自动喷水灭火控制系统设计毕业设计.docx
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自动喷水灭火控制系统设计毕业设计
毕业设计
自动喷水灭火系统设计
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自动喷水灭火系统设计
Thedesignofautomaticsprinklersystem
毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明
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所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
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注意事项
1.设计（论文）的内容包括：
1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）
2）原创性声明
3）中文摘要（300字左右）、关键词
4）外文摘要、关键词
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6）论文主体部分：
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8）致谢
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2.论文字数要求：
理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。
3.附件包括：
任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。
4.文字、图表要求：
1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写
2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。
图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画
3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印
4）图表应绘制于无格子的页面上
5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档
5.装订顺序
1）设计（论文）
2）附件：
按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订
指导教师评阅书
指导教师评价：
一、撰写（设计）过程
1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神
□优□良□中□及格□不及格
2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度
□优□良□中□及格□不及格
3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力
□优□良□中□及格□不及格
4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性
□优□良□中□及格□不及格
5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况
□优□良□中□及格□不及格
二、论文（设计）质量
1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？
□优□良□中□及格□不及格
2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？
□优□良□中□及格□不及格
三、论文（设计）水平
1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义
□优□良□中□及格□不及格
2、论文的观念是否有新意？
设计是否有创意？
□优□良□中□及格□不及格
3、论文（设计说明书）所体现的整体水平
□优□良□中□及格□不及格
建议成绩：
□优□良□中□及格□不及格
（在所选等级前的□内画“√”）
指导教师：
（签名）单位：
（盖章）
年月日
评阅教师评阅书
评阅教师评价：
一、论文（设计）质量
1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？
□优□良□中□及格□不及格
2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？
□优□良□中□及格□不及格
二、论文（设计）水平
1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义
□优□良□中□及格□不及格
2、论文的观念是否有新意？
设计是否有创意？
□优□良□中□及格□不及格
3、论文（设计说明书）所体现的整体水平
□优□良□中□及格□不及格
建议成绩：
□优□良□中□及格□不及格
（在所选等级前的□内画“√”）
评阅教师：
（签名）单位：
（盖章）
年月日
教研室（或答辩小组）及教学系意见
教研室（或答辩小组）评价：
一、答辩过程
1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况
□优□良□中□及格□不及格
2、对答辩问题的反应、理解、表达情况
□优□良□中□及格□不及格
3、学生答辩过程中的精神状态
□优□良□中□及格□不及格
二、论文（设计）质量
1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？
□优□良□中□及格□不及格
2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？
□优□良□中□及格□不及格
三、论文（设计）水平
1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义
□优□良□中□及格□不及格
2、论文的观念是否有新意？
设计是否有创意？
□优□良□中□及格□不及格
3、论文（设计说明书）所体现的整体水平
□优□良□中□及格□不及格
评定成绩：
□优□良□中□及格□不及格
教研室主任（或答辩小组组长）：
（签名）
年月日
教学系意见：
系主任：
（签名）
年月日
摘要
自动喷水灭火系统作为一种建筑消防设施，已经得到广泛应用，大量的工程实践也已经证明了其灭火、控火的高效性，但由于一些历史原因及人们长期以来对建筑消防的固有观念，使得它在建筑消防减灾中的主导地位尚未确立。
并且，各种相关规范虽给设计施工提供了可执行的依据，但规范本身还存在着一定的缺陷，削弱了自动喷水灭火系统的灭火性能。
本文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。
关键词：
自动喷水灭火系统消防自动报警喷淋泵
Abstract
Asfireprotectionservicesforbuilding,thesprinklersystemshavebeenextensivelyused,lotsofengineeringpracticeshavealsoprovedthatthesesystemshavehighefficiencyonfire-extinguishingandfire-controlling.Butsomehistoricalreasonsandsomeoriginalconceptsaboutthefireprotectionforbuildingcausedtheguidingplaceofthesystemsinfireprotectionforbuildingnottobeestablished.Moreover,eachkindofrelatedstandardalthoughhasprovidedthebasistothedesignconstructionwhichmaycarryout,butstandarditselfalsohasthecertainflaw,weakenedtheautomaticdelugesystemextinguishmentcharacteristics.Thisarticlestudiesthedomesticandforeignmassivecorrelationdataandintheliteraturefoundationintheanalysis,theunionprojectexperience,fromthesecurity,theefficiency,therationalprincipleembarked,emphasizedtheautomaticdelugesystemthestatuswhichcouldnotbesubstitutedintheconstructionfireprevention.Atthesametime,thequestionwhichsolveswithdifficultytointhestandardrelatedarticleandtheprojectpractice,proposedownviewpoint,causeitunceasinglytoconsummate.
Keywords：
AutomaticdelugesystemFirepreventionAuto-alarmSprayspumps
摘要·······························································i
Abstract···························································ii
1.引言······························································1
1.1自动喷水系统的特点··············································2
1.2自动喷水系统设计的意义··········································3
2.系统方案的确定····················································4
2.1自动喷水系统主要部件············································4
2.2方案的确定·····················································5
2.3设计要求·······················································12
3.控制系统的设计···················································13
3.1自动喷洒用消防泵的控制电路设计·································13
3.2全电压启动的喷淋泵控制电路设计·································14
3.3火灾自动报警系统设计···········································16
4.自动喷水灭火控制系统的实现·······································33
4.1系统硬件配置···················································33
4.2EIA-RS-232的应用··············································35
5.总结····························································43
参考文献···························································44
谢辞······························································45
1引言
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。
自动喷水灭火系统之所以能成为目前世界上使用最广泛，特别是应用在高层建筑等火灾危险性较大的建筑物中，主要是由于它在保护人身和财产安全方面有着其他系统无法比拟的优点。
自动喷水灭火系统是一种重要的灭火措施，随着社会的发展迫使高层建筑拔地而起。
更由于智能大厦的出现，使现代高层建筑以多功能且装饰豪华而著称。
大量有机材料或可燃易燃物质拥入大厦，一旦起火，这些遍布全楼的可燃物便是火灾燃烧的极好物质条件，同时这些材料也是火灾迅速蔓延的良好途径。
自动喷水灭火系统是目前世界上采用最广泛的一种固定灭火设施。
其特征是：
通过加压设备将水送入管网至带有热敏元件的喷头处，喷头在火灾的热环境中自动开启洒水灭火。
对于装有闭式喷头的系统，只有那些受火灾影响的喷头才开启洒水扑灭下方的火灾。
其基本功能是：
能在火灾发生后，自动地进行喷水灭火；能在喷水灭火的同时发出报警。
他分秒不离开值勤岗位，不怕浓烟烈火，随时监视火灾，是最安全可靠的灭火装置，使用于温度不低于4度（低于4度受冻）和不高于70度（高于70度失控,误动作造成水灾）的场所.自动喷水用消防泵受水路系统压力开关或水流指示器直接控制.火灾时延时启泵或由消防中心控制挺泵，而自动喷水消防系统就可以很好的预防火灾的蔓延。
据美国NFPA（美国消防协会）调查统计，装有这种设备的建筑物比，没有此项设备的建筑物在火灾中的生命丧失要少1/3~2/3，财产损失少1/2~2/3。
虽然装有自动喷水灭火设备的家庭发生火灾比例极低，但其次数已看出它的效果。
据1982~1991年之间的统计，在装有自动喷水设备的家庭中发生火灾48900次
死亡200人，而没有装该设备的家庭发生火灾3704600次，死亡33825人，估算在千次火灾中前者减少死亡率55%。
自动喷水灭火系统的控火灭火率还于喷头的开启数有关。
当喷头开启数为1时，在高层建筑中系统的控火灭火率已达69.7%，在其他建筑中也达到61.3%。
当喷头开启数为5个和少于5个的情况下，系统的控火灭火率已经达到了90%当喷头开启数接近100时，系统的控火灭火率也接近100%。
从自动喷水灭火系统的应用实践和统计资料可以看出，自动喷水灭火系统的控火灭火率很高，对建筑物的中的灭火具有很高的实用价值，而且随着科学的进步，该系统的应用范围将会越来越广泛，系统可靠性和控火灭火率也会相应提高。
基于PLC控制的优点，本设计采用了SIEMENSS7-300PLC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。
1.1自动喷水系统的特点
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。
由于开式喷头向系统保护区域同时喷水，能有效的控制住火灾，防止火灾蔓延，初期灭火用水量很大
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，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。
1.2自动喷水系统设计的意义
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系统方案的确定
2.1自动喷水系统主要部件
湿式喷水灭火系统是由喷头，报警止回阀，延迟器，水力警铃，压力开关（安在干管上），水流指示器，管道系统，供水设施，报警装置及控制等组成报警阀的前后充满压力水，主要器件（如列表1）所列。
其动作程序（如图2-1）所示。
表1主要部件
Table1Maincomponents
编号
名称
用途
编号
名称
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
克服水压液动引起的误报警
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
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
末端试水装置
实验系统功能
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
图2-1湿式自动喷水灭火系统动作程序图
Figure2-1Wetsprinklersystemactionprogramplan
自动喷洒泵的启动过程是：
当发生火灾时，随着火灾部位的温度的升高，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。
2.2方案的确定
2.2.1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。
A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）所示，动作温度级别（如表3）所示。
表2玻璃球式喷淋头主要技术参数
Table2glass-ballsprayheadmaintechnicalparameters
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
15
11
1/2
57
68
79
93
+15
橙
红
黄
绿
27
38
49
63
80
表3玻璃球式喷水头动作温度级别
Table3glassballsprinklerheadmovementtemperaturelevel
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
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
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