消防遠程供水系統自動增壓控制模塊設計分析

李存靖　張俊杰

摘 要：遠程供水系統是一種近幾年快速發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水源在快速不間斷地引到救災現場供使用。文章設計分析的自動增壓控制模塊是遠程供水系統的重要組成部分，確保了裝備自動遠程持續供水。

關鍵詞：遠程供水；自動增壓控制；模塊；系統

引言

2015年4月9日，滄州國富批發市場突發大火，當地消防出動遠程供水系統從3公里外取水到滅火現場，供水約1.4萬多噸，解決了滅火現場水源不足的問題。2015年7月16日，山東日照石大科技石化有限公司液態烴球罐泄露引發火災爆炸，山東消防總隊調集4套遠程供水系統前往救援供水，累計供水4萬多噸，對最終撲滅大火起到重要作用。遠程供水系統解決火災現場水源不足、水壓低、供水量小等重大救災難題，已成為消防部隊應對大型火災的有效利器。

自動增壓控制模塊是遠程供水系統的重要組成部分，在系統連續供水工作過程中，肩負保證遠距離輸送能力，并能實時監測遠程供水系統消防泵的進出口壓力和發動機轉速，并根據壓力的變化自動調節發動機的轉速，以調節泵的進壓和排壓，確保遠距離供水的協調運行，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

實時測量發動機轉速、消防泵進口壓力、出口壓力等參數并顯示在測控電腦的顯示屏上，對遠程供水系統當前工作模式及運行狀態實時顯示。

1.2 調整模式切換

為確保現場實際供水需求，設置自動調整模式和手動調整模式。手動調整模式下，可以手動調節發動機升速、降速，切換至自動模式后，手動調整模式失效。

1.3 發動機油門實時調整

在自動調整作業時，控制系統可以根據消防泵進出口壓力實時調整發動機油門，進而改變發動機轉速，使得供水過程處于一個穩定的狀態。

1.4 報警

作業過程中，出現以下情況時，控制模塊實施報警指示：消防泵排壓超限并調節無效時顯示屏文字閃爍報警；消防泵泵進口壓力超限并調節無效時顯示屏文字閃爍報警；發動機轉速超限并調節無效時顯示屏文字閃爍報警；油門執行失效時顯示屏文字閃爍報警。

2 模塊構成及控制原理

2.1 構成

自動增壓控制模塊由發動機、增壓泵、變速箱、控制器等部件組成，發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。發動機輸出的動力傳遞至變速箱，變速箱輸入軸與發動機飛輪相連，取出動力，輸出軸驅動增壓泵。變速箱離合器采用液壓驅動方式，保證發動機和增壓泵可快速徹底分合，便于發動機、增壓泵的單獨保養維修與調試。如圖1所示。

2.2 控制原理

控制器由測控電腦、電源盒、轉速傳感器、泵進口壓力傳感器、泵出口壓力傳感器和油門執行器組成，是實現自動增壓的控制部分。測控電腦是整個控制器的核心，傳感器采集發動機轉速、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換、計算并在顯示屏上顯示，同時測控電腦可以通過油門執行器控制發動機油門大小。整個控制器形成一個完整的閉環控制，保證系統能按操作人員選擇的方式作業，達到自動輸油作業的目的。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：進行各傳感器數據的采集、數據運算處理、數據狀態顯示、故障狀態顯示以及油門執行器調整量的輸出。（2）電源盒：為主機和各傳感器提供穩定的DC 12V和DC 24V電源。（3）傳感器：發動機轉速傳感器是利用發動機飛輪旋轉來產生與發動機轉速成比例的電壓脈沖信號，測控電腦根據此信號與時間關系進行計算，得到發動機轉速值，并顯示在面板上。泵進、出口壓力傳感器用于產生與輸水壓力成比例的電壓信號，測控電腦根據此信號進行計算，得到泵進、出口壓力值，并顯示在面板上。（4）油門執行器：接收主機發送的調整量信息，并對油門進行相應的調整。如圖3所示。

3 自動控制程序設定

控制程序寫入測控電腦主板，用于自動調節發動機的轉速，以調節消防泵的進壓和排壓，使管線系統協調運行，并防止進泵欠壓和出泵超壓。控制程序設置了五個控制壓力：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，使發動機轉速緩慢提高，以最高轉速為限。（2）降速。在進壓低于P1或排壓高于P4時，使發動機轉速快速降低，以最低轉速為限。（3）穩轉速。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，發動機轉速穩定不變。（4）停機。在進口壓力高于P5時，使發動機快速停機，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，重點設置安全保護，對發動機、離合增速箱、增壓泵等運行狀態進行實時監控，出現一般故障時給予報警，出現嚴重故障時自動緊急停機。

5 結束語

自動增壓控制模塊在遠程供水系統實施救災供水過程中，確保了大口徑水帶遠距離輸水供應能力，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閉或突然斷裂對系統機組的影響，將在今后消防應對大型火災中發揮至關重要的作用。

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研發，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。