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(dòng)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(dòng)化控制裝置，適用于平時(shí)長(zhǎng)期閑置不用發(fā)生火災(zāi)時(shí)必須可靠工作的電動(dòng)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(zhǎng)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(guó)家財(cái)產(chǎn)造成了極大的損失，已引起國(guó)家有關(guān)部門的高度重視，因此中華人民共和國(guó)公共安全行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于《消防自動(dòng)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(zhǎng)期處于非運(yùn)行狀態(tài)的設(shè)備應(yīng)具有巡檢功能”;《自動(dòng)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(dòng)控制啟動(dòng)時(shí)，應(yīng)每月模擬自動(dòng)控制的條件啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)一次。”國(guó)家頒發(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(guó)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(tái)巡檢柜，專門用于低頻巡檢，巡檢內(nèi)容有兩個(gè)一是定期用變頻器驅(qū)動(dòng)水泵低速運(yùn)轉(zhuǎn)以避免銹蝕，二是對(duì)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(duì)實(shí)際工作的電氣系統(tǒng)、工藝系統(tǒng)做檢測(cè)，沒有模擬實(shí)際消防情況自動(dòng)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(dòng)啟動(dòng)或發(fā)生火災(zāi)自動(dòng)啟動(dòng)消防泵情況，會(huì)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(dòng)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(huì)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(duì)實(shí)際工作的電氣系統(tǒng)、工藝系統(tǒng)做全面檢測(cè)，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(duì)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(guó)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(dòng)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(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范和人民需要的消防泵自動(dòng)控制和巡檢裝置。本發(fā)明是具有電動(dòng)消防泵自動(dòng)控制和智能仿真巡檢綜合功能的消防自動(dòng)化控制裝置，具有有變頻和工頻兩種自動(dòng)巡檢方式，彌補(bǔ)了目前市場(chǎng)上低頻自動(dòng)巡檢柜及工頻自動(dòng)巡檢柜各自的不足，仿真消防泵實(shí)際工作情況對(duì)電氣全系統(tǒng)和部分水道系統(tǒng)自動(dòng)巡檢，在巡檢時(shí)驅(qū)動(dòng)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(chǎng)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(dòng)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(dòng)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(duì)電源過電壓、欠電壓、缺相、故障等內(nèi)容進(jìn)行檢測(cè)、報(bào)警等功能的PC級(jí)雙電源自動(dòng)切換裝置，工作電源故障時(shí)可自動(dòng)或手動(dòng)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(dòng)、軟起動(dòng)器起動(dòng)、變頻器起動(dòng)等幾種方案。在全壓起動(dòng)、星-角起動(dòng)方案中，消防泵自動(dòng)控制和巡檢共用主回路和控制電路，自動(dòng)控制工作于工頻，自動(dòng)巡檢工作于變頻，控制電路采用共用電源；在自耦降壓起動(dòng)、軟起動(dòng)器起動(dòng)方案中，自動(dòng)控制工作于工頻，對(duì)系統(tǒng)巡檢時(shí)工作于工頻，驅(qū)動(dòng)消防泵轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)工作于變頻；在變頻器起動(dòng)方案中自動(dòng)控制和巡檢均工作于工頻，變頻器自動(dòng)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(dòng)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(hào)的采集、運(yùn)算及發(fā)出指令，實(shí)現(xiàn)對(duì)消防泵滅火系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)控制和自動(dòng)巡檢。系統(tǒng)自動(dòng)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(dòng)觸發(fā)立即自動(dòng)巡檢，對(duì)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(hào)、火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警控制器自動(dòng)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(hào)，對(duì)消防自動(dòng)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(cè)和運(yùn)算分析，每一個(gè)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?duì)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(dòng)，以進(jìn)一步提高消防泵自動(dòng)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(duì)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(dòng)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(dòng)裝置，其特征是在全壓起動(dòng)、星-角起動(dòng)方案中，在雙電源自動(dòng)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(dòng)切換，消防系統(tǒng)自動(dòng)控制時(shí)以工頻工作，巡檢時(shí)以變頻工作，不對(duì)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(dòng)、軟起動(dòng)器起動(dòng)方案中，在雙電源自動(dòng)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(dòng)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(dòng)問題。⑤顯示部件，其特征是包括觸摸屏、顯示終端、信號(hào)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(hào)箱，用來對(duì)消防系統(tǒng)的工作狀態(tài)進(jìn)行顯示或干預(yù)。信號(hào)箱的信號(hào)設(shè)置簡(jiǎn)明扼要，設(shè)電源監(jiān)視信號(hào)燈、消防信號(hào)燈、巡檢設(shè)備信號(hào)燈和故障信號(hào)燈等信號(hào)，便于不具備電氣專業(yè)知識(shí)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(duì)最具代表性的“軟起動(dòng)器起動(dòng)”及“直接起動(dòng)”這兩種方案結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。圖I是兩臺(tái)消火栓泵一用一備，軟驅(qū)動(dòng)器起動(dòng)方式自動(dòng)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(duì)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(dòng)裝置，實(shí)現(xiàn)巡檢時(shí)提供變頻電源低速驅(qū)動(dòng)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(dòng)器起動(dòng)方式，由低壓斷路器1QF、2QF，接觸器1QC1、1QC2、2QC1、2QC2、軟起動(dòng)器及熱繼電器1KH、2KH組成。
圖2是兩臺(tái)消火栓泵一用一備，直接起動(dòng)方式自動(dòng)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(dòng)切換裝置ATS2組成控制和驅(qū)動(dòng)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(dòng)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(duì)應(yīng)圖2兩臺(tái)消火栓泵一用一備，直接起動(dòng)方式自動(dòng)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(dòng)切換裝置；智能控制器；控制和驅(qū)動(dòng)裝置；主回路和控制電路；顯示部件。其特征是它適用于長(zhǎng)期閑置不用但發(fā)生火災(zāi)時(shí)必須可靠工作的電動(dòng)消防泵等重要用電設(shè)備，同時(shí)具有對(duì)電動(dòng)消防水泵自動(dòng)控制和自動(dòng)巡檢兩種功能，仿真消防泵實(shí)際工作情況對(duì)電氣全系統(tǒng)和部分水道系統(tǒng)自動(dòng)巡檢，可按設(shè)定周期或隨時(shí)手動(dòng)觸發(fā)進(jìn)行自動(dòng)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(hào)的采集及發(fā)出指令，對(duì)消防泵自動(dòng)控制和巡檢。消防泵巡檢自動(dòng)按預(yù)置的周期7天(可調(diào))進(jìn)行一次，或隨時(shí)手動(dòng)觸發(fā)立即巡檢，對(duì)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(hào)、火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警控制器自動(dòng)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(hào)，對(duì)消防自動(dòng)控制系統(tǒng)的響應(yīng)進(jìn)行檢測(cè)和運(yùn)算分析，對(duì)自動(dòng)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(dòng)、工作泵故障備用泵自投等項(xiàng)目進(jìn)行巡回檢測(cè)，每ー個(gè)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(duì)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(dòng)，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(duì)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(gè)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(duì)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(dòng)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(dòng)裝置，其特征是在全壓起動(dòng)、星-角起動(dòng)方案中，在雙電源自動(dòng)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(dòng)切換，消防系統(tǒng)自動(dòng)控制工作時(shí)以エ頻工作，巡檢時(shí)以變頻工作，不對(duì)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(dòng)、軟起動(dòng)器起動(dòng)方案中，在雙電源自動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)、軟起動(dòng)器起動(dòng)、變頻器起動(dòng)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(dòng)巡檢時(shí)電氣系統(tǒng)處于監(jiān)測(cè)中。在全壓起動(dòng)、星-角起動(dòng)方案中，消防泵自動(dòng)控制和巡檢共用主回路和控制電路，自動(dòng)控制工作于エ頻，自動(dòng)巡檢工作于變頻，控制電路采用共用電源；在自耦降壓起動(dòng)、軟起動(dòng)器起動(dòng)方案中，自動(dòng)控制工作于エ頻，對(duì)自動(dòng)巡檢工作于エ頻，驅(qū)動(dòng)消防泵轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)工作于變頻，控制電路采用共用電源；在變頻器起動(dòng)方案中自動(dòng)控制和巡檢均工作于エ頻，變頻器自動(dòng)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(hào)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(duì)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(dòng)消防泵自動(dòng)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(zhǎng)期閑置不用發(fā)生火災(zāi)時(shí)必須可靠工作的電動(dòng)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(duì)電氣全系統(tǒng)和部分水道系統(tǒng)自動(dòng)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(chǎng)上自動(dòng)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(hào)H02J9/06GK102694412SQ201110124659
公開日2012年9月26日 申請(qǐng)日期2011年5月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月16日
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