・建筑设备・
自动喷水灭火系统末端测试功能装置的设计
方汝清,王家良,邬昌琼
(四川省建筑设计院,四川成都610017)
【摘 要】 末端试水装置是自动喷水灭火系统的检测试验装置之一,现行规范明确了它的组成和功能,如果按施工验收规范的图示进行安装,就能更好地实现规范赋予它的作用。对于报警阀处系统流量、压力检测试验装置,建议与消防水泵供水管处的试水装置合并,不设流量计或只设流量计接口。 【关键词】 自动喷水灭火; 湿式系统; 末端试水; 流量压力检测; 装置 【中图分类号】 TU892 【文献标识码】 A
80,工作压力为0105MPa时,喷头的出水量为0194L/s,水
1 末端试水装置的功能和组成
湿式系统的末端试水装置《自动喷水灭火系统设计规,
范》GB50084-2001新增条文规定了它的组成“:末端试水装置应由试水阀压力表以及试水接头组成,”并给出了图示《自动;喷水灭火系统施工及验收规范》GB50261-96(2003年版)新增条文明确了它的功能“:末端试水装置安装在系统管网或分区管网的末端,检验系统的启动、报警及联动等功能的装置,”也给出图示,与前者之区别在于增加了一个表后阀门。笔者推荐湿式系统末端试水装置按照后者所示的方式进行施工安装,理由是:设计规范条文说明中对试水装置的功能作了详细的诠释。我们应先了解湿式系统的报警性能和流量的关系。水流指示器和报警阀产品标准中规定的报警性能和通过它们的连续流量关系,见表1。
表1 报警性能与流量的关系
项 目
不应报警流量(L/s)
可能报警也可能不报警流量(L/s)应连续报警流量(L/s)水流工作压力(MPa)
水流指示器≤01250125～01625≥016250114～1120
报警阀≤01250125～1≥1100114～1120
流指示器应该报警,但报警阀则处于可能报警,也可能不报警的状态。只有当工作压力≥01056MPa,喷头出水量≥1L/s时,才一定能连续报警。因此,在设计稳压泵、气压给水装置、消防工作泵和确定消防水箱高度时,最不利喷头的工作压力应为0110MPa。如果采用0105MPa压力,就要利用压力表前阀门进行调节,增加局部阻力,使压力表显示为01056MPa和0110MPa,使试水接头的出流量为60L/mim和80L/min。前者是检测报警阀灵敏度的最小流量,后者是系统实际运行时一个喷头的流量。末端试水装置的另一功能是检测水流指示器,也用压力表前阀门进行调节,使压力表显示为01022MPa,检查水流指示器是否报警。
如果只设压力表前阀门,在准工作状态时它是常闭阀,压力表指示为零,不能随时反映最不利喷头处的压力。如果增加压力表后阀门,准工作状时它为常闭,压力表前阀门常开,压力表随时可以显示压力。这样,压力表前阀门起调节作用,压力表后阀门作为启闭阀。如果进一步采用电接点压力表,设定报警压力,并在消防控制室显示,则末端试水装置既是检测设备,又是监测报警设备,其功能更得以充分体现。
产品标准还规定报警阀组进口的供水压力≥0114MPa,阀瓣连续通过流量≥110L/s后,报警口和延迟器顶部的压力应在0105MPa以上,从而保证水力警铃报警和压力开关动作。水流指示器连续通过流量≥01625L/s时,才能运作。
末端试水装置的出水量与压力的关系也和喷头相一致。测试时只要知道压力就知道了流量,喷头的工作压力与流量关系见表2。
表2 喷头的工作压力和流量
喷头种类
流量系数(k)最低工作压力(MPa)相应流量(L/s)额定工作压力(MPa)相应流量(L/s)
洒水喷头
[***********]
[***********]2
ESFR喷头2000134～01686115～8169
2 系统流量和压力检测装置的设计
《自动喷水灭火系统施工及验收规范》(2003年版)新增条文5131214条“报警阀安装,
应在报警阀组系统一侧,安装系统调试、供水压力和供水流量检测用的仪表、管道及控制阀,管道过水能力应与系统过水能力一致”;并给出了示意图。
《高层民用建筑设计防火规范》71514条“供水管上应装设试验和检查用压力表和65mm的放水阀门。”
《建筑设计防火规范》81814条“注:出水管上宜设检查用的放水阀门。”《自动喷水灭火系统设计规范》101213条
[收稿日期]2004-02-13
[作者简介]方汝清,教授级高级工程师,从事给排水研
—
—
综合表1与表2,我们可以看出在采用标准喷头k=究及设计工作。
四川建筑 第24卷4期 200418
117
・建筑设备・
大的一种,这也是我们要求水流指示器和报警阀处进水阀采用安全信号阀或需可靠锁定的主要原因。没有必要设置的阀门就尽可能不去设置
。
11消防水泵21湿式报警阀31压力表41水流指示器51自动排气阀
61试水接头(标准放水口)71喷头81消防水箱91末端试水装置
101系统设计流量、压力检测试验装置111消防水泵试水装置121消防水池
图1 自动喷水灭火湿试系统示意图
“出水管应设控制阀、止回阀、压力表和直径不小于65mm试
水阀。”它们在湿式系统中所处位置见图1。
笔者认为应该将施工验收规范中的检验试验装置与其它三本设计规范的装置合并,设置在消防水泵供水管上,管道不小于65mm,取消流量计或改为可连接流量计的接头。
(1)湿式系统的设计流量,是最不利点处的作用面积内喷头同时喷水的总流量Q设,设计压力是为保证此流量所需要的供水压力h设(见图2)。它是供水管路特性曲线a～A,与消防水泵Q-h特性曲线共同工作点A处的流量与扬程值,h设值在水泵出口压力表上显示。当开启报警阀处检测试验装置放水时,水泵的供水几何高度(静扬程)由h设降低到h试,管路特性曲线b～B,与水泵Q-H特性曲线交于B,检验试验装置的出水量为Q试,水泵的扬程为h试该值在水泵出口压力表上显示。
从上述结果我们可以看出,报警阀处检测试验装置所测试出的流量和压力(Q试,h试)并不是系统设计的流量和压力(Q设,h设),它们的积才相等(Q设・h设=Q试・h试)。若想在水泵出口处得到系统设计流量和压力,就需要关小水泵出口阀门,增加局部阻力损失,使b～B曲线变成b～A曲线,而与水泵的Q-h曲线相交于A点。图2中bBA围合的虚线范围,就是需要增加的局部阻力损失值。如果用报警阀检测试验装置的阀门来调节,仍需观察水泵出口压力表达到h设,才能记录流量读数。
(2)报警阀处检测试验装置检测系统流量需要调整系统工况,水泵出口处压力表所指示的数值才是系统设计压力,也是检测的依据,与水泵供水管上的试水装置合并,管径采用设计规范要求的不小于65mm。因为测试时要使水泵出口压力表显示设计压力时总是要增加局部阻力的,管径小流速大则阻力也增大,实际上是在调整水泵供水工况。合并还有另一个好处,报警阀出口检测和在水泵出口检测效果是相同的,但后者只要一套装置,前者则有多少个报警阀就需要多少套装置。在报警阀处设检测试验装置,需要在供水竖管上增加一个阀门,同时也就增加了一个事故点;而水泵出口设置试验装置,由于它是旁通安装,并没有降低系统的可靠性。据资料介绍,湿式系统扑救火灾失败的案例中,供水阀门关断致使系统无水是事故概率中最
图2 系统设计与检测试验工况示意图
(3)报警阀与消防水泵在建筑的同层,报警阀处检验试
验装置出水与消防泵供水管上试水阀出水两者的供水几何高度h泵和h试大致相同,若报警阀与消防泵在不同层,h′试将大于h′泵,此时检验试验装置的出水量和压力是图2中B′的流量Q′试和压力h′试,要使水泵的压力达到设计压力,仍然要关闭出水阀门,使b′～B变成b′～A,从图上可以看出b′B′A比bBA面积小,即增加的局部阻力损失小一些。其减小量在h试～h′试的流程上和增加静扬程上消耗掉了。检测系统设计流量仍需水泵出口处压力表显示h设时才能在流量计处读数。
(4)报警阀处检测试验装置,在检测系统设计水量时,是以水泵出口压力表显示h试为依据,设置流量计的实际作用是不大的。只要选用的水泵经国家消防产品质量监督检验中心检测合格,并符合设计要求,我们只要测试有关的压力值就可以了。水泵的功率确定后流量与压力是相辅相成的。而检测压力较诸检测流量要简易得多。工程上的流量计多数是记录累计流量,而检测试验装置需要瞬时流量,这种流量计价格比较昂贵。因此,笔者建议取消流量计,或设置一个流量计接口,必要时再连接流量计进行检测。
(5)系统设计流量与压力实质上是最不利作用面积内喷头同时喷水的流量和压力。在实际灭火中,经常是1～3只喷头打开,远远小于设计流量。如果火灾失去控制打开的喷头会超过作用面积内的喷头数,则大于设计流量。除了打开喷头数有变化外,着火部位也会变化,系统并不一定在设计考虑的最不利情况下工作。针对这些情况,美国NFPA20中对消防泵的性能有如下规定:消防泵流量在设计流量增加到150%时,其扬程不小于设计扬程的65%;零流量时消防泵扬程不大于设计扬程的140%。据此,系统流量应在(1只喷头流量～115倍设计流量)之间变化,系统扬程应在(0165～114)倍设计扬程之间变化。正如末端试水装置的检测不能准确反映系统的设计流量和压力一样,在报警阀处设置的检测试验装置同样不能反映系统实际工作的流量和压力,因此该装置与水泵出口管上的试水装置合并检测的效果是一样的,不设流量计只检测压力也是可行的。
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自动喷水灭火系统末端测试功能装置的设计
方汝清,王家良,邬昌琼
(四川省建筑设计院,四川成都610017)
【摘 要】 末端试水装置是自动喷水灭火系统的检测试验装置之一,现行规范明确了它的组成和功能,如果按施工验收规范的图示进行安装,就能更好地实现规范赋予它的作用。对于报警阀处系统流量、压力检测试验装置,建议与消防水泵供水管处的试水装置合并,不设流量计或只设流量计接口。 【关键词】 自动喷水灭火; 湿式系统; 末端试水; 流量压力检测; 装置 【中图分类号】 TU892 【文献标识码】 A
80,工作压力为0105MPa时,喷头的出水量为0194L/s,水
1 末端试水装置的功能和组成
湿式系统的末端试水装置《自动喷水灭火系统设计规,
范》GB50084-2001新增条文规定了它的组成“:末端试水装置应由试水阀压力表以及试水接头组成,”并给出了图示《自动;喷水灭火系统施工及验收规范》GB50261-96(2003年版)新增条文明确了它的功能“:末端试水装置安装在系统管网或分区管网的末端,检验系统的启动、报警及联动等功能的装置,”也给出图示,与前者之区别在于增加了一个表后阀门。笔者推荐湿式系统末端试水装置按照后者所示的方式进行施工安装,理由是:设计规范条文说明中对试水装置的功能作了详细的诠释。我们应先了解湿式系统的报警性能和流量的关系。水流指示器和报警阀产品标准中规定的报警性能和通过它们的连续流量关系,见表1。
表1 报警性能与流量的关系
项 目
不应报警流量(L/s)
可能报警也可能不报警流量(L/s)应连续报警流量(L/s)水流工作压力(MPa)
水流指示器≤01250125～01625≥016250114～1120
报警阀≤01250125～1≥1100114～1120
流指示器应该报警,但报警阀则处于可能报警,也可能不报警的状态。只有当工作压力≥01056MPa,喷头出水量≥1L/s时,才一定能连续报警。因此,在设计稳压泵、气压给水装置、消防工作泵和确定消防水箱高度时,最不利喷头的工作压力应为0110MPa。如果采用0105MPa压力,就要利用压力表前阀门进行调节,增加局部阻力,使压力表显示为01056MPa和0110MPa,使试水接头的出流量为60L/mim和80L/min。前者是检测报警阀灵敏度的最小流量,后者是系统实际运行时一个喷头的流量。末端试水装置的另一功能是检测水流指示器,也用压力表前阀门进行调节,使压力表显示为01022MPa,检查水流指示器是否报警。
如果只设压力表前阀门,在准工作状态时它是常闭阀,压力表指示为零,不能随时反映最不利喷头处的压力。如果增加压力表后阀门,准工作状时它为常闭,压力表前阀门常开,压力表随时可以显示压力。这样,压力表前阀门起调节作用,压力表后阀门作为启闭阀。如果进一步采用电接点压力表,设定报警压力,并在消防控制室显示,则末端试水装置既是检测设备,又是监测报警设备,其功能更得以充分体现。
产品标准还规定报警阀组进口的供水压力≥0114MPa,阀瓣连续通过流量≥110L/s后,报警口和延迟器顶部的压力应在0105MPa以上,从而保证水力警铃报警和压力开关动作。水流指示器连续通过流量≥01625L/s时,才能运作。
末端试水装置的出水量与压力的关系也和喷头相一致。测试时只要知道压力就知道了流量,喷头的工作压力与流量关系见表2。
表2 喷头的工作压力和流量
喷头种类
流量系数(k)最低工作压力(MPa)相应流量(L/s)额定工作压力(MPa)相应流量(L/s)
洒水喷头
[***********]
[***********]2
ESFR喷头2000134～01686115～8169
2 系统流量和压力检测装置的设计
《自动喷水灭火系统施工及验收规范》(2003年版)新增条文5131214条“报警阀安装,
应在报警阀组系统一侧,安装系统调试、供水压力和供水流量检测用的仪表、管道及控制阀,管道过水能力应与系统过水能力一致”;并给出了示意图。
《高层民用建筑设计防火规范》71514条“供水管上应装设试验和检查用压力表和65mm的放水阀门。”
《建筑设计防火规范》81814条“注:出水管上宜设检查用的放水阀门。”《自动喷水灭火系统设计规范》101213条
[收稿日期]2004-02-13
[作者简介]方汝清,教授级高级工程师,从事给排水研
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综合表1与表2,我们可以看出在采用标准喷头k=究及设计工作。
四川建筑 第24卷4期 200418
117
・建筑设备・
大的一种,这也是我们要求水流指示器和报警阀处进水阀采用安全信号阀或需可靠锁定的主要原因。没有必要设置的阀门就尽可能不去设置
。
11消防水泵21湿式报警阀31压力表41水流指示器51自动排气阀
61试水接头(标准放水口)71喷头81消防水箱91末端试水装置
101系统设计流量、压力检测试验装置111消防水泵试水装置121消防水池
图1 自动喷水灭火湿试系统示意图
“出水管应设控制阀、止回阀、压力表和直径不小于65mm试
水阀。”它们在湿式系统中所处位置见图1。
笔者认为应该将施工验收规范中的检验试验装置与其它三本设计规范的装置合并,设置在消防水泵供水管上,管道不小于65mm,取消流量计或改为可连接流量计的接头。
(1)湿式系统的设计流量,是最不利点处的作用面积内喷头同时喷水的总流量Q设,设计压力是为保证此流量所需要的供水压力h设(见图2)。它是供水管路特性曲线a～A,与消防水泵Q-h特性曲线共同工作点A处的流量与扬程值,h设值在水泵出口压力表上显示。当开启报警阀处检测试验装置放水时,水泵的供水几何高度(静扬程)由h设降低到h试,管路特性曲线b～B,与水泵Q-H特性曲线交于B,检验试验装置的出水量为Q试,水泵的扬程为h试该值在水泵出口压力表上显示。
从上述结果我们可以看出,报警阀处检测试验装置所测试出的流量和压力(Q试,h试)并不是系统设计的流量和压力(Q设,h设),它们的积才相等(Q设・h设=Q试・h试)。若想在水泵出口处得到系统设计流量和压力,就需要关小水泵出口阀门,增加局部阻力损失,使b～B曲线变成b～A曲线,而与水泵的Q-h曲线相交于A点。图2中bBA围合的虚线范围,就是需要增加的局部阻力损失值。如果用报警阀检测试验装置的阀门来调节,仍需观察水泵出口压力表达到h设,才能记录流量读数。
(2)报警阀处检测试验装置检测系统流量需要调整系统工况,水泵出口处压力表所指示的数值才是系统设计压力,也是检测的依据,与水泵供水管上的试水装置合并,管径采用设计规范要求的不小于65mm。因为测试时要使水泵出口压力表显示设计压力时总是要增加局部阻力的,管径小流速大则阻力也增大,实际上是在调整水泵供水工况。合并还有另一个好处,报警阀出口检测和在水泵出口检测效果是相同的,但后者只要一套装置,前者则有多少个报警阀就需要多少套装置。在报警阀处设检测试验装置,需要在供水竖管上增加一个阀门,同时也就增加了一个事故点;而水泵出口设置试验装置,由于它是旁通安装,并没有降低系统的可靠性。据资料介绍,湿式系统扑救火灾失败的案例中,供水阀门关断致使系统无水是事故概率中最
图2 系统设计与检测试验工况示意图
(3)报警阀与消防水泵在建筑的同层,报警阀处检验试
验装置出水与消防泵供水管上试水阀出水两者的供水几何高度h泵和h试大致相同,若报警阀与消防泵在不同层,h′试将大于h′泵,此时检验试验装置的出水量和压力是图2中B′的流量Q′试和压力h′试,要使水泵的压力达到设计压力,仍然要关闭出水阀门,使b′～B变成b′～A,从图上可以看出b′B′A比bBA面积小,即增加的局部阻力损失小一些。其减小量在h试～h′试的流程上和增加静扬程上消耗掉了。检测系统设计流量仍需水泵出口处压力表显示h设时才能在流量计处读数。
(4)报警阀处检测试验装置,在检测系统设计水量时,是以水泵出口压力表显示h试为依据,设置流量计的实际作用是不大的。只要选用的水泵经国家消防产品质量监督检验中心检测合格,并符合设计要求,我们只要测试有关的压力值就可以了。水泵的功率确定后流量与压力是相辅相成的。而检测压力较诸检测流量要简易得多。工程上的流量计多数是记录累计流量,而检测试验装置需要瞬时流量,这种流量计价格比较昂贵。因此,笔者建议取消流量计,或设置一个流量计接口,必要时再连接流量计进行检测。
(5)系统设计流量与压力实质上是最不利作用面积内喷头同时喷水的流量和压力。在实际灭火中,经常是1～3只喷头打开,远远小于设计流量。如果火灾失去控制打开的喷头会超过作用面积内的喷头数,则大于设计流量。除了打开喷头数有变化外,着火部位也会变化,系统并不一定在设计考虑的最不利情况下工作。针对这些情况,美国NFPA20中对消防泵的性能有如下规定:消防泵流量在设计流量增加到150%时,其扬程不小于设计扬程的65%;零流量时消防泵扬程不大于设计扬程的140%。据此,系统流量应在(1只喷头流量～115倍设计流量)之间变化,系统扬程应在(0165～114)倍设计扬程之间变化。正如末端试水装置的检测不能准确反映系统的设计流量和压力一样,在报警阀处设置的检测试验装置同样不能反映系统实际工作的流量和压力,因此该装置与水泵出口管上的试水装置合并检测的效果是一样的,不设流量计只检测压力也是可行的。
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