动车厨房智能供水系统设计方案

卜茂兴 赵日出 李昌奇

摘要：文章介绍了动车厨房智能供水系统的组成，技术参数、工作原理及控制策略。该动车厨房系统设计不但可以实施自动上水储水，智能分配水源，自动在线故障检测、故障信号输出、自动保护，实时显示系统当前状态，而且具有结构设计上高度集成化，是一种通用性高、智能化程度高供水管理系统。

关键词：动车厨房;智能供水系统;智能化;设计

Abstract：This paper introduces the composition， technical parameters， working principle and control strategy of intelligent water supply system.The design of the kitchen system can not only implement automatic water storage， intelligent distribution of water， automatic online fault detection， fault signal output， automatic protection， real-time display of the current state of the system， but also has a highly integrated structural design， is a high degree of versatility， intelligent water supply management system.

Key words： Bullet train kitchen;Intelligent water supply systems;Intelligent;design.

0  引言

目前在国内高铁动车厨房系统配备的供水系统还多处于利用整车管路供水的原始的阶段。传统供水系统存在水源分配不合理、故障的检测简单、体积笨重不便更换、多采用阀门、按钮等控制开关操作繁琐，可靠性、安全性低等问题。

动车厨房智能供水系统不但可以实施自动上水储水，智能分配水源，自动在线故障检测、故障信号输出、自动保护，实时显示系统当前状态，结构设计高度集成，是一种通用性高、智能化程度高供水管理系统。

1  动车厨房智能供水系统组成

其系统组成见图1，由集成水路模块、稳压罐、安全阀、排气阀、常开电磁阀、压力传感器、清水箱、污水箱、控制系统等组成。控制系统由触摸屏、PLC控制模块及内置软件、按钮指示灯等组成。集成水路模块安装在动车厨房的台面下方储物柜中;控制系统、按钮、指示灯集成安装在动车厨房的电控箱上;清水箱、污水箱安装在车体下方的设备仓中，并集成有液位传感器、开关电磁阀。

该系统核心部件之一为集成水路模块，其3D模型见图2，其结构构成见标注，将泵、真空压力罐、水路分配阀块、压力传感器部件集成在一起。具有体积小，可靠性高，维护方便等特点。

2  技术参数

本方案设计的动车厨房智能供水系统吸程大于2米、流量不小于5L/min，抽水工作压力为0.2Mpa，停止进水压力为0.25Mpa，系统泄压压力为0.4Mpa，控制系统系功率约300W，加热功率约3kW。

主要技术参数如下：

增压泵：带自吸功能，吸程大于2米;增压上限为0.25Mpa，流量不低于5L/min。

压力罐：罐体采用304不锈钢，预充压补偿工作方式，总容积19L。

压力传感器：工作方式为模拟量4-10mA，量程为0-1Mpa，DC24V电源供电。

漏水传感器：工作方式为开关量，DC24V电源供电。

水路分配模块：1个进水口，接口尺寸为G1/2;4个出水口，接口尺寸G1/2;一个排水口，接口尺寸G3/4。

清水箱：容积为200L，伴热功率1kW。

污水箱：容积为300L，伴热功率2kW。

3  系统工作原理

该系统控原理框图见图3，通过相应传感器监控系统压力、漏水、水溫等参数，收集至PLC信息采集模块，水压和水位都通过人机界面显示在控制屏柜上。当系统水压低于设定压力（0.2Mpa）时水泵自动启动抽水，达到上限压力（0.5Mpa）时水泵停止。当发现有漏水情况，系统自动检测报警，如果水泵正在运行，水泵自动停止，同时系统中的常开电磁阀关闭，切断供水管路;如果水泵未运行时，切断水泵启动信号，同时系中的常开电磁阀关闭，切断供水管路。当清水箱液位过低时，系统停止从水箱抽水，并发出清水箱水位低报警信号，提示清水箱加水操作。当废水箱液位过高时，系统将会停止所有用水单元供水，防止产生废水，并发出废水箱液位过高报警信号，提示需进行排水操作。当需要检修时或长期停运时，可对手动排空阀排空水箱或者通过排空控制按钮，发送排空指令，系统控制排空电磁阀进行排空。当温度低于零度时，系统自动启动伴热控制，对管路及水箱进行伴热热，防止结冰。

4.触摸屏操作界面介绍

界面由系统模拟画面、系统监控画面、手动操作画面、参数设置画面、报警查询画面。

4.1系统模拟画面

整个系统的组成由洗手盆、手动阀、电磁阀、安全阀、排气阀、单向阀、开水炉、清水箱、废水箱、液位传感器、漏水传感器等组成。 实时显示废水箱、净水箱的水位以及当前的水压值。

4.2系统监控画面

在各个画面下方均有一排选项按钮，可以根据需要来选择。点击系统监控画面系统会进入到如下界面：

用户可对水箱液位、废水箱液位、实时压力、水增压泵的工作状态、常开电磁阀工作状态、水箱排空阀工作状态、废水箱排空阀工作状态、漏水传感器工作状态及水增压泵的运行时间、运行次数的观测。

4.3手动操作画面

当用户需要对系统进行手动操作时，可点击屏幕下方的手动操作画面进行操作，如下图6所示：

当按下手/自动切换按钮时，显示手动模式，即可对水路系统进行手动操作。当按下水增压泵下方的启动按钮时，在无报警，系统正常的情况下水增压泵正常启动，当到达压力下限时停止，或按下停止按钮时，水增压泵立刻停止运行。其余还可以依次的对常开电磁阀的启停，水箱排空电磁阀的启停，废水箱排空电磁阀的启停，进行操作。

4.4参数设置画面

用户可以通过触摸屏下方的参数设置画面来根据实际情况对系统参数进行修改，如下图7所示：

4.6报警查询画面

当系统出现报警，停止运行的时候，用户可以通过报警查询画面来查看报警故障。如下图8所示：

5 主要控制策略

5.1 水泵控制：

通过读取正压传感器的数据控制水泵启停，当系统压力低于0.2Mpa时，水泵自动启动，当系统压力达到0.25Mpa时，水泵自动停止，此时水路中的储压罐中水量为10L。

5.2清水箱：

清水箱水位，通过液位传感器传送到上位机触摸屏中显示，当水箱中液位低于25%时，系统报警，触摸屏报警窗口显示”低液位“报警，当液位低于10%时，触摸屏报警窗口显示”极低液位“报警，并切断水泵控制。

当水温低于零度时，系统自动启动伴热控制，对管路及水箱中的水进行加热，防止结冰。

5.3污水箱：

污水箱中水位，通过液位传感器传送到上位机触摸屏中显示，当污箱中液位高于80%时，系统报警，触摸屏报警窗口显示”高液位“报警，当液位高95%时，触摸屏报警窗口显示”警戒高液位“报警，并切断水泵控制，关闭供水管路。

当水温低于零度时，系统自动启动伴热控制，对管路及水箱中的水进行加热，防止结冰。

5.4漏水控制：

当漏水传感器检测到漏水时，系统报警。

当水泵运行时，水泵自动停止，同时系统中的常开电磁阀关闭，切断公司管路。

水泵未运行时，切断水泵启动信号，同时系统中常开电磁阀关闭，切断供水管路。

5.5安全保护控制：

安全阀设定压力值为0.4Mpa，当系统中水压高于0.4Mpa时，安全阀启动，泄流压力。

5.6水箱、污箱排空电磁阀：

触摸屏上设置按钮，便于进行水箱、污箱排空使用。

5.7管路防冻排空控制：

触摸屏上设置防冻排空按钮，当需要进行防冻排空管路和水箱中的水时，按钮下防冻排空按钮，水泵启动，系统将自动进行排空，当水箱液位显示为0%时，水泵停止，防冻排空完毕。

6 结束语

动车厨房智能供水系统是动车组厨房单元中一个重要的组成部分。本系统对厨房中用水进行智能分配，实时监视水系统工作情况，并能针对相应信息作出对应的功能调节，具有简单明了的人机对话界面。另外。结构简单，部件模块化，维护方便。本方案所设计的动车厨房智能供水系统部件均采用了行业内成熟、可靠的零部件，同时，优化的系统配置和控制策略提高了系统的可靠性和控制精度，进而提高了整个厨房系统运行的可靠性。

参考文献：

[1]TB/T 2725—1996 铁路机车用水技术条件

[2]谭浩强. C语言程序设计教程[M]. 北京：清华大学出版社，2012.

[3]康华光.电子技术基础.模拟部分[M]. 北京：高等教育出版社，2013.

作者简介：卜茂兴，2003年畢业于华中科技大学电气工程及自动化专业，从事电气系统和电气部件设计

工作单位：湖南联诚轨道装备有限公司

联系电话：13787013699  Email： bmx0306@163.com

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赵日出：工程师 湖南联诚轨道装备有限公司技术中心

李昌奇：高级工程师 湖南联诚轨道装备有限公司技术中心