李存靖　張俊杰

摘 要：遠程供水系統(tǒng)是一種近幾年快速發(fā)展的消防滅火的大流量供水裝備，通過DN200～DN300大口徑水帶，能夠簡捷、快速地將幾公里甚至幾十公里內(nèi)水源在快速不間斷地引到救災(zāi)現(xiàn)場供使用。文章設(shè)計分析的自動增壓控制模塊是遠程供水系統(tǒng)的重要組成部分，確保了裝備自動遠程持續(xù)供水。

關(guān)鍵詞：遠程供水；自動增壓控制；模塊；系統(tǒng)

引言

2015年4月9日，滄州國富批發(fā)市場突發(fā)大火，當(dāng)?shù)叵莱鰟舆h程供水系統(tǒng)從3公里外取水到滅火現(xiàn)場，供水約1.4萬多噸，解決了滅火現(xiàn)場水源不足的問題。2015年7月16日，山東日照石大科技石化有限公司液態(tài)烴球罐泄露引發(fā)火災(zāi)爆炸，山東消防總隊調(diào)集4套遠程供水系統(tǒng)前往救援供水，累計供水4萬多噸，對最終撲滅大火起到重要作用。遠程供水系統(tǒng)解決火災(zāi)現(xiàn)場水源不足、水壓低、供水量小等重大救災(zāi)難題，已成為消防部隊應(yīng)對大型火災(zāi)的有效利器。

自動增壓控制模塊是遠程供水系統(tǒng)的重要組成部分，在系統(tǒng)連續(xù)供水工作過程中，肩負保證遠距離輸送能力，并能實時監(jiān)測遠程供水系統(tǒng)消防泵的進出口壓力和發(fā)動機轉(zhuǎn)速，并根據(jù)壓力的變化自動調(diào)節(jié)發(fā)動機的轉(zhuǎn)速，以調(diào)節(jié)泵的進壓和排壓，確保遠距離供水的協(xié)調(diào)運行，對進泵欠壓和出泵超壓進行保護與報警。

1 模塊功能

1.1 測量及顯示

實時測量發(fā)動機轉(zhuǎn)速、消防泵進口壓力、出口壓力等參數(shù)并顯示在測控電腦的顯示屏上，對遠程供水系統(tǒng)當(dāng)前工作模式及運行狀態(tài)實時顯示。

1.2 調(diào)整模式切換

為確?，F(xiàn)場實際供水需求，設(shè)置自動調(diào)整模式和手動調(diào)整模式。手動調(diào)整模式下，可以手動調(diào)節(jié)發(fā)動機升速、降速，切換至自動模式后，手動調(diào)整模式失效。

1.3 發(fā)動機油門實時調(diào)整

在自動調(diào)整作業(yè)時，控制系統(tǒng)可以根據(jù)消防泵進出口壓力實時調(diào)整發(fā)動機油門，進而改變發(fā)動機轉(zhuǎn)速，使得供水過程處于一個穩(wěn)定的狀態(tài)。

1.4 報警

作業(yè)過程中，出現(xiàn)以下情況時，控制模塊實施報警指示：消防泵排壓超限并調(diào)節(jié)無效時顯示屏文字閃爍報警；消防泵泵進口壓力超限并調(diào)節(jié)無效時顯示屏文字閃爍報警；發(fā)動機轉(zhuǎn)速超限并調(diào)節(jié)無效時顯示屏文字閃爍報警；油門執(zhí)行失效時顯示屏文字閃爍報警。

2 模塊構(gòu)成及控制原理

2.1 構(gòu)成

自動增壓控制模塊由發(fā)動機、增壓泵、變速箱、控制器等部件組成，發(fā)動機為模塊提供動力輸出，增壓泵提供遠距離輸出的壓力保證。發(fā)動機輸出的動力傳遞至變速箱，變速箱輸入軸與發(fā)動機飛輪相連，取出動力，輸出軸驅(qū)動增壓泵。變速箱離合器采用液壓驅(qū)動方式，保證發(fā)動機和增壓泵可快速徹底分合，便于發(fā)動機、增壓泵的單獨保養(yǎng)維修與調(diào)試。如圖1所示。

2.2 控制原理

控制器由測控電腦、電源盒、轉(zhuǎn)速傳感器、泵進口壓力傳感器、泵出口壓力傳感器和油門執(zhí)行器組成，是實現(xiàn)自動增壓的控制部分。測控電腦是整個控制器的核心，傳感器采集發(fā)動機轉(zhuǎn)速、泵進口壓力和泵出口壓力等信號，測控電腦對這些信號進行轉(zhuǎn)換、計算并在顯示屏上顯示，同時測控電腦可以通過油門執(zhí)行器控制發(fā)動機油門大小。整個控制器形成一個完整的閉環(huán)控制，保證系統(tǒng)能按操作人員選擇的方式作業(yè)，達到自動輸油作業(yè)的目的。測控電腦具有操作和顯示功能。如圖2所示。

2.3 控制部件

（1）測控電腦：進行各傳感器數(shù)據(jù)的采集、數(shù)據(jù)運算處理、數(shù)據(jù)狀態(tài)顯示、故障狀態(tài)顯示以及油門執(zhí)行器調(diào)整量的輸出。（2）電源盒：為主機和各傳感器提供穩(wěn)定的DC 12V和DC 24V電源。（3）傳感器：發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器是利用發(fā)動機飛輪旋轉(zhuǎn)來產(chǎn)生與發(fā)動機轉(zhuǎn)速成比例的電壓脈沖信號，測控電腦根據(jù)此信號與時間關(guān)系進行計算，得到發(fā)動機轉(zhuǎn)速值，并顯示在面板上。泵進、出口壓力傳感器用于產(chǎn)生與輸水壓力成比例的電壓信號，測控電腦根據(jù)此信號進行計算，得到泵進、出口壓力值，并顯示在面板上。（4）油門執(zhí)行器：接收主機發(fā)送的調(diào)整量信息，并對油門進行相應(yīng)的調(diào)整。如圖3所示。

3 自動控制程序設(shè)定

控制程序?qū)懭霚y控電腦主板，用于自動調(diào)節(jié)發(fā)動機的轉(zhuǎn)速，以調(diào)節(jié)消防泵的進壓和排壓，使管線系統(tǒng)協(xié)調(diào)運行，并防止進泵欠壓和出泵超壓?？刂瞥绦蛟O(shè)置了五個控制壓力：P1-最低允許進壓；P2-增速必須進壓；P3-輸水應(yīng)有排壓；P4-最高允許排壓；P5-最高允許進壓。（1）增速。在進壓高于P2并且排壓低于P3時，使發(fā)動機轉(zhuǎn)速緩慢提高，以最高轉(zhuǎn)速為限。（2）降速。在進壓低于P1或排壓高于P4時，使發(fā)動機轉(zhuǎn)速快速降低，以最低轉(zhuǎn)速為限。（3）穩(wěn)轉(zhuǎn)速。在其余情況下，即排壓低于P3但進壓低于P2時，或進壓高于P2但排壓已達P3時，發(fā)動機轉(zhuǎn)速穩(wěn)定不變。（4）停機。在進口壓力高于P5時，使發(fā)動機快速停機，自動增壓模塊停止工作。

4 模塊電氣控制

在整個自動增壓控制模塊中，電氣控制對保證機組安全運行起到至關(guān)重要的作用，除滿足機組正常的啟動、運行、停機、照明等基本要求外，重點設(shè)置安全保護，對發(fā)動機、離合增速箱、增壓泵等運行狀態(tài)進行實時監(jiān)控，出現(xiàn)一般故障時給予報警，出現(xiàn)嚴重故障時自動緊急停機。

5 結(jié)束語

自動增壓控制模塊在遠程供水系統(tǒng)實施救災(zāi)供水過程中，確保了大口徑水帶遠距離輸水供應(yīng)能力，同時該模塊具有欠壓、過壓保護功能，可以自動防止前方水帶突然關(guān)閉或突然斷裂對系統(tǒng)機組的影響，將在今后消防應(yīng)對大型火災(zāi)中發(fā)揮至關(guān)重要的作用。

作者簡介：李存靖，男，新興重工湖北三六一一機械有限公司工程師，長期從事消防遠程供水系統(tǒng)研發(fā)，參與該裝備的國家標準的起草和修訂。

張俊杰，男，山東省公安消防總隊高級工程師，消防裝備專家，長期從事消防裝備研究和消防滅火實戰(zhàn)。