消防水池液位報警系統(tǒng),消防水池監(jiān)測報警系統(tǒng)

投入式液位計基于所測液體靜壓與該液體的高度成比例的原理，采用*的隔離型擴散硅敏感元件或陶瓷電容壓力敏感傳感器制作而成，將靜壓轉(zhuǎn)換為電信號，再經(jīng)過溫度補償和線性修正，轉(zhuǎn)化成標準電信號（一般為4～20mA/1～5VDC）的一種測量液位的傳感器，我公司生產(chǎn)的投入式液位計關(guān)鍵原材料、元器件和零部件均采用進口，整機經(jīng)過嚴格組裝和測試，具有設(shè)計原理*、品種規(guī)格齊全、安裝使用簡便等特點。

應(yīng)用領(lǐng)域：
對液體、氣體和蒸氣相關(guān)數(shù)據(jù)的測控
產(chǎn)品特點：
?不銹鋼一體化結(jié)構(gòu)，可適應(yīng)惡劣環(huán)境
?體積小、精度高、性價比高、穩(wěn)定性好
技術(shù)參數(shù)：
測量范圍：0-20-200米
過載極限：額定量程的1.5-3倍
綜合精度：0.5%FS 1.0%FS
輸出信號：4-20mA
輸出電壓：12-36VDC
介質(zhì)溫度：-20-80℃
儲存環(huán)境：-40-85℃≤95%RH
穩(wěn)定性：0.2%FS年
防護等級：IP68

消防水池液位報警系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)：

在生產(chǎn)廠區(qū), 消防水池 (或水箱) 是常見的重要消防設(shè)施之一。根據(jù)《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》 (GB 50974—2014, 以下簡稱《消規(guī)》) 相關(guān)規(guī)定, 消防水池應(yīng)設(shè)置就地液位顯示裝置, 并應(yīng)在消防控制中心或值班室等地點設(shè)置顯示消防水池液位的裝置, 同時應(yīng)有*高和*低報警液位。
1 項目遇到的問題
江蘇某原料藥項目設(shè)有消防水池兩座, 單座尺寸為15.5 m (長) ×8.8 m (寬) ×2.8 m (高) , 兩座水池間設(shè)置連通管。消防專業(yè)對每座消防水池液位監(jiān)控均提出了如下要求: (1) 水池液位值大于2.25 m時高報警, 液位值小于2.15 m時低報警; (2) 同時具有水池液位就地顯示和控制室實時顯示功能。項目采用的火災(zāi)報警系統(tǒng)為國內(nèi)普遍應(yīng)用的智能型系統(tǒng), 該系統(tǒng)的報警控制器采用全總線通訊方式, 而水池實時液位經(jīng)變送器轉(zhuǎn)換輸出的為模擬量信號, 無法接入總線型控制器。鑒于此, 也曾設(shè)想將消防水池液位參數(shù)引入工藝控制系統(tǒng)進行顯示報警, 然而消防水池液位監(jiān)控與生產(chǎn)監(jiān)控分屬不同功能, 常歸口于不同部門與人員執(zhí)行, 且項目內(nèi)工藝控制室與消防控制室為獨立設(shè)置, 如此必將造成管理交叉、權(quán)責(zé)不明、難以滿足安全管理要求。
2 系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)
水池液位信號難以直接接入火災(zāi)報警系統(tǒng), 又不便引入工藝控制室系統(tǒng), 因此設(shè)計一套獨立的監(jiān)控系統(tǒng)便是*優(yōu)選擇。當然, 系統(tǒng)的設(shè)計除能滿足消防專業(yè)監(jiān)控要求外, 還力求界面直觀簡潔、系統(tǒng)穩(wěn)定安全、維護簡便。
基于上述要求, 設(shè)計了一套由顯示控制儀 (顯示控制單元) 、液位變送器 (測量單元, 以單臺為例, 另一臺變送器同此) 、聲光報警器 (報警單元) 、泵/閥 (控制單元, 按需要配備) 、儀表箱組成的檢測報警系統(tǒng)。
2.1 主要設(shè)備選型
顯示控制單元是報警系統(tǒng)的人機界面, 布局簡潔、觀測直觀是重要考量指標。根據(jù)項目設(shè)有兩座水池的現(xiàn)狀, 設(shè)計選用了SWP–T823豎式顯示控制儀。顯示控制儀分別以紅、綠LED光柱百分比模擬顯示兩個水池液位值, 同時以雙排四位LED顯示測量值 (PV) 和設(shè)定值 (SV) , 按需要通過人為給定SV, 來調(diào)節(jié)上、下限液位值。當被測的液位到達上、下限值時, 通過四路超限報警輸出 (同時LED指示) 進行自動報警;根據(jù)需要顯示控制儀可通過自帶繼電器 (容量為AC 250 V, 0.3 A) 輸出控制進水泵 (或閥) 的信號, 進行自動補水。同時, 顯示控制儀配備有RS 485接口, 以通訊方式將全部參數(shù)上傳給火災(zāi)報警控制系統(tǒng)。
測量單元負責(zé)液位信號的采集與變換, 系統(tǒng)設(shè)計選用了基于靜壓測量液位原理的URS系列投入式液位變送器2臺。靜壓測量液位原理[3]:
式中P——變送器測量壓力, Pa;
ρ——介質(zhì)密度, kg/m3;
g——當?shù)刂亓铀俣? m/s2;
h——水池深度, m;
P0——大氣壓力, Pa。
根據(jù)液位靜壓與液位高度成正比的原理, 液位變送器內(nèi)部隔離型擴散硅敏感元件將靜壓轉(zhuǎn)換為電信號, 再經(jīng)過補償和線性修正, 轉(zhuǎn)換成4～20 mA DC標準電流信號輸出。當變送器投入到水池中時, 探頭經(jīng)線纜伸到池底, 由液位差產(chǎn)生的壓力通過線纜引到傳感器的正壓室, 同時將大氣壓P0與傳感器的負壓室相連, 抵消傳感器低壓側(cè)P0。測得傳感器所受壓力值后, 經(jīng)換算得出液位高度h。URS變送器性能穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便[4], 不銹鋼DN 80 RF法蘭接口, 自帶LED現(xiàn)場顯示 (以單臺為例, 另一臺同此) 。
當顯示控制儀有報警輸出時, 應(yīng)能及時引起值班人員注意, 系統(tǒng)設(shè)計時配備了報警單元——BBJ–220型聲光報警器 (UA) 。聲光報警器有信號輸入時LED警示燈發(fā)出紅光并旋轉(zhuǎn), 同時以不低于90 dB聲級發(fā)出報警聲, 提醒值班人員采取相應(yīng)措施。經(jīng)現(xiàn)場確認安全后, 可通過設(shè)置的消音按鈕 (XA) 解除報警。
2.2 安裝與配線
液位變送器 (以單臺為例, 另一臺同此) 安裝時加裝法蘭連接件, 連接件加工完后現(xiàn)場做防腐處理, 采用膨脹螺栓固定于水池混凝土表面蓋上, 如圖2所示。變送器垂直安裝, 遠離進出水口, 避免進水水流直接沖擊探頭;當受工況所限不能遠離時, 可把進水口做成淋浴噴頭形式或?qū)⑦M水管口加裝上彎頭, 使得進口有上翹弧度, 如此可將進水部分動能轉(zhuǎn)換為勢能, 減少直接沖擊。在液位波動嚴重的場合可加裝防波動導(dǎo)管或垂重, 也可在變送器上纏繞鋼絲, 利用鋼絲減震, 以免拉斷線纜。

圖2 液位變送器安裝示意
顯示控制儀表安裝在儀表箱內(nèi), 箱體尺寸為500mm (高) ×400 mm (寬) ×300 mm (深) , 前開門, 底部進線, 不銹鋼材質(zhì), 聲光報警器安裝在頂部, 內(nèi)置C65N–6A/2P斷路器1個 (QF) 、Y22–220V帶燈消音按鈕1個 (XA) 、PA10型接線端子30個。儀表箱設(shè)置在消防控制室內(nèi), 壁掛式安裝在墻面上, 并按圖3所示接線原理圖進行配線, 信號線采用阻燃屏蔽計算機電纜ZR–DJYPVP2×1.5 mm2型, 電源用ZR–RVV3×2.5 mm2型絕緣三芯軟電纜, 與信號線分開敷設(shè)。來自消防水池1和消防水池2的液位信號分別接入顯示控制儀輸入端子 (16#、17#和20#、21#端子) , 同時串接顯示控制儀自帶24 V直流輸出電源, 用于液位變送器供電。消防水池1高、低報警分別接8#、9#和10#、11#端子;消防水池2高、低報警分別接22#、23#和24#、25#端子;系統(tǒng)供電等級為220 VAC, 接入相應(yīng)13#、14#電源端子。
液位報警系統(tǒng)在出廠前已按所提工況進行過系統(tǒng)校正, 待貨到現(xiàn)場并按照要求安裝后無需調(diào)校, 直接投用。
3 實際應(yīng)用
消防水池 (或水箱) 液位作為常見的重要監(jiān)控參數(shù), 在各類原料藥生產(chǎn)項目中都有應(yīng)用。設(shè)計的獨立消防水池液位報警系統(tǒng)為固態(tài)結(jié)構(gòu), 可靠性高, 且變送器直接投入到消防水池中, 安裝簡便, 無需防凍措施, 使用壽命長。

圖3 接線原理
為保證系統(tǒng)使用性能, 以下幾點要引起注意:
(1) 顯示控制儀的繼電器輸出若接電感性負載, 必須在負載兩端并聯(lián)火花吸收電路 (例如:用100 W電阻器串聯(lián)0.022 mF電容器) , 防止因感應(yīng)電動勢造成的拉弧干擾數(shù)字電路而影響正常工作, 甚至損壞顯示控制儀。
(2) 儀表箱 (含顯示控制儀) 做保護接地, 信號電纜屏蔽層在儀表箱側(cè)做工作接地。保護接地和工作接地分別采用2.5 mm2接地線 (黃綠線) 就近與接入電氣接地網(wǎng)。開闊地帶的消防水池儀表側(cè)增設(shè)防浪涌保護裝置[D1級高能量試驗的電涌保護器, 短路電流1.5 kA (10/350μs) ], 液位變送器外殼采用2.5 mm2接地線 (黃綠線) 就近與接入電氣接地網(wǎng), 以防雷擊。同時為保證液位變送器特性, 按照1次/年校驗周期定期檢驗, 對檢測不合格的給予維修或更換。
(3) 液位報警設(shè)定值應(yīng)符合《消規(guī)》有關(guān)條文及解釋的宗旨, 設(shè)定值以*高報警液位比*高液位高出50～100 mm, *低報警液位比*高液位低50～100mm比較適合。
4 結(jié)論
獨立的消防水池液位報警系統(tǒng)投用后, 各項性能指標均達到設(shè)計要求。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、運行穩(wěn)定、維護簡便, 解決了液位信號不能直接接入火災(zāi)報警系統(tǒng)和工藝控制系統(tǒng)的問題。