闭式自动喷淋水系统课程设计

能源与安全工程学院 课程设计说明书 课 程 名 称 闭式自动喷淋水系统设计 年级 专业 班 20XX 级安全工程 x 班 设 计 组 员 XXX XX01020XXX XX XX 开 始 时 间 2015 年 12 月 28 日 完 成 时 间 2016 年 01 月 08 日 指导老师 目目 录录 一 前一 前 言言 5 5 二 灭火系统选型 工作组成及原理二 灭火系统选型 工作组成及原理 5 5 2 1 灭火系统选型 5 2 2 系统的组成 6 2 3 系统工作原理 8 三 自动喷淋系统的设计三 自动喷淋系统的设计 8 8 3 1 喷头选择及布置 8 3 2 系统管网布置 9 3 3 水力计算 9 3 4 校核设计作用面积内的平均喷水强度 15 3 5 选择消防水泵 15 3 6 喷水灭火系统的维护 16 四 结束语四 结束语 1717 闭式自动喷淋水系统设计任务书 安全工程专业 一 设计目的一 设计目的 闭式自动喷水灭火是目前使用广泛 灭火效率高的灭火措施 其工作原理 是 喷水管网中经常充满压力水 火灾时 闭式自动喷头温感元件爆破或熔化 脱落 即自动喷水灭火 与此同时发出报警信号 适用范围为室内温度为 4 70 之间 二 设计原始资料二 设计原始资料 5 某轻危险级建筑物其中一部分的最不利作用面积为 180m2 为 15 12m 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为 7 mH2O 三 设计任务三 设计任务 a 绘制系统工作动作原理图 b 根据危险等级及作用面积 查出喷头的保护面积 并确定设计的设计喷 水强度以及设计流量 c 确定喷头及管道布置方式 初选各管段类型以及尺寸 绘制管道透视图 比例为 1 100 d 进行水力计算 确定各管道直径 计算系统设计流量及总的水头损失 e 进行系统设计校核 四 设计要求四 设计要求 1 独立开展灭火系统的设计 不得抄袭他人设计 2 水力计算部分应按照原始资料和有关规范进行精确计算 不得假造数据 3 进行水力计算时 应采用沿途计算法确定喷头流量 而不采用作用面积 精品文档 4欢迎下载4欢迎下载4欢迎下载4欢迎下载4欢迎下载 计算法 4 说明书应包括 四 的全部内容 有详细的计算推导过程 5 水力计算应编制成表 如附二所示 6 说明书前页附上此任务书 五 时间安排五 时间安排 此课程设计共 14 天时间 精品文档 5欢迎下载5欢迎下载5欢迎下载5欢迎下载5欢迎下载 一 前 言 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 闭式自动喷水灭火系统是指由水源 管网 喷淋水泵及控制柜 闭式喷头 报警控制装置等组成 是一种能够自动探测火灾并自动启动喷淋水泵灭火的固 定灭火系统 可分为湿式自动喷水灭火系统 干式自动喷水灭火系统 预作用 自动喷水灭火系统 它是目前使用广泛 灭火效率高的一种灭火措施 其工作 原理是 喷水管网中经常充满压力水 灭火时 闭式自动喷头温感元件爆破或 融化脱落 与此同时发出报警信号 二 灭火系统选型 工作组成及原理 2 12 1 灭火系统选型灭火系统选型 2 1 1 建筑物的火灾危险性等级 据设计原始资料 闭式自动喷淋水系统设计任务书 以下简称任务书 显 示 该建筑物火灾危险等级为中危险级 2 1 2 确定设计基本技术参数 由原始资料 设计消防系统的工作面积为 15 12m2 根据 自动喷水灭火 系统设计规范 GB50084 2005 表 5 0 1 民用建筑和工业厂房的系统设计参数 该灭火系统的喷水强度为 4 00L min m2 喷头工作压力为 精品文档 6欢迎下载6欢迎下载6欢迎下载6欢迎下载6欢迎下载 9 8 104Pa 10mH2O 且最不利点处工作压力以 7mH2O 计算 设计喷水量为 9 0L s 2 1 3 系统选型 应根据建筑物的实际情况进行选择 设计书以绝大多数常温场所常采用的 湿式系统为例进行设计 且建筑物的环境温度为 25 符合湿试系统设计要求 2 22 2 系统的组成系统的组成 湿式喷水灭火系统主要由以下几部分构成 如图 2 2 精品文档 7欢迎下载7欢迎下载7欢迎下载7欢迎下载7欢迎下载 1 水箱 在正常状态下维持管网的压力 当火灾发生的初期给管网提供 灭火用水 2 水力警铃 用于湿式 干式 干湿两用式 雨淋和预作用自动喷水灭 火系统中 是自动喷水灭火系统中的重要部件 当火灾发生时 由报警阀流出 带有一定压力的水驱动水力警铃报警 警铃流量等于或大于一个喷头的流量时 立即动作 3 湿式报警阀 安装在总供水干管上 连接供水设备和配水管网 一般 采用止面阀的形式 当管网中有喷头喷水时 就破坏了阀门上下的平衡压力 使阀板开启接通水源和管网 同时部分水流通过阀座上的环形槽 经信号管道 送至水力警铃 发出音响报警信号 4 消防水泵结合器 用于给消防车提供供水口 5 火灾收信机 消防控制中心 在控制室内安装 用于接收系统传来 的电信号及发出控制指令 精品文档 8欢迎下载8欢迎下载8欢迎下载8欢迎下载8欢迎下载 6 压力罐 未设置 用于自动启动消防水泵 当管网中的水压过低时 与压力罐连接的压力开关发出信号给控制箱 控制箱接到信号后发出指令启动 消防泵给管网增压 当管网水压达到设定值后消防水泵停止供水 7 消防水泵 给消防管网中补水用 8 闭式喷头 可分为易溶金属式 双金属片式和玻璃球式三种 其中以 玻璃球式应用最多 正常情况下 喷头处于封闭状态 当有火灾发生且温度达 到动作值时喷头开启喷水灭火 9 水流指示器 其动作原理是 当水流指示器感应到水流动时 其电触 点动作 接通延时电路 延时 20 30s 延时时间到后 通过继电器触发 发 出声光信号给控制室 以识别火灾区域 10 压力开关 是自动喷水灭火系统的自动报警和控制附件 它能将水 压力信号转换成电信号 当压力超过或低于预定工作压力时 电路就闭合或断 开 输出信号至火灾报警控制器或直接控制启动其他电气设备 11 延时器 是一个罐式容器 安装在报警阀与水力警铃之间 用以对 由于水源压力突然发生变化而引起的报警阀短暂开启 或对因报警阀局部渗漏 而进入警铃管道的水流起一个暂时容纳的作用 从而避免虚假报警 只有真正 发生火灾时 喷头和报警阀相继打开 水流源源不断地大量流入延时器 经 30s 左右冲满整个容器 然后冲入水力警铃报警 12 试警铃阀 用于人工测试 打开试警铃阀泻水 使报警阀自动打开 水流充满延迟器后可使压力开关及水力警铃动作报警 13 放水阀 用于检修时放空管网中余水 14 末端试水装置 设在管网末端 用于自动喷水灭火系统等流体工作 系统中 该试水装置末端接相当于一个标准喷头流量的接头 打开该试水装置 可进行系统模拟试验调试 利用此装置可对系统进行定期检查 以确定系统是 否能正常工作 15 试验喷头 安装于屋顶 每年校验喷头性能 精品文档 9欢迎下载9欢迎下载9欢迎下载9欢迎下载9欢迎下载 16 压力表 观察系统水压是否正常 17 水箱下止回阀 防止消防水进入水箱 18 火灾信号传感器 感应火灾信号 2 32 3 系统工作原理系统工作原理 当火灾发生时 火源周围温度上升 导致火源上方的喷头开启 出水 管 网压力下降 报警阀阀后压力下降致使阀板开启 接通管网和水源 供水灭火 于是同时 部分水流由阀座上的凹形槽经报警阀的信号阀 带动水力警铃发出 报警信号 如果管网中设有水流指示器 水流指示器感应到水的流动 也可发 出电信号 如果管网中设有压力开关 当管网水压下降到一定值时 也可发出 电信号 启动水泵供水 消防控制室同时接到信号 系统工作原理图如图 2 1 图图 2 12 1 湿式自动喷水灭火系统工作原理 精品文档 10欢迎下载10欢迎下载10欢迎下载10欢迎下载10欢迎下载 三 自动喷淋系统的设计三 自动喷淋系统的设计 3 13 1 喷头选择及布置喷头选择及布置 1 喷头的选择 喷头的选用 设计选用标准玻璃球喷头 ZST 型玻璃球洒水喷头 喷头可用来探测火灾 并通过自动洒水来控制 和扑灭火灾 是自动喷头灭火系统的主要部件 广泛用于高层建筑 宾馆 商 场 工厂 仓库等各类建筑物 能满足各种危险等级的防户要求 精品文档 11欢迎下载11欢迎下载11欢迎下载11欢迎下载11欢迎下载 2 喷头的布置 根据任务书上表 2 可知每只喷头的最大保护面积为 21m2 转换成半径为 2 58m 喷头的布置间距为 S 3 657m 标准中危险级的布置间距 喷头与边 墙的距离不超过设计规范中要求的 2 3 m 但也不小于 0 6m 系统应有库存备 用喷头 数量不应少于总安装数的 1 正方形布置如上图所示 只有当 4 个喷水圆两两相切于 O 点 而且在 R N 时 该喷头的布置最经济合理 此时 喷头间间距为 S 2RCOS45 3 657m 2 2 99 1 2 式中 R 喷头计算喷水半径 S 喷头间距 3 23 2 系统管网布置系统管网布置 确定最不利点喷头的位置为 1 号节点处的喷头 见图 3 1 在节点处平行 于配水支管划定矩形作用面积 其长边长度为 mAL10 162002 12 1 每条支管上最多动作喷头数 个440 4 65 3 10 16 n 而对于支管的数目有 条428 3 65 3 12 m 精品文档 12欢迎下载12欢迎下载12欢迎下载12欢迎下载12欢迎下载 经过多次的画草图和计算 综合考虑最终确定每条支管为 4 个 共 4 条支管 根据有关规范 表 3 1 预选管径 管网按侧边中心方式布置 如图 3 2 系统共布置了 16 个喷头 系统设湿式报警阀和水流指示器各 1 个 表表 3 13 1 轻危险级场所中配水支管 配水管控制的标准喷头数 控制的标准喷头数 只 工程直径 mm 轻危险级 251 323 405 5010 6518 8048 100 精品文档 13欢迎下载13欢迎下载13欢迎下载13欢迎下载13欢迎下载 图图 3 23 2 管网分布图管网分布图 3 33 3 水力计算水力计算 按逐点法计算 即矩形面积内每个喷头喷水量按该喷头处的水压计算确定系 统内各点的水力 1 支管 末端的喷头 1 为整个管系的最不利点 在规定的工作水头 H1 7mH2O 作用下 节点 1 的水流量为 L s 11 1 10 1 P kq P 喷头工作压力 mH2O k 喷头流量特性系数 k 1 33 则管段 1 2 的流量为 SLqQ11 1 121 该管径为 90 弯管 由附表 2 可得 当管径为 25 时 当量长度为 精品文档 14欢迎下载14欢迎下载14欢迎下载14欢迎下载14欢迎下载 0 6m 管道的水头损失为 L 2 29 1 11 0 6 7 3 6 0 4367 1 21 22 QLLAh 2 节点 2 的水压为 OmHhHH 22112 29 9 29 27 其水流量为 L s 28 1 10 2 P kq 则管段 2 3 的流量为 sLqQQ39 2 22132 因为轻度危险级控制的标准喷头数为 3 只 查表 3 1 可选公称直径 d 32 的管道 该管径为三通 由附表 2 可得 当管径为 32 时 当量长度为 1 8m L 则管道的水头损失为 932 2 39 1 8 653 0 09386 1 22 3 2 QLLAh 3 节点 3 的水压为 OmHhHH 23223 22 1239 229 9 其水流量为 L s 47 1 10 3 P kq 则管段 3 4 的流量为 sLqQQ86 3 33243 精品文档 15欢迎下载15欢迎下载15欢迎下载15欢迎下载15欢迎下载 该管径为三通 由附表 2 可得 管径为 40 时 当量长度为 2 4m 则 L 管道的水头损失为 02 4 86 3 4 265 3 04453 0 1 43 22 QLLAh 4 节点 4 的水压为 OmHhHH 24334 24 1602 422 12 其水流量为 L s 69 1 10 4 P kq 则管段 4 5 的流量为 SLqQQ 55 5 44354 5 由于其他 4 条支管的形状特征与第一个支管子相同 此时将支管 节点 1 5 看作一个大喷头 则其喷头流量特征系数为 k 1 5 由于 L s 55 5 10 5 P kq 该管径为三通 由附表 2 可得 管径为 40 时 当量长度为 2 4m 则 L 管道的水头损失为 30 8 55 5 4 265 3 04453 0 1 54 22 QLLAh 而 其水流量为 OmHhHH 25 445 25 24 SLQq 55 5 5 45 可得 k 1 5 4 36 于是其他 4 条支管的特性系数 k 值均与 k 1 65 4 36 相同 则喷头布置图可简化为图 3 2 精品文档 16欢迎下载16欢迎下载16欢迎下载16欢迎下载16欢迎下载 图图 3 23 2 喷头布置图 6 管段 5 6 的流量为 Q56 q5 q45 5 55 该管径为 90 弯管 由附表 2 可得 当管径为 40 时 当量长度为 1 2m 则管道的水头损失为 L H5 6 0 04453 3 657 1 2 5 55 5 55 6 66 7 节点 6 的水压为 H6 2H5 24 25 2 48 5 其水流量为 Q6 2 q5 5 55 2 11 1 则管段 8 9 的流量为 Q67 q6 q5 5 55 5 55 11 1 该管径为三通 由附表 2 可得 当管径为 50 时 当量长度为 3 1m L 精品文档 17欢迎下载17欢迎下载17欢迎下载17欢迎下载17欢迎下载 则管道的水头损失为 H6 7 0 01108 3 65 3 1 11 1 11 1 9 21 8 节点 7 的水压为 H7 2 H6 H6 7 2 48 5 9 21 115 42 其水流量为 Q7 2q6 2 11 1 22 2 则管段 7 9 的流量为 Q7 9 2 q6 q56 2 11 1 22 2 选用公称直径 d 100mm 的管道 该管径为三通 由附表 2 可得 当管径为 70 时 当量长度为 3 7m L 则管道的水头损失为 H7 9 0 002893 2 03 3 7 22 2 22 2 0 08 9 节点 9 的水压为 69 25 其水流量为 Q7 9 2 q7 2 11 1 22 2 H9 H7 H7 9 115 42 0 08 115 50 系统设计假设从节点 9 到消防水泵 11 的管道长度为 50m 且湿式报警阀和 水流指示器的水头损失按沿程损失的 20 计算 则管道的总水头损失为 H 1 20 0 0002675 1966 04 50 31 55 因此消防水泵的供水压力OmHHHH 290 05 147 3 43 4 校核设计作用面积内的平均喷水强度校核设计作用面积内的平均喷水强度 设计作用面积内平均喷水强度 精品文档 18欢迎下载18欢迎下载18欢迎下载18欢迎下载18欢迎下载 min4 min4 7 123 0 180 20 22 222 2 mLmLmSL m SL 满足规范要求 见表 5 0 1 3 53 5 选择消防水泵选择消防水泵 按照上诉计算结果 选择型号 XBD11 55 150 的消防水泵 流量 Q 25L S 出口压力为 1 47MPa 3 63 6 喷水灭火系统的维护喷水灭火系统的维护 自动喷水灭火系统必须始终处于正常的战备状态 一旦发生火灾就能立刻 发挥作用 加强日常的检查维护和管理至关重要 日常检查分为日检 周检 月 季 检及年检 具体的日检由保安人员负责 周检 月 季 检及维护工 作由委托的专业消防公司来完成 并由市消防检测中心进行年度检测 管理及 保安人员每年要由消防培训中心进行专业培训 成为具备专业资格的合格人员 后才能胜任这项工作 根据相关消防法律 法规的要求 同时结合实际情况 自动喷水灭火系统的管理与维护主要包括以下方面 自动喷水灭火系统应具有管理 检测 维护规程 并应保证系统处于准 工作状态 维护管理人员应熟悉自动喷水灭火系统的原理 性能和操作维护规程 维护管理人员每天应对水源控制阀 报警阀组进行外观检查 并应保证 系统处于无故障状态 每年应对水源的供水能力进行一次测定 消防水池 消防水箱及消防气压给水设备应每月检查一次 并应检查其 消防储备水位及消防气压给水设备的气体压力 同时 应采取措施保证消防用 水不作它用 并应每月对该措施进行检查 发现故障应及时进行处理 消防水池 消防水箱 消防气压给水设备内的水应根据当地环境 气候 条件不定期更换 更换前 负责自动喷水灭火系统的专职或兼职管理人员应向 领导报告 并报告当地消防监督部门 寒冷季节 消防储水设备的任何部位均不得结冰 每天应检查设置储水 精品文档 19欢迎下载19欢迎下载19欢迎下载19欢迎下载19欢迎下载 设备的房间 保持室温不低于 5 每两年应对消防储水设备进行检查 修补缺损和重新油漆 钢板消防水箱和消防气压给水设备的玻璃水位计 两端的角阀在不进行 水位观察时应关闭 消防水泵应每月启动运转一次 内燃机驱动的消防水泵应每周启动运转 一次 当消防水泵为自动控制启动时 应每月模拟自动控制的条件启动运转一 次 电磁阀应每月检查并应作启动试验 动作失常时应及时更换 每个季度应对报警阀旁的放水试验阀进行一次供水试验 验证系统的供 水能力 系统上所有的控制阀门均应采用铅封或锁链固定在开启或规定的状态 每月应对铅封 锁链进行一次检查 当有破坏或损坏时应及时修理更换 室外阀门井中 进水管上的控制阀门应每个季度检查一次 核实其处于 全开启状态 消防水泵接合器的接口及附件应每月检查一次 并应保证接口完好 无 渗漏 闷盖齐全 每两个月应利用末端试水装置对水流指示器进行试验 每月应对喷头进行一次外观检查 发现有不正常的喷头应及时更换 当 喷头上有异物时应及时清除 更换或安装喷头均应使用专用扳手 各种不同规格的喷头均应有一定数量的备用品 其数量不应小于安装总 数的 1 且每种备用喷头不应少于 10 个 自动喷水灭火系统发生故障 需停水进行修理前 应向主管值班人员报 告 取得维护负责人的同意 并临场监督 加强防范措施后方能动工 建筑物 构筑物的使用性质或贮存物安放位置 堆存高度的改变 影响 精品文档 20欢迎下载20欢迎下载20欢迎下载20欢迎下载20欢迎下载 到系统功能而需要进行修改时 应在修改前报经公安消防监督机构批准后方能 对系统作相应的修改 四 结束语四 结束语 课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练 着是我们迈向社会 从事职业工作前一个必不少的过程 千里之行始于足下 通过这次课程设计 我们深深体会到这句千古名言的真正含义 今天我们认真的进行课程设计 学 会脚踏实地迈开这一步 就是为了明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实的 基础 在对自动喷淋系统的设计过程中 不仅检验了所学习的知识 也培养了 如何去把握一件事情 如何去做一件事情 又如何完成一件事情 在设计过程 中 与同学分工设计 和同学们相互探讨 相互学习 相互监督 学会了合作 学会了运筹帷幄 学会了宽容 学会了理解 也学会了做人与处世 通过本次课程设计 使得我们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 加强了我们对企业消 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 通过这次安全系统工程设计 我们感觉在多方面都有所提高 综合运用本 专业所学课程的理论和生产实际知识所进行的自动喷淋系统设计 设计工作的 实际训练培养和提高了我们能独立工作学习的能力 巩固与扩充了防火防爆课 程所学的内容 掌握消防系统设计的方法和步骤 掌握消防系统设计的基本的 程序 了解系统的基本结构 提高了计算能力 绘图能力 熟悉了规范和标准 同时各科相关的课程都有了全面的复习 本次课程设计是在柴红保老师的精心指导下 由本组成员相互配合完成的 此设计也是我们对防火防爆及流体力学课程所学知识的回顾与总结 在此感谢 我们的柴红保老师 老师严谨细致 一丝不苟的作风一直是我们工作 学习中 的榜样 老师循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我们无尽的启迪 这次课 精品文档 21欢迎下载21欢迎下载21欢迎下载21欢迎下载21欢迎下载 程设计的每个步骤都离不开老师您的细心指导 本次课程设计所完成的湿式自 动喷水灭火器灭火效率高 投资低 系统采用廉价的水作为灭火剂 具有减少 人员的伤亡 保护生命安全 降低火灾危险 减少经济损失等优点 在设计中 我们查阅了许多相关书籍 深刻理解了自动喷水灭火系统的具体设计过程及方 法和原理 并且将理论与实践结合起来 最终完成了课程设计 本次课程设计 不仅巩固了我们的理论知识 提高了我们的实践能力 同时还培养了自己独立 思考问题的能力和分工协作能力 最后 由于我们的设计能力都很有限 在设计过程中难免出现错误 恳请 老师多多指教 我们对于你的批评与指正 将万分感谢 参考文献 参考文献 1 程远平 消防工程学 M 江苏徐州 中国矿业大学出版社 2002 2 余明高 防火防爆 M 江苏徐州 中国矿业大学出版社 2000 3 百度词条 4 自动喷水灭火系统设计规范 GB50084 2001 精品文档 22欢迎下载22欢迎下载22欢迎下载22欢迎下载22欢迎下载 附表附表 1 1 焊接钢管的管道比阻值 附表附表 2 2 美国 日本 前 联邦德国管件当量长度折算表 管件直径 mm 管件名称 3240507080100 45 弯头0 30 60 60 90 91 2 90 弯头0 91 21 51 82 13 1 三通或四通1 82 43 13 74 66 1 蝶阀1 82 13 13 7 闸阀0 30 30 30 6 管 径 mm 公称管径计算内径 A Q m3 s A Q L s 3234 75938620 09386 4040 00445280 04453 5052 00110850 01108 7067 0028930 002893 精品文档 23欢迎下载23欢迎下载23欢迎下载23欢迎下载23欢迎下载 止回阀2 12 73 44 34 96 7 报警阀61218 附表附表 3 3 管道水力计算表 流