《水喷雾灭火系统设计规范》中变压器消防设计相关条文探讨
苏 锦 明
(广西电力工业勘察设计研究院, 南宁 530023)
摘要 通过对《水喷雾灭火系统设计规范》(GB 50219) 95, 2002年版) 中变压器消防设计相关条文的探讨, 结合不同类型变压器的消防设计, 提出了应根据设备具体布置情况考虑是否将散热器和变压器之间的内侧面积纳入设计保护范围; 利用喷头喷射性能曲线确定喷头的间距并进行每个保护面的水喷雾强度校核是有效的方法; 必须对流量进行修正叠加才能够提供变压器正确的水量和水压等观点。
关键词 变压器 水喷雾灭火系统 喷头喷射性能曲线 流量修正叠加
《水喷雾灭火系统设计规范》(GB 50219) 95, 2002年版, 以下简称/雾规0) 在指导和规范我国发电厂和变电所中主变压器、高压厂用变压器、启动备用变压器的防火、灭火设计等方面发挥着重要作用, 但个别条文规定在工程设计中较难把握。本文通过具体实例对/雾规0中的个别条文进行探讨, 以便更好地指导工程设计。
1 关于变压器主体与散热器之间内侧保护面的问题
/雾规03111512规定, 变压器的保护面积除应按扣除底面面积以外的变压器外表面面积确定外, 尚应包括油枕、冷却器的外表面面积和集油坑的投影面积。该款对油浸式电力变压器的保护面作了较详细的规定, 但仍有个别地方需要探讨。该款规定了变压器主体上的冷却器的外表面属于保护面, 但是有些变压器的冷却器距离变压器的主体过大, 使得冷却器的内表面(即靠近变压器主体的那一侧) 和与之相邻的变压器长边侧面也成为着火面。由于该款对此并无详细规定, 所以经常被设计人员所忽略, 加速推进广大中小城镇有条件统计当地暴雨公式的进程, 解决中小城镇套用邻近城市的暴雨强度公式, 排水设计精度受到限制的问题。
(2) 改用年最大值法后, 我国大城市可以从水文信息库中收集海洋数据, 在空间分布上建立城市设计暴雨信息查询系统, 为城市规划建设和降水周期性分析提供强有力的信息支撑, 同时提高城市雨水排水工程设计的精度和追算排水工程的合理性。
(3) 对现行规范中对选样方法进行改进, 并制定与
Vol. 或者化整为零, 直接把整个变压器作为一个规则图形, 其结果往往是造成这部分保护面的喷射强度不够, 低于设计喷雾强度。/雾规0对于变压器与散热器之间内侧保护面并无具体的规定, 当变压器与散
热器之间有一定的距离时, 是否要考虑它们之间的内侧面, 对此文献[1]指出, 如果散热器之间空位超过013m, 便需增加喷嘴, 把变压器与散热器之间内侧保护面考虑进去。但是要考虑变压器与散热器之间内侧保护面, 散热器之间空位应超过多少, 还有待进一步研究。
如图1所示, 左边的散热器与右边的变压器主体距离1421m m, 发生火灾时, 散热器和变压器主体之间不可避免地成为着火面。所以, 应该根据具体情况对散热器的内表面和与之相邻的变压器长边侧面进一步规定, 考虑在各个方向安装各种有效射程大的高速水雾喷头, 对于散热器内侧面和变压器长边内侧面中部水喷雾难以到达的地方, 应该采用有效射程更大的水雾喷头, 必要时, 应该增加喷头的其配套的设计重现期, 建议最低重现期提高为1. 5年。
(4) 年多个样的几率意义是平均期待值, 而城市的外防洪的频率概念是按年最大值统计的, 两者之间的几率意义各不相同。改用年最大值后外洪与城市排水的重现期意义完全协调一致, 有利于促进防洪排水的运行和管理。
q 通讯处:310012杭州市莫干山路武林门新村13号
收稿日期:20060216
数量, 以保证每个地方都达到20L/s 的设计喷雾强度。碰到类似于此处的水喷雾设计, 可以采取从变压器的两个侧面布置高速喷头, 如ZST G11142型高速喷头或者强度更大的水雾喷头, 保证喷头的有效射程能够达到变压器长边的中心, 发挥水喷雾的冷却、窒息、乳化、稀释作用。
变压器的底面面积, 但前半句已经说过/变压器的保护面积除应按扣除底面面积以外的变压器外表面面积确定外, ,, 0。第二层意思是集油坑的投影面
积, 集油坑的投影面积应该计入油坑的保护面积, 而不应该包括在变压器的保护面积, 而且两者的设计喷雾强度不一样。笔者认为, 变压器底部及其下面的油坑是否纳入设计保护范围之内, 应该像变压器的散热器与变压器的主体距离一样考虑, 当变压器的底部与下面油坑的距离够大时, 就要考虑保护变压器底部和下面的油坑, 当变压器的底部与下面油坑的距离不足以使该处成为新的着火面时, 可以不考虑这两处地方。至于距离多少为分界线, 应该由试验确定。
2 利用喷头喷射性能曲线确定喷头的间距
/雾规031214规定, 水雾喷头的平面布置方式可为矩形或菱形。当按矩形布置时, 水雾喷头之间的距离不应大于114倍水雾喷头的水雾锥底圆半径; 当按菱形布置时, 水雾喷头之间的距离不应大于117倍水雾喷头的水雾锥底圆半径。水雾锥底圆半径应按式(1) 计算:
R =B tg
2
(1)
图1 变压器侧面示意
该款的另一处规定也值得探讨:/, , 尚应包括油枕、冷却器的外表面面积和集油坑的投影面积0。此句关于/集油坑的投影面积0可以有两个理解, 第一层意思是变压器在集油坑上的投影面积, 即
图2 变压器水喷雾保护平面示意
V 32 2006
式中R ) ) ) 水雾锥底圆半径, m;
B ) ) ) 水雾喷头与保护对象之间的距离, m ; H ) ) ) 水雾喷头的雾化角度, b 。
除上述方法外, 利用喷头喷射性能曲线确定喷头的间距更直观, 更能体现出水喷雾的保护。
根据厂家产品样本上提供的喷头喷射性能曲线或性能参数, 将各个布置平面上的喷头在变压器喷射表面上的水雾锥绘出, 观看水雾锥在竖直和水平方向相交情况, 分析整个变压器外表面是否被所布置的水雾喷头在其有效射程内喷射的水雾所包围。如果未包围住, 应增加喷头、调整喷头的布置方式或安装角度。图2就是利用水喷雾喷射曲线设计的变压器水喷雾消防的平面图, 水喷雾曲线的交叉点均能够控制在保护面之外或之上, 而且能够保证保护面在水喷雾的最大有效射程内, 充分利用了水喷雾的各种功效。此方法还满足/雾规031214要求, 使水雾锥在保护面上满足图3形状。
图4 变压器水喷雾局部系统
h a 、h b 和q a 、q b 以及h b c =h a +h b -a 。接下来应该对h b 和h b c 进行比较, 并对压力小(即h 小) 的管段进行流量修正, 而不是简单的流量叠加。
当h b >h b c 时 q c -b =q b +q b -a @当h b
q c -b =q b +q b -a
b c b
(4) (5)
b b c
(3)
此部分的流量和压力计算经常被忽略, 一种情况是把喷头额定流量直接加起来, 另一种情况是没有对压力小的支管进行流量修正, 使得流量和压力变小, 不能准确反映真实的水喷雾工作情况。
图3 水雾喷头间距及布置形式
3 关于管道的水力计算及水头损失的计算
/雾规071211规定, 钢管管道的沿程水头损失应按式(2) 计算:
2
i =010000107@113
D j
式中i ) ) ) 管道的沿程水头损失, M Pa/m;
v ) ) ) 管道内水的流速, m/s; D j ) ) ) 管道的计算内径, m 。
/雾规071212条规定, 管道的局部水头损失宜采用当量长度法计算, 或按管道沿程水头损失的20%~30%计算。值得注意的是如图4所示情况流量的叠加以及由此引起的水头损失。
在确定了变压器水喷雾系统中的两支管a 和b 中1、2、3和1c 、2c 、3c 处喷头的类型, 即喷头的特性系数后, 便可由喷头处额定的水压值(0135MPa) 求得各喷头相应出流量q 1、q 2、q 3、q c 1、q c 2和q c 3, 同时求得h 2-1、h 3-2、h b -3、h 2c -1c 、h 3c -2c 、和h a -3c , 进而求得
Vol. 17(3) :17~21
参考文献
1 徐明. 变压器水喷雾消防系统设计的考虑. 四川电力技术, 2003,
(2)
x 通讯处:530023广西南宁市建政路10号
电话:(0771) 5699217
E O mail:sujm@gx ed 1com 收稿日期:20050613修回日期:20060207
哈尔滨何家沟环境整治工程
建设地点:哈尔滨市何家沟
项目单位:哈尔滨市城市内河建设发展有限公司工程规模:32159km 河道整治、堤防、两岸绿化、沿岸 污水处理等投资:211686亿美元建设期:2006~2010年
(通讯员 武云甫 任晓燕)
《水喷雾灭火系统设计规范》中变压器消防设计相关条文探讨
苏 锦 明
(广西电力工业勘察设计研究院, 南宁 530023)
摘要 通过对《水喷雾灭火系统设计规范》(GB 50219) 95, 2002年版) 中变压器消防设计相关条文的探讨, 结合不同类型变压器的消防设计, 提出了应根据设备具体布置情况考虑是否将散热器和变压器之间的内侧面积纳入设计保护范围; 利用喷头喷射性能曲线确定喷头的间距并进行每个保护面的水喷雾强度校核是有效的方法; 必须对流量进行修正叠加才能够提供变压器正确的水量和水压等观点。
关键词 变压器 水喷雾灭火系统 喷头喷射性能曲线 流量修正叠加
《水喷雾灭火系统设计规范》(GB 50219) 95, 2002年版, 以下简称/雾规0) 在指导和规范我国发电厂和变电所中主变压器、高压厂用变压器、启动备用变压器的防火、灭火设计等方面发挥着重要作用, 但个别条文规定在工程设计中较难把握。本文通过具体实例对/雾规0中的个别条文进行探讨, 以便更好地指导工程设计。
1 关于变压器主体与散热器之间内侧保护面的问题
/雾规03111512规定, 变压器的保护面积除应按扣除底面面积以外的变压器外表面面积确定外, 尚应包括油枕、冷却器的外表面面积和集油坑的投影面积。该款对油浸式电力变压器的保护面作了较详细的规定, 但仍有个别地方需要探讨。该款规定了变压器主体上的冷却器的外表面属于保护面, 但是有些变压器的冷却器距离变压器的主体过大, 使得冷却器的内表面(即靠近变压器主体的那一侧) 和与之相邻的变压器长边侧面也成为着火面。由于该款对此并无详细规定, 所以经常被设计人员所忽略, 加速推进广大中小城镇有条件统计当地暴雨公式的进程, 解决中小城镇套用邻近城市的暴雨强度公式, 排水设计精度受到限制的问题。
(2) 改用年最大值法后, 我国大城市可以从水文信息库中收集海洋数据, 在空间分布上建立城市设计暴雨信息查询系统, 为城市规划建设和降水周期性分析提供强有力的信息支撑, 同时提高城市雨水排水工程设计的精度和追算排水工程的合理性。
(3) 对现行规范中对选样方法进行改进, 并制定与
Vol. 或者化整为零, 直接把整个变压器作为一个规则图形, 其结果往往是造成这部分保护面的喷射强度不够, 低于设计喷雾强度。/雾规0对于变压器与散热器之间内侧保护面并无具体的规定, 当变压器与散
热器之间有一定的距离时, 是否要考虑它们之间的内侧面, 对此文献[1]指出, 如果散热器之间空位超过013m, 便需增加喷嘴, 把变压器与散热器之间内侧保护面考虑进去。但是要考虑变压器与散热器之间内侧保护面, 散热器之间空位应超过多少, 还有待进一步研究。
如图1所示, 左边的散热器与右边的变压器主体距离1421m m, 发生火灾时, 散热器和变压器主体之间不可避免地成为着火面。所以, 应该根据具体情况对散热器的内表面和与之相邻的变压器长边侧面进一步规定, 考虑在各个方向安装各种有效射程大的高速水雾喷头, 对于散热器内侧面和变压器长边内侧面中部水喷雾难以到达的地方, 应该采用有效射程更大的水雾喷头, 必要时, 应该增加喷头的其配套的设计重现期, 建议最低重现期提高为1. 5年。
(4) 年多个样的几率意义是平均期待值, 而城市的外防洪的频率概念是按年最大值统计的, 两者之间的几率意义各不相同。改用年最大值后外洪与城市排水的重现期意义完全协调一致, 有利于促进防洪排水的运行和管理。
q 通讯处:310012杭州市莫干山路武林门新村13号
收稿日期:20060216
数量, 以保证每个地方都达到20L/s 的设计喷雾强度。碰到类似于此处的水喷雾设计, 可以采取从变压器的两个侧面布置高速喷头, 如ZST G11142型高速喷头或者强度更大的水雾喷头, 保证喷头的有效射程能够达到变压器长边的中心, 发挥水喷雾的冷却、窒息、乳化、稀释作用。
变压器的底面面积, 但前半句已经说过/变压器的保护面积除应按扣除底面面积以外的变压器外表面面积确定外, ,, 0。第二层意思是集油坑的投影面
积, 集油坑的投影面积应该计入油坑的保护面积, 而不应该包括在变压器的保护面积, 而且两者的设计喷雾强度不一样。笔者认为, 变压器底部及其下面的油坑是否纳入设计保护范围之内, 应该像变压器的散热器与变压器的主体距离一样考虑, 当变压器的底部与下面油坑的距离够大时, 就要考虑保护变压器底部和下面的油坑, 当变压器的底部与下面油坑的距离不足以使该处成为新的着火面时, 可以不考虑这两处地方。至于距离多少为分界线, 应该由试验确定。
2 利用喷头喷射性能曲线确定喷头的间距
/雾规031214规定, 水雾喷头的平面布置方式可为矩形或菱形。当按矩形布置时, 水雾喷头之间的距离不应大于114倍水雾喷头的水雾锥底圆半径; 当按菱形布置时, 水雾喷头之间的距离不应大于117倍水雾喷头的水雾锥底圆半径。水雾锥底圆半径应按式(1) 计算:
R =B tg
2
(1)
图1 变压器侧面示意
该款的另一处规定也值得探讨:/, , 尚应包括油枕、冷却器的外表面面积和集油坑的投影面积0。此句关于/集油坑的投影面积0可以有两个理解, 第一层意思是变压器在集油坑上的投影面积, 即
图2 变压器水喷雾保护平面示意
V 32 2006
式中R ) ) ) 水雾锥底圆半径, m;
B ) ) ) 水雾喷头与保护对象之间的距离, m ; H ) ) ) 水雾喷头的雾化角度, b 。
除上述方法外, 利用喷头喷射性能曲线确定喷头的间距更直观, 更能体现出水喷雾的保护。
根据厂家产品样本上提供的喷头喷射性能曲线或性能参数, 将各个布置平面上的喷头在变压器喷射表面上的水雾锥绘出, 观看水雾锥在竖直和水平方向相交情况, 分析整个变压器外表面是否被所布置的水雾喷头在其有效射程内喷射的水雾所包围。如果未包围住, 应增加喷头、调整喷头的布置方式或安装角度。图2就是利用水喷雾喷射曲线设计的变压器水喷雾消防的平面图, 水喷雾曲线的交叉点均能够控制在保护面之外或之上, 而且能够保证保护面在水喷雾的最大有效射程内, 充分利用了水喷雾的各种功效。此方法还满足/雾规031214要求, 使水雾锥在保护面上满足图3形状。
图4 变压器水喷雾局部系统
h a 、h b 和q a 、q b 以及h b c =h a +h b -a 。接下来应该对h b 和h b c 进行比较, 并对压力小(即h 小) 的管段进行流量修正, 而不是简单的流量叠加。
当h b >h b c 时 q c -b =q b +q b -a @当h b
q c -b =q b +q b -a
b c b
(4) (5)
b b c
(3)
此部分的流量和压力计算经常被忽略, 一种情况是把喷头额定流量直接加起来, 另一种情况是没有对压力小的支管进行流量修正, 使得流量和压力变小, 不能准确反映真实的水喷雾工作情况。
图3 水雾喷头间距及布置形式
3 关于管道的水力计算及水头损失的计算
/雾规071211规定, 钢管管道的沿程水头损失应按式(2) 计算:
2
i =010000107@113
D j
式中i ) ) ) 管道的沿程水头损失, M Pa/m;
v ) ) ) 管道内水的流速, m/s; D j ) ) ) 管道的计算内径, m 。
/雾规071212条规定, 管道的局部水头损失宜采用当量长度法计算, 或按管道沿程水头损失的20%~30%计算。值得注意的是如图4所示情况流量的叠加以及由此引起的水头损失。
在确定了变压器水喷雾系统中的两支管a 和b 中1、2、3和1c 、2c 、3c 处喷头的类型, 即喷头的特性系数后, 便可由喷头处额定的水压值(0135MPa) 求得各喷头相应出流量q 1、q 2、q 3、q c 1、q c 2和q c 3, 同时求得h 2-1、h 3-2、h b -3、h 2c -1c 、h 3c -2c 、和h a -3c , 进而求得
Vol. 17(3) :17~21
参考文献
1 徐明. 变压器水喷雾消防系统设计的考虑. 四川电力技术, 2003,
(2)
x 通讯处:530023广西南宁市建政路10号
电话:(0771) 5699217
E O mail:sujm@gx ed 1com 收稿日期:20050613修回日期:20060207
哈尔滨何家沟环境整治工程
建设地点:哈尔滨市何家沟
项目单位:哈尔滨市城市内河建设发展有限公司工程规模:32159km 河道整治、堤防、两岸绿化、沿岸 污水处理等投资:211686亿美元建设期:2006~2010年
(通讯员 武云甫 任晓燕)