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(zāi)用水。消防水箱貯水,一方面,使消防給水管道充滿水,節(jié)省消防水泵開啟后充滿管道的時(shí)間,為撲滅火災(zāi)贏得了時(shí)間。另一方面,屋頂設(shè)置的增壓、穩(wěn)壓系統(tǒng)和水箱能保證消防水槍的充實(shí)水柱,對(duì)于撲滅初期火災(zāi)的成敗有決定性作用。自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定,消防控制室(盤)應(yīng)能顯示水流指示器、壓力開關(guān)、信號(hào)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(dòng)力等是否處于正常狀態(tài)的反饋信號(hào),并應(yīng)能控制水泵、電磁閥、電動(dòng)閥的操作。有些設(shè)計(jì)人員沒有注意到,僅把消防水池和水箱水位的信號(hào)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(hào)送到消防控制室的盤(臺(tái))中。

2 改造前后消防水箱控制液位對(duì)比

1)改造前:消防水箱控制液位設(shè)計(jì)只采用了一個(gè)浮球閥。浮球閥工作原理:浮漂始終都要漂在水上,當(dāng)水面上漲時(shí),浮漂也跟著上升,浮漂上升就帶動(dòng)連桿也上升。當(dāng)水位下降時(shí),浮漂也下降,連桿又帶動(dòng)活塞墊開啟。由于全部是機(jī)械聯(lián)動(dòng),閥門與連桿容易氧化銹蝕,導(dǎo)致閥門關(guān)不嚴(yán),很多用戶就把浮球閥前面的手動(dòng)閥關(guān)上了,天長(zhǎng)日久也不去打開,最后消防水箱一點(diǎn)水也沒有了,大大增加了火災(zāi)的隱患。2)改造后:現(xiàn)在,我們對(duì)原有控制系統(tǒng)一并進(jìn)行了改造,改造后自動(dòng)控制系統(tǒng)由如下幾部分組成:投入式液位傳感器、數(shù)字液位顯示儀、電控水閥等。這樣一套自動(dòng)化控制裝置,不但具有功能簡(jiǎn)單、設(shè)定靈活、安裝、調(diào)試使用方便外,而且性價(jià)比高,其中數(shù)字液位顯示儀和液位傳感器之間的二線制直流信號(hào),解決了線路遠(yuǎn)帶來的傳輸線路功能損失問題,可以準(zhǔn)確可靠地實(shí)現(xiàn)消防水箱液位信息的顯示和處理。該控制系統(tǒng)具體工作原理:當(dāng)水箱液位上漲時(shí),液位傳感器變送 4-20MA.DC電流信號(hào)到數(shù)字顯示儀;同樣當(dāng)水箱液位下降時(shí),也實(shí)現(xiàn)這樣一系列控制過程,只不過數(shù)字顯示儀輸出下限控制信號(hào)控制電控水閥的開動(dòng)作,從而實(shí)現(xiàn)消防泵自動(dòng)開啟動(dòng)作,提供水源。

3 具體設(shè)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(cè)量液位的壓力傳感器。投入式液位傳感器(液位計(jì))是基于所測(cè)液體靜壓與該液體的高度成比例的原理,采用國(guó)外先進(jìn)的隔離型擴(kuò)散硅敏感元件或陶瓷電容壓力敏感傳感器,將靜壓轉(zhuǎn)換為電信號(hào),再經(jīng)過溫度補(bǔ)償和線性修正,轉(zhuǎn)化成標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)(一般為 4m A～20mA/1 VDC～5 VDC)。功能特點(diǎn)如下:1)穩(wěn)定性好,滿度、零位長(zhǎng)期穩(wěn)定。2)具有反向保護(hù)、限流保護(hù)電路,在安裝時(shí)正負(fù)極接反不會(huì)損壞變送器,異常時(shí)變送器會(huì)自動(dòng)限流在 35m A以內(nèi)。3)固態(tài)結(jié)構(gòu),無可動(dòng)部件,可靠性高,使用壽命長(zhǎng)。4)安裝方便、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)耐用。主要技術(shù)參數(shù):量程:0m～0.5m～200m,輸出:4mA～20mA(2線制),供電:7.5 VDC～36 VDC,推薦 24VDC。負(fù)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(diǎn)有采用嵌入式微處理器,有數(shù)字和模擬兩種顯示方式,液位上下限聲響報(bào)警及控制信號(hào)輸出,4mA～20 mA模擬輸入,RS-485串行數(shù)據(jù)輸入可選主要技術(shù)參數(shù):

環(huán)境溫度:0℃～50℃,相對(duì)濕度:≤ 85%。功率:＜10W。工作狀態(tài):連續(xù)或斷續(xù)工作。輸入信號(hào):4-20MA.DC,輸入阻抗不小于 1MΩRS-485串行數(shù)據(jù)輸入。輸出信號(hào):上下限報(bào)警輸出繼電器觸點(diǎn)容量 1 A/30V.DC,0.3 A,125V.AC。串行輸出符合RS-485標(biāo)準(zhǔn)。數(shù)字顯示:位數(shù) 4位,采樣時(shí)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(qiáng)壽命最好是水平管線圈朝上。產(chǎn)品為系列化生產(chǎn),體積小、流量大。

2W系列電磁閥,閥體采用鍛壓成型,內(nèi)件不銹鋼制作,用于管路中對(duì)液體、氣體介質(zhì)通斷的自動(dòng)控制。

主要技術(shù)數(shù)據(jù):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(dòng)范圍:±10%。 7)動(dòng)作方式:直動(dòng)式。 8)形式:常閉式(即通電后閥開啟),或常開式(通電閥關(guān)閉)。9)工作壽命大于100萬次。10)絕緣等級(jí):B級(jí)。11)經(jīng)圈溫升小于 75℃。12)功率小于 15W。

4 安裝調(diào)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(gè)眼,固定好液位顯示儀,這樣在檢查消防控制器的同時(shí)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(jìn)水管先安裝一個(gè)普通閥,這個(gè)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(diào)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(diǎn)上,底限控制另一點(diǎn)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(shè)為 1.8m,下線設(shè)為1.5m。用交流電試驗(yàn)電控閥開關(guān)正常。當(dāng)水箱液位降到 1.49m液位顯示儀下限常開點(diǎn)閉合,電控閥得電打開,開始進(jìn)水,水位到 1.50m時(shí)液位顯示儀下限常開點(diǎn)打開,電控閥關(guān)閉,沒有實(shí)現(xiàn)原來設(shè)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(shí)電控閥打開開始進(jìn)水,水位到1.80m時(shí)電控閥關(guān)閉,有時(shí)在水位臨界點(diǎn)時(shí),電磁閥頻繁開關(guān),感到不理想,設(shè)計(jì)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(shí),液位顯示儀下限常開點(diǎn)閉合,交流接觸器 C1閉合,火線通過 C1的常開點(diǎn)送到電控閥,電控閥打開,開始進(jìn)水。液位升到 1.50m時(shí),液位顯示儀下限常開點(diǎn)打開,但C1的一組常開點(diǎn)自鎖,電控閥繼續(xù)打開送水。水位到 1.80m時(shí),液位顯示儀上限的常閉點(diǎn)打開,電控閥失電,停止送水。水位降到 1.79m時(shí),液位顯示儀上限的常閉點(diǎn)關(guān)閉,電控閥未得電。只有水位降到 1.49m時(shí),電控閥才得電繼續(xù)送水,周而復(fù)始。觀察了一個(gè)月后,水箱液位穩(wěn)定,改造成功了。

5 結(jié)語

改造后的消防水箱液位顯示與控制系統(tǒng)增加了對(duì)水箱液位的顯示和報(bào)警,為平時(shí)操作和維護(hù)提供了第一手資料,不但可以適時(shí)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(shí)水壓,而且隨時(shí)繃緊人們對(duì)水箱液位實(shí)際情況的掌握,對(duì)在緊急關(guān)頭撲滅初期火災(zāi)具有決定性作用。該控制系統(tǒng)安裝方便,容易操作,是系統(tǒng)監(jiān)視與控制的最好工具。

[1]魏偉華.高層建筑的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警與消防聯(lián)動(dòng)控制設(shè)計(jì)[J].山西建筑,2009,35(6):200-201.