自动喷水灭火系统设计—课程设计

目录任务说明书1摘要4一、自动喷水灭火系统的确定511系统选定512喷头结构的确定5二、自动喷水灭火系统621湿式自动喷水灭火系统系统图622工作原理及原理简图6三、具体设计过程831基本设计数据的确定832水力计算基本公式1133详细数据处理15四、设计心得20五、参考文献21六、附件22第1页共24页任务说明书一、设计目的课程设计是学生将课程体系的理论和工程实践相结合的重要环节，也是培养同学实践动手和工程应用能力的有效途径，是理论教学和实践教学结合的重要手段。通过本次课程设计，使得学生能更为系统的了解工业和生活中防火与防爆基本原理、知识和内容，树立起正确的防火观念和意识，使其对企业生产和民用生活实用性和工程性的消防管理、监测、控制以及应急救援理论和技术等有更为全面深入的理解和掌握，加强其对防火与消防理论在现场工程应用中的认识，通过对工程应用中消防系统的分析评价和改进设计，加强学生对企业消防系统控制能力的应用，培养起对实践性消防问题的独立思考和解决的能力，形成较为系统和科学思维体系，为以后从事防火消防方面的专业工作和设计打下良好的基础。二、设计内容1、课程设计的内容收集课题对象的现场资料（工艺、尺寸、环境参数、存在的问题和运行情况等资料），调查课题的国内外现状、呈现的特征、存在的问题以及指出研究的意义和目的。存在问题的原因分析以及评价过程与结论。（运用防活基本原理和消防工程有关理论，结合安全系统分析和评价的方法对问题的原因进行比较深入的分析，并就现状和分析的结果作出评价，并得出结论等。）结合现场、国家相设计关标准和国家法规对现场消防问题提出设计思路和方案，或对已有的消防系统存在问题的改进措施和设计，包括设计的依据、原理、思路、实施方案（内容）步骤和关键问题的解决办法等。对工程设计进行安全可靠性和实施可行性（技术可行性和经济可行性）分析，最后分析和总结本次设计的过程、水平、存在的问题等总结。2、课程设计内容的具体（指导）方针选题依据即选择的课题有何依据，国内外的研究和发展现状等；课程设计的意义即完成此课题有何意义和实用价值，以及该课题存在的关键问题；课程设计原始资料必须来源于现场的实际，不得假设推断，包括系统的基本资料（设备、工艺流程、尺寸、环境参数和物料状态等）、运行资料（运行记录、出现的问题和存在的主要安全隐患等）和类似系统相关资料；课程设计的分析对获取的资料进行归纳、分类、统计分析，选用适当的分析和评价方法和模型进行分析评价，选取相应的设计方案，制定设计的程序，根据相关的原理和标准进行设计分析，最后进行必要的说明等；第2页共24页课程设计的设计既对原来系统或者设计中存在的问题依据消防工程和防火的原理进行改进和设计，使之符合防火的要求，达到消防的“安全第一、预防为主、消防结合”的基本原则。课程设计的结论在对资料分析的基础上，对系统的设计或改进措施进行安全可靠性预评价、技术可行性和经济可行性分析，并对整个设计的过程、水平、应用价值和存在的问题做出分析和结论。三、设计要求1、要求每组学生完成一个课题，鼓励同学们自己做自选课题（自选课题要与本课程设计紧密相连，源自实际应用，且须经指导老师审核和确认方可有效。）；2、课题原始资料必须来自实际，要经过现场测绘，准确和可靠，同学们可以通过现场实测、调查、问卷和查阅有关资料和文献记录等形式来收集；3、课程设计的内容要求立论有理有据，评价分析合理和透彻，结论可靠正确，设计大胆合理，充分体现“安全第一、预防为主、消防结合”原则。4、课程设计格式和其他要求课程设计内容和论文字数不得少于4000字（不包括标点和图表等）语句通顺，表达准确合理，尽量多使用专业语言。用A4纸打印出来，包括课程设计的封面（采用统一格式）、目录、任务说明书、正文（包括中英文摘要和关键词）、结束语、参考文献和附件（设计图等）（按上述顺序装订成册）。论文的正文内容文字用小四宋体，一级标题用3号黑体加粗，以下各级标题每级字号减少一号，其他不变，大标题与内容必须分开（内容要另起行），段落之间要另起，章节之间要分页。所有图必须用OUTCAD2000以上版本制作，图必须标注清楚和符合标注要求，图的序号用“图11”的形式标明，字用5号宋体，位于该图的下方，图和字均要居中；所有表格用WORLD制作，要有表的名称和序号，形式和字体与图一样，所有的图表原则上不允许跨页（要分页的必须重新制作表头）；做设计的根据设计内容的繁简，至少要出一张不小于A3的CAD大图。论文必须有中英文对译的摘要（150300字左右）和关键词（35个），位于正文的开始，字号字体同正文。参考文献的格式按照标准刊物上的格式版书。课程设计的封面采用统一的格式，（见样本格式），最后必须加装一张空白页。页面设计采用A4横排的版本，左30，右20，上30，下20，行间距选用“固定间距为18”，页码标在右下端，单页打印。所有同学必须认真、按时、保质和独立完成。在设计的规定时间进行设计，服从指导老师的安排。四、设计题目某轻危险级建筑物其中一部分的最不利作用面积为180M2，为（1512M）；环境温度为25，选用标准玻璃球喷头，喷头以长方形布置。最不利点处喷头的工作压力第3页共24页为9MH2O。五、设计安排1设计任务安排学生班级和序号，设计题目学生班级和序号，设计题目3进程安排（1）12月13日上午集中布置任务，定课题；（2）12月1412月18日实测和调查，收集有关资料；（3）12月19日12月26日进行设计；（4）12月27日交课程设计论文及图纸。六、参考书目1消防工程学程远平等中国矿业大学出版社2消防应用技术张凤娥中国石化出版社3燃烧爆炸危险与安全技术，张国顺，中国电力出版社4自动消防系统设计安装手册李东明，中国计划出版社5火灾自动报警消防系统，盛建，天津大学出版社6自动喷淋水系统设计规范（GBJ8485）第4页共24页摘要“安全第一，预防为主,综合治理”是一项基本的政策方针，而灭火系统是建筑消防设施的重要组成部分。火灾事故近年来又是频发。自动喷水灭火系统可以在很大的程度上减少火灾造成的损失。根据这样一种思想我们对给定的设计场所进行了资料分析，选择适合的自动喷水灭火系统，并画出该系统图与系统工作原理图。然后查相应的资料，找出基本的设计参数，通过参数选择与计算，合理选择与布置管网及喷头。之后从最不利点需要的工作压力开始，进行管道水力计算，从而确定自喷泵的工作压力，设计出了一个符合条件的灭火系统，使火灾损失降到最低。关键词预防为主；自动喷水；灭火系统；ABSTRACT“SAFETYFIRST,PREVENTIONORIENTED,COMPREHENSIVEMANAGEMENT,“ISAFUNDAMENTALPOLICY,ANDTHECONSTRUCTIONOFFIREEXTINGUISHINGSYSTEMISANIMPORTANTCOMPONENTOFTHEFACILITIESFIRESAREFREQUENTINRECENTYEARSSPRINKLERSYSTEMSCANGREATLYREDUCETHEEXTENTOFTHELOSSESCAUSEDBYFIREACCORDINGTOSUCHANIDEAGIVENOURDESIGNPLACESTHEDATAANALYSIS,CHOICEOFAPPROPRIATESPRINKLERSYSTEMS,ANDDRAWTHESYSTEMDIAGRAMWITHTHESYSTEMSCHEMATICANDTHENCHECKTHEAPPROPRIATEINFORMATION,TOFINDOUTTHEBASICDESIGNPARAMETERS,THROUGHTHESELECTIONANDCALCULATIONOFPARAMETERS,AREASONABLESELECTIONANDARRANGEMENTOFPIPENETWORKANDTHENOZZLEPOINTSAFTERTHENEEDSOFTHEMOSTDISADVANTAGEDFROMTHEBEGINNINGOFTHEWORKINGPRESSUREFORHYDRAULICCALCULATIONPIPELINEINORDERTODETERMINETHEWORKOFSELFPRESSURESPRAYPUMP,DESIGNEDINLINEWITHTHECONDITIONSOFAFIREFIGHTINGSYSTEMSTOMINIMIZEFIRELOSSESKEYWORDSPREVENTIONSPRINKLERFIREEXTINGUISHINGSYSTEM第5页共24页一、自动喷水灭火系统的确定11系统选定建筑物危险等级轻度危险环境温度25喷头标准玻璃球喷头喷头布置形状长方形最不利作用面积180M21512M最不利点处的喷头压力9MH2O表11设计系统资料分析根据建筑设计防火规范对各种场所设置自动喷水灭火系统的明确规定与设置原则，又湿式自动喷水灭火系统的适应温度范围为470的建筑物，且湿式自动喷水灭火系统有很多优点系统结构简单，施工管理方便，灭火速度快，控火效率高，建设投资和日常管理费用省，适用范围广。所以无论从灭火效率角度经济角度考虑，还是从管理方面考虑，湿式自动喷水灭火系统是最佳的选择。该设计系统应设置为湿式自动喷水灭火系统。12喷头结构的确定喷头是系统中的主要组件，它具有探测火灾、启动系统、喷水灭火的作用。其喷水口被由热敏感元件组成的释放机构封闭，既用于控制系统的启动喷水，又能通过溅水盘使水较好分布，以利于灭火。如图12所示，喷头通过玻璃球内的液体膨胀将其炸裂，使喷头堵盖失去支撑，从而喷头开启。玻璃球洒水喷头外形美观、体积小、重量轻、耐腐蚀，目前应用较广泛。图11喷头结构第6页共24页二、自动喷水灭火系统21湿式自动喷水灭火系统系统图图21湿式自动喷水灭火系统系统图1闸阀2湿式报警阀3水压表4放水阀5漏斗6试水闸阀7延迟器8压力开关9过滤器10水力警铃11消防水箱12水流指示器13感烟探测器14闭式喷头15截止阀16报警器17消防控制中心18值班室19水泵启动器20消防水池21水泵22安全阀23水泵接合器22工作原理及原理简图（1）工作原理湿式自动喷水灭火系统是自动喷水灭火系统中最基本的系统形式，该系统在报警阀的上下管道中始终充满着压力水。发生火灾时，火焰或高温气流使闭式喷头的热敏感元件动作，喷头开启，喷水灭火。此时，管网中的水由静止变为流动，水流使指示器动作发出电信号，在报警控制器上指示着火区域已在喷水。由于喷头开启泄压，在第7页共24页压力差的作用下，原来处于关闭状态的湿式报警阀就自动开启。压力水通过湿式报警阀，流向灭火管网，同时打开通向水力警铃的通道，水流冲击水力警铃发出声响警报信号。消防控制中心根据水流指示器或压力开关的报警信号，自动启动消防水泵向系统加压供水，达到维持自动喷火灭火的目的。22探测器与喷头之间的关系发生火灾感言探测器动作喷头动作喷水水流指引器动作湿式报警器动作末端实验装置压力开关报警水力警铃报警值班室消防控制中心启动水泵报告与传送指示图22原理简图第8页共24页三、具体设计过程31基本设计数据的确定311三种系统设计数据由高层建筑消防设计手册P469自动喷水灭火系统的基本设计数据危险等级项目喷水强度（L/MINM2）作用面积（M2）喷头工作压力（PA）严重危险生产建筑100030098104贮存建筑150030098104中危险级60020098104轻危险级30018098104表31自动喷水灭火系统的基本设计数据说明最不利点处工作压力以900MH2O（水柱）计算；根据任务中所提供的信息，此建筑物为轻危险级，最不利的作用面积为180M2（1512），由上表查得设计喷水强度为3L/MINM2,喷头的工作压力为98104PA。312设计流量危险等级项目设计喷水量（L/S）生产建筑500严重危险贮存建筑750中危险级200轻危险级90表32设计流量1根据危险等级不难查得设计喷水量为9L/S313喷头的选用及布置安装要求喷头为标准玻璃球喷头，在不同的环境温度场所内设置喷头时，喷头的动作温度宜比环境温度高30。喷头的布置，作用面积据任务书安排采用长方形布置。当采用长方形布置时，如下图1由高层建筑消防设计手册P469第9页共24页图31长方形喷头布置2喷头的间距按下式计算式中R喷头保护面积半径A长边B短边每只喷头的最大保护面积（M2）喷头最大水平间距（M）危险等级设计喷水强度9810449104PA98104PA49104PA喷头与墙柱最大间距（M）生产建筑物1008057282414严重危险级贮存建筑物1505438231911中危险级601253618轻危险级302104623表33标准喷头保护面积和间距32建筑消防技术科学出版社P114第10页共24页说明标准喷头系指公称直径即接管直径为15MM的喷头；宽度不大于36M的房间，可以沿房间长向布置一排喷头；宽度介于36M到72M的房间，应沿房间长向两侧各布置一排边墙形喷头；宽度大于72M的房间，除了沿房间长向的两侧各布置一排边墙形喷头之外，还要按照上表所列的最大保护面积来布置；喷头与墙壁的距离不宜小于60CM；即作用面积内喷头数的取值不应小于规定作用面积除以一只喷头保护面积所得的结果。根据最不利面积200M2与表324中中危险级每只喷头的最大保护面积125M2算得在此区域内所需的最少喷头数为N180/2109考虑到9个喷头在1215这样一个区域内不方便合理的布置，于是多增加4个喷头，总共12个，其布置平面图如下图32喷头布置平面图此时每个喷头的保护面积为20M2，同一配水支管上相邻两只喷头相距46米，两相邻配水支管间距为48米，喷头与墙的间距为06M和12M。符合表324中的要求。3高层建筑消防设计手册P470第11页共24页314管网的布置与管径的选择管网布置的要求如下1）每根配水支管或配水管的直径均不应小于25MM；2）每根配水干管一端所负担分布支管的数量不应多于6根，以免水量分布不均匀；3）每根配水支管或配水管上的喷头数应符合下列规定轻危险建筑物不应超过8个；普通危险建筑物不应超过8个；严重危险建筑物不应超过6个；自动喷水灭火系统管道内的水流速度不宜超过50M/S；自动喷水灭火系统配水支管内在个别情况下水流速度不得大于10M/S；管网内的工作压力不应大于1200KPA；高层建筑自动喷水灭火系统最低喷头处最大静水压不应大于1000KPA；那么按照现在将配水干管布置在中部，左右两边各两根配水支管，符合要求。根据GB500842001自动喷水灭火系统设计规范（2005修订版）表807如下初步选定配水支管的公称管径为50MM,配水管的公称管径80MM,材料均为钢管。控制的标准喷头数（只）公称管径（MM）轻危险级中危险级2511323340545010865181280483210064表34轻危险级、中危险级场所中配水管、配水支管控制的标准喷头数32水力计算基本公式321喷头出水量（Q）（L/S）10PK第12页共24页式中P喷头工作压力（MH2O）；K喷头流量特性系数，K133玻璃球喷头在各种压力下出水量按下表确定玻璃球喷头在各种压力下出水量按下表确定喷头工作压力（MH2O）404550556065707580859095喷头出水量（L/S）084089094099103107110115119123126130喷头工作压力（MH2O）100105110115120125130135140145150喷头出水量（L/S）133136139143146149152155157160163表35玻璃球喷头在各种压力下出水量322管道特性系数（BG）管道的特性系数（BG）（）NGHQB12OMHSL2式中QN1管段的流量）的水压（节点OMH2323管道比阻值（A）管道比阻值（A）A350176。JD式中A管道比阻值35JD01762232LSMOHSMOH或DJ管道计算内径（M）第13页共24页管径（MM）公称管径计算内径AQMM3/SAQL/S2526004367080436732347593862009386404000445280044535052001108500110870670028930002893807951168000116810010500267500002675表36管道比阻值324局部水头损失（H2）1）按管道单位长度的水头损失I计算局部水头损失H2IL/H2局部水头损失；I管道单位长度的水头损失；L/管件当量长度。2）按管道的比值阻A计算局部水头损失H2AL/Q2H2局部水头损失；A管道的比值阻；L/管件当量长度；Q2计算管段流量。局部水头损失亦可以按照管网沿程损失的20来计算。管件直径（MM）管件名称3240507080100450弯管030606090912900弯管091215182131三通或四通182431374661碟阀18213137闸阀03030306止回阀212734434967报警阀61218表37管件直径长度325沿程水头损失（H1）沿程水头损失可以按照单位长度内的水头损失，或者按管道比阻值A均可计算沿程水头损失。）（或OMHQLAHLIH2211式中单位长度内水头损失DV07I31J第14页共24页A管道比阻值35JD01762232LSMOHSMOH或V管道内的水流平均速度，V12M/SD管道计算内径（M）。326管道单位长度水头损失（I）管道单位长度水头损失（I）I0001077312。JVD式中I管道单位长度的水头损失，V管道内的平均水流速度D2管道的计算内径327报警阀水头损失（HR）报警阀水头损失（HR）HRBKQ2MH2O式中Q计算报警阀的流量（L/S）2KLSMOHB设备的比阻值见如下表阀门名称阀门直径（MM）比阻值湿式报警阀100000302湿式报警阀150000869干式报警阀15000016干式两用报警阀100000726干式两用报警阀150000208表38各种报警阀的比阻值4外型尺寸（MM）型号直径（MM）HHL厚参考价格（元/套）ZSFZX80808105207505501300ZSFZX1001008606008207001400ZSFZX1501509206808508501500表39ZSZ系列产品规格54（高层建筑消防设计手册P476）5（高层建筑消防设计手册P463）第15页共24页328流速（V）流速（V）VKCQ式中V流速，M/S。管道内的水流速度不宜超过5M/S，但配水支管内的水流速度在个别情况下不应大于10M/SKC流速系数，M/L。见下表C钢管直径（MM）253240507080100125KC（M/L）18831050804702830204011500075表310钢管流速系数K6329系统设计秒流量（QS）系统设计秒流量（QS）QS（115130）QC式中QC喷水强度与作用面积的乘积（即设计流量），（L/S）。3210自喷水泵扬程（H）自喷水泵扬程（H）HH0H1H2HRZ式中H0最不利点出喷头工作压力（MH2O）H1沿程水头损失（MH2O）H2局部水头损失（MH2O）HR报警阀水头损失（MH2O）Z最不利点处喷头与给水管或消防泵中心线之间的静水压。（MH2O）33详细数据处理331绘制管道系统图并进行编号从系统设计量的最不利点开始，进行节点编号（节点指喷头处，管道分支连接处及变径处）。如下图所示6（高层建筑消防设计手册P477）第16页共24页图33管道系统图332管道水力计算表具体计算及结果见管道水力计算表（从节点开始计算，至节点管段，流量已经增至20L/S，达到轻危系统流量。从节点开始，到喷水泵止，其间管段流量不再增加，仅按20L/S计算水头损失）第17页共24页流量节点管段特性系数K（BG）节点水压H（MH2O）节点QL/S管段QL/SQ2L2/S2公称管径DMM管道比阻值A管段长度L（M）沿程水头损失H1MH2O计算式01849129Q129918401291664000445306004H004453061660040184904129Q129HHH90049042586664000445346136QQQ129129258H0044534666613601841040138H9041361040Q138041839615684000445346321Q258138396H00445346156832101841361158H8162191035Q1581638405543096400044534663Q396158554H004453309646631991H554631184BGQ2/H3096/118426055430964000445306083H第18页共24页004453063096083QQ55422020741900H19910832074QQA6111195/111912522700002983148179H0002983481252217922261119HHH12150431258侧支管A611191252240QQA6111195/H侧支管B611191252240QQA611119侧支管C11191252240QQA6111195/报警阀98180000116820189Q报96H报28100011680196报警阀2245H报12580191277报警阀8981800001