毕业设计（论文）-自动喷水灭火系统设计.doc

成人高等教育毕业设计 学院(函授站）： 滨州农机学校 年级专业： 2008 级电气工程与自动化 层 次： 本科 学 号： 姓 名： 指导教师： 起止时间： 2010 年 7 月 10 日9 月 20 日 题题 目：目： 自动喷水灭火系统设计 独 创 声 明 本人郑重声明：所呈交的毕业设计(论文)，是本人在指导老师的指 导下，独立进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议。 尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本设计（论文）不含任何 其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重 要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。 本声明的法律后果由本人承担。 作者签名: 二一年九月二十日 毕业设计（论文）使用授权声明 本人完全了解滨州学院关于收集、保存、使用毕业设计（论文） 的规定。 本人愿意按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版，同意学 校保存学位论文的印刷本和电子版，或采用影印、数字化或其它复制 手段保存设计（论文）；同意学校在不以营利为目的的前提下，建立 目录检索与阅览服务系统，公布设计（论文）的部分或全部内容，允 许他人依法合理使用。 （保密论文在解密后遵守此规定） 作者签名: 二一年九月二十日 山东理工大学高等成人教育毕业设计（论文） I 自动喷水灭火系统设计自动喷水灭火系统设计 摘摘 要要 自动喷水灭火系统作为一种建筑消防设施，已经证明了其灭火、 控火的高效性，但由于一些历史原因，使得它在建筑消防减灾中的主 导地位尚未确立。在分析研究国内外大量的相关数据及文献的基础上， 结合工程实践经验,从安全性、经济性、合理性的原则出发，强调了自 动喷水灭火系统在建筑消防中不可替代的地位。同时，对规范中的相 关条文及工程实践中难以解决的问题，提出了自己的观点，使之不断 完善1。 本文主要对系统方案确定、控制系统的设计和自动喷水灭火控制 系统的实现等几个方面进行的探讨。第一章主要对课题背景、课题依 据、课题特点以及意义作了简单的介绍，第二章对设计中一些重要部 件作了简单的概述以及系统的组成。第三章主要对系统控制系统进行 了系统的阐述。第四章就系统的硬件以及软件作了简要的说明。 本设计可广泛用于高层建筑、办公场所、住宅以及地下建筑和大 空间建筑中。 关键词：自动喷水灭火系统；消防；自动报警；喷淋泵 山东理工大学高等成人教育毕业设计（论文） II Automatic sprinker system design Abstract Automatic sprinkler system as a kind of building fire control facilities, has proved its fire control of efficiency, but because some historical reasons, and make it in the fire disaster has established dominance. In the analysis of related data and documents on the basis of practical engineering experience, from safety, economy, the principle of rationality, emphasize the sprinkler system in building fire in the irreplaceable position. At the same time, to regulate the relevant provisions and engineering practice to solve problems, the author puts forward his own view, make continuous improvement. This paper focuses on the system plan, the design of control system and the automatic sprinkler control system were discussed from several aspects. The first chapter of subject background, subject, subject characteristics and significance of simple introduction, the second chapter to design some important parts of simple overview and system composition.The third chapter of system control system of the system. The fourth chapter of the hardware and software of the system makes a brief explanation. This design can be widely used in high-rise buildings, office buildings, housing and underground space and building. Key words: automatic sprinkler system; Fire; Automatic alarm;Spray pump 山东理工大学高等成人教育毕业设计（论文） i 目目 录录 第一章第一章 绪论绪论.1 1 1.1 课题背景 .1 1.2 理论依据 .1 1.3 课题特点 .1 1.4 课题意义 .2 第二章第二章 系统方案的确定系统方案的确定.3 3 2.1 方案的确定 .3 2.1.1 洒水喷头 .3 2.1.2 水流指使器（水流开关） .4 2.1.3 压力开关 .4 2.1.4 报警阀 .5 2.2 系统主要部件 .5 第三章第三章 控制系统的设计控制系统的设计.7 7 3.1 自动喷洒用消防泵的控制电路设计 .7 3.2 全电压启动的喷淋泵控制电路设计 .8 3.3 火灾自动报警系统设计 .10 3.3.1 火灾自动报警系统的设计形式 .10 3.3.2 火灾自动报警控制器 .13 3.3.3 火灾探测器 .14 3.3.4 手动报警器 .19 第四章第四章 自动喷水灭火控制系统的实现自动喷水灭火控制系统的实现.2121 4.1 系统硬件配置 .21 4.2 控制软件及流程 .22 4.2.1 火灾报警电路 .24 第五章第五章 总结总结.2626 参考文献参考文献.2727 谢谢 辞辞.2828 山东理工大学高等成人教育毕业设计（论文） 1 第一章第一章 绪论绪论 1.11.1 课题背景课题背景 火灾，作为一种具有突发性和强破坏性的灾害现象，严重危害人类生命财产安 全和自然环境。据统计，在众多的灾种中，火灾造成的直接损失约为地震的 5 倍， 仅次于干旱和洪涝，而火灾发生的频度则居于各灾种之首。千百年来，人类和火灾 进行了长期的斗争，积累了许多防火、灭火的经验教训。随着社会的不断发展，人 们对于火灾的认识不断加深，针对火灾初期不同特征的各种探测方法越来越多。人 类逐步掌握了火的燃烧机理，燃烧条件和燃烧发展的过程，创造了各种各样防火、 灭火的方法。在上世纪 70 年代后期，开始出现一门新兴的多学科交叉应用基础科 学一火灾科学，其中心内容就是用现代高科技手段研究火灾发生、发展和防治的机 理和规律，为火灾防治提供新的思想、理论和方法，使得人类对火灾的研究进入了 科学化、系统化的轨道，并促进了防火、灭火技术的进步。 1.21.2 理论依据理论依据 基于 PLC 控制的优点，本设计采用了 SIEMENS S7-300 PLC 的 CPU 模块、电源 模块、数字量输入模块、数字量输出模块，通信处理器模块组成。主要采集火灾信 号、现场的手动报警按钮信号、消防管线所有控制阀的运行和控制状态、消防水泵、 稳压水泵的运行和控制状态、火灾报警手动确认信号、消防管线水压；主要控制消 防水泵、稳压水泵的启停和消防管线上所有控制阀的开关、闪光报警器的报警输出、 视频监视系统的报警联动。 1.31.3 课题特点课题特点 自动喷水系统反应快，由于采用火灾探测传动装置来控制系统的开启，从火灾 发生到火灾探测装置动作开启喷水系统的时间短，如果采用充水式雨淋系统，其反 应会更快，有利与快速出水灭火。自动喷水灭火系统控制面积大，用水量大。 完善系统自身的可靠性，自动喷水灭火系统将在发展中得到完善。一方面表现 在，通过喷水灭火机理的研究，对不同火灾场所的火灾负荷，发展，蔓延过程，决 定采用不同类型的喷水灭火方式。 自动喷水灭火系统，根据被保护建筑物的性质和火灾发生，发展特性的不同， 山东理工大学高等成人教育毕业设计（论文） 2 可以有许多不同的系统形式。通常根据系统中所使用的喷头形式不同，分为闭式自 动喷水灭火和开式自动喷水灭火系统两大类。 闭式自动喷水灭火系统采用闭式喷头，它是一种常闭喷头，喷头的感温闭锁装 置只有在预定的温度环境下才会脱落，开启喷头。因此，在发生火灾时，这种喷头 灭火系统只有处于火焰之中或临近火源的喷头才会开启灭火。 开式自动喷水灭火系统采用的是开式喷头，开式喷头不带感温闭锁装置，处于 常开状态。发生火灾时，火灾所处的系统保护区域的所有开启式喷头一起出水灭火。 根据被保护建筑物的要求，闭式自动喷水灭火系统还可以分为，湿式自动喷水 灭火系统，干式自动喷水灭火系统，干湿式自动喷水灭火系统，预作用自动喷水灭 火系统等形式；开式自动喷水灭火系统，可分为雨淋系统，水幕系统等形式。 1.41.4 课题意义课题意义 住宅建筑内的自动快速反应的喷水灭火系统，美国在 1973 年就制定了相关规 范对其推广，英国、澳大利亚、新西兰也使用多年，实践证明住宅内安装该系统能 够扑救住宅初期火灾，保护居民生命、财产安全，降低火灾损失以及为居民逃生疏 散提供足够的时间并能及时报警。 随着我国自动喷水灭火系统的不断发展，自动喷水灭火系统的大大降低了火灾 的危害性，把火灾给人们带来的经济损失将到了最低，为确保人的生命及财产安全 提供了保障2。 山东理工大学高等成人教育毕业设计（论文） 3 第二章第二章 系统方案的确定系统方案的确定 2.12.1 方案的确定方案的确定 2.1.12.1.1 洒水喷头洒水喷头 喷头可分为开启式和封闭式两种。它是喷水系统的重要组成部分，因此其质量， 性质和安装的优劣直接影响火灾初期灭火的成败，可见选择时必须注意,本课题采 用封闭式喷头。 封闭式喷头：可以分为易熔合金式，双金属片式和玻璃球式三种。应用最多 的是玻璃球式喷头，喷头不止在房间顶棚下面，与支管相连。喷头主要技术参数如 表 2.1 所示，动作温度级别如表 2.2 所示。 表表 2.12.1 玻璃球式喷淋头主要技术参数玻璃球式喷淋头主要技术参数 型号 直径 （mm） 通水口径 (mm) 接管螺纹 (in) 温度级别 (度) 炸裂温度 范围% 玻璃球色 标 最高温度 环境（度） 流量系数 K(%) ZST-15 系列 15111/2 57 68 79 93 +15 橙 红 黄 绿 27 38 49 63 80 表表 2.22.2 玻璃球式喷水头动作温度级别玻璃球式喷水头动作温度级别 动作温度（度）安装环境允许最高温度级别（度）颜 色 57 38 橙 68 49 红 79 60 黄 93 74 绿 141 121 蓝 182 160 紫 227 204 黑 260 238 黑 山东理工大学高等成人教育毕业设计（论文） 4 在正常情况下，喷头处于封闭状态。火灾时，开启喷水是由感温部件（充液玻 璃球）控制，当装有热敏液体的玻璃球达到动作温度（57 度，68 度，79 度，93 度， 141 度，182 度，227 度，260 度）时，球内液体膨胀，使内压力增大，玻璃球炸裂， 密封垫脱落，喷出压力水，喷水后，由于压力降低压力开关动作，将水压信号变为 点信号向喷淋泵控制装置发出启动喷淋泵信号，保证喷头有水喷出。同时，流动的 消防水使主管道分支处的水流指示器电接点动作，接通延时电路（延时 2030s） ， 通过继电器触点，发出声光信号给控制室，以识别火灾区域。 综上可知，喷头具有探测火情，启动水流指示器，扑灭早期火灾的重要作用。 其特点是：结构新颖，耐腐蚀性强，动作灵敏，性能稳定3。 适用范围：高（多）层建筑，仓库，地下工程，宾馆饭店等用水灭火的场所。 2.1.22.1.2 水流指使器（水流开关）水流指使器（水流开关） 水流指使器的作用是：把水的流动转换成电信号报警的部件。其电接点即可直 接启动消防水泵，也可接通电警铃报警。在保护面积小的场所（如小型商店，高层 公寓等） ，可以用水流指使器代替湿示报警阀，但应仍设置止回阀于主管道底部， 一是可防止水污染（如和生活用水同水源） ，二是可配合设置水泵接合器的需要。 2.1.32.1.3 压力开关压力开关 ZSJY,ZSJY25,和 ZSJY50（上海消防器材厂生产） 。它安装在延迟器与水力警铃 之间的信号管道上。压力开关的工作原理是：当喷头启动喷水时，报警阀阀瓣开启， 水流通过阀座上的环型槽流入信号道和延迟器。延迟器充满水后，水流经信号管进 入压力继电器，压力继电器接到水压信号，即接通电路报警，并启动喷淋泵。压力 开关特点：ZSJY 型 ：1. 膜片驱动，工作压力为 0.071MPa 之间可调。2. 适用 于空气，水介质。3. 可用交流直流电，工作电压为 VC22V,380V,DC12V,24V,36V,48V;触点所能承受的电容量：AC220V,5A,DC24V,3A,接 线电缆外径 20mm。 ZSJY25，50 型：工作压力为 0.020.025MPa 及 0.040.05MPa。用弹簧线柱给接线带来了方便，触点容量为 DC24V,5A。以上三种 压力开关都有一对常闭触点开关，作自动报警时控制作用。压力开关应用接线：压 力开关用在系统中需经模块与报警总线连接， （如图 2.1）所示。 山东理工大学高等成人教育毕业设计（论文） 5 图图 2.12.1 压力开关接线图压力开关接线图 2.1.42.1.4 报警阀报警阀 报警阀是自动喷水灭火系统中接通或切断水源，并启动报警器的装置。在自动 喷水灭火系统中，报警阀是至关重要的组件，其作用有三：接通或切断水源、输出 报警信号和防止水流倒回供水源，以及通过报警阀可以对系统的供水装置和报警装 置进行检验。报警阀根据系统的不同分为湿式报警阀、干式报警阀和雨淋阀。 2.1.52.1.5 末端试水装置末端试水装置 末端试水装置测试的内容，包括水流指示器、报警阀、压力开关、水力警铃的 动作是否正常，配水管道是否通畅，以及最不利点处的喷头工作压力等。喷水管网 的末端应设置末端试水装置，宜与水流指示器一一对应。图中流量表直径与喷头相 同，连接管道直径不大于 20mm。末端试验阀可以采用电磁阀或手动阀。如设有消 防控制室时，若采用电磁阀可直接从控制室启动试验阀，给检查带来方便4。 2.22.2 系统主要部件系统主要部件 编号编号名称名称用途用途编号编号名称名称用途用途 1 高位水箱存储初期火灾用水 13 水池存储 1h 火灾用水 2 水力警铃发出音响警报信号 14 压力开关自动报警或控制 3 湿式报警器系统控制阀，输出报警 水流 15 感烟探测器感知火灾自动报警 4 消防水泵接合 器 消防车供水口 16 延迟器克服水压液动引起误报 警 5 控制箱接收电信号并发出指令 17 消防安全指 示阀 显示阀门启闭状态 6 压力罐自动启闭消防水泵 18 放水阀试警铃阀 7 消防水泵专用消防升压泵 19 放水阀检修系统时放空 山东理工大学高等成人教育毕业设计（论文） 6 8 进水管水源管 20 排水漏斗排走系统的出水 9 排水管末端试水装置排水 21 压力表指示系统压力 10 闭式喷头感知火灾出水灭火 22 节流孔板减压 11 闭式喷头感知火灾出水灭火 23 水表计量末端实验装置出水 量 12 水流指示器输出电信号，指示火灾 区域 24 过滤器过滤水中杂质 信号 补偿室 电源 地 信号放 检查 检测室 确认灯 检查电路 检测回路大电路 电阻 开关转故障自动 换电路 图图 2.22.2 湿式自动喷水灭火系统动作程序图湿式自动喷水灭火系统动作程序图 自动喷洒泵的启动过程是：当发生火灾时，随着火灾部位温度的升高，系统喷 头上的玻璃球暴裂（或易熔合金喷头上的易熔合金片熔化脱落） ，喷头开始喷水， 水管内的水流推动水流指示器的桨片，使其电接点闭合接通电路，输出电信号至消 防中心。此时，设在主干水管上的报警水阀被水流冲开，向洒水喷头供水，同时水 流经过报警阀流入延迟器，竟延迟后，又流入压力开关使压力继电器动作 SP 接通， 使喷洒用消防泵启动，在压力继电器动作的同时，启动水力警铃，发出报警信号5。 山东理工大学高等成人教育毕业设计（论文） 7 第三章第三章 控制系统的设计控制系统的设计 3.13.1 自动喷洒用消防泵的控制电路设计自动喷洒用消防泵的控制电路设计 自动喷洒系统是自动水灭火系统，自动喷洒用消防泵受水路系统的压力开关或 水流指示（继电）器直接控制，延时起泵，或者由消防中心控制起挺泵。自动喷洒 用消防泵一般设计为两台泵一用一备，互为备用，工作泵故障时，备用泵延时自动 投入运行。自动喷洒用消防泵控制电路（如图 3.1）所示。控制电路中设有工作状 态选择开关，可使两台泵分别处在 1#用 2#备，2#用 1#备或两台泵均为手动的工作 状态。 图中，当发生火灾时，喷洒系统的喷头自动喷水，设在主管上的压力继电器， （或接在防火分区水平干管上的水流继电器）SP 接通，时间继电器 KT3 通电。经 延时（35s）后，中间继电器 KA4 通电吸合。若选择开关 SA 置于 1#用 2#备的位 置，则 1#泵的接触器 KM1 通电吸合，1#泵起动向系统供水。如果此时 1#泵故障， 接触器 KM1 跳闸，使 2#泵作为备用泵起动向自动喷洒水系统供水。 根据消防规则的规定，火灾时喷洒泵起动运转 1h 后，自动停泵。此时，时间 继电器 KT4 的延时整定时间为 1h。它通电 1h 后吸合，中间继电器 KA4 断电释放， 使正在运行的喷洒泵控制回路断电，水泵停止运行。液位器 SQ 安装在水源水池内， 当水池无水时，液位器 SQ 接通，使中间继电器 KA3 通电吸合，其常闭触点将两台 水泵的自动控制回路断电，水泵停止运行6。 控制电路中，分别设有两台泵的故障指示灯 HY1,HY2。两台泵自控回路中，与 KA4 常开触点并联的引出线，接在消防控制模块，由消防中心集中控制水泵的起停。 消防泵电气控制主要是指火灾发生时消火栓系统所属消防水泵(恒压泵、加压 泵等)的控制，并且一般都应具备集中(消防中心)管理的功能，在满足使用要求的 前提下，力求简单可靠。所示是消防泵的典型电气控制原理图。图中，nAN 是室内 消火 栓中的消防按钮，各保护区域(楼层)消防按钮一般串联相接，构成“或”逻辑条件 去启动消防泵，即只要建筑物内任意一个区域出现火灾，驱动消防按钮就可使消防 泵启动。nXK 是各个消火栓内被喷水枪压住的限位开关，拿起水枪，2XK 限位开关 山东理工大学高等成人教育毕业设计（论文） 8 闭合，使得安装在消防中心控制屏上的信号灯 NXD 点亮，指示何处消火栓已开始工 作。 3.23.2 全电压启动的喷淋泵控制电路设计全电压启动的喷淋泵控制电路设计 电气线路的组成:在高层建筑及建筑群体中，每座楼宇的喷水系统所用的泵一 般为 23 台。采用 2 台泵时，平时管网中压力水来自高位水池，当喷头喷水，管 道里有消防水流动时，流水指示器启动消防泵，向管网补充压力水。平时一台工作， 一台备用，当一台故障停转，接触器触点不动作时，备用泵立即投入运行，两台可 以互为备用。 （如图 3.1）为两台泵的全电压启动的喷淋泵电路，图中 B1、B2、Bn 为区域水流指示器。如果分区较多可用 n 个水流指示器及 n 个继电器与之配合。 采用 3 台消防泵的自动喷水系统也比较常见，三台泵中两台为压力泵，一台为 恒压泵。恒压泵一般功率很小，在 5kW 左右，其作用是使消防管网中水压保持在一 定范围之内。此系统的管网不得与自来水或高水位池相连，管网消防用水来自消防 储水池，当管网中的渗漏压力降到某一数值时，恒压泵启动补压。当达到一定压力 后，所接压力开关断开恒压泵控制回路，恒压泵停止运行7。 山东理工大学高等成人教育毕业设计（论文） 9 图图 3.13.1 全电压启动的喷淋泵控制电路全电压启动的喷淋泵控制电路 山东理工大学高等成人教育毕业设计（论文） 10 电路的工作情况分析: A 正常（即 1 号泵工作，2 号泵备用）时：将 QS1、QS2、QS3 合上，将转换 开关 SA 至“1 自，2 备）位置，其 SA 的 2、6、7 号触头闭合，电源信号灯 HL(n+1)亮， 做好火灾下的运行准备。 如二层着火，且火势使火灾现场温度达到热敏玻璃球发热程度时，二楼的喷头 爆裂并喷出水流。由于喷水后压力降低，压力开关动作，向消防中心发出信号，同 时管网里有消防水流动时，水流指示器 B2 闭合，使中间继电器 KA2 线圈通电，时 间继电器 KT2 线圈通电，经延时后，中间继电器 KA(n+1)线圈通电，使接触器 KM1 线圈通电，1 号喷淋消防泵启动运行，向管网补充压力水，信号灯 HL(n+1)亮，同 时警铃 HA2 响，信号灯 HL2 亮，即发出声光报警信号。 B 当一号泵故障时，2 号泵的自动投入过程（如果 KM1 机械卡住）：如 n 层 着火，n 曾喷头因室温达到动作值而爆裂喷水，n 层水流指示器 Bn 闭合，中间继电 器 Kan 线圈通电，使时间继电器 KT2 线圈通电，延时后 KA(n+1)线圈通电，信号灯 HLn 亮，警铃 HLn 响，发出声光报警信号，同时 KM1 线圈通电，使备用中间继电器 KA 线 圈通电，接触器 KM2 线圈通电，2 号备用泵自动投入运行，向管网补充压力水，同 时信号灯 HL(n+3)亮。 C 手动强投：如果 KM1 机械卡住，而且 KT1 也损坏时，应将 SA 至“手动“位 置，其 SA 的 1、4 号触头闭合，按下按钮 SB4，使 KM2 通电，2 号泵启动，停止时 按下按钮 SB3,KM2 线圈失电，2 号电动机停止8。 3.33.3 火灾自动报警系统设计火灾自动报警系统设计 3.3.1.3.3.1.火灾自动报警系统的设计形式火灾自动报警系统的设计形式 火灾自动报警系统分为三种基本设计形式，即：区域报警系统、集中报警系统 和控制中心报警系统。 其系统结构如图 3.2 所示。采用区域火灾报警控制器、集中火灾报警控制器、 各种火灾探测器以及功能模块和联动控制装置，进一步加强了对消防设备的监测与 控制，适用于大型的建筑群、高层或超高层建筑等对象，可以对各类设置在建筑中 的消防设备实现联动控制和手动/自动控制转换。 山东理工大学高等成人教育毕业设计（论文） 11 火灾探测器 手动火灾 报警按钮 区域火灾 报警控制器 6区 集中 火灾 报警 控制 器 消防 控制 设备 电源 控制中心报警系统示意图 火警电话 联动控制装置 固定灭火控制装置 火灾警报装置 1区 区域火灾 报警控制器 火灾探测器 手动火灾 报警按钮 图图 3.23.2 控制中心报警系统示意图控制中心报警系统示意图 485总线 工作站 屏幕、键盘 火灾报警 模拟显示屏 控制总线 和 据 控制器 控 （主机） 打印机 总 制 线 数字量输入 数 数字量输出 （类比输入） 模拟量输入 模拟量输出 脉冲计数输入 （类比输出） 图图 3.33.3 智能型系统形式的结构图智能型系统形式的结构图 智能型系统形式一般采用二总线制，结构如图 3.3 所示。这种系统形式的特点 是：火灾探测器实际上就是火灾传感器，仅实现度火灾参数的有效采集、变换和传 输；火灾报警控制器则采用微机技术实现数据集中处理、数据存储、系统巡检等， 并且由内置软件完成火灾信号特征模型和灵敏度调整、火灾判优、网络通讯、图形 显示和消防设备监控；同时由火灾报警控制器将对探测信号的处理、环境补偿、报 山东理工大学高等成人教育毕业设计（论文） 12 脏和故障判断等返还给每个现场火灾探测器，从而实现消防设备监控和管理、联网 等功能，提高系统巡检速度、稳定性和可靠性9。 目前总线制火灾自动报警系统获得了广泛的应用，在火灾自动报警系统与消防 联动控制设备的组合方式上，总线制火灾自动报警系统的设计有两种常用的形式， 即火灾自动报警与消防联动分体式和火灾自动报警与消防联动一体式。而本次火灾 自动报警与联动控制系统的设计采用火灾自动报警与消防联动分体式形式，如图 3.4 所示。 这种系统的设计思想是分别设置报警控制器与联动控制器，报警控制器负责接 收各种火警信号，联动控制器负责发出声光报警信号和启动消防设备。即系统分设 报警总线和联动总线，所有的火灾探测器通过报警总线回路接入报警控制器，各类 联动控制模块侧通过联动总线回路接入联动控制器，联动设备的控制信号和火灾探 测器的报警信号分别在不同的总线回路上传输。报警控制器和联动控制器之间通过 通讯总线相互连接。 CC CC CCC CCC ！ SY ！ SY 水流指示器 水压力开关 火灾报警系统 联动控制系统 防火阀 报警控制器 防火阀 联动控制器 水流指示器 电梯 电源箱 排烟阀 排风机卷帘门 喷淋泵 电源箱 排烟阀 排风机卷帘门 图图 3.43.4 火灾自动报警与消防联动分体式示意图火灾自动报警与消防联动分体式示意图 山东理工大学高等成人教育毕业设计（论文） 13 操作键盘 操作按钮 时钟显示 故障地址显示 报警地址显示 工作状态显示 显 示 接 口 操 作 输 入 接 口 单 片 机 ROM RAM 串 行 通 讯 接 口 火灾探测器 消防传动盘 记录磁盘 打印机 数 据 记 录 接 口 图图 3.53.5 火灾报警控制器结构框图火灾报警控制器结构框图 这种系统的特点是由于分别设置了控制器及总线回路，报警系统与联动系统相 对独立运行整个报警与联动系统的可靠性较高。该系统适合于消防报警及联动控制 规模较大的一级保护对象。 3.3.23.3.2 火灾自动报警控制器火灾自动报警控制器 火灾自动报警控制器的结构原理:火灾报警控制器是由单片机、存储器、操作面 板接口电路、数据输出接口电路、串行通讯接口电路构成，图 3.5 为火灾报警控制 器的结构框图。 图 3.6 为智能报警系统的火灾报警控制器的工作流程图。这种系统对模型有自 修正、自适应功能，有模糊逻辑分析和判断功能。这大大提高了系统的可靠性，减 少了系统的误报率。 开 始 采集探测器数据 修正模型 显示故障信息 显示火警信息 记录系统状态 对数据分析处理 是否有故障 是否有火警 山东理工大学高等成人教育毕业设计（论文） 14 图图 3.63.6 火灾报警控制器工作流程图火灾报警控制器工作流程图 3.3.33.3.3 火灾探测器火灾探测器 1. 火灾的探测方法 火灾的探测，是以探测物质燃烧过程中产生的各种物理现象为机理，从而实现 早期发现火灾这一目的。因为火灾的早期发现，是充分利用灭火措施、减少火灾损 失、保护生命财产的重要保障，因此，世界各国对于火灾自动报警技术的研究，都 致力于火灾探测手段的研究和实验，试图发现新的早期探火方法，开拓火灾自动报 警技术的新领域。 图 3.7 所示为最常用的感烟、感温探测器响应时间曲线。 烟浓度 位1位位2位 时间 定温探测器 差温探测器 温度 感烟探测器 山东理工大学高等成人教育毕业设计（论文） 15 图图 3.73.7 常用感烟、感温探测器响应时间曲线常用感烟、感温探测器响应时间曲线 在图 3.7 中，燃烧气体和烟浓度与时间的关系曲线（1）说明在同一时间内所产 生的燃烧气体和烟同时间关系的百分比；而热气流温度与时间的关系曲线（2）则 说明热气流温度随时间而上升。从图 3.7 可知，如果火灾探测系统能够探测出燃烧 气体和烟雾，也即在燃烧初起和阴燃阶段能起到探测作用，就可达到早期预报，以 降低火灾损失，使人员不受伤亡。 红外光束线型感烟探测器 : 红外光束线型感烟探测器如图 3.8 所示，是应用感烟粒子吸收或散射红外光束 使红外光束强度发生变化的原理工作的。探测器的工作原理与光电感烟探测器类似， 只是烟不必进入点型光电感烟探测器的采样室中，在保护空间任何地点上的烟都可 能使红外光束衰减。线型光束探测器在一个长达 100 米的路径上可代替若干个点型 感烟探测器，具有保护面积大、安装位置较高、在相对湿度较高和强电场环境中反 应速度等优点，适宜保护较大的场所，尤其适宜保护难以使用点型探测器甚至根本 不可能使用点型探测器的场所10。 图图 3.83.8 红外光束线型感烟探测器红外光束线型感烟探测器 缆式线型定温火灾探测器: 缆式线型定温火灾探测器如图 3.9 所示，适宜保护电缆隧道等工业建筑或特殊 的应用场所。它又分为模拟式和数字式两大类，目前主要发展和应用是数字式该探 测器实际上是条热敏电缆，它由两根弹性钢丝、热敏绝缘材料、塑料包带及塑料外 护套组成。在正常监视状态下，两根钢丝间呈绝缘状态。在每一热敏电缆中有一极 微小的电流流动，当热敏电缆线路上任何一点(部位)的温度(可以是“电缆”周围 空气或它所接触物品的表面温度)，上升达到其额定动作温度时，其绝缘材料熔化， 山东理工大学高等成人教育毕业设计（论文） 16 两根钢丝互相接触，此时报警回路电流骤然增大，报警控制器发出声、光报警;同 时数码器或液晶火灾报警的回路号和火警的距离(即热敏电缆动作部分的米数)。经 人工处理后，热敏电缆可重复使用。 图图 3.93.9 缆式线望足温火灭殊侧器缆式线望足温火灭殊侧器 可燃气体火灾探测器: 可燃气体火灾探测器适用保护可燃气体容易泄漏处的附件、泄漏出来的气体容 易流经或容易滞留的场所。可燃气体探测器按其测气体的特性又有很多种类与品种， 但主要手段大多采用“点型可燃气体探测器” ，该类探测器在实际应用中存在寿命 短、易中毒、探测器面积小等缺陷，因此目前现场应用一般只限于在重点位置安放。 我国自行研制开发的线型红外可燃气体探测器，采用双波段实现对可燃气体的探测， 一对探测器的最远探测距离可达 80m，探测灵敏度高、响应速度快，不会因某种气 体中毒而损坏器件，也不会因可燃气体浓度过高而降低性能。由于该系统采用了双 波段互补技术、信号窄脉冲同步分离技术、探测器工作点自动调整技术，最大限度 地消除了灰尘、雨、雪、雾等自然环境对系统工作的影响，较好地解决了系统在较 恶劣环境下长期稳定运行问题。其探测效率、寿命、性能稳定都远优于目前应用的 “点型可燃气体控制器” 。 空气采样感烟探测器: 该探测器能够通过测试空气样本了解烟雾的浓度，并根据预先确定的响应闭值 给出相应的报警信号。在探测方式上，该探测器完全突破被动式感知火灾烟气、温 度和火焰等参数特性的局面，跳跃到主动进行空气采样，快速、动态地识别和判断 可烯物质受热分解或燃烧释放到空气中的各种聚合物分子和烟粒子。普通的空气采 样式感烟火灾探测系统，一般是在吸气管道中加装普通点型感烟火灾探测器或采用 相似的传感器作为烟粒子探测器，其烟雾探测原理与普通点型感烟控制器相同。目 前先进的高灵敏度空气采样式感烟火灾控制报警系统，High sensitsvity 渐 山东理工大学高等成人教育毕业设计（论文） 17 tifieial 一 intelligeneeSmokeDeteetionSystem 以下简称 HSASD，按其探测原理 可分为浓度计一式和激光计数式两种。如澳大利亚 GODEX 极早期火灾智能预警系统 主要用于抽取空气样本的管道网络、高效长寿的气泵、空气流速控制器、烟粒子激 光探测器、信号处理电路、 “人工神经网络”微处理器和报警信号显示电路等组成。 它采用了分布智能和神经网络算法以及专用的集成电路，在探测器内补偿了灰尘等 污染和温度等对激光器的影响，并对信号进行数字滤波，用神经网络对烟等信号的 幅度、动态范围和持续时间等特征进行处理后，输出四种级别的报警信号。 典型激光感烟探测器: 点型激光感烟探测器，其灵敏度优于目前光电感烟探测器 50 倍，但成本费用 比吸气式感烟报警系统低得多。美国 Notificr 公司研制出革新型即甚早期智能报 警系统，发射强光激光二极管结合特定的透镜和反光镜光学系统，使其信噪比远远 高于传统的光电感烟探测器，采用“高级可寻址燃烧探测报警“(AWACS)软件和漂 移补偿及平滑算法，使得激光探测器辨别灰尘和烟粒子，而且能抑制较大的悬浮粒 子(例如灰尘、纤维屑和小昆虫)引起的误报信号。多探测器协同探测是该系统独特 性能，每一只探测器在进行其模拟量报警判定时，要参照其相邻探测器的读数，可 用于抑制某些误报现象，并对真实的火灾作出较快的响应。 综上可见，按初期火灾的形成和发展特点选用火灾探测器，应结合各种火灾探 测器的原理和有关的消防法规、规范的规定与要求，以发挥探测器有效性为前提， 确保火灾探测器能可靠工作和输出信号。 （1） 安装间距 探测器的安装间距定义为两只相邻探测器中心之间的水平距离，单位 m。当 探测器矩形布置时，a 称为横向安装间距，b 称为纵向安装间距。 （2）探测器的平面布置 火灾自动报警系统设计中，当一个保护区域被确定后，就要根据该保护区域 所需要的探测器进行平面布置。布置的原则是被保护区域都要处于探测器的保护范 围之中。一个探测器的保护面积 A 是以它的保护半径 R 为半径的内接正四边形面积 表示的，而它的保护区域又是一个保护半径为 R 的一个圆。探测器的安装间距又以 a、b 水平距离表示。A、R、a、b 之间近似符合如下关系，即： 公式 3-（1） b*a=A 山东理工大学高等成人教育毕业设计（论文） 18 公式 3-（2） 222 )2/()2/(baR 工程设计中，为了减少探测器布置得工作量，常借助于“安装间距 a、b 的极 限曲线” （见附录一） ，在适当考虑修正系数后，根据以上的计算式将 A、R、a 、b 之间的关系用极限曲线图表示，确定满足 A、R 的安装间距 a、b。 根据火灾自动报警设计规范中有关火灾探测器的保护面积 A 和保护半径 R 的标准（见附录二） 、建筑平面图资料和建筑物特点，本建筑物主要选用的探测器 为感烟探测器，在有联动控制和特殊要求的部分设置感温探测器。建筑物探测区域 地面面积 S80m，房间高度 6h12，房顶坡度 15，则应选取保护面积 A=80m，保护半径 R=6.7m 的感烟探测器。 （3）火灾探测器数量的确定 根据火灾自动报警系统设计规范 （GBJ116-88） ，在一个火灾探测区域内所 需的火灾探测器最小数量应该又下式决定： 公式 3-（3）)*/(AKSN 式中 N一个火灾探测区域内所需探测器数量； S一个火灾探测区域的面积（m） ； A一个火灾探测器的保护面积（m） ； K修正系数，对重点保护建筑取 0.7-0.9，非重点保护建筑取 1。 根据本建筑的结构特点，主要设置感烟探测器，在有联动控制和特殊要求的部 分设置感温探测器。则火灾探测器的数量的确定主要以感烟探测器为主。 本建筑为一类重点保护建筑，修正系数为 0.8，一个报警区域内总的探测区域面积 为 S，16#报警区域内总探测区域面积分别为 S1S6。感烟探测器保护面积 A=80m，则各报警区域的感烟探测器数量分别为 N1、N2、N3、N4、N5、N6，由等 式计算可得： 2 21951mS34)*/(11 AKSN 2 34462mS53)*/(22 AKSN 2 18503mS29)*/( 33AKSN 2 14724mS23)*/(44 AKSN 2 19705mS31)*/(55 AKSN 2 19166mS30)*/(66 AKSN 山东理工大学高等成人教育毕业设计（论文） 19 （4）火灾探测器的设置要求 火灾探测器的设置位置可以按照下列三项基本原则确定： 1）设置位置应该是火灾发生时烟、热最易到达之处，并且能够在短时间内聚 积的地方； 2）消防管理人员易于检查、维修，而一般人员应不易触及火灾探测器。 3）火灾探测器不易受环境干扰，布线方便，安装美观。 对于常用的感烟和感温探测器来讲，其安装时还应符合下列要求： 1）探测器距离通风口边缘不小于 0.5m，如果顶棚上设有回风口时可以靠近回 风口安装； 2）在楼梯间、走廊等处安装火灾探测器时，应该安装在不直接受外部风吹的 位置； 3）在与厨房、开水尖、浴室等房间相连的走廊安装火灾探测器时应该避开其 入口边缘 1.5m 处安装11。 3.3.43.3.4 手动报警器手动报警器 1.手动报警器的作用 手动报警器用于手动向火灾报警系统发出火灾报警信号或者启动消防泵。普通 手动报警器只作向消防控制室发送报警信号用，不起动消防泵。用于起动消火栓的 消防泵的手动报警器称为消火栓按钮。消火栓报警