关于电厂自动喷水灭火系统的探讨

2022-09-14

自动喷水灭火系统目前是世界上使用最广泛的固定式灭火系统。我国自动喷水灭火技术迅速发展, 应用越来越广泛。随着我国及地方对电厂消防的不断重视, 在电厂内自动喷水灭火系统的应用也越来越广泛。自动喷水灭火系统, 通常根据系统中所使用喷头的形式不同, 分为闭式自动喷水灭火系统和开式自动喷水灭火系统两大类。

1 自动喷水灭火系统管网工作压力

我国《自动喷水灭火系统设计规范》第5.4.5条规定:管网内的工作压力不应大于117.7×104Pa (12kg/cm2) 。据规范编制说明介绍其理由是: (1) 我国《高层民用建筑设计防火规范》中规定, 消火栓最大静水压力约为23.5H2O和管网水头损失, 消火栓管道系统的工作压力就接近117.7×104Pa。 (2) 美国全国消防协会《自动喷水灭火系统安装标准》中规定:自动喷水灭火系统管道的工作压力按12.1bar设计, 接近117.7×104Pa。这样既符合我国国情, 又接近国际先进技术国家的水平。

我国自动喷水灭火系统管网工作压力不能等同消火栓系统管网工作压力, 亦不能和美国《自动喷水灭火系统安装标准》中规定的工作压力相等同, 对此条款有必要进行再商讨。

1.1 我国规范及国情

我国规范要求:喷水系统管材应用镀锌钢管或镀锌无缝钢管。根据我国目前情况, 镀锌无缝钢管没有专门厂家生产, 工程上应用只能借助于市售无缝钢管再次送入电镀厂电镀, 因而电镀质量较差, 且价格又贵。所以, 只能少量用于高层建筑中供水压力较高的配水钢管。国产镀锌钢管 (GB3091-87) 虽有加厚和普通之分, 但由于经济和市场供应原因, 工程中大量采用的为普通镀锌钢管。我国管材的规格和性能基本与日本、英国、前苏联相接近, 而比美国管材技术要求为低。因此, 在管网工作压力控制上不能同美国等同。

国产普通镀锌钢管的使用压力到底多少?在最近几年出版的给排水设计手册和资料中均未提及。在《管道工程安装手册》 (顾顺符等编) 一书中介绍, 我国管道公称压力和试验压力之关系 (GB1048-70) 表中, 两者比例关系在公称压力20.0MPa之下为1:1.5倍。按此规定, 管道公称压力为1MPa时, 表上试验压力为1.5MPa。反之推理, 若出厂试验压力为2.0MPa时, 则使用压力可达1.3MPa。这个数值在工程上使用可能偏高。因为管材出厂试验条件仅为几秒钟, 而工程上是在长期高压作用下, 用管道内水、内外锈蚀、施工安装时掏丝和外力作用都会影响到管道的强度, 影响到安全使用。考虑到喷水系统管网大、支管多、接头也多, 且一旦漏水, 损失又较大;火灾现场温度升高, 可能带来的管材耐压强度降低。并参照日本、前苏联、英国、澳大利亚等国管材使用压力规定和我国60年代出版的给排水设计资料介绍的镀锌钢管使用压力;普通镀锌钢管10kg/cm2 (1MPa) ;加厚镀锌钢管16k g/cm2 (1.6MPa) 等资料。建议在喷水系统中, 普通镀锌钢管的耐压不要超过1MPa, 并以此值来控制配水支管和配水管 (配水干管除外) 管网的压力。

1.2 用消火栓管网压力等同喷水管网压力问题

(1) 在喷水灭火系统设计规范中规定, 管材采用镀锌钢管和镀锌无缝钢管。实际上配水管网均采用普通镀锌钢管, 丝扣连接;而消火栓管网一般设计压力超过0.8~1.0MPa时, 就选用无缝钢管, 焊接连接。因而它的耐压强度比喷水管网为高。

(2) 消火栓管网平时最大静水压为80m H2O (约0.8MPa) , 消防时临时加压。而若按规范要求, 喷水灭火管网工作压力为117.1×104Pa (12kg/cm2) 时, 平时管网压力应在1.0MPa左右, 即其长期作用水压高于消火栓系统。

(3) 喷水系统管道分布广, 分支多, 丝扣接头也多, 因此对强度影响大, 漏水可能性也大。

根据上述三原因, 喷水管网工作条件比消火栓管网更差, 要求压力应比消火栓系统更低为好。

2 自动喷水灭火系统水力性能检验

保证自动喷水灭火系统有效灭火功能的最重要性能就是系统的水力性能, 即规范所规定的平均喷水强度、总喷水量、最不利点处喷头的压力和喷水均匀性。系统设计时, 为了保证这些基本功能要求, 必须进行管网水力计算。

可是, 一旦系统安装完毕, 一般情况下不可能使用最不利点附近作用面积内所有喷头都动作的办法对系统进行水力性能的检查。最为方便和可行的检查方法是人为地将最不利点处的一只喷头的玻璃球打破 (或将易熔合金片拆除) , 仅使一只喷头动作测量该处的压力。

由于每项工程的管网组成情况都不同, 所以仅用一只喷头动作时测得的数据来判断作用面积内所有喷头均动作时系统的实际工况就非常困难。不同的管网布置, 判定的数据标准亦不相同。如何通过最不利点处一只喷头动作时测得的值即可确定作用面积内所有喷头均动作时系统的各项水力性能参数是否满足规范要求是本文讨论的目的。

由于严重危险级采用雨淋系统, 不存在这一问题;而轻危险级系统目前国内还很少见, 故本文将针对应用最多的、布置成简单枝状管网的中危险级自动喷水灭火系统进行深入研究。

3 结语

3.1 对于管网压力

自动喷水灭火系统配水管和配水支管网内最高工作压力不应超过1MPa。配水干管内压力超过1MPa, 应采用镀锌无缝钢管。系统的管配件应满足上述工作压力需要。

由于临时高压制自动喷水系统管网压力是随着离心泵供水流量变化而变的, 用水力计算方法确定的管网供水压力, 最好称谓“设计工作压力”, 它是系统供水规模的反映, 是灭火所需的设计流量下的压力。而在离心水泵最高扬程时, 管网可能达到的最高压力称为“最大工作压力”。应用它来确定系统的试验压力 (最大工作压力+0.4MPa) 、高层建筑中的系统垂直分区和检查管网安全工作压力的依据。为了系统的安全, 离心水泵应有较平缓的特性曲线。在用水泵直接从城市管网取水的喷水系统, 管网最大工作压力应以城市管网最大工作压力加水泵最高扬程计。