淺談消防水箱的液位顯示與控制

白忠志 張大安

1 概述

消防水箱用于貯存撲滅初期火災用水。消防水箱貯水,一方面,使消防給水管道充滿水,節省消防水泵開啟后充滿管道的時間,為撲滅火災贏得了時間。另一方面,屋頂設置的增壓、穩壓系統和水箱能保證消防水槍的充實水柱,對于撲滅初期火災的成敗有決定性作用。自動噴水滅火系統設計規范規定,消防控制室(盤)應能顯示水流指示器、壓力開關、信號閥、水泵、消防水池及水箱水位、有壓氣體管道氣壓以及電源和備用動力等是否處于正常狀態的反饋信號,并應能控制水泵、電磁閥、電動閥的操作。有些設計人員沒有注意到,僅把消防水池和水箱水位的信號送至消防泵和噴淋泵控制箱,而沒有把消防水池和水箱水位的信號送到消防控制室的盤(臺)中。

2 改造前后消防水箱控制液位對比

1)改造前:消防水箱控制液位設計只采用了一個浮球閥。浮球閥工作原理:浮漂始終都要漂在水上,當水面上漲時,浮漂也跟著上升,浮漂上升就帶動連桿也上升。當水位下降時,浮漂也下降,連桿又帶動活塞墊開啟。由于全部是機械聯動,閥門與連桿容易氧化銹蝕,導致閥門關不嚴,很多用戶就把浮球閥前面的手動閥關上了,天長日久也不去打開,最后消防水箱一點水也沒有了,大大增加了火災的隱患。2)改造后:現在,我們對原有控制系統一并進行了改造,改造后自動控制系統由如下幾部分組成:投入式液位傳感器、數字液位顯示儀、電控水閥等。這樣一套自動化控制裝置,不但具有功能簡單、設定靈活、安裝、調試使用方便外,而且性價比高,其中數字液位顯示儀和液位傳感器之間的二線制直流信號,解決了線路遠帶來的傳輸線路功能損失問題,可以準確可靠地實現消防水箱液位信息的顯示和處理。該控制系統具體工作原理:當水箱液位上漲時,液位傳感器變送 4-20MA.DC電流信號到數字顯示儀;同樣當水箱液位下降時,也實現這樣一系列控制過程,只不過數字顯示儀輸出下限控制信號控制電控水閥的開動作,從而實現消防泵自動開啟動作,提供水源。

3 具體設備選型

3.1 液位傳感器

選用投入式液位傳感器,投入式液位傳感器是一種測量液位的壓力傳感器。投入式液位傳感器(液位計)是基于所測液體靜壓與該液體的高度成比例的原理,采用國外先進的隔離型擴散硅敏感元件或陶瓷電容壓力敏感傳感器,將靜壓轉換為電信號,再經過溫度補償和線性修正,轉化成標準電信號(一般為 4m A～20mA/1 VDC～5 VDC)。功能特點如下:1)穩定性好,滿度、零位長期穩定。2)具有反向保護、限流保護電路,在安裝時正負極接反不會損壞變送器,異常時變送器會自動限流在 35m A以內。3)固態結構,無可動部件,可靠性高,使用壽命長。4)安裝方便、結構簡單、經濟耐用。主要技術參數:量程:0m～0.5m～200m,輸出:4mA～20mA(2線制),供電:7.5 VDC～36 VDC,推薦 24VDC。負載電阻:電流輸出型:最大 800Ω;電壓輸出型:大于 50 kΩ。

3.2 液位顯示儀

主要特點有采用嵌入式微處理器,有數字和模擬兩種顯示方式,液位上下限聲響報警及控制信號輸出,4mA～20 mA模擬輸入,RS-485串行數據輸入可選主要技術參數:

環境溫度:0℃～50℃,相對濕度:≤ 85%。功率:＜10W。工作狀態:連續或斷續工作。輸入信號:4-20MA.DC,輸入阻抗不小于 1MΩRS-485串行數據輸入。輸出信號:上下限報警輸出繼電器觸點容量 1 A/30V.DC,0.3 A,125V.AC。串行輸出符合RS-485標準。數字顯示:位數 4位,采樣時間 1 s,誤差:0.5%F.S。模擬顯示:百分比顯示誤差:1%F.S。電源輸出:+24 VDC/100mA,+12 VDC/100mA可選。外形尺寸:150×160×80。儀表盤開孔尺寸:152×76。

3.3 電控水閥

二口二位式常閉型,閥體為銅鍛造,配管方式可任意角度安裝,為增強壽命最好是水平管線圈朝上。產品為系列化生產,體積小、流量大。

2W系列電磁閥,閥體采用鍛壓成型,內件不銹鋼制作,用于管路中對液體、氣體介質通斷的自動控制。

主要技術數據:1)使用壓力:0 kg/cm2～10 kg/cm2。 2)最大耐壓力:16 kg/cm2。 3)使用流體:空氣、水、油、瓦斯、煤氣、液化氣。4)使用流體粘度:20CST以下。5)工作溫度:-5℃～80℃。6)電壓波動范圍:±10%。 7)動作方式:直動式。 8)形式:常閉式(即通電后閥開啟),或常開式(通電閥關閉)。9)工作壽命大于100萬次。10)絕緣等級:B級。11)經圈溫升小于 75℃。12)功率小于 15W。

4 安裝調試過程

1)儀表安裝:液位顯示儀到投入式傳感器選擇RVVP3×0.75屏蔽電纜,控制電磁閥選擇KVV 2×1.0電纜,首先開始敷線,這兩根電纜一般從消防中心到消防水箱間可以和消防總線一起走,都是到弱電井,再一直上到消防水箱間。液位顯示儀的固定,我們喜歡在立式的消防控制器開一個眼,固定好液位顯示儀,這樣在檢查消防控制器的同時便于觀察水位的變化。投入式液位傳感器直接投入到消防水箱里,電纜固定在水箱合適位置就可以了。2)電磁閥安裝:在自來水進水管先安裝一個普通閥,這個閥門是檢修用的,然后再安裝電控閥,最后是浮球閥,它們都是絲扣連接,連接容易快速。3)接線調試:液位顯示儀的電源和消防控制器共用,RVVP3×0.75屏蔽電纜一端接在液位顯示儀 4 mA～20mA模擬輸入端子上,另一端接在消防水箱上的投入式液位傳感器,電磁閥 KVV 2×1.0電纜一根線與零線相連,另一根線壓在液位顯示儀的底限控制點上,底限控制另一點和火線相連。在消防水箱的KVV 2×1.0電纜直接與電磁閥相連即可。

水箱高度為 2m。送電后,液位顯示正常,液位顯示儀上限設為 1.8m,下線設為1.5m。用交流電試驗電控閥開關正常。當水箱液位降到 1.49m液位顯示儀下限常開點閉合,電控閥得電打開,開始進水,水位到 1.50m時液位顯示儀下限常開點打開,電控閥關閉,沒有實現原來設想的 1.80m上限。又把下線改到1.80m,上限改到 1.90m,水箱液位降到 1.79m時電控閥打開開始進水,水位到1.80m時電控閥關閉,有時在水位臨界點時,電磁閥頻繁開關,感到不理想,設計需要修改。改造后增加了交流接觸器C1,水箱水位降到 1.49時,液位顯示儀下限常開點閉合,交流接觸器 C1閉合,火線通過 C1的常開點送到電控閥,電控閥打開,開始進水。液位升到 1.50m時,液位顯示儀下限常開點打開,但C1的一組常開點自鎖,電控閥繼續打開送水。水位到 1.80m時,液位顯示儀上限的常閉點打開,電控閥失電,停止送水。水位降到 1.79m時,液位顯示儀上限的常閉點關閉,電控閥未得電。只有水位降到 1.49m時,電控閥才得電繼續送水,周而復始。觀察了一個月后,水箱液位穩定,改造成功了。

5 結語

改造后的消防水箱液位顯示與控制系統增加了對水箱液位的顯示和報警,為平時操作和維護提供了第一手資料,不但可以適時反映水箱液位,保證消防給水管道充滿水,保證消防水槍的充實水壓,而且隨時繃緊人們對水箱液位實際情況的掌握,對在緊急關頭撲滅初期火災具有決定性作用。該控制系統安裝方便,容易操作,是系統監視與控制的最好工具。

[1]魏偉華.高層建筑的火災自動報警與消防聯動控制設計[J].山西建筑,2009,35(6):200-201.