湿式中压细水雾灭火系统设计及应用

湿式中压细水雾灭火系统设计及应用曹旭（南京消防器材股份有限公司，江苏南京211112）要：简述了细水雾系统的发展历程及其对水喷淋系统的突破点，并以正在研制中的细水雾说明了该系统的成雾原理、灭火机理、灭火效能、工程应用范灭火系统进行的灭火试验为依据，摘围，通过与气体灭火系统和水喷雾灭火系统的工程造价相比较，确定了该系统替代卤代烷系统的可能性，展望了该系统很好的工程应用前景。关键词：细水雾；水喷雾；灭火系统；喷头中图分类号：TH12；TU892文献标志码：B5276（2011）03-0068-05文章编号：1671-DesignandApplicationofWetMedium-pressureWaterMistFireExtinguishingSystemCAOXu（NanjingFireProtectionTechnologyCo．，Ltd．，Nanjing211112，China）Abstract：Thisarticlesummarizesthedevelopmenthistoryofwatermistsystemanditsbreakthroughpointofsprinklersystem．Ac-cordingtothefireextinguishingtestperformedbywatermistfireextinguishingsystemwhichismanufacturedbyourcompany．thepaperillustratesthefog-formingprinciples，fireextinguishingmechanism，fireextinguishingeffectiveness，andengineeringapplicationrangeandcomparestheconstructioncostofgasextinguishingsystemwiththatofwatersprayextinguishingsystemtoconfirmthepossibilityofhalon'ssubstitute，moreover，theprospectofengineeringapplicationisunfoldedbeforeoureyes．Keywords：watermist；waterspray；fireextinguishingsystem；nozzles0概述1术语细水雾灭火系统为我国“九五”科技攻关项目，其以易取、廉价的水为灭火剂，具有快速冷却、降尘的效果，具水渍损失极小，不需水有灭火用水量和系统储水量极少，池，安装十分简便等特点。一些科研院所进行了大量的研究，但都仅限于理论上的研究，与实际应用还有遥远的距离。现主要介绍湿式中压细水雾灭火系统。B类火灾、C类火灾及该系统能用于扑灭A类火灾、带电电气设备火灾。广泛适用于计算机房、通讯机房、控制室、贵重设备室、磁带库、图书馆、档案库、珍品库、配电房、发电机房、油浸变压器室、变电室、液压设备、除尘设喷漆生产线等场所或设备的消防保护。以及新造、改备、造的船舶A类机器处所：如机舱中的柴油发动机、柴油发燃油锅炉、焚烧炉、燃油装置等设备的消防保护。另电机、外，还可以应用于一些化工设备的降温，及环保上的降尘和控温。细水雾自动灭火系统必将以其无污染，对人体无害，良好的灭火效能，安装、操作、维护简便，省时省力，适用范日益受到用户青睐。细水雾灭火系统不仅改围广等优点，变了传统水喷淋系统的构成，而且在喷水方式、成雾原理、灭火机理、灭火效能、应用范围及经济性能上均产生了质的飞跃，市场前景非常乐观。a）细水雾在喷头最小设计压力下，以距喷头1m平面中喷雾的部位，所测得的水喷雾的Dv0．5不超过300m。b）细水雾灭火系统具有供水部件或同时供水及雾化介质的部件，并且配备一个或多个喷头，能够喷放细水雾来控火、抑制火或灭火的配水装置。c）中压细水雾灭火系统是指系统的最大工作压力为大于1.2MPa但小于3.5MPa的细水雾灭火系统。d）闭式系统喷头为闭式喷头。系统管网平时充满水，2设计说明闭式系统和开式系统相比，用水量更小，解决了对于特大空间供水的技术难题。主要适用于A类火灾场所，如：宾馆、饭店、图书馆、档案馆、停车库、隧道、地铁等场所。闭式中压细水雾灭火系统总体方案主要依据美国消防协会标准NFPA750《细水雾灭火系统标准》进行设计。同时参考了开式细水雾灭火系统、自动喷水灭火系统，以作者简介：曹旭（1970—），男，江苏无锡人，工程师，学士学位，主要从事消防产品的销售，包括消防产品结构设计，应用场所市场行情等方面的工作。》消防员关闭为止。及国外闭式细水雾灭火系统的设计方案，本着安全可靠、技术先进、经济合理的原则，确定了该系统的设计方案。通常来讲，闭式系统包括：湿式系统、干式系统及预作用系统。对于自动喷水灭火系统来讲，预作用系统主要用在不而细水雾灭火系统本身几乎不会造能有水渍损失的场所，成水渍损失，因此，对于闭式细水雾灭火系统来讲，只考虑湿式系统和干式系统。闭式细水雾灭火系统是一种新的技术，对于关键部件闭式细水雾喷头的工程应用参数（如：作用面积等）需要进行大量的试验来确定，这里介绍的总体方案为湿式中压细水雾灭火系统。3．3动作流程系统动作流程如图2所示。33．1系统总体方案系统组成3．4图2系统动作流程湿式中压细水雾灭火系统主要由泵组、管网、水流指示器、闭式细水雾喷头等部分组成，如图1所示。总体基本结构考虑到系统的外观美观及安装与维护的方便性，尽量使泵组结构紧凑，外形小巧。因此，采用了将高压泵、稳压泵、储水箱、控制箱、高压集流管等部件通过框架集成在一起的结构。3．5主要零部件a）泵组泵组主要由储水箱、水箱支架、水箱补水管总成、回水管、吸水管、高压泵组、高压集流管、稳压泵组及控制箱等部件组成，泵组部件示意图如图3所示。图1系统组成示意图3．2工作原理湿式中压细水雾灭火系统的管网总是充满水，并由稳压泵维持1．6MPa1．8MPa范围的压力，管网中微小的当管网压力下降到压力波动则由泵组中的稳压罐消除，1．6MPa时稳压泵启动补压，达到1．8MPa时稳压泵停止。当有一个或几个喷头的玻璃泡因起火而破裂时水就会从喷头喷出，管网中的控制压力就随之下降，稳压泵在收到由压力传感器传来的压降信号后就马上启动，试图维持原有的压力水平。于是压力传感器的压降信号就会传输到系统的控制箱。如果管网的控制压力下降到1．3MPa以下，则高压泵就会启动（同时关闭稳压泵）以提供3．5MPa的工作压水流指示器发出起火区域的信号。如果高压泵的流量力，高于已打开喷头所需的流量，则超出部分将通过溢流阀流回储水箱。泵组系统一旦启动后应持续运行直到被管理人员或）图3泵组部件示意图1）水箱补水管总成。水箱补水管总成主要由过滤器（低压）、电磁阀（低压）、维修阀（手动球阀低压）、连接软管（与用户提供取水口相连）等部件组成，水箱补水管总成如图4所示。图4水箱补水管总成泵组的各个组件都安装在基架上。电动机通过联轴器与水泵连接，联轴器保护罩的作用是防止人员误触旋转部位。旁通电磁阀的作用是让水泵空载启动，在启动阶段，水泵的高压侧由电磁阀旁通至吸水侧直到驱动电动机由电磁阀的开关由控制箱控制。星形启动转到三角运行，安全阀的作用是为系统提供过压保护，其动作值由制造商设定为高于系统工作压力15%（即4MPa）。6）稳压泵组。在待命状态时，湿式中压细水雾灭火它可以对小的压力波动系统的管网压力由稳压泵组维持，以及泄漏进行补偿。稳压泵主要由稳压泵、单向阀（低压）、稳压罐和安全阀等部件组成，稳压泵组如图7所示。水箱补水管总成一端通过连接软管与用户提供的取水口连接，另一端与水箱补水口连接。用户提供的取水口必须要有适当的关水装置，过滤器的作用是防止水源中的杂质进入水箱，通常只使用达到自来水标准的水源。另外为进一步安全起见，电磁阀带有手动开启装置。补水管的通径应保证进水流量不小于最大出水流量。2）储水箱。储水箱的主要作用并不是用来储存整个系统的用水量，而是保证平稳供水。储水箱的大小取决于泵组的容量，也就是取决于作用面积内喷头流量与数量，一般应保证3min的供水量。储水箱主要由水箱支架、水箱、液位仪、排水阀等部件组成，带有溢流口、补水口、出水口、回水口，储水箱如图5所示。图5储水箱图7稳压泵组水箱支架除了用于安装水箱外，其主要作用是升高水箱以保证水箱出水口的位势，使高压泵进水口保证正压。溢水口的主要作用是防止水箱过量充水造成水箱内压力过高，另外，当水箱水位下降时可起到通气的作用，溢水口上应安装一条溢水管。液位仪能够输出高液位、低液位和过低液位信号，通过控制箱控制电磁阀进行水箱的补水。排水阀可以排空水箱里的水，以便对水箱进行清洗。3）吸水管（包括水箱排水管）。吸水管主要由维修过滤器和连接管等部件组成。阀（手动球阀）、维修阀的作用是维修时关闭水源的供应，在系统动作或待命状态时必须保持常开。过滤器的作用是防止杂质从水箱进入吸水管。4）回水管。回水管采用柔性软管，作用是将溢流阀、试水阀、旁通阀等部件中卸出的水回流到水箱。5）高压泵组。高压泵组主要由基架、电动机、联轴器、联轴器保护罩、柱塞泵、启动旁通电磁阀、安全阀及各配件、软管等部件组成，高压泵组如图6所示。种连接件、稳压泵的作用是一旦需要（如压力波动、微小泄漏等）就向管网补充小量水以维持压力不变。单向阀用以防止管网压力通过稳压泵泄漏。为了避免稳压泵频繁启动，微小的压力波动可以由稳压罐补偿。安全阀的作用是保护低压元件免受过压冲击。7）高压集流管。高压集流管用于集流所有水泵的出在其上面还配置有系统所必须的功能组件。高压集流水，管主要由高压集流管、单向阀（高压）、连接软管、压力传感器、压力表（耐震）、溢流阀、测试阀和系统维修阀（手动球阀）等部件组成，高压集流管如图8所示。图8高压集流管高压集流管由管夹固定在框架上，一般在出厂前相应的功能组件已装配在高压集流管上。单向阀的作用是防止停泵时水倒流入水泵的出口侧以防止泄漏，同时防止高压泵与稳压泵出水干扰。压力开关的作用是提供压力信号，通过控制箱控制稳》图6高压泵组·机械制造与研究·压泵启停和高压泵的启动。压力表用于直观检查压力值。曹旭·湿式中压细水雾灭火系统设计及应用表1最大环境温度/ħ2738496374111玻璃泡温度等级表玻璃泡动作温度/ħ57687993104141玻璃泡颜色橙红黄绿青绿蓝系统的运行压力由溢流阀控制，如果泵的供水量大于系统的用水量时，多出的部分就经由溢流阀及回水管流回水箱。测试阀为手动球阀，其作用是泄放管网存水，定期对泵组进行试验。系统维修阀的作用是隔离泵组与管网之间的连接，系统进行维修时关闭。为了防止振动从泵组传至管网，泵组与管网之间的连接使用软管连接。8）控制箱。根据闭式中压细水雾灭火系统对控制箱完成的要求进行设计。控制单元的核心采用PLC控制，两台泵的自动/手动启动控制，还可根据液位传感器信号能接收水流指示器的信号并分区显自动控制水箱的水位，同时启动相应区的声光报警器。控制箱原理框图如图示，9所示。图10e）排气阀图9控制箱原理框图细水雾喷头排气阀的作用是在管网充水的过程中排除管网中的空气。f）末端泄放试验装置手动球阀及等效孔口（与一个喷头的k系由压力表、数相同）组成，其作用是泄放支管存水或进行系统动作试验。g）管道与管接件采用开式细水雾管道和管接件的连接方式。h）其他说明本系统中所有零部件的材质均采用铜合金或不锈钢。控制箱的主要功能是：1）能监控管网中的压力，自动在自动控制稳压泵的启闭。2）具有手动/自动转换功能，状态下具有手动优先功能。3）能控制两台泵电动机的启停，当柱塞泵启动时，应立即停止稳压泵的工作。当泵电动机出现故障时均能发出声光报警信号。4）能检测水箱中的水位，水位低时自动打开补水电磁阀，水位高时关闭水位超低时停止泵的运行。5）能分区显示补水电磁阀，各区动作信号（由各区水流指示器传出）并发出联动指令，控制相应区域的声光报警器。6）具有复位、消音、自故障和各区动作检的一般操作功能。7）能远传运行、信号。b）区域维修阀常开，区域检修时关闭。为手动球阀，c）水流指示器区域报警，发出失火区域的报警信号。d）闭式细水雾喷头（图10）由装饰盘（有吊顶时用）、喷头体、滤网、活塞阀、玻璃玻璃泡支架和多个微型喷嘴组成。闭式自动喷头还可泡、根据不同应用场所设计成不同的流量和喷雾角度。玻璃泡额定动作温度采用快速响应玻璃泡，根据现场条件可采用表1等级。）44．1设计一般规定a）储罐式细水雾灭火系统水容器应充装洁净淡水，泵的供水既可用消防水池，又可以直接接市政供水管网。b）根据防护区和保护对象的实际情况，可采用全空间应用灭火方式、局部应用灭火方式或分区应用灭火方式。c）喷雾灭火前，防护区内所有影响灭火效果的通风、排烟系统应自动关闭。d）采用全空间细水雾灭火系统的防护区，应符合下列规定：1）防护区允许开口面积系数β不应大于0．2%，且单·机械制造与研究·曹旭·湿式中压细水雾灭火系统设计及应用1）组合分配灭火系统的储水量或泵组流量，不应小于所需储水量或系统流量最大的一个防护区或保护对象的储水量或泵组流量。2）组合分配灭火系统的防护区不宜超过8个；如果超过8个防护区应设置备用量，备用量应不小于设计灭火用水量。2个最大开口面积不应大于1．0m。开口设置的高度不应大于防护区总高度的50%并不应小于防护区总高度的10%。2）如果开口设置不能满足要求，则需在开口位置增设喷嘴保护。3）防护区的维护结构及门、窗的耐火极限不应低于0．5h，吊顶的耐火极限不应低于0．25h。e）采用局部细水雾灭火系统的防护区，应符合下列规定：1）保护对象周围的空气流动速度不宜大于3m/s；2）在喷嘴与保护对象之间喷嘴喷射角范围内不应有遮挡物。f）采用组合分配灭火系统，应符合下列规定：表2防护目的固体火灾液体火灾气体火灾电气设备火灾二维火灾三维火灾（喷射火）4．2基本设计参数a）细水雾灭火系统的设计基本参数应根据防护区和保护对象的具体情况确定。b）设计喷雾强度应在下表规定的范围内，持续喷雾时间不应小于下表的规定（表2）。设计喷雾强度和持续喷雾时间设计喷雾强度/（L/min·m2）0．3213133513100．3213其他液体储存装置柴油发动（电）机供油装置、燃油锅炉等持续喷雾时间/min保护对象档案、图书、文物灭火计算机、通讯机、电子设备油浸变压器、油开关、电缆c）喷嘴1）应根据防护区高度、面积、火灾类型、被保护物体外型及灭火系统类型合理选择喷嘴。2）全空间应用灭火方式和分区应用灭火方式的喷嘴宜按矩形、正方形或菱形均衡布置在防护区顶部，对于高空间宜分层布置。3）局部应用灭火方式喷头宜均衡布置在被保护物体周围，对于较高物体应分层布置。4）当保护对象为带电体时，喷嘴布置还应符合表3。表3带电体额定电压等级/kV22011035经流淌、浸润的渗透，使燃烧物表面冷却，逐燃烧物表面，渐减少可燃物汽化速率和汽化量，达到灭火的目的。因水喷淋灭火系统一般主要用来扑灭固体火灾，很难扑此，灭可燃液体火灾。细水雾系统虽然可视为水喷淋系统的但二者在灭火机理上却大相径庭。细水雾灭火系统拓展，是通过冷却上升气流和烟羽区，驱逐燃烧物周围的氧气，隔绝热辐射进行灭火。因此不论燃烧表面是固体还是液态甚至气态均能有效灭火。细水雾灭火系统在备用状态时储水瓶为常压，克服了工程应用十分便捷，日常气体系统难以解决的泄漏问题，维护工作量和费用较气体系统大大降低。另外，经过世界各个研究机构进行大量带电喷放试验表明，细水雾具有良好的电绝缘性能。可见细水雾灭火系统的适应范围非常B类火灾、C类火灾、D类火灾。广泛，一般包括：A类火灾、我国规范规定，变压器室和高低压电气设备间多采用1301或CO2灭火系统进行保护。几乎每座卤代烷1211、建筑都有这两种场所，因此在这两种场所中卤代烷灭火系统的使用量相当可观，也是哈龙替代的重点。一般这两种33场所的容积较小（200m500m），非常适合细水雾灭火系统。现以一台1000kVA室内变压器（外形尺寸2230喷嘴布置喷嘴与带电体外壳之间的距离不应小于/m2．21．10．54．3水力计算a）系统设计流量按相关规范并参照各地区具体规范进行设计，这里不做具体计算。b）管网计算同样按相关规范并参照各地区具体规这里不做具体计算。范进行设计，mmˑ1595mmˑ2610mm，油质量1485kg，变压器室7mˑ7mˑ5．1m）为例，1301，分别采用卤代烷1211，高压CO2，水喷雾和细水雾灭火系统保护，灭火剂用量和工程造价对比情况见表4（不计入报警系统）。5细水雾适用范围、应用场所及工程造价细水雾灭火系统的适用范围是由细水雾的雾滴直径和灭火机理决定的。传统的水喷淋灭火系统必须使水滴具有足够的初始冲量，克服上升热气流和烟羽区的上升浮力，并迅速穿过，尽量降低蒸发损失，将足够数量的水送达6结语以上是对所开发的湿式中压细水雾单元独立灭火系统的介绍。（下转第137页）》·电气技术与自动化·郭超，等·管道机器人智能电缆绞盘研究绞盘电机以电位器设定的电流值进行转动，卷线盘开始收，，，线当按下放线按键离合器脱开人工拉出电缆线，实现绞盘的放线功能。若为绞盘处于自动收线状态，当收到前进指令，离合器脱开，爬行器拖拽卷线盘放线。当收到后退指令，绞盘电动机以初始设定电流值Imin转动，绞盘下当电动机位机定时查询绞盘电动机驱动器反馈的电流I，正常运转时，反馈电流值I小于初始设定电流值Imin，即电缆线还未绷紧，绞盘电动机继续转动，卷线盘继续收线。当电缆线绷紧时，绞盘电动机发生堵转，反馈电流值I大I，于初始设定电流值min则绞盘下位机给控制箱上位机反馈堵转信号，控制箱上位机再给爬行器发送倒退的指令，绞盘电动机则以电位器设定电流值转动，实现绞盘同步收线。4智能电缆绞盘实验将上述系统应用于本实验室开发的CCTV管道检测并在实际的污水管道中做了测试试验。爬行器机器人中，前行150m进行绞盘的收放线实验。实验表明：当爬行器以最高速度1．5m/s前进、后退，绞盘能够及时完成卷线放线工作，收线时，电缆线的张力稳定，且彻底消除了因张排线器工作顺利，力忽大忽小导致爬行器被拉动的状况，排线整齐，避免了因为排线紊乱，导致卷线盘收放线被卡死的现象。本文所叙述的收放线系统，同样可以适用于其他需要恒张力排