一種基于伺服控制的滅火劑比例添加裝置及實現方法與流程

本發明屬于消防工程領域，尤其涉及一種基于伺服控制的滅火劑比例添加裝置及實現方法。

背景技術：

在自動噴水滅火系統、泡沫滅火系統中，需要將滅火劑（如添加劑、泡沫液）按一定比例添加到水中，形成滅火劑和水的混合液進行滅火，滅火劑占混合液的比例一般為0.3%-6%，且在實際工程應用中，隨著噴頭開啟數量的變化，滅火劑混合液的流量會實時發生變化，這就需要對滅火劑的添加量實時調整，以滿足混合比例一定的要求。

首先，在自動噴水滅火系統中，尚未有成熟的滅火劑定比例添加裝置；其次，在泡沫滅火系統中，雖然有比較成熟滅火劑定比例添加裝置，如壓力式泡沫比例混合裝置和平衡式泡沫比例混合裝置等，但這類比例添加裝置存在以下缺點：1）混合比精度不夠，不適用于對混合比要求較高的滅火劑。2）混合比固定，不能根據滅火劑類型進行調整。3）適用的流量范圍較小，當流量發生變化時，滅火劑流量不能實時調整，或即使能調整，響應速度不能滿足自動噴水滅火系統的要求。

技術實現要素：

本發明的目的是克服現有技術的不足，結合我國目前消防領域科研水平，研制一種適用于不同類型滅火劑、混合比可調、根據流量變化實時調整滅火劑流量、響應速度快的基于伺服控制的滅火劑比例添加裝置及實現方法。

為實現上述目的，本發明是通過以下技術方案實現的：一種基于伺服控制的滅火劑比例添加裝置，包括控制系統、人機界面、機架、伺服電機、容積泵、沖洗管路、沖洗管路球閥、沖洗管路單向閥、沖洗管路過濾器、滅火劑管路、滅火劑容器、滅火劑管路球閥、滅火劑管路單向閥、容積泵入口兩位三通閥、消防水管路、消防水流量計、排氣管路、容積泵出口兩位三通閥、滅火劑管路過濾器、滅火劑流量計；

所述機架底板上分別固定有伺服電機、容積泵、滅火劑容器、消防水管路，機架框架上固定有控制系統；

伺服電機通過法蘭與容積泵相連，消防水管路一端為進水管口，消防水管路另一端為出水管口，在進水管口和出水管口之間連接有消防水流量計，

所述滅火劑容器一端為加液口，滅火劑容器另一端出口通過滅火劑管路與容積泵入口兩位三通閥入口連接，在滅火劑容器與容積泵入口兩位三通閥入口的滅火劑管路上依次安裝有滅火劑管路球閥、滅火劑管路單向閥，容積泵入口兩位三通閥的一路出口與容積泵入口連接，容積泵入口兩位三通閥的另一路出口通過沖洗管路與消防水管路的進水管連接，在容積泵入口兩位三通閥的另一路出口與消防水管路的進水管之間的沖洗管路上依次安裝有沖洗管路過濾器、沖洗管路單向閥、沖洗管路球閥，容積泵出口與容積泵出口兩位三通閥進口連接，容積泵出口兩位三通閥的一路出口連接排氣管路，另一路出口依次通過滅火劑管路過濾器和滅火劑流量計與消防水管路的出水管連接；

所述控制系統包括plc、驅動器、人機界面，電路連接為：plc分別與消防水流量計、滅火劑流量計、人機界面和驅動器連接，驅動器依次通過伺服電機、容積泵與滅火劑流量計連接。

一種基于伺服控制的滅火劑比例添加裝置的實現方法，其特征在于：步驟如下，

第一步，加滅火劑，連接設備；

將滅火劑通過滅火劑容器的加液口注入滅火劑容器內，將消防水管路的進水管口通過法蘭與消防水源連接，將消防水管路的出水管口通過法蘭與自動噴水滅火系統或泡沫滅火系統的滅火設備連接；

第二歩，設定參數；

根據滅火劑本身特性，在控制系統人機界面上設定好滅火劑的添加比例參數；

第三歩，排氣；

使用時，首先旋轉容積泵出口兩位三通閥開關，切斷滅火劑管路過濾器的通道，使容積泵出口與排氣管路相通，旋轉容積泵進口兩位三通閥開關，使容積泵進口與滅火劑管路相通，手動打開滅火劑管路球閥，啟動伺服電機，伺服電機帶動容積泵旋轉，待排氣管路排出滅火劑后，排氣完畢；

第四歩，實施滅火；

旋轉容積泵出口兩位三通閥開關，切斷排氣管路通道，使容積泵出口與滅火劑管路單向閥相通，滅火劑依次經滅火劑容器、滅火劑管路球閥、滅火劑管路單向閥、容積泵入口兩位三通閥、容積泵、滅火劑管路過濾器和滅火劑流量計注入消防水管路的出水管中，消防水通過消防水流量計與消防水管路出水管中的滅火劑混合形成混合液，經消防水管路的出水管口流入自動噴水滅火系統或泡沫滅火系統的末端滅火設備實施滅火。

當消防水流量發生變化時，控制系統接收到消防水流量計提供的消防水流量變化信號，經計算分析后確定滅火劑流量，通過控制伺服電機轉速，進而控制容積泵流量，同時滅火劑流量計將滅火劑流量實時反饋給控制系統，控制系統將反饋信號與設定的滅火劑添加比例參數對比，達到精確、實時調整滅火劑的添加比例；

第五歩，沖洗；

結束前手動關閉滅火劑管路球閥，手動打開沖洗管路球閥，旋轉容積泵入口兩位三通閥開關，使沖洗管路與容積泵進口相通，消防水依次通過沖洗管路球閥、沖洗管路單向閥、沖洗管路過濾器、容積泵入口兩位三通閥、容積泵、滅火劑管路過濾器和滅火劑流量計口兩位三通閥開關，切斷滅火劑管路過濾器的通道，使容積泵出口與排氣管路相通，消防水流進排氣管路，沖洗排氣管路。

本發明的有益效果是：本發明通過基于伺服控制技術，克服了傳統比例添加裝置的混合比精度不夠、混合比固定等缺點，解決了自動噴水滅火系統噴頭動作后流量變大滅火劑添加量不能實時調整的問題，使滅火劑添加過程響應速度快、控制精度高，混合比可調范圍寬，滿足了自動噴水滅火系統、泡沫滅火系統的實際需求，且混合比可預先在控制系統輸入，系統靈活性、實用性更強。

附圖說明

圖1是本發明整體結構示意圖；

圖2是本發明機械本體結構示意圖；

圖3是本發明機械本體結構俯視圖；

圖4是本發明控制系統電路連接框圖。

圖中：1、控制系統；2、人機界面；3、機架；4、伺服電機；5、容積泵；6、沖洗管路；7、沖洗管路球閥；8、沖洗管路單向閥；9、沖洗管路過濾器；10、滅火劑管路；11、滅火劑容器；12、滅火劑管路球閥；13、滅火劑管路單向閥；14、容積泵入口兩位三通閥；15、消防水管路；16、消防水流量計；17、排氣管路；18、容積泵出口兩位三通閥；19、滅火劑管路過濾器；20、滅火劑流量計。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明做進一步詳細描述：參照圖1至圖3，一種基于伺服控制的滅火劑比例添加裝置，包括控制系統1、人機界面2、機架3、伺服電機4、容積泵5、沖洗管路6、沖洗管路球閥7、沖洗管路單向閥8、沖洗管路過濾器9、滅火劑管路10、滅火劑容器11、滅火劑管路球閥12、滅火劑管路單向閥13、容積泵入口兩位三通閥14、消防水管路15、消防水流量計16、排氣管路17、容積泵出口兩位三通閥18、滅火劑管路過濾器19、滅火劑流量計20。

在機架3底板上分別固定有伺服電機4、容積泵5、滅火劑容器11、消防水管路15，機架3框架上固定有控制系統1。

伺服電機4通過法蘭與容積泵5相連，消防水管路15一端為進水管口15-1，消防水管路15另一端為出水管口15-2，在進水管口15-1和出水管口15-2之間連接有消防水流量計16，滅火劑容器11一端為加液口11-1，滅火劑容器11另一端出口通過滅火劑管路10與容積泵入口兩位三通閥14入口連接，在滅火劑容器11與容積泵入口兩位三通閥14入口的滅火劑管路10上依次安裝有滅火劑管路球閥12、滅火劑管路單向閥13，容積泵入口兩位三通閥14的一路出口與容積泵5入口連接，容積泵入口兩位三通閥14的另一路出口通過沖洗管路6與消防水管路15的進水管連接，在容積泵入口兩位三通閥14的另一路出口與消防水管路15的進水管之間的沖洗管路6上依次安裝有沖洗管路過濾器9、沖洗管路單向閥8、沖洗管路球閥7，容積泵5出口與容積泵出口兩位三通閥18進口連接，容積泵出口兩位三通閥18的一路出口連接排氣管路17，另一路出口依次通過滅火劑管路過濾器19和滅火劑流量計20與消防水管路15的出水管連接。

控制系統1包括plc、驅動器、人機界面2，電路連接為：plc分別與消防水流量計16、滅火劑流量計20、人機界面2和驅動器連接，驅動器依次通過伺服電機4、容積泵5與滅火劑流量計20連接。

一種基于伺服控制的滅火劑比例添加裝置的實現方法，步驟如下：

第一步，加滅火劑，連接設備；

將滅火劑通過滅火劑容器11的加液口11-1注入滅火劑容器11內，將消防水管路15的進水管口15-1通過法蘭與消防水源連接，將消防水管路15的出水管口15-2通過法蘭與自動噴水滅火系統或泡沫滅火系統的滅火設備連接；

第二歩，設定參數；

根據滅火劑本身特性，在控制系統1人機界面2上設定好滅火劑的添加比例參數；

第三歩，排氣；

使用時，首先旋轉容積泵出口兩位三通閥18開關，切斷滅火劑管路過濾器19的通道，使容積泵5出口與排氣管路17相通，旋轉容積泵5進口兩位三通閥14開關，使容積泵5進口與滅火劑管路10相通，手動打開滅火劑管路球閥12，啟動伺服電機4，伺服電機4帶動容積泵5旋轉，待排氣管路17排出滅火劑后，排氣完畢；

第四歩，實施滅火；

旋轉容積泵出口兩位三通閥18開關，切斷排氣管路17通道，使容積泵5出口與滅火劑管路單向閥13相通，滅火劑依次經滅火劑容器11、滅火劑管路球閥12、滅火劑管路單向閥13、容積泵入口兩位三通閥14、容積泵5、滅火劑管路過濾器19和滅火劑流量計20注入消防水管路15的出水管中，消防水通過消防水流量計16與消防水管路15出水管中的滅火劑混合形成混合液，經消防水管路15的出水管口15-2流入自動噴水滅火系統或泡沫滅火系統的末端滅火設備實施滅火。

當消防水流量發生變化時，控制系統1接收到消防水流量計16提供的消防水流量變化信號，經計算分析后確定滅火劑流量，通過控制伺服電機4轉速，進而控制容積泵5流量，同時滅火劑流量計20將滅火劑流量實時反饋給控制系統1，控制系統1將反饋信號與設定的滅火劑添加比例參數對比，達到精確、實時調整滅火劑的添加比例；

第五歩，沖洗；

結束前手動關閉滅火劑管路球閥12，手動打開沖洗管路球閥7，旋轉容積泵入口兩位三通閥14開關，使沖洗管路6與容積泵5進口相通，消防水依次通過沖洗管路球閥7、沖洗管路單向閥8、沖洗管路過濾器9、容積泵入口兩位三通閥14、容積泵5、滅火劑管路過濾器19和滅火劑流量計20注入水管路15，待滅火設備不再有滅火劑混合液流出后，旋轉容積泵出口兩位三通閥18開關，切斷滅火劑管路過濾器19的通道，使

容積泵5出口與排氣管路17相通，消防水流進排氣管路17，沖洗排氣管路17。

容積泵入口兩位三通閥14的設置，可以選擇容積泵5進口分別與滅火劑管路10和沖洗管路6的連接狀態。

容積泵出口兩位三通閥18的設置，可以選擇容積泵5出口分別與滅火劑管路10和排氣管路17的連接狀態。

滅火劑管路球閥12用來控制滅火劑的通斷，滅火劑管路單向閥13用來防止消防水倒流入滅火劑容器11引起滅火劑變質；滅火劑管路過濾器19用于過濾滅火劑中的雜物，滅火劑流量計20用于測量滅火劑的實際流量，并反饋給控制系統1。

消防水流量計16用于測量添加滅火劑前的消防水流量，并輸入給控制系統1。

沖洗管路球閥7控制沖洗管路6通斷，沖洗管路單向閥8防止沖洗水倒流，沖洗管路過濾器9過濾消防水中雜質。