專利名稱：智能仿真型巡檢電控(配電)柜的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)自動化控制、仿真運(yùn)行及監(jiān)控等綜合技術(shù)，屬于一種電氣自動化控制裝置，適用于平時(shí)長期閑置不用發(fā)生火災(zāi)時(shí)必須可靠工作的電動消防給水泵、噴淋泵等重要消防沒備組成的消防系統(tǒng)和其他具有類似情況的重要系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
消防水泵是使用最廣泛的消防設(shè)備之一，使用消火栓、噴淋系統(tǒng)等終端設(shè)備實(shí)施 滅火。消防水泵房環(huán)境潮濕，建成地下或半地下建筑時(shí)環(huán)境更為惡劣，導(dǎo)致電氣性能降低，泵軸、泵葉輪出現(xiàn)銹蝕甚至銹死現(xiàn)象，長期閑置不用常常出現(xiàn)日常維護(hù)管理缺失，電氣和工藝設(shè)備、管路存在故障不能及時(shí)被發(fā)現(xiàn)和維修，導(dǎo)致火災(zāi)發(fā)生后消防系統(tǒng)不能發(fā)揮作用而貽誤最佳滅火時(shí)機(jī)的案例很多，給人們的生命安全和國家財(cái)產(chǎn)造成了極大的損失，已引起國家有關(guān)部門的高度重視，因此中華人民共和國公共安全行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于《消防自動恒壓給水設(shè)備的性能要求和實(shí)驗(yàn)方法》(GA30. 2)第5章中規(guī)定“消防泵長期處于非運(yùn)行狀態(tài)的設(shè)備應(yīng)具有巡檢功能”;《自動噴水滅火系統(tǒng)施工及驗(yàn)收規(guī)范》的9. O. 4條規(guī)定“當(dāng)消防水泵為自動控制啟動時(shí)，應(yīng)每月模擬自動控制的條件啟動運(yùn)轉(zhuǎn)一次?！眹翌C發(fā)的設(shè)計(jì)、施工、驗(yàn)收規(guī)范中也有類似要求。目前生產(chǎn)的具有巡檢功能的消防泵電控柜產(chǎn)品基本按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)圖集《火災(zāi)報(bào)警及消防控制》(04X501)生產(chǎn)，有工頻和變頻兩種方案。變頻巡檢柜工作原理是在消防泵實(shí)際工作的電控柜外另增加一臺巡檢柜，專門用于低頻巡檢，巡檢內(nèi)容有兩個一是定期用變頻器驅(qū)動水泵低速運(yùn)轉(zhuǎn)以避免銹蝕，二是對消防泵低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)出水管的水量檢查，只要泵轉(zhuǎn)并且水管出水即為巡檢成功。沒有對實(shí)際工作的電氣系統(tǒng)、工藝系統(tǒng)做檢測，沒有模擬實(shí)際消防情況自動運(yùn)行，這是其電控系統(tǒng)固有的缺陷決定的，因?yàn)樵谘矙z過程中如果出現(xiàn)手動啟動或發(fā)生火災(zāi)自動啟動消防泵情況，會將低頻電源串入工頻電網(wǎng)而污染電網(wǎng)和燒毀元件、線路，必須在巡檢時(shí)把消防泵正常工作的電氣主電路、控制電路隔離掉。假如實(shí)際工作的電氣系統(tǒng)存在故障如斷路器跳閘(或斷開狀態(tài))、熱繼電器過負(fù)荷、中間(時(shí)間)繼電器不動作或觸點(diǎn)沒吸合、主電路和控制電路斷線等問題，在巡檢時(shí)不能被發(fā)現(xiàn)，但仍然會指示巡檢成功，不僅不能反映消防系統(tǒng)的真正工作情況，反而讓使用者麻痹大意。在工頻巡檢方案中也沒有對實(shí)際工作的電氣系統(tǒng)、工藝系統(tǒng)做全面檢測，存在相似問題。在標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)圖集(04X501)的編制說明第8條“消防設(shè)備的巡檢”中明確提出了部分主要缺陷，如“采用低頻巡檢時(shí)，電機(jī)通過巡檢柜中的開關(guān)、變頻器及接觸器接通主回路。實(shí)現(xiàn)低速運(yùn)轉(zhuǎn)，不對水管產(chǎn)生過高的壓力，但主同路設(shè)備未參予巡檢”。這些產(chǎn)品雖然明顯不滿足現(xiàn)行國家規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)要求，但由于沒有更好的產(chǎn)品問世，仍被大量使用于工程的消防系統(tǒng)中。

發(fā)明內(nèi)容
上述提到問題是消防自動巡檢系統(tǒng)中一系列技術(shù)難題中的一部分，至今沒有被解決，現(xiàn)在急需能仿真實(shí)際工作、功能齊全、保證消防系統(tǒng)能可靠工作、真實(shí)滿足國家標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范和人民需要的消防泵自動控制和巡檢裝置。本發(fā)明是具有電動消防泵自動控制和智能仿真巡檢綜合功能的消防自動化控制裝置，具有有變頻和工頻兩種自動巡檢方式，彌補(bǔ)了目前市場上低頻自動巡檢柜及工頻自動巡檢柜各自的不足，仿真消防泵實(shí)際工作情況對電氣全系統(tǒng)和部分水道系統(tǒng)自動巡檢，在巡檢時(shí)驅(qū)動水泵運(yùn)轉(zhuǎn)避免銹蝕，能從根本上避免低頻巡檢時(shí)把低頻串入電網(wǎng)的危險(xiǎn)，正常工作時(shí)所有出現(xiàn)的故障在巡檢時(shí)均可發(fā)現(xiàn)并報(bào)警，提醒工作人員及時(shí)維修維護(hù)，可使系統(tǒng)處于高度可靠的待機(jī)狀態(tài)隨時(shí)投入工作。把消防泵實(shí)際工作的電控柜和巡檢柜合二為一，可以減少柜間接線減少現(xiàn)場工程量，減少故障率，還能減少占用建筑面積。本發(fā)明所解決的技術(shù)問題采用下列技術(shù)方法實(shí)現(xiàn)，其特征包括下列部分雙電源自動切換裝置；主回路和控制電路；智能控制器及軟件；控制和驅(qū)動裝置；顯示部件。①在裝置進(jìn)線處沒做隔離、短路保護(hù)的低壓斷路器和具有對電源過電壓、欠電壓、缺相、故障等內(nèi)容進(jìn)行檢測、報(bào)警等功能的PC級雙電源自動切換裝置，工作電源故障時(shí)可自動或手動切換到備用電源，以滿足消防系統(tǒng)電源可靠性要求。 ②主同路和控制電路主回路方案主要有直接、星-角、自耦降壓起動、軟起動器起動、變頻器起動等幾種方案。在全壓起動、星-角起動方案中，消防泵自動控制和巡檢共用主回路和控制電路，自動控制工作于工頻，自動巡檢工作于變頻，控制電路采用共用電源；在自耦降壓起動、軟起動器起動方案中，自動控制工作于工頻，對系統(tǒng)巡檢時(shí)工作于工頻，驅(qū)動消防泵轉(zhuǎn)動時(shí)工作于變頻；在變頻器起動方案中自動控制和巡檢均工作于工頻，變頻器自動控制和巡檢時(shí)分別工作于不同的頻率。其特征為消防系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行和巡檢共用控制電路元件、線路和主回路的全部或部分元件、線路，自動巡檢時(shí)電氣系統(tǒng)被處于監(jiān)控中。③智能控制器硬件包括工業(yè)控制計(jì)算機(jī)(或單片機(jī))及外圍相關(guān)輸入輸出部件和(或)PLC可編程序控制器，通過應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)信號的采集、運(yùn)算及發(fā)出指令，實(shí)現(xiàn)對消防泵滅火系統(tǒng)進(jìn)行自動控制和自動巡檢。系統(tǒng)自動巡檢按預(yù)置的周期7天(可調(diào))進(jìn)行一次，或隨時(shí)手動觸發(fā)立即自動巡檢，對消防泵實(shí)際工作的主電路、控制電路和部分水路進(jìn)行仿真巡檢，模擬火災(zāi)發(fā)生時(shí)可能出現(xiàn)的如消火栓按鈕被觸發(fā)、水流指示器發(fā)出噴淋信號、火災(zāi)自動報(bào)警控制器自動或消防應(yīng)急、系統(tǒng)出現(xiàn)故障、工作泵故障備用泵自投等項(xiàng)目逐項(xiàng)仿真生成觸發(fā)信號，對消防自動控制系統(tǒng)的主同路和控制電路的元件、線路、系統(tǒng)軟件、消防泵和相關(guān)外圍組成部分的響應(yīng)情況進(jìn)行檢測和運(yùn)算分析，每一個項(xiàng)目均有巡檢成功或失敗指示，巡檢失敗時(shí)發(fā)聲光報(bào)警，保留到故障解除，巡檢成功說明消防系統(tǒng)處于可靠的待機(jī)狀態(tài)?？刂破鲗χ匾h(huán)節(jié)在控制軟件上采用了 “冗余程序”，在硬件采用雙路驅(qū)動，以進(jìn)一步提高消防泵自動運(yùn)行的可靠性。在控制器自身具有的自診斷程序外專門設(shè)計(jì)了診斷程序軟件，同時(shí)監(jiān)控控制器內(nèi)軟件運(yùn)行和硬件(物理層面)狀況，同時(shí)專門設(shè)計(jì)了硬件監(jiān)控系統(tǒng)對控制器運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)控，即使萬一控制器出現(xiàn)死機(jī)等極端情況能馬上轉(zhuǎn)入高可靠性的常規(guī)繼電-接觸器自動控制系統(tǒng)繼續(xù)工作，并發(fā)出報(bào)警。智能控制器及軟件采用這些的技術(shù)方案，使消防系統(tǒng)具有極高的安全性。④控制和驅(qū)動裝置，其特征是在全壓起動、星-角起動方案中，在雙電源自動切換裝置出線側(cè)設(shè)置專用切換裝置實(shí)現(xiàn)工頻和變頻自動切換，消防系統(tǒng)自動控制時(shí)以工頻工作，巡檢時(shí)以變頻工作，不對消防管網(wǎng)產(chǎn)生過高壓力，采用此裝置可從根本上避免低頻巡檢時(shí)因短路燒毀電控柜和把低頻串入電網(wǎng)而污染電網(wǎng)的危險(xiǎn)。在自耦降壓起動、軟起動器起動方案中，在雙電源自動切換裝置出線側(cè)設(shè)置接觸器和變頻器，用于巡檢時(shí)低速驅(qū)動消防泵，此技術(shù)措施可避免在轉(zhuǎn)差率較低時(shí)電機(jī)過熱和泵振動問題。⑤顯示部件，其特征是包括觸摸屏、顯示終端、信號燈、訊響器，可以是他們的組合或其中之一，顯示部件設(shè)置在消防泵房消防泵電控柜上，或其他有人值班或需要的地方設(shè)信號箱，用來對消防系統(tǒng)的工作狀態(tài)進(jìn)行顯示或干預(yù)。信號箱的信號設(shè)置簡明扼要，設(shè)電源監(jiān)視信號燈、消防信號燈、巡檢設(shè)備信號燈和故障信號燈等信號，便于不具備電氣專業(yè)知識的人員看懂和操作。能直觀、及時(shí)掌握消防系統(tǒng)的工作情況。


在實(shí)際工程中消防系統(tǒng)的組成和功能要求不同，使得本發(fā)明的實(shí)施有多種方案，每種方案涉及到一系列圖紙和軟件，包括電氣主電路原理圖、控制電路原理圖、控制器輸 入輸出電路圖、端子排列圖、外部管線圖、元件(裝置)接線圖、電控柜內(nèi)、外元件布置圖、柜體結(jié)構(gòu)圖、柜體開孔圖、標(biāo)志牌圖等圖和不同的應(yīng)用軟件，下面對最具代表性的“軟起動器起動”及“直接起動”這兩種方案結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)一步說明。圖I是兩臺消火栓泵一用一備，軟驅(qū)動器起動方式自動控制和巡檢主電路圖。在圖I所示實(shí)施例中，消防泵工作和對電氣巡檢在主回路和二次電路實(shí)現(xiàn)；低壓斷路器及變頻器(圖中省略)組成控制和驅(qū)動裝置，實(shí)現(xiàn)巡檢時(shí)提供變頻電源低速驅(qū)動消防泵運(yùn)轉(zhuǎn)。分別設(shè)低壓斷路器PQF和KQF為PLC (或其他類型控制器)和控制電路提供電源，實(shí)現(xiàn)兩種電源互相監(jiān)控。消防泵主回路為軟驅(qū)動器起動方式，由低壓斷路器1QF、2QF，接觸器1QC1、1QC2、2QC1、2QC2、軟起動器及熱繼電器1KH、2KH組成。
圖2是兩臺消火栓泵一用一備，直接起動方式自動控制和巡檢主電路圖。在圖2所示實(shí)施例中，低壓斷路器QF3、變頻器U、自動切換裝置ATS2組成控制和驅(qū)動裝置，實(shí)現(xiàn)工作和巡檢時(shí)工頻和變頻的切換。分別設(shè)低壓斷路器PQF和KQF為PLC(或其他類型控制器)和控制電路提供電源，實(shí)現(xiàn)兩種電源互相監(jiān)控。消防泵主回路為全壓直接起動方式，由低壓斷路器1QF、2QF，接觸器1QC、2QC及熱繼電器1KH、2KH組成。圖3 10是對應(yīng)圖2兩臺消火栓泵一用一備，直接起動方式自動控制和巡檢的控制電路圖，其中部分電路可由軟件實(shí)現(xiàn)。
權(quán)利要求
1.智能仿真型消防巡檢電控(配電)柜，它包括雙電源自動切換裝置；智能控制器；控制和驅(qū)動裝置；主回路和控制電路；顯示部件。其特征是它適用于長期閑置不用但發(fā)生火災(zāi)時(shí)必須可靠工作的電動消防泵等重要用電設(shè)備，同時(shí)具有對電動消防水泵自動控制和自動巡檢兩種功能，仿真消防泵實(shí)際工作情況對電氣全系統(tǒng)和部分水道系統(tǒng)自動巡檢，可按設(shè)定周期或隨時(shí)手動觸發(fā)進(jìn)行自動巡檢。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的智能控制器，其特征是由エ業(yè)控制計(jì)算機(jī)(或單片機(jī))、輸入輸出電路或PLC可編程控制器實(shí)現(xiàn)信號的采集及發(fā)出指令，對消防泵自動控制和巡檢。消防泵巡檢自動按預(yù)置的周期7天(可調(diào))進(jìn)行一次，或隨時(shí)手動觸發(fā)立即巡檢，對消防泵實(shí)際工作的主電路、控制電路和部分水路進(jìn)行仿真巡檢，模擬火災(zāi)發(fā)生時(shí)出現(xiàn)的如消火栓按鈕被觸發(fā)、水流指示器發(fā)出噴淋信號、火災(zāi)自動報(bào)警控制器自動或消防應(yīng)急、系統(tǒng)出現(xiàn)故障等情況逐項(xiàng)生成觸發(fā)信號，對消防自動控制系統(tǒng)的響應(yīng)進(jìn)行檢測和運(yùn)算分析，對自動控制電路的一、二次回路元件及線路和水路系統(tǒng)、消防泵啟動、工作泵故障備用泵自投等項(xiàng)目進(jìn)行巡回檢測，每ー個項(xiàng)目均有巡檢成功或失敗指示，巡檢失敗時(shí)發(fā)聲光報(bào)警，保留到故障解除，巡檢成功說明消防系統(tǒng)處于可靠的待機(jī)狀態(tài)。仿真消防巡檢是在實(shí)際工作電氣、水路系統(tǒng)中進(jìn)行，正常工作時(shí)所有可能發(fā)生的故障在巡檢時(shí)均可發(fā)現(xiàn)并報(bào)警。
控制器對重要環(huán)節(jié)在控制軟件上采用了“冗余程序”，在硬件采用雙路驅(qū)動，同時(shí)在線工作，其中ー套軟、硬件系統(tǒng)故障時(shí)，另ー套軟、硬件系統(tǒng)不受影響繼續(xù)工作；在控制器自身具有的自診斷程序外專門設(shè)計(jì)了診斷程序軟件，同時(shí)監(jiān)控控制器內(nèi)軟件運(yùn)行和硬件(物理層面)狀況；設(shè)置硬件監(jiān)控系統(tǒng)對控制器運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)控，設(shè)置的硬件監(jiān)控系統(tǒng)包括兩個時(shí)間繼電器及相關(guān)電路，與診斷程序軟件采用應(yīng)答方式對控制器運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)控，即使萬一控制器出現(xiàn)死機(jī)等極端情況能馬上轉(zhuǎn)入高可靠性的常規(guī)繼電-接觸器自動控制系統(tǒng)繼續(xù)エ作，并發(fā)出報(bào)警，以保證系統(tǒng)具有極高的可靠性和安全性。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的控制和驅(qū)動裝置，其特征是在全壓起動、星-角起動方案中，在雙電源自動切換裝置出線側(cè)設(shè)置切換裝置實(shí)現(xiàn)エ頻和變頻自動切換，消防系統(tǒng)自動控制工作時(shí)以エ頻工作，巡檢時(shí)以變頻工作，不對消防管網(wǎng)產(chǎn)生過高壓力，采用此裝置可從根本上避免低頻巡檢時(shí)因短路燒毀電控柜和把低頻串入電網(wǎng)而污染電網(wǎng)的危險(xiǎn)。在自耦降壓起動、軟起動器起動方案中，在雙電源自動切換裝置出線側(cè)設(shè)置接觸器和變頻器，用于巡檢時(shí)低速驅(qū)動消防泵，此技術(shù)措施可避免在轉(zhuǎn)差率較低時(shí)電機(jī)過熱和泵振動問題。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的主回路和控制電路,其特征是主回路方案主要有直接、星-角、自耦降壓起動、軟起動器起動、變頻器起動等幾種方案，消防系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行和巡檢共用控制電路元件、線路和主回路的全部或部分元件、線路，自動巡檢時(shí)電氣系統(tǒng)處于監(jiān)測中。在全壓起動、星-角起動方案中，消防泵自動控制和巡檢共用主回路和控制電路，自動控制工作于エ頻，自動巡檢工作于變頻，控制電路采用共用電源；在自耦降壓起動、軟起動器起動方案中，自動控制工作于エ頻，對自動巡檢工作于エ頻，驅(qū)動消防泵轉(zhuǎn)動時(shí)工作于變頻，控制電路采用共用電源；在變頻器起動方案中自動控制和巡檢均工作于エ頻，變頻器自動控制和巡檢時(shí)分別工作于不同的頻率，控制電路采用共用電源?？刂齐娐房捎沙Ｒ?guī)硬件電路實(shí)現(xiàn)頁可由軟件實(shí)現(xiàn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的顯示部件，其特征是包括觸摸屏、顯示終端、信號燈、訊響器，可以是它們的組合或其中之一，顯示部件設(shè)置在消防泵房消防泵電控柜或其他有人值班或需要的地方，用 來對消防系統(tǒng)的工作狀態(tài)進(jìn)行顯示或干預(yù)。
全文摘要
一種具有電動消防泵自動控制和巡檢綜合功能的智能仿真型巡檢電控(配電)柜，適用于平時(shí)長期閑置不用發(fā)生火災(zāi)時(shí)必須可靠工作的電動消防給水泵、噴淋泵等重要消防設(shè)備組成的消防系統(tǒng)和其他具有類似情況的重要系統(tǒng)，仿真消防泵實(shí)際工作情況對電氣全系統(tǒng)和部分水道系統(tǒng)自動巡檢，存在的故障在巡檢時(shí)均可發(fā)現(xiàn)并報(bào)警，彌補(bǔ)了目前市場上自動巡檢柜的不足，能從根本上避免低頻巡檢時(shí)把低頻串入電網(wǎng)而污染電網(wǎng)和燒壞電控柜的危險(xiǎn)，可使系統(tǒng)處于高度可靠的待機(jī)狀態(tài)隨時(shí)投入消防工作。
文檔編號H02J9/06GK102694412SQ201110124659
公開日2012年9月26日 申請日期2011年5月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月16日
發(fā)明者其他發(fā)明人請求不公開姓名, 黃紹紅 申請人:計(jì)孝奎, 黃紹紅