高层建筑消防系统可靠性的研究Word文档下载推荐.docx

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该高层建筑消防给水系统（HFWS）的可靠性意味着高层建筑消防给水系统在一个固定的时间内，在设置条件下履行一系列功能的能力。

高层建筑消防给水系统（HFWS）的可靠性设计不仅优化了消防给水系统，而且还改变了系统的从后意外事故影响到预防措施分析的可靠性。

从整个系统分析和评价消防给水系统的可靠性，不仅可以提高工作系统的性质，而且也是基本的技术经济分析。

可靠性设计作为一种现代设计方法，不仅可以优化消防给水系统，而且还使分配和预测系统更具可靠性。

更重要的是，我们可以防止发生火灾而不是分析火灾的发生。

然后可以改进整体系统的性能，以便使整个系统是更安全，更经济。

（一）.可靠性，安全性，经济：

在高层建筑消防给水系统中，有更多的分区，供水方法复杂，可靠性要求较高。

它的任何环节发生故障都将带来系统不可预测的损失。

所以整个系统的可靠性应从每个组成部分的可靠性加以研究。

从狭义上讲，消防供水系统本身具有无故障概率（结构可靠性）和为满足精度要求的概率（性能可靠性）。

从广义上讲，消防给水系统的可靠性包括综合考虑系统的狭义可靠性，维修，有效性和持久性。

安全是指消防供水系统（FWS）的控制危险概率，指对生活和工作危害的可接受的程度。

一般来说，消防供水系统（FWS）应由操作人员确保正常运作并防止系统的错误运行。

安全可描述为定量的风险值。

经济不仅意味着系统本身的成本，而且还包括使用成本和维修费用。

可靠性，安全性和经济性是相互关联的。

可靠性是安全的前提。

但可靠性和安全性是一对相关联的概念。

消防给水服务于生活和生产中的高层建筑。

在防火方面的投资应符合当前社会的经济条件并适合该国的国情。

此外，应当考虑到防火技术的发展，这种发展一定是越来越高级的。

主要是被用来改善并有利于防火安全的提高和安全可靠程度的提高，并安排适当数量的防火设备，节约成本。

但是，我们必须注意到，建立消防给水系统的投资限制了整个灭火系统并且其影响将是显而易见的。

（二）.消防供水系统的可靠模拟和计算

（1）.可靠性功能

消防给水系统的可靠程度通常是表示由R（t）表示。

它表示为消防给水系 

统在一个固定的时间内设定功能的设置条件下的概率。

R（t）是一个表示随机事件发生概率的评价值。

它是一个时间的函数。

可靠性R（t），累计失效概率（不可靠性）F（t），失败密度函数f（t）和失败率是四个基本的可靠性特征值函数。

对于消防供水系统，使用可靠性，维修性和有效性来判断整个系统的可靠性是不够的。

全面系统的概率变化应该加以研究。

（2）.消防供水系统（FWS）的可靠性流程图

为了研究系统的可靠性，应全面理解系统的性能和故障模式，可靠性流程图

应准确绘出，并且应研究系统可靠性和元件可靠性之间的功能关系。

每个元件（阀

门，消火栓，自动喷水灭火设备，管道等）或设备（泵，水池，水箱等）的功能

包括在消防供水系统（FWS）可靠性流程图中确定关系中。

图1中，水泵供水的

方式，虽然结构模式是相同的，但功能的关系是不同的，进而造成可靠性流程图是不同的。

消防供水系统（FWS）可靠性测量[1]消防供水系统（FWS）的可靠性决定于每个元件的功能关系。

系统的可靠性是由每个元件联合起来的可靠程度产生的。

图1.流程图功能和可靠性。

（3）.串联系统的可靠性计算。

该系列系统是指整个系统只有在所有组成部分在系统中正常工作的情况下才能够正常工作。

如果系统由n个元件串联组成，第i个元件的可靠性表示为Ri（t），则系统的可靠性由所有元件的可靠性组成，就是

（4）.并联系统的可靠性计算。

串行系统意味着该系统只有当每一个元件在系统中运作正常的情况下才能够正常工作。

而这种系统只要有一个元件正常工作则系统就会正常工作。

该系统的可靠性为

值得注意的是并行系统中涉及逻辑图的并行，这种并行有时不符合平行安装的逻辑图。

例如，该系列止回阀或闸阀在逻辑图中是并行的系统。

（5）.混合连接系统的可靠性计算

对于串并联连接系统，某个元件的可靠性是Rij，当N个分支系统是一系列连接的，则整个系统的可靠性为

对于平行系列连接的系统，N个分支系统并联，每个分支系统由n个元件组成，则

（三）.消防给水系统（FWS）的功能作用过程和概率特征

（1）.消防给水的功能特点和基本状况

消防给水系统（FWS）中水的使用是随机的并且是无法控制的。

它属于类别服务体系。

实际工作条件将取决于随机流（随着时间的推移不同），这种随机流是在灭火过程中从每个用火点收集来的。

换言之，消防给水系统的工作特点是一个独特的随机过程。

一个高层建筑消防给水系统（HFWS）的功能作用过程的指标是：

流量（需水量）qn，用水期限，向火灾保护处供水的频率和同时发生火灾的频率m，根据俄国研究信息表示，消防给水流量的随机值可以由一个完整的函数表示，这个函数是一种可能的分布。

它符合指数分布。

灭火期限也符合指数分布。

当火灾发生时，该供水系统服务进程符合性质稳定的泊松流。

此外，最完整组件消防给水系统（FWS）在故障发生之前的工作能力分布符合指数分布规律。

（2）.消防给水系统（FWS）可靠性指标的基本组成部分和随机过程分析

系统组件的可靠性是评价系统的可靠性的基础。

在消防供水系统中，每一种组成部分的实际工作状态可根据性能的不同存在于不同的方式中。

信息消火栓，自动喷水灭火头部，报警阀，水泵，电机，阀门，配件和其他标准组件可通过工厂测试。

但是，对于非标准零部件，管道（管段）的可靠性指数（消防供水管网）应由管道组件（管材料，配件，附件）、管网中管线的铺设和系统运行状况决定。

（四）.消防给水系统中的可靠性设计

（1）.可靠性的分布和预测

可靠性的分布应合理地符合消防供水系统可靠性、每个元件的重要性和复杂程度和每个元件所选择的技术水平的要求。

消防供水系统（FWS）的可靠性预测是从分支系统（或单元的组成部分）到整个系统的可靠性分析。

这种转化的最终目的是在建立系统后从分布到预测获得更满意的可靠性指标。

为了利用这个分布和预测过程，在高层建筑消防供水系统（HFWS）中从三种形式的垂直分区供水（水箱区，减压阀区和泵区）中得到了一个相对优化方法。

（2）.工程的可靠性设计

消防供水系统（FWS）的可靠性设计应首先确定指标，如可靠性，故障率，平均无故障时间，维修性和有效性等，然后在理论设计的基础上，通过反复分配和预测，系统所需的可靠性指标就可以达到。

可靠性设计的过程中，环境对建筑物的影响因子也应考虑，并且应保证系统良好的维护功能。

设计的基本理念是考虑到参数的随机变化，这样该项目的实际情况才能得到真正的反映。

消防供水系统（FWS）的可靠性设计不仅用在系统的设计和评价中，而且也用在系统中元件和组成部分的评价与优化中。

（五）.应用实例

（1）.消防给水泵房的布置方法及可靠性评价。

消防给水泵房的布置在于保证泵的流量（Q）和它的扬程（H）符合压力P确定的可能值（Q≥Qa;

H≥Ha;

t≥ti）。

布置，管道布局和水泵型号的变化和服务条件的改变等都要符合提高泵房可靠性的标准。

在我国《高层建筑防火设计规范》（GB50045-95）第七章中规定“消防系统必须配有备用消防泵，其工作能力不得低于最大的一个工作消防泵。

”“一套消防泵的吸水管不得少于两条。

当一个条吸水管已损坏或大修时，全部流量仍然可以通过其他吸水管。

消防泵房应有不少于2条压水管连接到环型管网。

”这是结构布置。

它还包括别的部件，例如泵，管道，控制调节阀等。

它的特征值是一个多级的布置。

通过布置方法可以提高泵房的无故障性能和改进泵房的其他功能。

它与利用可能性指标评价的布置效果有关。

消防泵房可靠性的独立指标，应该是在系统部分大修的情况下的无故障运行概率P（t）和持续运行时间Tb。

系统中第i个元件随时间的变化过程可以用微分方程来描述。

则一般泵房的无故障工作概率可用以下全概率公式表示：

Hk是泵房组成中第k个独立元件，Pi（t/Hk）决定于类似的方程式Pi（t）/P1（t）…Pi+1（t）。

表1.在水泵安装中多个泵同时工作时的无故障工作概率表

注意：

当f=0.8时，数值为全部数值。

在消防给水泵房中，消防水泵的运行是建立在各组成元件并联关系的基础上的。

当在n个安装水泵中有m个水泵同时运行时，这m个水泵可以看作是基本元件，其他基本元件由别的水泵来代替。

这一系统的可靠性指标是由系统可能状态的概率分析方法所决定的。

如果单个水泵的指标值是f，则由型号相似水泵组成的最简单组合的无故障运行概率值是F,请参考表1。

因此，可以看出，系统的可靠性随着并联元件个数的增加而增加。

该表可以显示，当安装的三台水泵中有两台工作时，系统的可靠性可以增加到0.9,而当安装的两台水泵中有一台工作时，系统的可靠性可以增加到0.96（当有一台水泵安装时系统可靠性为0.8）。

所以我们可以得出结论：

备件越多可靠性越高。

然而可靠性的增加是不连续的。

事实上，在同一情况下，相同种类的消防水泵的工作状况是非常相似的。

当不同种类水泵混合使用时，它们可以很好的相互补充。

例如，使用燃料驱动和电力驱动的两种不同的消防水泵。

（2）.消防供水管网的优化布置。

在消防管网中连接管道的形式很常用。

它有利于形成减少消耗和可靠布置的模式。

这也是一个优化问题。

在环型管网的连接管中，当局部管段出现故障时，只需将管线或防火设备关闭而不用关闭整个管网。

尽管在增加连接管后对系统的影响程度将会降低，但增加不必要的连接管数或没有恰当的措施（阀门的合理安装）对系统的优化也是不利的。

图2.环状管网连接管中阀门的布置

当两个消防给水管道上安装连接管时，连接管必须安装阀门，如图2。

每个进水管的末端都必须单独设置一个阀门。

此外当连接管道被损坏时，两条连接管的末端也应设置阀门，所以每条连接管和进水管都需设置三个阀门。

在图2（a）中，当故障发生在管道A时，两个闸门（1，2）必须在同一时间关闭。

相对而言，阀门发生故障的概率要远大于管线发生故障的概率。

在图2（b）中，当故障发生在连接处A时，只有同时关闭相邻的三个阀门（1，2，3）后才能保证管网的正常供水。

当然，在市区中的建筑物里，消防供水管网的阀门维修和管线维修是有所不同的。

（六）.自动喷水灭火系统中组件的可靠性优化。

自动喷水灭火系统在我们的高层建筑设计中还没有成为主要的消防供水系统。

从可靠性的角度分析，这是一个系列连接系统模式。

这些为提高自动喷水灭火系统可靠性的措施是：

（1）.减少元件，降低自动喷水灭火系统中的串联元件，也就是提高系统的