渦噴消防車的智能控制方法

2023-07-18 20:16:41

專利名稱：渦噴消防車的智能控制方法
技術領域：
本發明涉及一種控制方法，具體涉及一種渦噴消防車的智能控制方法。
背景技術：
隨著世界經濟的發展，對生命安全、財產安全的保障日益重視，這對消防行業、消防裝備提出了新的要求。為滿足城市建築火災的需要，同時滿足各類工業火災和交通環境的安全的需要，渦噴消防車孕育而出。渦噴消防車是將航空渦輪噴氣發動機(以下簡稱渦噴發動機)作為噴射滅火劑的動力裝置，將其安裝在汽車底盤上，相應配置水箱、泡沫箱、水泵，組成高機動性的消防車。該車能噴射出大流量、高速度、高強度的滅火劑，噴射距離遠，穿透火焰中心能力強，充分發揮了滅火面積大，滅火能力強的優勢，大幅度提高了滅火效率，減少了水潰災害和環境汙染，是解決撲滅油田、大型石油化工企業、天然氣泵站、航空機場、高速隧道的火災需求理想的，同時還具正壓送風，能對事故現場迅速冷卻降溫，稀釋和吸收有毒有害氣體，實現有效的保障人身生命安全和財產的安全。渦噴消防車的核心裝置渦噴發動機，是殲擊5型飛機所使用的發動機，對操作要求高，啟動點火步驟複雜，操作人員短時間難以掌握，特別是消防部隊大部分人員沒有接觸過飛機發動機，對渦噴消防車望而生畏，感到技術含量高，擔心由於操作不當引起的故障。對該車的推廣和應用，產生極其不利的影響。

發明內容
本發明的目的是為了克服現有技術的不足，提供一種渦噴消防車的智能控制方法，本發明根據渦噴發動機的啟動點火邏輯順序，進行編程控制，解決操作複雜、人員短時間內難以掌握的缺點，使操作步驟簡單、方便，有利於操作人員進行滅火戰鬥作業。本發明是以如下技術方案實現的一種渦噴消防車的智能控制方法，由以中央處理模塊為核心的控制器，控制渦噴消防車的核心裝置一渦噴發動機的啟動、使用、停車(或應急停車)，其特徵在於，步驟如下
(1).渦噴發動機處於停車狀態，開啟渦噴發動機燃油供油系統，進入待機狀態；
⑵.渦噴發動機燃油系統壓力達到設定壓力，開啟啟動系統；
(3).渦噴發動機由啟動系統帶動達到點火轉速時，開啟工作油路，持續加大油門，提高渦噴發動機轉速；
⑷.渦噴發動機,達到自行運轉轉速時,關閉啟動系統；
(5).渦噴發動機，達到慢車運轉轉速時，渦噴發動機啟動完畢；
以上步驟⑴-步驟(5)構成啟動程序；
(6).渦噴發動機轉速達到暖機轉速時，停止增大油門，保持一段時間進行暖機後，繼續增大油門；
(7).渦噴發動機達到作業轉速時，打開滅火劑閥門，經渦噴發動機換能後，進行噴霧滅火作業；以上步驟(6)、步驟(7)構成工作程序；
(8).在渦噴發動機作業轉速時，先關閉滅火劑閥門，再減小渦噴發動機油門。(9).當降至冷機轉速時，停止減小油門，冷機一段時間後，將油門恢復到最小位置。(10).當排氣溫度由下降變為回升時，關閉工作油路及燃油供油系統，渦噴發動機停車，直至達到停車狀態。以上步驟⑶-步驟O 構成停車程序。本發明的優化方案中，還設有應急停車的工作步驟
(11).同時關閉燃油供油系統及工作油路，油門恢復到最小位置，關閉啟動系統，渦噴發動機應急停車，直至達到停車狀態。以上步驟(11)構成應急停車程序。所述的步驟⑴渦噴發動機的停車狀態，是渦噴發動機的轉速為O轉/分。所述的步驟⑵燃油系統壓力設定值為O. 03 O. IlMPa0所述的步驟⑶啟動系統包括啟動液壓馬達(以下簡稱啟動馬達)、啟動油泵以及點火線圈，啟動馬達帶動渦噴發動機轉動，啟動油泵向點火噴嘴供油，由點火線圈點燃燃油。所述的步驟⑶渦噴發動機的點火轉速為1100±100轉/分。所述的步驟⑷渦噴發動機的自行運轉轉速為2000±100轉/分。所述的步驟⑵-⑷的啟動系統的開啟至關閉的時間為O 60秒，超過要求時間，且渦噴發動機轉速未達到自行運轉轉速，即2000± 100轉/分時，渦噴發動機進入應急停車步驟。所述的步驟(5)渦噴發動機的慢車運轉轉速為2500± 100轉/分。所述的步驟(5)渦噴發動機慢車運轉時，即轉速為2500± 100轉/分時，渦噴發動機的排氣溫度不大於540°C，超過要求溫度時渦噴發動機進入應急停車步驟。所述的步驟(6)渦噴發動機暖機轉速為5000±300轉/分。所述的步驟(6)，暖機時間氣溫在-10°C以上時I 2分鐘，氣溫在-10°C以下時暖機時間為2 3分鐘。所述的步驟(6)時，渦噴發動機的瞬時排氣溫度不大於680°C，氣溫在-10°C以下時不應超過720°C，超過要求溫度時，渦噴發動機進入應急停車步驟。所述的步驟(7)渦噴發動機作業轉速為8000 10500轉/分。所述的步驟(7)在進行噴霧時，渦噴發動機的排氣溫度大於720°C，，超過要求溫度時，先關閉滅火劑閥，渦噴發動機再進入應急停車步驟。所述的步驟(7)在進行噴霧時，消防車罐體內滅火劑液位低於1/5時系統自動聲光報警。所述的步驟(7)在進行噴霧時，渦噴發動機轉速低於8000轉/分時，自動關閉滅火劑閥門。所述的的步驟(9)，冷機時間氣溫在-10°C以上時I 2分鐘，氣溫在-10°C以下時暖機時間為2 3分鐘。所述步驟⑷ (7)時，渦噴發動機潤滑油溫度超過90°C，渦噴發動機進入應急停車步驟。
所述步驟⑷ (6)時，潤滑油壓力小於O. 02 MPa時，渦噴發動機進入應急停車步驟。所述步驟(7)時，潤滑油壓力小於O. 14 MPa或大於O. 35 MPa時，渦噴發動機進入應
急停車步驟。完成上述發明步驟的設備結構如下一種渦噴消防車智能控制系統，設有以中央處理模塊為核心的控制器，其特徵在於，輸入裝置、檢測裝置與攝像裝置的輸出，均連接到該控制器；該控制器的輸出，連接到顯示裝置與執行單元；同時，該控制器的輸出還連接到所述的攝像裝置。
所述的控制器包括中央處理模塊、開關量輸入接口、數字量輸入接口、電壓型模擬量輸入接口、電流型模擬量輸入接口、視頻信號電路、輸入電路、ADC晶片、電源處理電路、復位電路，輸出電路、CAN通信電路、RS232通信電路、RS485通信電路、RJ45通信電路、場效應管、繼電器、PWM接口，中央處理模塊分別與復位電路、模擬量輸入I接口、CAN通信電路、RS232通信電路、RS485通信電路連接，通過系統總線分別與輸入電路、ADC晶片、輸出電路相連；輸入電路與開關量輸入接口連接；ADC晶片與模擬量輸入2接口連接；輸出電路分別與場效應管、繼電器、PWM接口連接。所述的中央處理模塊，包含控制信號輸入模塊、控制信號輸出模塊、錯誤診斷及處理模塊、動作控制模塊、發動機啟動控制模塊；其中發動機啟動控制模塊，包括操作優先級處理、點火控制處理、速度控制處理及點火信號輸出。所述的的檢測裝置包括，渦噴發動機的潤滑油溫度傳感器、燃油壓力傳感器、潤滑油壓力傳感器、排氣溫度傳感器、轉速傳感器、燃油箱液位傳感器以及車輛的液壓系統壓力傳感器、水泵壓力傳感器、水罐液位傳感器、泡沫罐液位傳感器、底盤發動機轉速傳感器，可檢測渦噴發動機的潤滑油溫度、燃油壓力、潤滑油壓力、排氣溫度、轉速、燃油箱液位以及車輛的液壓系統壓力、水泵壓力、水罐液位、泡沫罐液位、底盤發動機轉速等參數。所述的檢測裝置可以與控制器直接連接，通過控制器處理後在顯示裝置上進行參數顯示,也可與潤滑油溫度表、燃油壓力表、潤滑油壓力表、排氣溫度表、轉速表、燃油箱液位表以及車輛的液壓系統壓力表、水泵壓力表、水罐液位表、泡沫罐液位表、底盤發動機轉速表連接進行直接顯示。所述的控制器分別與輸入裝置、顯示器、攝像裝置、檢測裝置進行連接，連接方式可以為模擬量、開關量、數字量等信號，也可採用CAN總線、Profibus現場總線等總線形式。所述的執行單元為渦噴發動機的輸油泵、總開關(防火開關)、啟動油泵、點火線圈、供油泵、油門開關、油量開關、啟動馬達，車輛液壓系統，渦噴發動機的迴轉、俯仰的電磁閥組或電磁比例閥組，攝像探頭的變焦、對焦裝置，攝像探頭支架的升降、俯仰及旋轉裝置，消防水泵啟閉裝置、水路啟閉電磁閥，和/或泡沫啟閉電磁閥。本發明有益效果如下解決了渦噴發動機的啟動複雜，人員難以短時間掌握的問題，開發了渦噴發動機智能啟動控制軟體系統，簡化了操作，具有較高的安全性，可靠性，提高了作戰人員及設備的使用安全性。程序中預設作業參數，超過預定數值時，還可進行光電報警，保障了作戰安全性，提高了作戰效率，降低了作戰人員勞動強度。


圖I為本發明渦噴消防車智能控制方法流程圖。
具體實施例方式參照圖1，渦噴消防車智能控制方法，由渦噴消防車的核心裝置，渦噴發動機的啟動、使用、停車、應急停車等各步驟組成，
啟動步驟如下
(1).渦噴發動機處於停車狀態，輸入啟動信號，控制器開啟渦噴發動機燃油供油系統，即啟動輸油泵、總開關(防火開關)，進入準備狀態。如發動機未處於停車狀態，輸入啟動信號無效。(2).渦噴發動機燃油系統壓力達到O. 03MPa時，控制器開啟啟動系統，該系統包括啟動馬達、啟動油泵以及點火線圈，啟動馬達帶動渦噴發動機進行轉動，啟動油泵向點火噴嘴供油，由點火線圈在點火噴嘴處點燃燃油。 如壓力無法達到O. 03MPa時，控制器關閉燃油供油系統，並發出燃油系統異常報
m
目O(3).渦噴發動機達到點火轉速，即1000轉/分時，控制器開啟渦噴發動機工作油路，向工作噴嘴油路供油，燃油在工作噴嘴處被點火噴嘴火焰引燃，引燃後控制器持續增大工作噴嘴供油量，提高渦噴發動機轉速穩步上升。(4).啟動系統自開啟到渦噴發動機達到自行工作轉速時，即轉速達到2000轉/分，時間小於30秒時間，控制器自動關閉渦噴發動機啟動系統，即關閉啟動油泵、點火線圈、啟動馬達。如啟動系統自開啟時間超過30秒，渦噴發動機未達到自行工作轉速時，控制器強制關閉渦噴發動機啟動系統，進入應急停車步驟，發出啟動超時報警；如渦噴發動機潤滑油溫度超過90°C，控制器控制渦噴發動機進入應急停車步驟，發出潤滑油超溫報警；如潤滑油壓力小於O. 02 MPa時，控制器控制渦噴發動機進入應急停車步驟，發出潤滑油壓力異常報警。(5).通過增大油門渦噴發動機達到慢車工作轉速，即轉速達到2500轉/分左右時，渦噴發動機啟動完畢，控制器輸出提示信息。如渦噴發動機的排氣溫度大於540°C時，控制器控制渦噴發動機進入應急停車步驟，發出排氣超溫報警；如渦噴發動機潤滑油溫度超過90°C，控制器控制渦噴發動機進入應急停車步驟，發出潤滑油超溫報警；如潤滑油壓力小於O. 02 MPa時，控制器控制渦噴發動機進入應急停車步驟，發出潤滑油壓力異常報警。工作步驟如下
(6).渦噴發動機達到暖機轉速，即轉速達到5000轉/分時，控制停止增大渦噴發動機油門，暖機1-2分鐘後(氣溫大於-10°C )，繼續增大渦噴發動機油門。如渦噴發動機的瞬時排氣溫度大於680°C (氣溫大於-10°C)，控制器控制渦噴發動機進入應急停車步驟，發出排氣超溫報警信號。如渦噴發動機潤滑油溫度超過90°C，控制器控制渦噴發動機進入應急停車步驟，發出潤滑油超溫報警。如潤滑油壓力小於O. 02 MPa時，控制器控制渦噴發動機進入應急停車步驟，發出潤滑油壓力異常報警。(7).渦噴發動機轉速達到8000轉/分以上，不超過10500轉/分，控制器允許打開滅火劑閥門，輸入滅火劑閥門開啟信號，滅火劑經渦噴發動機換能後，進行噴霧滅火作業。
在噴霧過程中，如消防車罐體內滅火劑液位低於1/5時，控制器發出低水位報警；如渦噴發動機轉速低於8000轉/分時，自動關閉滅火劑閥門，控制器發出提示；如渦噴發動機的排氣溫度大於720°C，控制器先關閉滅火劑閥，再控制渦噴發動機進入應急停車步驟，並發出排氣超溫報警信號。如渦噴發動機潤滑油溫度超過90°C，控制器控制渦噴發動機進入應急停車步驟，發出潤滑油超溫報警。如潤滑油壓力小於O. 14 MPa或大於O. 35 MPa，控制器控制渦噴發動機進入應急停車步驟，發出潤滑油壓力異常報警。停車步驟如下
(8).噴霧作業時，輸入停車信號，控制器關閉滅火劑閥門，控制器減小渦噴發動機油門。(9).當轉速降至5000轉/分時，冷機1-2分鐘後(氣溫大於_10°C )，油門恢復到最 小位置。(10).當排氣溫度由下降變為回升時，控制器關閉工作油路及燃油供油系統，渦噴發動機停車，直至達到停車狀態。應急停車步驟
發生故障和有可能損害人員、設備的安全情況時，操作人員輸入應急停車信號，或控制器自動採取此種方式以保障人員、設備的安全，步驟如下
(11).同時關閉燃油供油系統及工作油路，油門恢復到最小位置，關閉啟動系統，渦噴發動機應急停車，直至達到停車狀態。
權利要求
1.一種渦噴消防車的智能控制方法，由以中央處理模塊為核心的控制器，控制渦噴消防車的核心裝置--渦噴發動機的啟動、使用、停車，其特徵在於，步驟如下 (1).渦噴發動機處於停車狀態，開啟渦噴發動機燃油供油系統，進入待機狀態； ⑵.渦噴發動機燃油系統壓力達到設定壓力，開啟啟動系統； (3).渦噴發動機由啟動系統帶動達到點火轉速時，開啟工作油路，持續加大油門，提高渦噴發動機轉速； ⑷.渦噴發動機,達到自行運轉轉速時,關閉啟動系統； (5).渦噴發動機，達到慢車運轉轉速時，渦噴發動機啟動完畢； 以上步驟⑴-步驟(5)構成啟動程序； (6).渦噴發動機轉速達到暖機轉速時，停止增大油門，保持一段時間進行暖機後，繼續增大油門； (7).渦噴發動機達到作業轉速時，打開滅火劑閥門，經渦噴發動機換能後，進行噴霧滅火作業； 以上步驟(6)、步驟(7)構成工作程序； (8).在渦噴發動機作業轉速時，先關閉滅火劑閥門，再減小渦噴發動機油門； O).當降至冷機轉速時，停止減小油門，冷機一段時間後，將油門恢復到最小位置； 00).當排氣溫度由下降變為回升時，關閉工作油路及燃油供油系統，渦噴發動機停車，直至達到停車狀態； 以上步驟⑶-步驟(10)構成停車程序。
2.根據權利要求I所述的渦噴消防車的智能控制方法，其特徵在於，還設有應急停車的工作步驟 (ID ·同時關閉燃油供油系統及工作油路，油門恢復到最小位置，關閉啟動系統，渦噴發動機應急停車，直至達到停車狀態。
3.根據權利要求I所述的渦噴消防車的智能控制方法，其特徵在於，所述的步驟⑴渦噴發動機的停車狀態，是渦噴發動機的轉速為O轉/分；所述的步驟⑵燃油系統壓力設定值為 O. 03 O. IlMPa0
4.根據權利要求I所述的渦噴消防車的智能控制方法，其特徵在於，所述的步驟⑶啟動系統包括啟動液壓馬達、啟動油泵以及點火線圈，啟動馬達帶動渦噴發動機轉動，啟動油泵向點火噴嘴供油，由點火線圈點燃燃油。
5.根據權利要求I所述的渦噴消防車的智能控制方法，其特徵在於，所述的步驟⑶渦噴發動機的點火轉速為IlOOilOO轉/分；所述的步驟⑷渦噴發動機的自行運轉轉速為2000 ±100 轉 / 分； 所述的步驟⑵-⑷啟動系統的開啟至關閉的時間為O 60秒，超過要求時間，且渦噴發動機轉速未達到自行運轉轉速，即2000± 100轉/分時，渦噴發動機進入所述步驟(11)的應急停車程序。
6.根據權利要求I所述的渦噴消防車的智能控制方法，其特徵在於，所述的步驟(5)渦噴發動機的慢車運轉轉速為2500± 100轉/分；所述的渦噴發動機慢車運轉時，渦噴發動機的排氣溫度不大於540°C，超過該規定溫度時渦噴發動機進入步驟(11)的應急停車程序。
7.根據權利要求I所述的渦噴消防車的智能控制方法，其特徵在於，所述的步驟(6)渦噴發動機暖機轉速為5000±300轉/分；暖機時間氣溫在-10°C以上時I 2分鐘，氣溫在-10°C以下時暖機時間為2 3分鐘；渦噴發動機的瞬時排氣溫度不大於680°C，氣溫在-10°C以下時不應超過720V;超過要求溫度時，渦噴發動機進入步驟(11)的應急停車程序。
8.根據權利要求I所述的渦噴消防車的智能控制方法，其特徵在於，所述的步驟(7)渦噴發動機作業轉速為8000 10500轉/分；在進行噴霧時，渦噴發動機的排氣溫度大於7200C ;超過要求溫度時，先關閉滅火劑閥，渦噴發動機再進入步驟(11)的應急停車程序。
9.根據權利要求I所述的渦噴消防車的智能控制方法，其特徵在於，所述的步驟(7)在進行噴霧時，消防車罐體內滅火劑液位低於1/5時系統自動聲光報警；在進行噴霧時，渦噴發動機轉速低於8000轉/分時，自動關閉滅火劑閥門。
10.根據權利要求1-9之一所述的渦噴消防車的智能控制方法，其特徵在於，所述的的步驟(9)，冷機時間氣溫在-10°C以上時I 2分鐘，氣溫在-10°C以下時暖機時間為2 3分鐘；所述步驟⑷ ⑴時，渦噴發動機潤滑油溫度超過90°C，渦噴發動機進入步驟(11)的應 急停車程序；所述步驟⑷ (6)時，潤滑油壓力小於O. 02 MPa時，渦噴發動機進入步驟(11)的應急停車程序；所述步驟(7)時,潤滑油壓力小於O. 14 MPa或大於O. 35 MPa時，渦噴發動機進入步驟(11)的應急停車程序。
全文摘要
渦噴消防車的智能控制方法，由控制器控制渦噴發動機⑴開啟供油系統進入待機狀態；⑵達到設定壓力，開啟啟動系統；⑶達到點火轉速時開啟工作油路，加大油門提高轉速；⑷達到自行運轉轉速時關閉啟動系統；⑸達到慢車轉速時啟動完畢；⑹達到暖機轉速時停止增大油門，暖機一段時間後增大油門；⑺達到作業轉速時打開滅火劑閥門，進行噴霧滅火；⑻在作業轉速先關閉滅火劑閥門再減小油門；⑼降至冷機轉速時停止減小油門，冷機一段時間後，油門恢復到最小位置；⑽當排氣溫度變為回升時關閉工作油路及燃油系統，渦噴發動機停車。本發明解決了渦噴發動機的啟動複雜，難以短時間掌握的問題，簡化了操作，具有較高安全性，可靠性。
文檔編號A62C27/00GK102949792SQ201210454730
公開日2013年3月6日 申請日期2012年11月14日 優先權日2012年11月14日
發明者張鉑, 王紅兵, 趙風城, 白清博, 錢廣貴 申請人:徐州海倫哲專用車輛股份有限公司