消防远程供水系统自动增压控制模块设计分析

李存靖　张俊杰

摘 要：远程供水系统是一种近几年快速发展的消防灭火的大流量供水装备，通过DN200～DN300大口径水带，能够简捷、快速地将几公里甚至几十公里内水源在快速不间断地引到救灾现场供使用。文章设计分析的自动增压控制模块是远程供水系统的重要组成部分，确保了装备自动远程持续供水。

关键词：远程供水；自动增压控制；模块；系统

引言

2015年4月9日，滄州国富批发市场突发大火，当地消防出动远程供水系统从3公里外取水到灭火现场，供水约1.4万多吨，解决了灭火现场水源不足的问题。2015年7月16日，山东日照石大科技石化有限公司液态烃球罐泄露引发火灾爆炸，山东消防总队调集4套远程供水系统前往救援供水，累计供水4万多吨，对最终扑灭大火起到重要作用。远程供水系统解决火灾现场水源不足、水压低、供水量小等重大救灾难题，已成为消防部队应对大型火灾的有效利器。

自动增压控制模块是远程供水系统的重要组成部分，在系统连续供水工作过程中，肩负保证远距离输送能力，并能实时监测远程供水系统消防泵的进出口压力和发动机转速，并根据压力的变化自动调节发动机的转速，以调节泵的进压和排压，确保远距离供水的协调运行，对进泵欠压和出泵超压进行保护与报警。

1 模块功能

1.1 测量及显示

实时测量发动机转速、消防泵进口压力、出口压力等参数并显示在测控电脑的显示屏上，对远程供水系统当前工作模式及运行状态实时显示。

1.2 调整模式切换

为确保现场实际供水需求，设置自动调整模式和手动调整模式。手动调整模式下，可以手动调节发动机升速、降速，切换至自动模式后，手动调整模式失效。

1.3 发动机油门实时调整

在自动调整作业时，控制系统可以根据消防泵进出口压力实时调整发动机油门，进而改变发动机转速，使得供水过程处于一个稳定的状态。

1.4 报警

作业过程中，出现以下情况时，控制模块实施报警指示：消防泵排压超限并调节无效时显示屏文字闪烁报警；消防泵泵进口压力超限并调节无效时显示屏文字闪烁报警；发动机转速超限并调节无效时显示屏文字闪烁报警；油门执行失效时显示屏文字闪烁报警。

2 模块构成及控制原理

2.1 构成

自动增压控制模块由发动机、增压泵、变速箱、控制器等部件组成，发动机为模块提供动力输出，增压泵提供远距离输出的压力保证。发动机输出的动力传递至变速箱，变速箱输入轴与发动机飞轮相连，取出动力，输出轴驱动增压泵。变速箱离合器采用液压驱动方式，保证发动机和增压泵可快速彻底分合，便于发动机、增压泵的单独保养维修与调试。如图1所示。

2.2 控制原理

控制器由测控电脑、电源盒、转速传感器、泵进口压力传感器、泵出口压力传感器和油门执行器组成，是实现自动增压的控制部分。测控电脑是整个控制器的核心，传感器采集发动机转速、泵进口压力和泵出口压力等信号，测控电脑对这些信号进行转换、计算并在显示屏上显示，同时测控电脑可以通过油门执行器控制发动机油门大小。整个控制器形成一个完整的闭环控制，保证系统能按操作人员选择的方式作业，达到自动输油作业的目的。测控电脑具有操作和显示功能。如图2所示。

2.3 控制部件

（1）测控电脑：进行各传感器数据的采集、数据运算处理、数据状态显示、故障状态显示以及油门执行器调整量的输出。（2）电源盒：为主机和各传感器提供稳定的DC 12V和DC 24V电源。（3）传感器：发动机转速传感器是利用发动机飞轮旋转来产生与发动机转速成比例的电压脉冲信号，测控电脑根据此信号与时间关系进行计算，得到发动机转速值，并显示在面板上。泵进、出口压力传感器用于产生与输水压力成比例的电压信号，测控电脑根据此信号进行计算，得到泵进、出口压力值，并显示在面板上。（4）油门执行器：接收主机发送的调整量信息，并对油门进行相应的调整。如图3所示。

3 自动控制程序设定

控制程序写入测控电脑主板，用于自动调节发动机的转速，以调节消防泵的进压和排压，使管线系统协调运行，并防止进泵欠压和出泵超压。控制程序设置了五个控制压力：P1-最低允许进压；P2-增速必须进压；P3-输水应有排压；P4-最高允许排压；P5-最高允许进压。（1）增速。在进压高于P2并且排压低于P3时，使发动机转速缓慢提高，以最高转速为限。（2）降速。在进压低于P1或排压高于P4时，使发动机转速快速降低，以最低转速为限。（3）稳转速。在其余情况下，即排压低于P3但进压低于P2时，或进压高于P2但排压已达P3时，发动机转速稳定不变。（4）停机。在进口压力高于P5时，使发动机快速停机，自动增压模块停止工作。

4 模块电气控制

在整个自动增压控制模块中，电气控制对保证机组安全运行起到至关重要的作用，除满足机组正常的启动、运行、停机、照明等基本要求外，重点设置安全保护，对发动机、离合增速箱、增压泵等运行状态进行实时监控，出现一般故障时给予报警，出现严重故障时自动紧急停机。

5 结束语

自动增压控制模块在远程供水系统实施救灾供水过程中，确保了大口径水带远距离输水供应能力，同时该模块具有欠压、过压保护功能，可以自动防止前方水带突然关闭或突然断裂对系统机组的影响，将在今后消防应对大型火灾中发挥至关重要的作用。

作者简介：李存靖，男，新兴重工湖北三六一一机械有限公司工程师，长期从事消防远程供水系统研发，参与该装备的国家标准的起草和修订。

张俊杰，男，山东省公安消防总队高级工程师，消防装备专家，长期从事消防装备研究和消防灭火实战。