消防双动力给水设备的技术创新

何莫兄

（深圳高力消防装饰工程有限公司，广东深圳518052）

现代消防活动中使用的灭火剂，应用最普遍的是水：水资源广泛，价格低。 水不但可以直接扑救火灾，其冷却作用也是其他灭火剂无法相比的。

消防给水系统按其供水压力、用途、管网形式等有各种不同的分类：基本构成是由消防水源、固定消防给水设备、给水管网，固定或移动灭火设备等组成。 固定消防给水设备是整个系统的心脏。 在现代城市建筑消防给水系统中，固定消防给水设备的设计很受重视，因建筑类型各不相同，消防要求不同，使用的固定消防给水设备种类和类型不同。

新型自动化控制的柴油机消防泵可并联启动运行补充供水，发挥设备最大供水能力的情况；也包括电控系统异常或断电时，应急启动新型自动化控制的柴油机消防泵。当设备不满足供水规定点或火场有更大实际需求时，新型自动化控制的柴油机消防泵会选择提升水泵达到最大供水能力。 或采用单头双拖动柴油机组(以柴油机为驱动力直接连接消防泵和发电机的新型自动化控制的柴油机设备)将启动应急供电系统。 将应急电力最直接供给电动机消防泵，使设备达到最大供水能力。 这样具有完全意义的消防双动力给水设备产生了。

1 发动机的智能监控、显示功能

控制系统具有自动化控制设计，可选择手动控制、自动程序控制(包括自动巡检控制)，遥控、强行启动等控制模式。 可设定柴油机的各种过程控制时间。 其中包括：启动前预热或预润滑时间、启动延时时间、启动限时、启动电机脱离转速、怠速运行时间、软升速过程时间，怠速冷却停机时间等。在规定的范围内可按需要任意设定柴油机额定转速值，自动监视发动机在启动、怠速、升速、全速等过程的速度变化。完成启动电机的投入与撤出(智能判断在启动过程中由于启动电机与启动飞轮打滑造成启动失灵还是启动过程正常而启动失败，前者应马上退出启动电机，隔一段时间重新再尝试启动，以免损坏启动齿轮等部件， 后者允许在限定时间内连续启动， 若一次启动不成功则进行多次。 )速度过高与过低的预报警及超限停机等。

可设定报警限定值，自动实现超限预报警(不停机)，报警同时自动停机等；预报警的项目应包括：超速、低速、低润滑油压、高冷却温度、低气温(低于4℃防结冰)、低燃油位，低水位、低电池电压、高电池电压、转速信号未校准、超流量等；自动报警并停机的项目应包括：无转速信号(启动转速过低、速度传感器失灵、启动电机打滑)、超速、低速、低润滑油压、高冷却温度、启动失败、停机失败、油压传感器开路，短路、水温传感器开路／短路、速度传感器开路／短路、流量过大而超负荷等。

柴油机运行状态显示是根据系统现时的实际情况.显示设备当前所处的状态：守候、开机、供油、启动、启动延时、怠速延时、正常运行、冷却停机、紧急停机。泵组运行参数测量显示是在系统运行过程中，显示现时的有关参数值：转速、运行时间、燃油油量、电池电压、冷却温度、润滑油压力、水泵出口压力、水泵流量。

泵组报警状态显示是当系统出现故障报警，面板即能显示所出现的故障，说明报警类型(预报警或报警)、以及报警原因。 泵组参数设置显示是显示当前系统设置的各个参数值， 包括启动／停机过程延时状态设定值、运行速度控制设定值和全部的报警、预警参数设定值。

2 高效集成的专用控制器

要完成上述的监测、显示功能由于要处理，控制的参数较多，如果采用普通继电器或分立电子元件组成的数据采集及逻辑控制电路是很难实现的。 所以国际上通常是采用两种系统：1)专用控制模块；2)可编程控制器。 目前国内普遍是采用可编程控制器(PLC)进行多通道的模拟量（传感器一变送器）、开关量数据采集及控制。 采用PLC 优点是免开发上马快、可随时更改程序、容易扩展，但系统仍较复杂、价格相对较高。 而发达国家基本采用门开发的专用控制器(集成度高体积小、一体化连线少且可靠性高、传感器直接输入使外围电路简单、虽研制周期长／成本高但大批量生产时成本却非常低)。

目前已针对柴油机水泵的特殊控制，按智能型的要求开发出的专用的消防水泵控制系统，成功地开发出一系列专用的控制器，并申报国家发明、实用型专利。

柴油机消防水泵控制系统采用一体模块化设计，面板操作、外围接线非常简单，该控制器满足了上述智能化的要求。

3 先进的柴油机泵组转速调节系统

泵组的转速能接受专用控制器进行优化控制。 具有优良的稳态，瞬态转速调整率。 达到较理想的调节效果。

异步电动机的转差率一般为2%一3%， 而普通的柴油发动机的稳态凋速率为5%一10%、瞬态调速率为10%一30%，所以采用普通柴油发动机装配消防水泵很难达到电动机消防泵的控制精度要求。

况且高性能的消防水泵往往是按照用户的扬程、流量的要求设计最节能(高效率)、体积／质量尽可能小的泵组。 所以转速是按扬程、流量，水泵效率、水泵转速特性、发动机的功率一扭距／转速特性等要求改变的，这使普通柴油发动机的机械调速装置更难满足要求(发动机只有在大批量定单的前提下，生产厂才有可能可按某一特定转速通过对燃油泵的修改／调整后提高稳态、瞬态调整率)。

因此柴油机水泵要达到或接近电动泵的水平必须装配电子调速系统。

经改进的柴油机水泵专用电子调速系统，可执行由专用控制器发出的指命，非常方便地使供水系统实现恒速或恒压控制。

恒速：通过检测水泵的转速就会不断修正发动机的供油量，保证发动机恒速运行(速度闭环控制)。

恒压： 通过检测水泵出口压力变化不断改变发动机的供油量，改变发动机的运行转速，以恒定水泵的出口压力(压力闭环变速恒压控制)。 改进的柴油机消防水泵控制系统与电子凋速器配合可对发动机实现软启动控制，通过用户对系统设定，可任意设置怠速的运行时间及升速的斜率。 另外还具有下列优点：

（1）缓慢增加发动机的转矩，可省掉发动机与水泵之间的中间缓冲连接；采用液藕连接，发动机升速后再向水泵传递力矩；

（2）减少启动的排耗(冷机高速启动会损害发动机及增加黑烟排放；

（3）停机前先减速，然后怠速运行一段时间，待发动机冷却后才停机。

上述的电子调速系统可比较理想地解决了柴油机消防水泵的速度控制问题。

有了电调系统但如何进行机械一电子油门的改装又是一个难题

常规的速度调节，原装的调速系统只是为发动机(汽车)加速，减速而进行油量的调节，如当调速控制杆固定在某一角度(位置)而负荷发生变化时，其发动机转速也会同时发生较大的变化，不能很稳速，稳态凋速率一般为5%一20%。

通过速度传感器，PID 过程控制器、电磁驱动执行器组成，其转速由用户设定后不论负荷大小变化，均能稳定地工作在设定点上，调速率可为0。 这对于水泵能稳定地工作在某一转速非常重要。

由于上述两项技术的应用，使整套系统结构简单，控制部件只有一个，能很容易地实现机组全自动化控制，并能迅速恢复机械凋速。

［1］梅英亭.自动喷水灭火系统运行质量判定标准研究[J].低温建筑技术,2011(11).

［2］陈继斌,冯巧玲. 喷淋泵控制系统的可靠性设计及分析[J].低压电器,2009(16).