水喷雾灭火系统组件及设置要求.docx
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水喷雾灭火系统组件及设置要求
第一章水喷雾灭火系统组件及设置要求
系统由水雾喷头、雨淋阀、过滤器、供水管道等主要部件组成。
本节主要介绍部件的构成及其设置要求。
一、水雾喷头
水雾喷头是在一定的压力作用下，利用离心或撞击原理将水流分解成细小水雾滴的喷头。
（一）水雾喷头分类
水雾喷头按结构可分为离心雾化型水雾喷头和撞击型水雾喷头两种。
1．离心雾化型水雾喷头
离心雾化型水雾喷头，由喷头体、涡流器组成，在较高的水压下通过喷头内部的离心旋转形成水雾喷射出来，它形成的水雾同时具有良好的电绝缘性，适合扑救电气火灾。
但离心雾化型水雾喷头的通道较小，时间长了容易堵塞。
离心雾化型的水雾喷头有A型和B型两种，其外形如图3-4-6和图3-4-7所示。
A型水雾喷头的进水口与出水口成90°角度，安装后喷头出水方向可在一定范围内进行调节。
B型水雾喷头的出水口和进水口在一条直线上，安装后是完全固定不可调节的。
2．撞击型水雾喷头
撞击型水雾喷头的压力水流通过撞击外置的溅水盘，在设定区域分散为均匀锥形水雾。
喷头由溅水盘、分流锥、框架本体和滤网组成。
撞击型水雾喷头根据需要可以水平安装，也可以下垂、斜向方向安装，其外形如图3-4-8。
（二）水雾喷头主要性能参数
1．工作压力
水雾喷头的雾化效果与喷头的工作压力有直接的关系。
通常情况下，喷头的工作压力越高，其水雾滴粒径愈小，雾化效果越好，灭火和冷却的效率也就越高。
当水雾喷头工作压力大于或等于0.2MPa时，能获得良好的分布形状和雾化效果，满足防护冷却的要求；在压力大于或等于0.35MPa时，能获得良好的雾化效果，满足灭火的要求。
水喷雾头的工作压力，当用于灭火时不应小于0.35MPa；当用于防护冷却时不应小于0.2MPa，但对于甲B、乙、丙类液体储罐不应小于0.15MPa。
2．雾化角
水雾喷头常见的雾化角有45°、60°、90°、120°、150°（30°、45°、60°、90°和120°）等五个规格。
（《水喷雾灭火系统技术规范》GB50291-19953.2.4最新版的规范上没有列举雾化角的度数）
3．流量系数
水雾喷头的流量系数K从K为16～102。
由水雾喷头生产厂家自己确定。
4．有效射程
水雾喷头的有效射程是指喷头水平喷射时，水雾达到的最高点与喷口之间的距离。
水雾锥是指在水雾有效射程内水雾形成的圆锥体。
水雾喷头有效射程与雾化角有直接的关系。
同一水雾喷头，雾化角小，射程则远，反之则近。
有效射程是水雾喷头的重要性能参数。
在有效射程范围内的水雾强度能够达到设计要求，可保证灭火或防护冷却要求，因此，水雾喷头与保护对象的有效距离不应大于水雾喷头的有效射程。
离心雾化型水雾喷头的垂直喷射曲线如图3-4-9所示。
5．水雾滴平均直径
水雾滴平均直径随喷头工作压力变化而变化，压力越大，雾滴平均直径越小。
水雾滴大小直接影响灭火效果，当水雾滴平均直径小于300μm时，灭火时很难穿透火焰燃烧时产生的上升气流，不能到达燃烧物质的表面。
用于露天保护对象时，小的水雾滴极易受到外界环境的影响，如有风时会被吹散，达不到保护对象的表面，从而影响了灭火效果。
因此，水雾喷头的水雾滴平均直径不宜太小。
但水雾滴太大时，也会影响水雾的气化效果，使水喷雾的冷却和窒息作用降低，所以一般水雾的粒径应在0.3-1mm范围内。
（三）水雾喷头布置要求
1．基本原则
水雾喷头布置的基本原则是，保护对象的水雾喷头数量应根据设计喷雾强度、保护面积和水雾喷头特性，按水雾喷头流量计算公式3-4-1和保护对象水雾喷头数量计算公式3-4-2计算确定，水雾喷头的布置应使水雾直接喷射和完全覆盖保护对象，如不能满足要求时应增加水雾喷头的数量；水雾喷头与保护对象之间的距离不得大于水雾喷头的有效射程；水雾喷头、管道与电气设备带电（裸露）部分的安全净距应符合国家现行有关标准的规定。
式中：
q——水雾喷头的流量（L/min）；
Ｐ——水雾喷头的工作压力（ＭＰａ）；
Ｋ——水雾喷头的流量系数，取值由生产厂提供。
式中：
Ｎ——保护对象的水雾喷头的计算数量；
Ｓ——保护对象的保护面积（㎡）；
Ｗ——保护对象的设计喷雾强度（L/min·㎡）。
2．布置方式
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1.4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1.7倍水雾喷头的水雾锥底圆半径，如图3-4-10和图3-4-11所示。
水雾锥底圆半径应按下式计算：
式中 R——水雾锥底圆半径（m）；
B——水雾喷头的喷口与保护对象之间的距离（m）；
θ——水雾喷头的雾化角（°）。
θ的取值范围为30、45、60、90、120。
3．保护变压器的水雾喷头布置要求
保护对象为油浸式变压器时，水雾喷头应布置在变压器周围，不宜布置在变压器顶部;保护变压器顶部的水雾不应直接喷向高压套管；变压器的油枕、冷却器、集油坑均应设水雾喷头保护；水雾喷头之间的水平距离与垂直距离应满足水雾锥相交的要求。
4．保护储罐、球罐的水雾喷头布置要求
1）当保护对象为可燃气体和甲、乙、丙类液体储罐时，水雾喷头宜布置在保护对象周围，与保护储罐外壁之间的距离不应大于0.7m。
2）当保护对象为球罐时，水雾喷头的喷口应面向球心；.水雾锥沿球罐纬线方向应相交，沿经线方向应相接；当球罐的容积等于或大于1000m³，水雾锥沿球罐纬线方向应相交，沿经线方向宜相接，但赤道以上环管之间的距离不应大于3.6m；无防护层的球罐钢支柱和罐体液位计、阀门等处应设水雾喷头保护。
5．保护电缆的水雾喷头布置要求
当保护对象为电缆时，水雾喷头喷射的水雾应完全包围电缆。
电缆水平敷设或垂直敷设时，都按平面保护对象考虑。
水平敷设的电缆，喷头宜布置在其上方；垂直敷设的电缆，喷头可沿其侧面布置。
多层水平或垂直敷设的电缆，其层间没有装设耐火隔板时，设置的喷头要采用包围式，使中间层的电缆处于水雾的包围中，以便迅速窒息灭火。
当电缆支架阻挡水雾时，在该部位应增设喷头。
6．保护输送机皮带的水雾喷头布置要求
当保护对象为输送机皮带时，水喷雾应完全包围输送机的机头、机尾和上、下行皮带。
由于输送机皮带是一种平面的往返运动的保护对象，在没有停机前皮带的着火部位可能随之往返运动，极易造成火灾蔓延，故其喷头的布置应采用包围式，使水雾覆盖上行皮带、输送物、下行返回皮带以及支架构件等全部表面。
7．保护其他对象的水雾喷头布置要求
当保护对象为室内燃油、燃气锅炉、电液装置、氢密封油装置、发电机、充油开关时，水雾喷头宜在保护对象的顶部周围平面布置，使水雾直接喷向并完全覆盖保护对象。
当保护对象为气轮机油箱、磨煤机润滑油箱时，水雾喷头宜沿油箱顶部周围平面布置，使水雾直接喷向并完全覆盖油箱液面。
二、雨淋阀
雨淋阀作为水喷雾灭火系统中的系统报警控制阀，起着十分重要的作用。
雨淋阀一般有角式雨淋阀和直通式雨淋阀两种。
（一）角式雨淋阀
1．角式雨淋阀的组成
角式雨淋阀组是由角式雨淋阀、供水蝶阀、单向阀、电磁阀、手动快开阀、过滤器、压力开关、水力警铃等主要部件组成，具有功能完善、安全可靠、抗腐蚀性能好、便于安装、维护方便等特点。
角式雨淋阀结构如图3-4-12所示。
图3-4-12电动启动角式雨淋阀示意图
2．角式雨淋阀部件名称及用途
角式雨淋阀各部件名称及用途见表3-4-2。
表3-4-2角式雨淋阀组各部件名称及用途
序号
部件名称
用途
1
供水管
通水
2
放余水阀（常闭）
调试、试验雨淋阀时打开，也可排放管网余水
3
供水蝶阀（常开）
系统检修时关闭
4
主阀（常闭）
灭火时打开，向管网供水
5
压力表
显示压力腔压力
6
水力警铃
产生声报警
7
压力开关
产生报警电信号或启动消防水泵
8
电磁阀（常闭）
电动打开，使压力腔泄压而启动主阀
9
放余水阀（常闭）
手动打开，排放报警管内余水
10
压力表
显示供水压力
11
单向阀
防止因压力腔水压波动而产生误动作
12
控制管球阀（常开）
关闭后可使供水腔与压力腔不连通
13
过滤器
对报警水流进行过滤，防止杂物堵塞警铃喷口
14
试警铃球阀（常闭）
手动打开后，可在雨淋阀关闭状态下试警铃
15
报警管球阀（常开）
手动关闭后，可消除报警
16
压力表密封垫
压力表密封用
17
压力表接头
安装压力表
18
警铃接管组件
连接
3．角式雨淋阀工作原理
角式雨淋阀是利用隔膜上下运动实现阀瓣的启闭。
隔膜将阀分为压力腔（即控制腔）、工作腔和供水腔，由供水管而来的压力水流（0.14MPa～1.2MPa）作用于隔膜下部阀瓣。
同时，也从控制管路经单向阀进入压力腔而作用于隔膜的上部，由于上、下受水作用面积的差异，保证了隔膜雨淋阀具有良好的密封性。
当保护区发生火警时，通过火灾报警灭火控制器，直接打开隔膜雨淋阀的电磁阀，使压力腔的水快速排出，由于压力腔泄压，从而作用于阀瓣下部的水迅速推起阀瓣，水流即进入工作腔，流向整个管网喷水灭火。
同时部分压力水流向报警管网，使水力警铃发出铃声报警、压力开关动作，给值班室发出信号指示或直接启动消防水泵供水。
此时由于隔膜雨淋阀控制管路上的电磁阀具有自锁功能，所以雨淋阀被锁定为开启状态，灭火后，手动将电磁阀复位，稍后雨淋阀将自行复位。
（二）直通雨淋阀
1．直通雨淋阀组成
直通雨淋阀组主要由直通雨淋阀、信号蝶阀、单向阀、电磁阀、手动球阀、压力开关、水力警铃等主要部件组成。
具有功能完善、安全可靠、抗腐蚀性能好、便于安装、维护方便等特点，它相对其它型式的雨淋阀而言，还具有水力性能好，水力摩阻损失小的优点。
直通雨淋阀结构如图3-4-13所示。
2．直通雨淋阀组部件名称及用途
直通雨淋阀组各部件名称及用途见表3-4-3。
表3-4-3直通雨淋阀组各部件名称及用途
序号
部件名称
用 途
1
进水管
通水
2
信号蝶阀（常开）
系统检修时关闭
3
排水阀（常闭）
调试，也可排放管网余水
4
试水阀（常闭）
手动打开后，可在雨淋阀关闭状态下试警铃
5
报警管阀（常开）
手动关闭后，可消除报警
6
过滤器
过滤水流，防止压力开关和水力警铃受堵
7
压力开关
产生报警电信号或启动消防水泵
8
水力警铃
产生声音报警
9
电磁阀（常闭）
电动打开，使控制腔泄压而启动主阀
10
压力表一
显示控制腔压力
11
堵头
其它应用方式（如传动管启动应用）的预留口
12
控制阀（常闭）
手动打开，使控制腔泄压而紧急启动主阀
13
复位杆
动作后，手动复位
14
雨淋阀（常闭）
灭火时打开，向管网供水
15
单向阀
防止因控制腔水压波动产生误动作
16
压力表二
显示供水压力
17
控制管阀（常开）
关闭后可使进水管与控制腔不连通
3．直通雨淋阀工作原理
直通雨淋阀是利用隔膜左右运动实现阀瓣的启闭。
由隔膜将阀分为控制腔和工作腔。
来自供水管的压力水流（0.14MPa～1.6MPa）作用于阀瓣，同时，压力水还从控制管路经单向阀进入控制腔而作用于隔膜的左部，由隔膜通过推杆将力传递到压臂上，由压臂压紧阀瓣，保证隔膜雨淋阀具有良好的密封性。
阀门具有三种控制方式：
电动、手动和传动控制。
电动控制是当保护区发生火灾时，通过火灾报警控制器，直接打开直通雨淋阀的电磁阀，使控制腔的水快速排出。
手动控制是人员手动打开控制管路上的手动球阀排水泄压，启动阀门。
传动控制是依靠安装在保护区内与系统相连的闭式喷头火灾时玻璃球破裂，进而排水或排气泄压。
由于控制腔的泄压，通过推杆作用在压臂上的力消除，作用于阀瓣下部的水迅速推起阀瓣，水流即进入工作腔，流向整个管网喷水灭火，同时一部分压力水流向报警管网，使水力警铃发出铃声报警、压力开关动作，发出信号指示或直接启动消防水泵供水。
灭火后，需手动复位雨淋阀。
（三）雨淋阀组的功能及设置要求
1．雨淋阀组应具备以下功能
1）应有自动控制、手动控制操作方式；
2）应能监测供水、出水压力；
3）应能接通或关闭水喷雾灭火系统的供水；
4）应能接受电信号电动开启雨淋阀，接受传动管信号液动或气动开启雨淋阀；
5）应能驱动水力警铃报警。
6）应能显示雨淋阀启、闭状态。
2．雨淋阀的设置应符合下列要求
1）雨淋阀组宜设在环境温度不低于4℃、并有排水设施的室内，其位置宜靠近保护对象并便于操作；
2）雨淋阀组设在室外时，雨淋阀组配件应具有防腐功能，设在防爆区的雨淋阀组配件应符合防爆要求；
3）寒冷地区的雨淋阀组应采用电伴热或蒸汽伴热进行保温；
4）并联设置的雨淋阀组，雨淋阀入口处应设止回阀；
5）雨淋阀前的管道应设置可冲洗的过滤器；当水雾喷头无滤网时，雨淋阀后的管道上也应设置过滤器。
过滤器滤网应采用耐腐蚀金属材料，滤网的孔径应为4.0～4.7目/c㎡；
（6）雨淋阀的试水口应接入可靠的排水设施。
三、管道
水喷雾系统的管道分为雨淋阀前管道和阀后管道两部分。
阀后管道应采用内外热镀锌钢管，且管道上不应设置其他用水设施。
系统管道的工作压力不应大于1.2MPa，系统管道的连接，应采用沟槽式连接件（卡箍），或螺纹、法兰连接。
镀锌管道不得采用电焊、气焊挖孔、热煨弯或其它破坏镀锌层的操作。
系统管道采用钢管时，管径不应小于25mm；采用铜管时，管径不应小于20mm。
系统管道的最低处或水容易聚集的地方应设置泻水阀。
本章思考题
1、水喷雾灭火系统如何分类？
2、水喷雾灭火系统的适用范围有哪些？
3、水喷雾灭火系统有哪些主要部件组成？
4、水喷雾系统的喷头布置有哪些要求？
5、水喷雾灭火系统的灭火机理有哪些？
6、水喷雾灭火系统是如何工作的（工作原理）？
参考文献
[1]中华人民共和国住房和城乡建设部GB50219-2014. 水喷雾灭火系统设计规范[S].北京:
中国计划出版社，2015
[2]中华人民共和国公安部消防局.中国消防手册：
第六卷：
公共场所.用火用电防火.建筑消防设施[M].上海：
上海科学技术出版社.2007.
第五章细水雾灭火系统
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