压力范围内，则所述消防车控制系统能够根据所述水泵的目标转速与所述实际转速的比较结果，调节所述液压阀的开度使所述水泵达到所述目标转速；

若所述出口压力不在所述预设工作压力范围内，则所述消防车控制系统能够保持或调节所述液压阀的开度为内循环开度。

2.根据权利要求1所述的消防车控制系统，其特征在于，还包括压力传感器，所述压力传感器与所述液压阀通信连接，所述压力传感器用于检测所述水泵的出口压力。

3.根据权利要求1所述的消防车控制系统，其特征在于，所述消防车控制系统能够记录所述出口压力不在所述预设工作压力范围内所持续的时间；

若所述持续的时间不超过设定值，则所述消防车控制系统能够调节所述液压阀的开度使所述水泵达到目标转速；

若所述持续的时间超过所述设定值，则所述消防车控制系统能够关闭所述液压阀。

4.根据权利要求1所述的消防车控制系统，其特征在于，所述消防车控制系统能够获取流量开关的开启数量；

若所述出口压力在所述预设工作压力范围内且至少一个所述流量开关为打开状态，则所述消防车控制系统能够调节所述液压阀的开度使所述水泵达到目标转速；

若所有的所述流量开关为关闭状态，则所述消防车控制系统能够保持或调节所述液压阀的开度为内循环开度。

5.根据权利要求4所述的消防车控制系统，其特征在于，所述消防车控制系统能够根据所述流量开关的开启数量，控制原液泵的开启数量。

6.一种消防车，其特征在于，包括如权利要求1~5任一项所述的消防车控制系统。

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