一种基于伺服控制的灭火剂比例添加装置及实现方法与流程

本发明属于消防工程领域，尤其涉及一种基于伺服控制的灭火剂比例添加装置及实现方法。

背景技术：

在自动喷水灭火系统、泡沫灭火系统中，需要将灭火剂（如添加剂、泡沫液）按一定比例添加到水中，形成灭火剂和水的混合液进行灭火，灭火剂占混合液的比例一般为0.3%-6%，且在实际工程应用中，随着喷头开启数量的变化，灭火剂混合液的流量会实时发生变化，这就需要对灭火剂的添加量实时调整，以满足混合比例一定的要求。

首先，在自动喷水灭火系统中，尚未有成熟的灭火剂定比例添加装置；其次，在泡沫灭火系统中，虽然有比较成熟灭火剂定比例添加装置，如压力式泡沫比例混合装置和平衡式泡沫比例混合装置等，但这类比例添加装置存在以下缺点：1）混合比精度不够，不适用于对混合比要求较高的灭火剂。2）混合比固定，不能根据灭火剂类型进行调整。3）适用的流量范围较小，当流量发生变化时，灭火剂流量不能实时调整，或即使能调整，响应速度不能满足自动喷水灭火系统的要求。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有技术的不足，结合我国目前消防领域科研水平，研制一种适用于不同类型灭火剂、混合比可调、根据流量变化实时调整灭火剂流量、响应速度快的基于伺服控制的灭火剂比例添加装置及实现方法。

为实现上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：一种基于伺服控制的灭火剂比例添加装置，包括控制系统、人机界面、机架、伺服电机、容积泵、冲洗管路、冲洗管路球阀、冲洗管路单向阀、冲洗管路过滤器、灭火剂管路、灭火剂容器、灭火剂管路球阀、灭火剂管路单向阀、容积泵入口两位三通阀、消防水管路、消防水流量计、排气管路、容积泵出口两位三通阀、灭火剂管路过滤器、灭火剂流量计；

所述机架底板上分别固定有伺服电机、容积泵、灭火剂容器、消防水管路，机架框架上固定有控制系统；

伺服电机通过法兰与容积泵相连，消防水管路一端为进水管口，消防水管路另一端为出水管口，在进水管口和出水管口之间连接有消防水流量计，

所述灭火剂容器一端为加液口，灭火剂容器另一端出口通过灭火剂管路与容积泵入口两位三通阀入口连接，在灭火剂容器与容积泵入口两位三通阀入口的灭火剂管路上依次安装有灭火剂管路球阀、灭火剂管路单向阀，容积泵入口两位三通阀的一路出口与容积泵入口连接，容积泵入口两位三通阀的另一路出口通过冲洗管路与消防水管路的进水管连接，在容积泵入口两位三通阀的另一路出口与消防水管路的进水管之间的冲洗管路上依次安装有冲洗管路过滤器、冲洗管路单向阀、冲洗管路球阀，容积泵出口与容积泵出口两位三通阀进口连接，容积泵出口两位三通阀的一路出口连接排气管路，另一路出口依次通过灭火剂管路过滤器和灭火剂流量计与消防水管路的出水管连接；

所述控制系统包括plc、驱动器、人机界面，电路连接为：plc分别与消防水流量计、灭火剂流量计、人机界面和驱动器连接，驱动器依次通过伺服电机、容积泵与灭火剂流量计连接。

一种基于伺服控制的灭火剂比例添加装置的实现方法，其特征在于：步骤如下，

第一步，加灭火剂，连接设备；

将灭火剂通过灭火剂容器的加液口注入灭火剂容器内，将消防水管路的进水管口通过法兰与消防水源连接，将消防水管路的出水管口通过法兰与自动喷水灭火系统或泡沫灭火系统的灭火设备连接；

第二歩，设定参数；

根据灭火剂本身特性，在控制系统人机界面上设定好灭火剂的添加比例参数；

第三歩，排气；

使用时，首先旋转容积泵出口两位三通阀开关，切断灭火剂管路过滤器的通道，使容积泵出口与排气管路相通，旋转容积泵进口两位三通阀开关，使容积泵进口与灭火剂管路相通，手动打开灭火剂管路球阀，启动伺服电机，伺服电机带动容积泵旋转，待排气管路排出灭火剂后，排气完毕；

第四歩，实施灭火；

旋转容积泵出口两位三通阀开关，切断排气管路通道，使容积泵出口与灭火剂管路单向阀相通，灭火剂依次经灭火剂容器、灭火剂管路球阀、灭火剂管路单向阀、容积泵入口两位三通阀、容积泵、灭火剂管路过滤器和灭火剂流量计注入消防水管路的出水管中，消防水通过消防水流量计与消防水管路出水管中的灭火剂混合形成混合液，经消防水管路的出水管口流入自动喷水灭火系统或泡沫灭火系统的末端灭火设备实施灭火。

当消防水流量发生变化时，控制系统接收到消防水流量计提供的消防水流量变化信号，经计算分析后确定灭火剂流量，通过控制伺服电机转速，进而控制容积泵流量，同时灭火剂流量计将灭火剂流量实时反馈给控制系统，控制系统将反馈信号与设定的灭火剂添加比例参数对比，达到精确、实时调整灭火剂的添加比例；

第五歩，冲洗；

结束前手动关闭灭火剂管路球阀，手动打开冲洗管路球阀，旋转容积泵入口两位三通阀开关，使冲洗管路与容积泵进口相通，消防水依次通过冲洗管路球阀、冲洗管路单向阀、冲洗管路过滤器、容积泵入口两位三通阀、容积泵、灭火剂管路过滤器和灭火剂流量计口两位三通阀开关，切断灭火剂管路过滤器的通道，使容积泵出口与排气管路相通，消防水流进排气管路，冲洗排气管路。

本发明的有益效果是：本发明通过基于伺服控制技术，克服了传统比例添加装置的混合比精度不够、混合比固定等缺点，解决了自动喷水灭火系统喷头动作后流量变大灭火剂添加量不能实时调整的问题，使灭火剂添加过程响应速度快、控制精度高，混合比可调范围宽，满足了自动喷水灭火系统、泡沫灭火系统的实际需求，且混合比可预先在控制系统输入，系统灵活性、实用性更强。

附图说明

图1是本发明整体结构示意图；

图2是本发明机械本体结构示意图；

图3是本发明机械本体结构俯视图；

图4是本发明控制系统电路连接框图。

图中：1、控制系统；2、人机界面；3、机架；4、伺服电机；5、容积泵；6、冲洗管路；7、冲洗管路球阀；8、冲洗管路单向阀；9、冲洗管路过滤器；10、灭火剂管路；11、灭火剂容器；12、灭火剂管路球阀；13、灭火剂管路单向阀；14、容积泵入口两位三通阀；15、消防水管路；16、消防水流量计；17、排气管路；18、容积泵出口两位三通阀；19、灭火剂管路过滤器；20、灭火剂流量计。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细描述：参照图1至图3，一种基于伺服控制的灭火剂比例添加装置，包括控制系统1、人机界面2、机架3、伺服电机4、容积泵5、冲洗管路6、冲洗管路球阀7、冲洗管路单向阀8、冲洗管路过滤器9、灭火剂管路10、灭火剂容器11、灭火剂管路球阀12、灭火剂管路单向阀13、容积泵入口两位三通阀14、消防水管路15、消防水流量计16、排气管路17、容积泵出口两位三通阀18、灭火剂管路过滤器19、灭火剂流量计20。

在机架3底板上分别固定有伺服电机4、容积泵5、灭火剂容器11、消防水管路15，机架3框架上固定有控制系统1。

伺服电机4通过法兰与容积泵5相连，消防水管路15一端为进水管口15-1，消防水管路15另一端为出水管口15-2，在进水管口15-1和出水管口15-2之间连接有消防水流量计16，灭火剂容器11一端为加液口11-1，灭火剂容器11另一端出口通过灭火剂管路10与容积泵入口两位三通阀14入口连接，在灭火剂容器11与容积泵入口两位三通阀14入口的灭火剂管路10上依次安装有灭火剂管路球阀12、灭火剂管路单向阀13，容积泵入口两位三通阀14的一路出口与容积泵5入口连接，容积泵入口两位三通阀14的另一路出口通过冲洗管路6与消防水管路15的进水管连接，在容积泵入口两位三通阀14的另一路出口与消防水管路15的进水管之间的冲洗管路6上依次安装有冲洗管路过滤器9、冲洗管路单向阀8、冲洗管路球阀7，容积泵5出口与容积泵出口两位三通阀18进口连接，容积泵出口两位三通阀18的一路出口连接排气管路17，另一路出口依次通过灭火剂管路过滤器19和灭火剂流量计20与消防水管路15的出水管连接。

控制系统1包括plc、驱动器、人机界面2，电路连接为：plc分别与消防水流量计16、灭火剂流量计20、人机界面2和驱动器连接，驱动器依次通过伺服电机4、容积泵5与灭火剂流量计20连接。

一种基于伺服控制的灭火剂比例添加装置的实现方法，步骤如下：

第一步，加灭火剂，连接设备；

将灭火剂通过灭火剂容器11的加液口11-1注入灭火剂容器11内，将消防水管路15的进水管口15-1通过法兰与消防水源连接，将消防水管路15的出水管口15-2通过法兰与自动喷水灭火系统或泡沫灭火系统的灭火设备连接；

第二歩，设定参数；

根据灭火剂本身特性，在控制系统1人机界面2上设定好灭火剂的添加比例参数；

第三歩，排气；

使用时，首先旋转容积泵出口两位三通阀18开关，切断灭火剂管路过滤器19的通道，使容积泵5出口与排气管路17相通，旋转容积泵5进口两位三通阀14开关，使容积泵5进口与灭火剂管路10相通，手动打开灭火剂管路球阀12，启动伺服电机4，伺服电机4带动容积泵5旋转，待排气管路17排出灭火剂后，排气完毕；

第四歩，实施灭火；

旋转容积泵出口两位三通阀18开关，切断排气管路17通道，使容积泵5出口与灭火剂管路单向阀13相通，灭火剂依次经灭火剂容器11、灭火剂管路球阀12、灭火剂管路单向阀13、容积泵入口两位三通阀14、容积泵5、灭火剂管路过滤器19和灭火剂流量计20注入消防水管路15的出水管中，消防水通过消防水流量计16与消防水管路15出水管中的灭火剂混合形成混合液，经消防水管路15的出水管口15-2流入自动喷水灭火系统或泡沫灭火系统的末端灭火设备实施灭火。

当消防水流量发生变化时，控制系统1接收到消防水流量计16提供的消防水流量变化信号，经计算分析后确定灭火剂流量，通过控制伺服电机4转速，进而控制容积泵5流量，同时灭火剂流量计20将灭火剂流量实时反馈给控制系统1，控制系统1将反馈信号与设定的灭火剂添加比例参数对比，达到精确、实时调整灭火剂的添加比例；

第五歩，冲洗；

结束前手动关闭灭火剂管路球阀12，手动打开冲洗管路球阀7，旋转容积泵入口两位三通阀14开关，使冲洗管路6与容积泵5进口相通，消防水依次通过冲洗管路球阀7、冲洗管路单向阀8、冲洗管路过滤器9、容积泵入口两位三通阀14、容积泵5、灭火剂管路过滤器19和灭火剂流量计20注入水管路15，待灭火设备不再有灭火剂混合液流出后，旋转容积泵出口两位三通阀18开关，切断灭火剂管路过滤器19的通道，使

容积泵5出口与排气管路17相通，消防水流进排气管路17，冲洗排气管路17。

容积泵入口两位三通阀14的设置，可以选择容积泵5进口分别与灭火剂管路10和冲洗管路6的连接状态。

容积泵出口两位三通阀18的设置，可以选择容积泵5出口分别与灭火剂管路10和排气管路17的连接状态。

灭火剂管路球阀12用来控制灭火剂的通断，灭火剂管路单向阀13用来防止消防水倒流入灭火剂容器11引起灭火剂变质；灭火剂管路过滤器19用于过滤灭火剂中的杂物，灭火剂流量计20用于测量灭火剂的实际流量，并反馈给控制系统1。

消防水流量计16用于测量添加灭火剂前的消防水流量，并输入给控制系统1。

冲洗管路球阀7控制冲洗管路6通断，冲洗管路单向阀8防止冲洗水倒流，冲洗管路过滤器9过滤消防水中杂质。