泡沫喷雾灭火系统设计计算.pdf

i 灭火系统设计：泡沫喷雾灭火系统设计计算高振锡1，阎玲2，王瑞3，陈志昌1(1 公安部天津消防研究所，天津3 0 0 3 8 1；2 天津市电力设计院，天津3 0 0 0 9 0；3 天津盛达安全科技实业公司，天津3 0 0 3 8 1)摘要：针对目前油漫式电力变压器的消防保护方式存在的不同程度的缺陷，提出采用泡沫喷雾灭火系统保护方式。介绍了泡沫喷雾灭火系统构成、工作原理、运行方式、设计计算流程及方法。关键词：油浸式电力变压器 泡沫喷雾；灭火系统中图分类号：X 9 2 4 4 T U 8 9文献标志码：B文章编号：1 0 0 9 0 0 2 9(2 0 1 0)0 2-0 1 2 6-0 3目前我国对油浸式电力变压器的消防保护措施主要有水喷雾灭火系统及排油注氮灭火系统，但这两种消防保护方式均存在不同程度的缺陷。水喷雾灭火系统喷放时用水量较大，其周围需要建设消防水池等储水设施，但某些场所不能提供这样的储水设施。排油注氮灭火系统需对变压器进行改造，其灭火系统管道需与变压器连接，会对其构造进行相应破坏，使变压器寿命降低，故需要一种用水量不大且不需要对变压器设备进行改造的能够高效灭火的新型灭火系统。泡沫喷雾灭火系统符合上述对油浸式电力变压器进行消防保护的要求。1 泡沫喷雾灭火系统1 1系统构成及工作原理(1)系统构成。泡沫喷雾灭火系统主要由储液罐、泡沫灭火剂、动力瓶组、驱动装置、减压装置分区阀、单向阀、泡沫喷雾喷头、控制盘、管网等部件组成。泡沫喷雾灭火剂可采用水系灭火剂、合成型泡沫灭火剂、水成膜泡沫灭火剂。动力瓶组由氮气及储存容器、容器阀、安全泄放装置、检漏装置等组成。(2)工作原理。动力瓶组内储存一定压力的氮气，火灾发生时开启驱动装置(启动气瓶)打开动力瓶组，动力瓶组内的氮气经减压装置减压至储液罐工作压力，并输送到储液罐中(压力超出规定压力时，安全阀自动打开)，氮气推动储液罐内储存的泡沫灭火剂经管道至泡沫喷雾喷头，将泡沫灭火剂喷射到灭火对象上，达到迅速灭火的目的。该灭火系统吸取了水喷雾灭火和泡沫灭火的特点，借助水喷雾和泡沫的冷却、窒息、乳化、隔离等综合作用实现迅速灭火的目的，系统原理图见图1 所示。1 2 系统启动运行方式泡沫喷雾灭火系统具有自动启动、手动启动和机械应急启动功能。(1)自动启动过程：智能控制盘处于自动状态下，当】2 6出现火情，系统报警，经消防智能控制盘逻辑判断火情发生，经过o 3 0s 的延迟过程，系统自动打开启动气瓶，继而打开动力瓶组，喷洒泡沫灭火。自动启动方式逻辑图见图2 所示。1 储液罐；2 液位计；3 安全网；4 压力计；5 动力瓶组；6 单向阀；7 减压装置；8 驱动装置；9 现场控制箱；1 0 消防智能控制盘；1 1 现场探测器1 1 2 泡沫喷雾喷头 1 3 电动分区阀；1 4 释放显示装置1 1 5 声光报警器1 6 总控制阀圈1 泡沫喷雾灭火系统原理图(2)手动启动过程：智能控制盘处于手动状态下，当出现火情，人工确认后，手动按下启动按钮，经过O 3 0s的延迟过程，系统自动打开启动气瓶，继而打开动力瓶组，喷洒泡沫灭火。(3)应急启动过程：停电或控制装置失灵等特殊情况发生而无法通过自动或手动启动系统时，可以由操作人员在现场应急启动。首先打开总控制阀及该保护对象的电动分区阀，然后拔掉驱动装置上的保险卡环，按下驱动装置上的按钮，打开动力瓶组，达到系统启动的目的。2 设计计算2 1 设计参数某变电站内设有4 台2 2 0k V 主变压器，室外单独布置，长、宽、高分别为1 0、7、7m，油枕直径为0 2m、长度为4 5m。设计按四台变压器不同时发生火灾的前提条件下，采用组合分配系统设计一套泡沫喷雾灭火系统同时保护4 台变压器。2 2 设计计算过程(1)泡沫灭火剂设计用量计算见式(1)：F i r eS c i e n c ea n d 碡曲I 岫，F e b r u a r y2 0 1 0，V o l2 9，N o 2 万方数据M-A R T(1)式中：M 为扑救一次火灾灭火剂设计用量，L；A 为保护对象水平投影面积，m 2；R 为泡沫喷雾混合液供给强度，L(m i n m 2)；T 为泡沫喷雾混合液供给时间，m i n。圈2自动启动方式逻辑图依据低倍数泡沫灭火系统设计规范(G B 5 0 1 5 1 9 2)第3 4 2 条规定，泡沫喷雾混合液供给强度取6 5L(r a i n m 2)；供给时间为1 0m i n 保护对象水平投影面积A 一1 0 X 7=7 0m 2。系统储存量计算见式(2)：M o=M+M(2)式中：M o 为系统储存量，L；A M 为灭火剂剩余量，L，按5 M 计算。设计选用储液罐容积5m 3。为延长泡沫储液罐使用寿命，选用不锈钢储罐。(2)主管道流量计算见式(3)：Q h i T(3)式中：Q 为管道设计流量，L m i n。(3)泡沫喷雾喷头计算计算见式(4)：Q n K 1 0 夕(4)式中：I t 为喷头数量，只；P 为喷头末端压力，M P aK 为喷头流量系数，取1 6。依据合成型泡沫喷雾灭火系统应用技术规程(C E C S1 5 6：2 0 0 4)第3 2 1 条：泡沫喷雾喷头工作压力不小于0 3 5M P a，取户一o 3 5M P a。依据喷头数量、喷头水平喷洒图及垂直喷洒图绘制请防科学与技术2 0 1 0 年2 月第2 9 卷第2 期变压器泡沫喷雾喷头平面布置图，见图3 所示。若不能满足相关参数要求，可适当增加喷头数量直至满足要求。经计算，M=45 5 0L，M o=47 7 7 5L，Q 一4 5 5L m i n，疗=1 5 2(取咒=1 6 只)。在油枕上方需增加2 只喷头进行保护，设计共采用1 8 只喷头。16 0 0。曲幽白槲埔删糙酬IIlilI黼q 蝌图3 泡沫喷雾喷头布置圈(4)管径选择：管道内介质流动速度宜小于2 5m s，依据此原则经计算初步确定主管径及分支管径，绘制管网节点图，见图4 所示。图4 臂网节点图(5)管道单位长度水头损失计算见式(5)：净1 0 5 G 1。8 5 d 4”g：8 5(5)式中：i 为管道单位长度水头损失，k P a mc 为海澄一威廉系数，设计采用内外热镀锌钢管，故c =1 0 0；d，为管道计算内径，m；q z 为管道设计流量，m 3 s。局部水头损失值采用自动喷水灭火系统设计规范(G B 5 0 0 8 4-2 0 0 1)条文说明中当量长度。水头损失计算见式(6)：I l=i(L，+L：)(6)式中：h 为泡沫喷雾灭火系统水头损失，M P aL，为泡沫雾灭火系统管道长度，m；L。为洙喷雾灭火系统管件当量】2 7 万方数据长度，m。选择4 台2 2 0k V 变压器中距离储液罐最远的一台变压器进行水头损失计算，高程水头损失取0 0 7M P a，计算结果见表1。(6)计算系统最小工作压力计算见式(7)：P 累统一P+2 h(7)式中：P 为系统工作压力，M P a。经计算，储液罐设计工作压力为0 8M P a。(7)动力气瓶计算：忽略气体膨胀过程中温度的变化，依据玻意耳一马略特定律计算动力瓶组数，见式(8)：P l V 1 一P 2 X V 2P 摹境(V 簟+V 臂舟+V 动力麓N 硇力瓶)=P 动力囊V 动力瓤N 动力糖(8)式中：P 动力瓶为动力气瓶储存压力，M P a；N 莉力瓶为动力气瓶数量，瓶组；V-为泡沫储液罐容积，m 3；V 臂嘲为泡沫喷雾管网容积，m 3；V 动力糕为单瓶组动力气瓶容积，m 3。经计算，N 动力瓶一7 3 瓶组(取N 硇力瓶=8 瓶组)，动力气瓶采用7 0L 的高压储瓶，设计储存压力为1 0M P a。设计选用8 瓶组7 0L 的高压储瓶(储存1 0M P a 氮气)做科技信息新的剧院消防安全设计方法世界各地都建立了不同的舞台消防措施，并立法强制执行，在过去的一百多年间几乎没有发生变化。在演艺业和消防水平飞速发展的情况下，急需重新研究剧院消防安全要求，分析相关防火规范是否需要修改。针对N F P A 技术委员会对防火门窗的要求，美国消防研究基金会促进启动了关于阿勒普火灾的项目，以研究剧院消防安全。研究的目的是评估现有剧院消防安全措施的防护水平。为此建立了剧院表演空间的C F D 模型，以研究火灾发展情况、消防设施动作情况以及无法承受状况的发生情况等。毛星供稿表1 水头损失计算管段管道实际长度L l当量长度L 2管道计算长度L管径d流量Q管道单位长度水头损失i水头损失h编号mmmm mL r a i nK P a mM P a1 22 0 8 99 72 1 8 66 54 5 5 01 4 1O 3 12 32 1 14 82 5 95 02 5 2 81 8 40 0 53 41 72 34 05 05 0 6O 1 00 0 14 52 82 45 22 52 5 30 7 60 0 1总水头损失2 h 一0 4 5M P a动力瓶组，选用5m 3 容积、工作压力0 8M P a 的不锈钢储罐做为储液罐罐装47 7 7 5L 泡沫灭火剂，采用如图4所示的主管径及分支管径管网，经设计计算，系统满足末端泡沫喷雾喷头设计压力要求。参考文献：1 郑端文，苏龙生。刘海波可燃油油浸电力变压器、电抗器室外消防用水量设计I-J 消防科学与技术，2 0 0 6，2 5(6)：7 7 l 一7 7 2 2 3 许传升一起大型油浸电力变压器火灾扑救的几点体会 J 消防科学与技术，2 0 0 1，2 0(4)：4 6 4 7 3 3 石峥嵘有关变压器水喷雾灭火系统的探讨 J 消防科学与技术，2 0 0 0，1 9(4)：3 4 3 6 D e s i g nc a l c u l a t i o no ff o a ms p r a yf i r ee x t i n g u i s h i n gs y s t e mG A OZ h e n-x i l，Y A NL i n 9 2，W A N GR u i 3，C H E NZ h i c h a n 9 1(1 T i a n j i nF i r eR e s e a r c hI n s t i t u t eo fM P S。T i a n j i n1 2 83 0 0 3 8 1，C h i n a2 T i a n j i nE l e c t r i cP o w e rD e s i g nI n s t i t u t e，T i a n j i n3 0 0 0 9 0，C h i n a；3 T i a n j i nS h e n g d aF i r eI n d u s t r i a lC o r p o r a t i o n，T i a n j i n3 0 0 3 8 1，C h i n a)A b s t r a c t：T h ef o a ms p r a ye x t i n g u i s h i n gs y s t e mw a ss u g g e s t e dt op r o t e c tt h eo i l-f i l l e dt r a n s f o r m e rs i n c et h e r ew a sd e f e c t i v e n e s si ne x i s t i n gf i r ep r o t e c t i o nm e t h o d s T h es t r u c t u r e。w o r k i n gp r i n c i p l e，o p e r a t i o nm o d ea n dp r o c e s so rm e t h o do fd e s i g ne a l c u l a t i o nw a si n t r o d u c e d K e yw o r d s：o i l f i l l e dt r a n s f o r m e r；f o a ms p r a y；f i r ee x t i n g u i s h i n gs y s t e m；d e s i g nc a l c u l a t e作者简介：高振锡(1 9 6 3 一)，男，天津人，公安部天津消防研究所副研究员，主要从事灭火系统产品开发和制造工作，天津市南开区卫津南路1 1 0 号，3 0 0 3 8 1。收稿日期：2 0 0 9 1 0 一2 2 万方数据泡沫喷雾灭火系统设计计算泡沫喷雾灭火系统设计计算作者：高振锡，阎玲，王瑞，陈志昌，GAO Zhen-xi，YAN Ling，WANG Rui，CHEN Zhi-chang作者单位：高振锡,陈志昌,GAO Zhen-xi,CHEN Zhi-chang(公安部天津消防研究所,天津,300381)，阎玲,YAN Ling(天津市电力设计院,天津,300090)，王瑞,WANG Rui(天津盛达安全科技实业公司,天津,300381)刊名：消防科学与技术英文刊名：FIRE SCIENCE AND TECHNOLOGY年，卷(期)：2010，29(2)被引用次数：0次 参考文献(3条)参考文献(3条)1.郑端文.苏龙生.刘海波 可燃油油浸电力变压器、电抗器室外消防用水量设计期刊论文-消防科学与技术2006(6)2.许传升 一起大型油浸电力变压器火灾扑救的几点体会期刊论文-消防科学与技术 2001(4)3.石峥嵘 有关变压器水喷雾灭火系统的探讨 2000(4)本文链接：授权使用：上海交通大学(shjtdx)，授权号：8f1c72f6-997e-4b5e-82d8-9e960186bb48下载时间：2011年2月26日