舉高類消防車冗余安全控制設(shè)計(jì)與預(yù)防維修研究

高春峰

摘要：舉高類消防車在高層火災(zāi)撲救、搶險(xiǎn)救援、社會(huì)救助等方面應(yīng)用廣泛，發(fā)揮著及其重要的作用。國家對(duì)消防事業(yè)的資金投入逐年增多，人們對(duì)消防車性能也提出了更高的要求。首先簡述了舉高類消防車的分類和特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了基于安全PLC的舉高消防車冗余安全控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了電氣控制系統(tǒng)內(nèi)部故障自檢測功能。與傳統(tǒng)消防車控制系統(tǒng)相比，極大的提高了舉高類消防車的可靠性與安全性。液壓系統(tǒng)是消防車的重要組成，對(duì)消防車的工作性能起著關(guān)鍵作用，最后總結(jié)了其預(yù)防維修策略。

Abstract： The high type of fire truck is widely used in high-rise fire fighting， rescue， social rescue and other aspects， play an important role. The national investment in fire fighting is increasing year by year， and people put forward higher requirements on the performance of fire trucks. Firstly， the classification and characteristics of the lifting fire truck are briefly described， and the redundant safety control system of the lifting fire truck based on safety PLC is designed， and the internal fault self-detection function of the electrical control system is realized. Compared with the traditional fire truck control system， it greatly improves the reliability and safety of the lift type fire truck. Hydraulic system is an important component of fire engine and plays a key role in the performance of fire engine.

關(guān)鍵詞：舉高消防車;多重故障自檢測;冗余安全控制;預(yù)防維修

Key words： lift fire truck;multiple fault self-detection;redundant safety control;preventive maintenance

中圖分類號(hào)：TU998.13+1??????????????????????????????? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A????????????????????????????????? 文章編號(hào)：1674-957X（2021）21-0148-02

0? 引言

隨著我國城市化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，高樓大廈逐漸增多，同時(shí)為了預(yù)防和應(yīng)對(duì)高層火災(zāi)事故，舉高類消防車的應(yīng)用也更加廣泛。舉高消防車在實(shí)際救援行動(dòng)中，不僅可以對(duì)高樓進(jìn)行滅火作業(yè)，也可向高層輸送消防人員和設(shè)備，救援高層被困人員，因此，對(duì)于舉高消防車的可靠性和安全性要求非常高?；诎踩玃LC設(shè)計(jì)了冗余安全控制系統(tǒng)，增加了對(duì)舉高消防車電氣控制系統(tǒng)的自身故障診斷功能，以便第一時(shí)間檢測出電氣系統(tǒng)的故障，總結(jié)了幾點(diǎn)液壓系統(tǒng)的預(yù)防維修建議，以綜合提高舉高類消防車的實(shí)戰(zhàn)效能和維護(hù)保養(yǎng)工作[1]。

1? 舉高類消防車簡述

1.1 舉高類消防車的定義分析

舉高類消防車作為高層建筑火災(zāi)撲救期間應(yīng)用的重要裝備之一，是當(dāng)今一種新型的消防車。尤其是在現(xiàn)代城市中，舉高類消防車發(fā)揮著重要的作用。如果按照用途來劃分，具體可分為三種，分別是舉高噴射消防車、云梯消防車以及登高平臺(tái)消防車。

1.2 舉高類消防車的特點(diǎn)與性能分析

通過對(duì)舉高類消防車的進(jìn)一步分析可知，因?yàn)榕e高類消防車類型不同，所以在特點(diǎn)和性能上有著較大差異。首先，針對(duì)云梯消防車來說，主要是對(duì)伸縮式臂架結(jié)構(gòu)進(jìn)行高效利用，整體的重量比較輕便，動(dòng)作很快，操作起來簡單便利，能夠直接達(dá)到目標(biāo)。但是，該類消防車的作業(yè)高度不高，平臺(tái)沒有太大的承重，工作臂的伸展度不大。同時(shí)，在應(yīng)用期間，為了可以最大限度地減少車輛伸縮臂重量，有時(shí)還會(huì)應(yīng)用固定管路，平臺(tái)承載最多可以容納兩個(gè)人。然后，針對(duì)登高平臺(tái)類消防車，其機(jī)動(dòng)靈活性很高，工作十分平穩(wěn)，跨度很大，范圍很廣，工作平臺(tái)的面積比較大，平臺(tái)的承重要優(yōu)于云梯消防車，能為滅火救援工作的開展提供非常多的便利。最后，對(duì)于舉高噴射類消防車，舉高噴射消防車主要是利用曲臂結(jié)構(gòu)，在頂端位置，裝有消防炮，其液控炮不僅能噴射出水，也可以噴射出泡沫，整體的射程非常遠(yuǎn)，流量很大，很容易占據(jù)高空并向下噴射滅火劑。但是，也有一定的缺點(diǎn)，由于會(huì)消耗非常多的滅火劑，在現(xiàn)代高噴車中，沒有設(shè)置水箱，如果地表有水，能單獨(dú)地進(jìn)行使用。如果沒有水源作為支撐，那么借助大型供水車才能發(fā)揮其強(qiáng)大功能[2]。

2? 冗余安全系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

2.1 多重檢測輸入設(shè)計(jì)

冗余安全理念簡單理解就是通過雙重甚至多重的分析、管理以及控制措施，有效降低錯(cuò)誤檢測的幾率。為提升各控制器中檢測元器件對(duì)信號(hào)檢測的精確性，可結(jié)合冗余安全的設(shè)計(jì)理念以及冗余控制器應(yīng)用到實(shí)際的安全生產(chǎn)事業(yè)中，在一些至關(guān)重要的信號(hào)信息收集與檢測環(huán)節(jié)采用冗余控制器安全信號(hào)檢測功能，主要通過以下兩種方式實(shí)現(xiàn)：

①對(duì)于一個(gè)關(guān)鍵信號(hào)的檢測，采用兩個(gè)相同的檢測元件對(duì)其進(jìn)行信號(hào)采集，相當(dāng)于將信號(hào)的檢測進(jìn)行了兩次，此時(shí)得到的檢測結(jié)果就具有非常高的可靠性，有效避免了單個(gè)檢測元件對(duì)信號(hào)的誤檢測風(fēng)險(xiǎn)。在此系統(tǒng)中開關(guān)量的設(shè)計(jì)上，會(huì)得到來自相同檢測元件對(duì)于信號(hào)的雙重檢測，通過對(duì)比兩路傳感器分別將檢測結(jié)果傳遞給控制器的時(shí)間，來判斷該檢測信號(hào)是否可取，需要對(duì)此設(shè)定一個(gè)范圍，假如傳遞超時(shí)，就判定該路信號(hào)檢測存在故障。類似地，對(duì)于模擬量的判斷，則通過對(duì)這兩路傳感器分別輸出的模擬量數(shù)據(jù)之間的誤差度，來判斷控制器接收的信號(hào)是否有效。

②上車臂架重心在規(guī)定的區(qū)域內(nèi)才能確保消防車的安全，需要對(duì)消防車臂架長度和角度進(jìn)行實(shí)時(shí)的測量，在上述方法的基礎(chǔ)上，還有對(duì)油缸縮回位置設(shè)計(jì)行程開關(guān)，以檢測油缸是否收回到位。將冗余安全控制系統(tǒng)下相應(yīng)的傳感器和油缸收回狀態(tài)信息進(jìn)行綜合分析，并采集實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)速度，將速度與對(duì)應(yīng)臂架動(dòng)作電控比例閥門開口進(jìn)行比對(duì)。通過冗余安全控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，可將傳感器采集信息進(jìn)行對(duì)比，提高檢測可靠性，也可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)自身故障的快速檢測和定位，有效提高了舉高消防車安全控制系統(tǒng)的可靠性、實(shí)用性[3]。

2.2 冗余輸出設(shè)計(jì)

在此系統(tǒng)中，安全可編程控制器模塊擁有自帶的兩個(gè)獨(dú)立中央處理，共同參與到判斷輸出邏輯是否允許的過程，在沒有出現(xiàn)故障的情況下，經(jīng)過相同的判定條件，得到兩個(gè)相同的結(jié)果，此兩路輸出信號(hào)才能視為有效信號(hào)，之后就可傳遞給下一步的安全繼電器。由于冗余安全系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，安全繼電器與普通繼電器的區(qū)別在于，只有在設(shè)定的時(shí)間范圍內(nèi)安全繼電器同時(shí)收到來自兩路的輸出信號(hào)才能吸合線圈，改變觸點(diǎn)的狀態(tài)，其他情況判定為非正常狀態(tài)，則會(huì)鎖死輸出，有效地避免了普通繼電器短路或系統(tǒng)線路短路的安全隱患。

2.3 安全PLC

普通的可編程控制器通常會(huì)存在多種故障，例如，處理器的不規(guī)則、硬件設(shè)備和功能模塊的損壞以及傳輸線路的故障等，在實(shí)際的應(yīng)用中，具有較大的安全風(fēng)險(xiǎn)。此舉高類消防車冗余安全控制系統(tǒng)在控制器選擇上，采用德國IFM公司的CR7201型號(hào)安全控制器，此型號(hào)控制器符合舉高消防車安全控制系統(tǒng)的冗余設(shè)計(jì)理念，因其內(nèi)核控制方式為雙獨(dú)立CPU，這樣可滿足系統(tǒng)雙重、多樣性的控制要求。在自身故障檢測方面，加入其中一個(gè)處理器出現(xiàn)了故障，系統(tǒng)會(huì)立即進(jìn)入故障安全狀態(tài)。當(dāng)數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)入安全PLC后，在冗余設(shè)計(jì)理念下，會(huì)有多個(gè)輸入寄存器參與工作，再經(jīng)多個(gè)核心處理器進(jìn)行分析、計(jì)算、處理，最后輸出給多個(gè)輸出寄存器。此過程，在安全PLC模塊下，構(gòu)建了多個(gè)信號(hào)傳輸通道。安全PLC模塊的暫存裝置，會(huì)對(duì)來自不同處理器的眾多信號(hào)狀態(tài)和處理結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，如果對(duì)比數(shù)據(jù)不相同，則進(jìn)入故障安全狀態(tài)，在眾多傳感器和傳輸通道的檢測下很容易將故障檢測出來。安全PLC模塊的內(nèi)部電路也可采用了冗余的設(shè)計(jì)方式，安全PLC通過切斷集電極電源或者切斷基極信號(hào)兩種不同的方式，將輸出信號(hào)由1轉(zhuǎn)變?yōu)?。因此，即使其中一種出現(xiàn)故障，另外一種方式擁有能力獨(dú)立完成安全功能[4]。

3? 舉高消防車液壓系統(tǒng)預(yù)防維修策略

液壓系統(tǒng)在舉高消防車結(jié)構(gòu)中發(fā)揮著重要作用，主要是為該車輛提供控制機(jī)器動(dòng)作和動(dòng)力。若液壓系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，嚴(yán)重影響了該車輛的搶險(xiǎn)作業(yè)效果和運(yùn)行可靠性。在工程機(jī)械相關(guān)領(lǐng)域，經(jīng)過調(diào)查研究顯示，液壓系統(tǒng)故障的發(fā)生率普遍升高，占據(jù)所有故障的70%左右。因此，優(yōu)化舉高消防車液壓及安全系統(tǒng)的維修策略，具有積極的現(xiàn)實(shí)理論意義。

3.1 正確應(yīng)用清潔液壓油

為了保證舉高消防車?yán)惨簤合到y(tǒng)和液壓軸正常作業(yè)，必須對(duì)其進(jìn)行定期清潔，防止油液中混入雜質(zhì)，影響元件運(yùn)動(dòng)及堵塞元件小孔等。舉高消防車輛清潔重點(diǎn)需要對(duì)其系統(tǒng)、管路、元件、液壓缸、閥以及泵等重要組件進(jìn)行清潔，尤其是封閉郵箱入口處的過濾器，若發(fā)現(xiàn)液壓油有異味且顏色變深時(shí)，說明已經(jīng)混入了雜質(zhì)，導(dǎo)致其氧化，需要立即更換。

3.2 防止空氣進(jìn)入液壓系統(tǒng)

當(dāng)舉高消防車輛作業(yè)出現(xiàn)顫抖，且元件執(zhí)行緩慢時(shí)，需對(duì)液壓系統(tǒng)進(jìn)行檢查。當(dāng)空氣進(jìn)入液壓系統(tǒng)時(shí)，不但會(huì)影響液壓油的運(yùn)行，還會(huì)出現(xiàn)氣泡，導(dǎo)致油液不連續(xù)，從而出現(xiàn)故障。為了有效防止空氣進(jìn)入作業(yè)中的消防車輛，需時(shí)常關(guān)注液壓存油量，防止缺油和通氣孔堵塞。

加注液壓油后，需要將液壓機(jī)構(gòu)升降幾次，這樣可以使整個(gè)系統(tǒng)充滿油液，系統(tǒng)內(nèi)可能積存的空氣也會(huì)被排出。裝配液壓油泵時(shí)，應(yīng)先注入適量的液壓油到液壓泵進(jìn)油口，以達(dá)到密封和潤滑的效果。安裝好柱塞泵后，應(yīng)給泵體加滿液壓油，以消除空氣彈簧現(xiàn)象。液壓系統(tǒng)的密封圈要確保性能良好，強(qiáng)化液壓系統(tǒng)橡膠油封的檢查和維護(hù)[5]。

3.3 定期對(duì)液壓系統(tǒng)進(jìn)行維修養(yǎng)護(hù)

舉高消防車輛使用壽命的長短，與其工作狀態(tài)有密切關(guān)系，尤其是舉高消防車輛在進(jìn)行搶險(xiǎn)工作時(shí)，運(yùn)行動(dòng)作不能過快、過猛，一定要保持平穩(wěn)，準(zhǔn)確，嚴(yán)禁避免執(zhí)行機(jī)構(gòu)出現(xiàn)突然關(guān)閉或打開等情況的發(fā)生。同時(shí)，還要時(shí)刻關(guān)注液壓泵和溢流閥的聲音，若出現(xiàn)噪聲時(shí)，應(yīng)立即停止作業(yè)，查明原因并排除故障。

4? 結(jié)語

全文通過對(duì)舉高消防車安全系統(tǒng)分析、設(shè)計(jì)及維修的主要原因是保證該車輛在搶險(xiǎn)工作中能夠充分發(fā)揮自身的作用，嚴(yán)禁避免冗余安全系統(tǒng)在輸入、輸出時(shí)出現(xiàn)故障，這也是為了促使舉高消防車的可靠性得以有效提升。安全系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與優(yōu)化除了提升自身品牌影響力外，也需要滿足舉高消防車輛的工作需求。液壓系統(tǒng)是舉高消防車輛重要的組成部分，車輛運(yùn)行的優(yōu)良情況，充分體現(xiàn)了消防隊(duì)員對(duì)該車輛液壓系統(tǒng)的日常預(yù)防維護(hù)。

參考文獻(xiàn)：

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