毕业设计论文自动喷水灭火系统设计Word下载.docx
《毕业设计论文自动喷水灭火系统设计Word下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《毕业设计论文自动喷水灭火系统设计Word下载.docx（44页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
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。
【2】
表1主要部件
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
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
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
型号
直径
（mm）
通水口径
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
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
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
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20～30s），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。
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。
B开启式喷头：
按其结构可分为双臂下垂型，单臂下垂型，双臂直力型和双臂边墙型四种，其主要参数（见表4）。
表4开启式喷淋头的主要技术参数
型号名称
接管螺纹
（in）
外形尺寸（mm）
流量系数
K（%）
高
低
ZSTK-15
15
ZG1/2
74
46
80
开启喷头与雨淋阀（或手动喷头水阀），供水管网以及探测器，控制装置等组成雨淋灭火系统。
开启式喷头的特点是：
外型美观，结构新颖，价格低廉，性能稳定，可靠性强。
易燃，易爆品加工现场或储存仓库以及剧场舞台上部的葡萄棚下部等处。
【5】
表5喷头的保护面积与喷头间距
保护面积/m2
喷头距离
室内高度9.1m
室内高度9.1-13.7m
最大
最小
9.3
7.4
3.66
2.44
3.25
表6不同危险等级不同种类的喷水强度比较
危险等级
喷头
种类
流量
系数
K
工作
压力
/MPa
间距
m
L/min
喷水
强度
L（minm2）
比较
%
一只喷头
最大保护
面积m2
轻危险级
标准
0.10
0.05
4.4
56
2.8
100
70
19.36
中
危
险
级
Ⅰ级
3.6
4.3
72
13.0
Ⅱ级
3.4
5.6
11.56
严
重
2.6
8.4
6.76
大
口
径
115
3.1
81
8.5
9.6
0.20
2.65
113
50
7.0
0.15
3.0
140
9.0
2.2.2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。
在多层或大型建筑的自动喷水灭火系统中，在每一层或每分区的干管的始端安装一个水流指使器。
为了便于检修分区管网，水流指示器前宜安装安全信号网，可以直接报知建筑物的哪一层，哪一部分闭式喷头已喷水。
也可以安装在主干水管上直接控制启动水泵。
适用于管径d=50~150mm系统中。
水流指示器分类：
按叶片形状分为板式和桨式两种。
按安装基座分为管式，法兰式和鞍座式三种。
这里仅用桨式水流指示器说明。
桨式水流指示器又分为电子接点式和机械接点式两种。
桨式水流指示器的构造主要由桨片，法兰底座，螺栓，本体和电接点等组成。
桨式水流指示器的工作原理：
当发生火灾时，报警阀自动启动后，流动的消防水使桨片摆动，带动其他接点动作，通过消防控制室启动水泵供水灭火。
【7】
2.2.3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0.07～1MPa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0.02～0.025MPa及0.04～0.05MPa。
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2-2）所示。
图2-2压力开关接线图
2.2.4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。
A湿式报警阀用于湿式喷水灭火系统。
它的主要功能是：
当喷头开启时，湿式阀能自动打开，并使水流入水力警铃发出报警信号。
湿式报警阀在湿示喷水灭火系统中有非常关键的作用，安装在总供水干管上，连接供水设备和配水管网。
它必须十分灵敏，当管网中即使有一个喷头喷水，破坏了阀门上下的静止平衡压力，就必须立即开启，任何延迟都会耽误报警的发生。
它一般采用止回阀的形式，即只允许水流向管网，不允许水流回水源。
其作用：
一是防止随着供水水源压力波动而启闭，虚放警报；
二是管网内水质因长期不流动而腐化变质，如让它流回水源将产生污染。
当系统开启时报警阀打开，接通水源和配水管；
同时部分水流通过阀座上的环型槽，经信号管道送至水力警铃，发出音响报警信号。
湿式报警阀的作用：
平时阀芯前后的水压相等，水通过导向杆中的水压平衡小孔保持阀板前后水压平衡，由于阀芯的自重和阀芯前后所受总压力的不同，阀芯处于关闭状态（阀芯上面的总压力大于阀芯下面的总压力）。
发生火灾时，闭式喷头喷水，由于水压平衡小孔来不及补水，报警阀上面的水压下降，此时阀下水压大于阀上水压，于是阀板开启，向洒水管网及洒水喷头供水，同时水沿着报警阀的环形槽进入延时器，压力继电器及水力警铃等设施，并发出火警信号并启动消防水泵等措施。
B干式报警阀用于干式喷水灭火系统。
它的阀瓣将阀门分成两部分，出口侧与系统管路和喷头相连，内充压缩空气，进口侧与水源相连。
干式阀利用两侧气压和水压作用在阀瓣上的力矩差控制阀瓣的封闭和开启，一般可分为差动型干式报警阀和封闭型干式报警阀两种。
C雨淋阀用于雨淋喷水灭火系统、预作用喷水灭火系统、水幕系统和水喷雾灭系统。
这种阀的进口侧与水源相连，出口侧与系统管路和喷头相连，一般为空管，仅在预作用系统中充气。
雨淋阀的开启由各种火灾探测装置控制。
放水阀的作用：
进行检修或更改喷头时放空阀后管网余水。
警铃管阀门的作用：
检修报警设施，应处于常开状态。
水力警铃的作用：
火灾时报警。
水力警铃宜安装在报警阀附近，其连接管的长度不宜超过6cm，高度不宜超过2cm，以保证驱动水力警铃的水流有一定的水压，并不得安装在受雨淋和暴晒的场所，以避免影响其性能。
电动报警不得代替水力警铃。
延迟器的作用：
它是一个罐式容器，安装在报警阀与水力警铃之间，用以防止由于水源压力突然发生变化而引起报警阀短暂启动，或对因报警阀渗漏而进入警铃管道的水流起一个短暂容纳作用，从而避免虚假报警。
只有在火灾真正发生时，喷头和报警阀相继打开，水流源源不断地流入延迟器，经过30秒左右充满整个容器，然后冲入水力警铃。
试警铃阀的作用：
进行人工实验检查，打开试警铃阀能自动打开，水流应迅速充满延迟器，并使压力开关及水力警铃立即动作报警。
【10】
2.2.5末端试水装置
自动喷水灭火系统末端试水装置是喷洒系统的重要组成部分，通过此装置可以检测整个系统运行状况，《自动喷水灭火系统设计规范》（GB50084-2001，以下简称“设计规范”）,条文解释中对此装置作用做了详细的诠释：
“为了检测系统的可靠性，测试系统能否在开放一只喷头的最不利条件下可靠报警并正常启动，要求在每个报警阀的供水最不利处设置末端试水装置。
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。
【14】
3控制系统的设计
3.1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（如图附录一）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（3～5s）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。
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。
【2】
3.2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2～3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。
图3-1全电压启动的喷淋泵控制电路
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
升级会员 