消防水池液位报警系统,消防水池监测报警系统
投入式液位计基于所测液体静压与该液体的高度成比例的原理，采用*的隔离型扩散硅敏感元件或陶瓷电容压力敏感传感器制作而成，将静压转换为电信号，再经过温度补偿和线性修正，转化成标准电信号（一般为4～20mA/1～5VDC）的一种测量液位的传感器，我公司生产的投入式液位计关键原材料、元器件和零部件均采用进口，整机经过严格组装和测试，具有设计原理*、品种规格齐全、安装使用简便等特点。
应用领域：
对液体、气体和蒸气相关数据的测控
产品特点：
•不锈钢一体化结构，可适应恶劣环境
•体积小、精度高、性价比高、稳定性好
技术参数：
测量范围：0-20-200米
过载极限：额定量程的1.5-3倍
综合精度：0.5%FS 1.0%FS
输出信号：4-20mA
输出电压：12-36VDC
介质温度：-20-80℃
储存环境：-40-85℃≤95%RH
稳定性：0.2%FS年
防护等级：IP68
消防水池液位报警系统设计与实现：
在生产厂区, 消防水池 (或水箱) 是常见的重要消防设施之一。根据《消防给水及消火栓系统技术规范》 (GB 50974—2014, 以下简称《消规》) 相关规定, 消防水池应设置就地液位显示装置, 并应在消防控制中心或值班室等地点设置显示消防水池液位的装置, 同时应有*高和*低报警液位。
1 项目遇到的问题
江苏某原料药项目设有消防水池两座, 单座尺寸为15.5 m (长) ×8.8 m (宽) ×2.8 m (高) , 两座水池间设置连通管。消防专业对每座消防水池液位监控均提出了如下要求: (1) 水池液位值大于2.25 m时高报警, 液位值小于2.15 m时低报警; (2) 同时具有水池液位就地显示和控制室实时显示功能。项目采用的火灾报警系统为国内普遍应用的智能型系统, 该系统的报警控制器采用全总线通讯方式, 而水池实时液位经变送器转换输出的为模拟量信号, 无法接入总线型控制器。鉴于此, 也曾设想将消防水池液位参数引入工艺控制系统进行显示报警, 然而消防水池液位监控与生产监控分属不同功能, 常归口于不同部门与人员执行, 且项目内工艺控制室与消防控制室为独立设置, 如此必将造成管理交叉、权责不明、难以满足安全管理要求。
2 系统设计与实现
水池液位信号难以直接接入火灾报警系统, 又不便引入工艺控制室系统, 因此设计一套独立的监控系统便是*优选择。当然, 系统的设计除能满足消防专业监控要求外, 还力求界面直观简洁、系统稳定安全、维护简便。
基于上述要求, 设计了一套由显示控制仪 (显示控制单元) 、液位变送器 (测量单元, 以单台为例, 另一台变送器同此) 、声光报警器 (报警单元) 、泵/阀 (控制单元, 按需要配备) 、仪表箱组成的检测报警系统。
2.1 主要设备选型
显示控制单元是报警系统的人机界面, 布局简洁、观测直观是重要考量指标。根据项目设有两座水池的现状, 设计选用了SWP–T823竖式显示控制仪。显示控制仪分别以红、绿LED光柱百分比模拟显示两个水池液位值, 同时以双排四位LED显示测量值 (PV) 和设定值 (SV) , 按需要通过人为给定SV, 来调节上、下限液位值。当被测的液位到达上、下限值时, 通过四路超限报警输出 (同时LED指示) 进行自动报警;根据需要显示控制仪可通过自带继电器 (容量为AC 250 V, 0.3 A) 输出控制进水泵 (或阀) 的信号, 进行自动补水。同时, 显示控制仪配备有RS 485接口, 以通讯方式将全部参数上传给火灾报警控制系统。
测量单元负责液位信号的采集与变换, 系统设计选用了基于静压测量液位原理的URS系列投入式液位变送器2台。静压测量液位原理[3]:
式中P——变送器测量压力, Pa;
ρ——介质密度, kg/m3;
g——当地重力加速度, m/s2;
h——水池深度, m;
P0——大气压力, Pa。
根据液位静压与液位高度成正比的原理, 液位变送器内部隔离型扩散硅敏感元件将静压转换为电信号, 再经过补偿和线性修正, 转换成4～20 mA DC标准电流信号输出。当变送器投入到水池中时, 探头经线缆伸到池底, 由液位差产生的压力通过线缆引到传感器的正压室, 同时将大气压P0与传感器的负压室相连, 抵消传感器低压侧P0。测得传感器所受压力值后, 经换算得出液位高度h。URS变送器性能稳定、结构简单、安装方便[4], 不锈钢DN 80 RF法兰接口, 自带LED现场显示 (以单台为例, 另一台同此) 。
当显示控制仪有报警输出时, 应能及时引起值班人员注意, 系统设计时配备了报警单元——BBJ–220型声光报警器 (UA) 。声光报警器有信号输入时LED警示灯发出红光并旋转, 同时以不低于90 dB声级发出报警声, 提醒值班人员采取相应措施。经现场确认安全后, 可通过设置的消音按钮 (XA) 解除报警。
2.2 安装与配线
液位变送器 (以单台为例, 另一台同此) 安装时加装法兰连接件, 连接件加工完后现场做防腐处理, 采用膨胀螺栓固定于水池混凝土表面盖上, 如图2所示。变送器垂直安装, 远离进出水口, 避免进水水流直接冲击探头;当受工况所限不能远离时, 可把进水口做成淋浴喷头形式或将进水管口加装上弯头, 使得进口有上翘弧度, 如此可将进水部分动能转换为势能, 减少直接冲击。在液位波动严重的场合可加装防波动导管或垂重, 也可在变送器上缠绕钢丝, 利用钢丝减震, 以免拉断线缆。
图2 液位变送器安装示意
显示控制仪表安装在仪表箱内, 箱体尺寸为500mm (高) ×400 mm (宽) ×300 mm (深) , 前开门, 底部进线, 不锈钢材质, 声光报警器安装在顶部, 内置C65N–6A/2P断路器1个 (QF) 、Y22–220V带灯消音按钮1个 (XA) 、PA10型接线端子30个。仪表箱设置在消防控制室内, 壁挂式安装在墙面上, 并按图3所示接线原理图进行配线, 信号线采用阻燃屏蔽计算机电缆ZR–DJYPVP2×1.5 mm2型, 电源用ZR–RVV3×2.5 mm2型绝缘三芯软电缆, 与信号线分开敷设。来自消防水池1和消防水池2的液位信号分别接入显示控制仪输入端子 (16#、17#和20#、21#端子) , 同时串接显示控制仪自带24 V直流输出电源, 用于液位变送器供电。消防水池1高、低报警分别接8#、9#和10#、11#端子;消防水池2高、低报警分别接22#、23#和24#、25#端子;系统供电等级为220 VAC, 接入相应13#、14#电源端子。
液位报警系统在出厂前已按所提工况进行过系统校正, 待货到现场并按照要求安装后无需调校, 直接投用。
3 实际应用
消防水池 (或水箱) 液位作为常见的重要监控参数, 在各类原料药生产项目中都有应用。设计的独立消防水池液位报警系统为固态结构, 可靠性高, 且变送器直接投入到消防水池中, 安装简便, 无需防冻措施, 使用寿命长。
图3 接线原理
为保证系统使用性能, 以下几点要引起注意:
(1) 显示控制仪的继电器输出若接电感性负载, 必须在负载两端并联火花吸收电路 (例如:用100 W电阻器串联0.022 mF电容器) , 防止因感应电动势造成的拉弧干扰数字电路而影响正常工作, 甚至损坏显示控制仪。
(2) 仪表箱 (含显示控制仪) 做保护接地, 信号电缆屏蔽层在仪表箱侧做工作接地。保护接地和工作接地分别采用2.5 mm2接地线 (黄绿线) 就近与接入电气接地网。开阔地带的消防水池仪表侧增设防浪涌保护装置[D1级高能量试验的电涌保护器, 短路电流1.5 kA (10/350μs) ], 液位变送器外壳采用2.5 mm2接地线 (黄绿线) 就近与接入电气接地网, 以防雷击。同时为保证液位变送器特性, 按照1次/年校验周期定期检验, 对检测不合格的给予维修或更换。
(3) 液位报警设定值应符合《消规》有关条文及解释的宗旨, 设定值以*高报警液位比*高液位高出50～100 mm, *低报警液位比*高液位低50～100mm比较适合。
4 结论
独立的消防水池液位报警系统投用后, 各项性能指标均达到设计要求。系统结构简单、运行稳定、维护简便, 解决了液位信号不能直接接入火灾报警系统和工艺控制系统的问题。
