自动报警与喷淋系统设计.docx
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自动报警与喷淋系统设计
目录
1.前言·····························································1
2.工程背景资料·····················································2
3.设计依据·························································2
3.1设计标准·····················································2
3.2火灾自动报警系统概述·········································2
3.2.1火灾监测与自动报警系统的组成···························3
3.2.2火灾自动报警系统的形式·································4
3.2.3区域报警系统···········································4
3.2.4集中报警系统···········································4
3.2.5控制中心报警系统·······································5
3.2.6火灾报警控制器·········································5
4.火灾自动报警系统设计·············································6
4.1保护对象等级划分·············································6
4.2防火区域和报警区域的划分······································6
4.2.1防火分区的划分·········································6
4.2.2探测区域和报警区域的划分·······························7
4.3火灾探测器的选择··············································7
4.4火灾探测器的布置·············································9
5.自动喷淋系统设计················································11
5.1建筑火灾等级················································11
5.2自动喷水灭火系统的选择······································12
5.3湿式自动喷水灭火系统的组成及工作原理························12
5.4工作原理方框图及系统组件····································13
5.5设计技术数据················································13
5.6选择系统····················································13
5.7选择和布置喷管··············································14
5.8管网布置····················································15
5.9水力计算····················································15
6.参考文献························································19
7.附录····························································20
清棉车间火灾自动报警与自动喷淋系统设计
1.前言
随着我国经济建设的快速发展，各行各业都发生着日新月异的变化，经济不断发展的同时，各种安全隐患也随之显露出来。
火，自古以来都带给人类很多好处，而火灾也是人类一直无法消除的事故，其严重程度也是非常巨大的，经常造成无法挽救的损失，在现在这个社会人们都有对安全的需求，对于火灾人们都希望能消除，而事实上很难被消除的，火灾的可能发生使人们生活在不安全的状态，所以我们要控制和预防火灾的发生。
本文针对某棉纺厂清棉车间的现状进行分析，发现其消防基础设施滞后，消防设计满足不了建筑防火要求，一旦发生火灾事故保障不了人员的人身安全与设备财产安全。
因此，在此车间内设计安装火灾自动报警系统与自动喷水灭火系统具有十分重要的意义。
它可使得人们能在早期及时、准确地发现火情，指导人员疏散，为火灾扑救和人员疏散争取宝贵的时间，做到防患于未然，避免火灾事故发生，控制火灾的蔓延，将各种损失减低到最小范围。
由此可见在车间内设计安装火灾自动报警系统与自动喷水灭火系统是十分必要的。
其作为火灾的早期预报、对火灾的及时扑灭、保障人身和财产安全,起到了不可替代的作用。
本设计针对车间现状，依据消防工程学的原理进行设计安装火灾自动报警系统与自动喷水灭火系统，使之符合防火的要求，达到消防的“安全第一、预防为主、消防结合”的基本原则，做到安全适用、技术先进、经济合理，确保人员和财产的安全。
2.工程背景资料
清棉车间主要是利用机器对棉花进行开松,在工艺过程中,机器会散发出大量棉尘,这不仅对员工的身体健康有害，而且棉尘爆炸下限极低为100g/m3,其爆炸最大压力为0.449MPa。
而车间内大量使用电器设备，一旦发生线路漏电、短路或导线破坏极易引发棉尘燃烧甚至爆炸，因而对人身和财产安全造成极大的危害，是车间内的主要安全隐患。
清棉车间长39.9米，宽19.2米，高6.5米。
总面积为766.08平方米。
车间主要是利用机器对棉花进行开松,在工艺过程中,机器会散发出大量棉尘,棉尘不仅影响产品质量,而且影响工人健康,甚至引起燃爆.因此,清棉除尘是清棉工艺过程中不可缺少的重要环节.随着纺织设备向高速度、高质量、高效率发展,对除尘设备的要求也越来越高。
车间平面图（见附图1、图2）。
3.设计依据
3.1设计标准
《火灾自动报警系统设计规范》，（GB50116-98-1999）
《自动喷水灭火系统设计规范》，（GB50084-2001）
《建筑设计防火规范》，（GB50016-2006）
《离子感烟火灾探测器卫生防护标准》
清棉车间工程要求文件及建筑图纸
3.2火灾自动报警系统概述
火灾自动报警系统能够在火灾初期，将燃烧产生的烟雾、热量和光辐射等物理量，通过感温、感烟和感光等火灾探测器变成电信号，传输到火灾报警控制器，并同时显示出火灾发生的部位，记录火灾发生的时间。
火灾自动报警系统的组成形式多种多样，目前火灾自动报警系统有智能型、全总线型以及综合型等，这些系统不分区域报警系统或集中报警系统，可达到对整个火灾自动报警系统进行监视。
但是在目前的实际工程当中传统型的区域报警系统、集中报警系统和控制中心报警系统仍得到较为广泛的应用。
火灾自动报警系统的工作原理如图1所示。
安装在保护区的探测器不断的向所监视的现场发出巡检信号，监视现场的烟雾浓度、温度等，并不断反馈给报警控制器，控制器将接到的信号与内存的正常整定值比较、判断确定火灾。
当发生火灾时候，发出声光报警，显示火灾区域或楼层房号的地址编码，并打印报警时间、地址等。
同时向火灾现场发出警铃报警，在火灾发生楼层的上下相邻层或火灾区域的相邻区域也同时发出报警信号，以显示火灾区域。
各应急疏散指示灯亮，指明疏散方向（见图1）
图1火灾自动报警系统原理图
3.2.1火灾监测与自动报警系统的组成
（1）监测系统的组成：
主要由监测主机（计算机及其软件）、传输接口、传输电缆、分站和各种传感器组成。
（2）自动报警系统的组成：
由触发器件、火灾警报装置以及具有其它辅助功能的装置组成的火灾报警系统，在火灾自动报警系统中，自动或手动产生火灾报警信号的器件称为触发件，主要包括火灾探测器和手动火灾报警按钮。
是人们为了早期发现通报火灾、并及时采取有效措施，控制和扑灭火灾而设置在建筑中或其他场所的一种自动消防设施。
3.2.2火灾自动报警系统的形式
随着新产品的不断出现，火灾自动报警系统也由传统型向现代火灾自动报警发展。
在诸多的产品中采用最广泛的是区域报警控制系统、集中报警控制系统和控制中心报警系统等三种基本形式。
3.2.3区域报警系统
区域报警系统是火灾自动报警系统组成的一种形式，它是由电子元件组成的自动报警和监控装置。
当探测器检测到火灾信号，电子线路将火灾信号转换为电压或数字信号，通过导线传输到区域报警器，经过处理后发出声光报警信号，同时将火灾部位传输给集中报警控制器，适用于较小范围的保护。
其应符合下列要求：
（1）一个报警区域宜设置一台区域报警控制器，系统中区域报警控制器不应超过2台；
（2）当用一台区域报警控制器警戒多个楼层时，应在每个楼层的楼梯口或消防电梯前室等明显部位，设置识别着火楼层的灯光显示装置；
（3）区域报警控制器安装在墙上时，其底边距地面高度宜为1.3～1.5m，其靠近门轴的侧面距墙不应小于0.5m，正面操作距离不应小于1.2m。
（4）区域报警系统应设置在有人值班的房间或场所。
3.2.4集中报警系统
集中报警系统是有电子线路组成的集中自动监控报警装置，各个区域报警巡回检测带的信号均集中到这一总的监控报警装置。
适宜用于一级和二级保护对象。
集中报警控制器的设计，应符合下列要求：
（1）系统中应设有一台集中火灾报警控制器和两台及两台以上区域报警控制器，或设置一台火灾报警控制器和两台及两台以上区域显示器；
（2）集中火灾报警控制器应能显示火灾报警部位信号和控制信号；
（3）集中火灾报警控制器，应设置在有专人值班的消防控制室或值班室内；
（4）系统中设置的集中火灾报警控制器的或火灾报警控制器和必要的消防控制设备等在消防控制室内的布置，应符合本规范中的相应规定。
3.2.5控制中心报警系统
工程建筑规模大、保护对象重要、设有消防控制设备和专用消防控制室。
该系统宜用特级和一级的保护对象。
其应符合下列要求：
（1）系统中应至少设置一台集中火灾报警控制器和必要的消防控制设备；
（2）系统应能集中显示火灾报警部位信号和联动控制状态信号；
（3）系统中设置的集中火灾报警控制器的或火灾报警控制器和必要的消防控制设备在消防控制室内的布置，应符合本规范中的相应规定。
3.2.6火灾报警控制器
（1）火灾报警控制器是火灾自动报警系统心脏，具有下述功能：
①用来接受火灾信号并启动火灾警报装置。
该设备也可用来指示着火部位和记录有关信息。
②能通过火警发送装置启动火灾报警信号或通过自动消防灭火控制装置启动自动灭火设备和消防联动控制器。
③自动地监视系统的正确运行和对特定故障给出声、光报警。
（2）工作原理：
控制器把火灾探测器传来的信号进行处理、报警。
从原理上讲无论是区域报警控制器还时集中报警控制器都遵循同一工作模式，即收集探测信号－输入单元－自动监控单元－输出单元。
工作原理如图2所示。
图2火灾报警控制器工作原理图
4.火灾自动报警系统设计
4.1保护对象等级划分
依据《火灾自动报警系统设计规范》火灾自动报警系统保护对象分级，一级工业建筑包括以下几类：
1.甲、乙类生产厂房；
2.甲、乙类物品库房；
3.占地面积或总建筑面积超过1000平方米的丙类物品库房；
4.总建筑面积超过1000平方米的地下丙、丁类生产车间及物品库房。
所以将该清棉车间界定为一级保护对象。
4.2防火区域和报警区域的划分
4.2.1防火分区的划分
该行清棉车间仅一层，高6m，总建筑面积766.08m2依据《火灾自动报警系统设计规范》在划分防火分区时应该满足表1的规定。
表1每个防火分区的允许最大建筑面积
建筑类别
每个防火分区建筑面积（m2）
一类建筑
1000
二类建筑
1500
地下室
500
注：
①设有自动灭火设备的防火分区，其最大允许建筑面积可按本表增加一倍，局部设置时，增加面积可按局部的一倍计算。
②高层主体建筑与相连的附属建筑之间，如设有防火墙等防火分隔设施，其附属建筑的防火分区面积可按本表增加一倍。
由于该院行政楼设有自动喷水灭火系统设备允许把建筑面积增加一倍，该清棉车间总划分为一个防火分区。
4.2.2探测区域和报警区域的划分
火灾自动报警系统的保护对象形式多样，功能各异，规模不等。
为了便于早期探测、早期报警，方便日常的维护管理，在安装的火灾自动报警系统中，人们一般都将其保护空间划分为若干个报警区域。
每个报警区域又划分了若干个探测区域。
这样这可以在发生火灾时，能够迅速、准确地确定着火部位，便于采取有效措施。
（1）报警区域的划分：
根据《火灾自动报警系统设计规范》的规定，报警区域宜由一个防火分区或同楼层的几个相邻的几个组成，
（2）探测区域的划分：
规范规定：
探测区域应按独立房（套）间划分。
一个探测区域的面积不宜超过500m2；从主要人口能看清其内部，并且面积不超过1000m2的房间，也可划为一个探测区域。
依上规定可以将该车间划分为一个报警区域，一个探测区域。
4.3火灾探测器的选择
火灾探测器是火灾自动报警系统的传感部分，是组成各种火灾自动报警系统的重要组件，是火灾自动报警系统的“感觉器官”。
它能对火灾参数（如烟、温度、火焰辐射、气体浓度等）响应，并自动产生火灾报警信号，或向控制和指示设备发出现场火灾状态信号的装置。
火灾探测器是系统中的关键元件，它的稳定性、可靠性和灵敏度等技术指标会受到诸多因素的影响，因此火灾探测器的选择和布置应该严格按照规范进行。
（1）依据火灾的特点选择探测器：
①火灾初期有阴燃阶段，产生大量的烟和少量的热，很少或没有火焰辐射，应选用感烟探测器；
②火灾发展迅速，产生大量的热烟和火焰辐射，可选用感温探测器、感烟探测器、火焰探测器或其组合；
③火灾发展迅速，有强烈的火焰辐射和少量的烟热，应选用火焰探测器；
④在散发可燃气体和可燃蒸气的场所，选用可燃气体探测器；
（2）依据安装场所环境特征选择：
①相对湿度长期大于95%，气流速度大于5m/s，有大量粉尘、水雾滞留、可能产生腐蚀性气体，在正常情况下有烟滞留，以及产生醇类、醚类、酮类等有机物质的火灾危险场所不宜采用离子感烟探测器；
②在可能产生黑烟、有大量积聚粉尘、可能产生蒸汽和油雾、在正常情况下有烟滞留、存在高频电磁干扰的场所不宜选用光电感烟探测器；
③在相对湿度经常高于95%，可能发生无烟火灾，有大量粉尘，在正常情况下有烟和蒸气滞留，厨房、锅炉房、发电机房、茶炉房、烘干车间等，汽车库等，吸烟室、小会议室等，以及其它不宜安装感烟探测器的厅堂和公共场所的地方宜选用感温探测器；
④若火灾时有强烈的火焰辐射，无阴燃阶段的火灾，需要对火焰作出快速反应，宜选用火焰探测器；在可能发生无焰火灾，在火焰出现前有浓烟扩散，探测器的镜头易被污染，探测器的“视线”易被遮挡，探测器易受阳光或其它光源直接或间接照射，以及在正常情况下有明火作业以及X射线、弧光等影响场所，不宜选用火焰探测器；
⑤可能产生阴燃火或者如发生火灾不及早报警将造成重大损失的场所，不宜选用感温探测器；
⑥温度在0℃以下的场所，不宜选用定温探测器；正常情况下温度变化较大的场所，不宜选用差温探测器。
（3）依据房间的高度选择：
可参照表2的规定。
表2根据房间高度选择探测器
房间高度h（m）
感烟探测器
感温探测器
火焰探测器
一级
二级
三级
适合
12＜H≤20
不适合
不适合
不适合
不适合
适合
8＜H≤12
适合
不适合
不适合
不适合
适合
6＜H≤8
适合
适合
不适合
不适合
适合
4＜H≤6
适合
适合
适合
不适合
适合
H≤4
适合
适合
适合
适合
适合
由于该车间属于二类物质生产车间行，在建筑内存在大量的棉毛等物品，在发生火灾的时候会产生大量的烟雾，所有本设计选择感烟探测器作为主要的火灾的探测工具。
而感烟探测器目前应用较广泛的事离子感烟探测器。
因此下面介绍离子感烟探测器的工作原理及选用的类型。
离子感烟探测器利用了放射性同位素α射线，它是一种带正电的粒子流，也就是核原子核流，带两个单位的正电量；穿透能力很小，但电离能力很大，在穿过空气时能使空气变为导电体。
基本原理：
离子感烟火灾探测器利用两片放射性物质镅（241Am）α源，构成两个电离室及场效应晶体管（FET）等电子元器件组成电子线路，把物质初期燃烧所产生的烟雾信号转换成直流电压信号，通过导线传输给报警器，发出声光报警信号。
以下是本设计中选用的离子式感烟探测器的基本技术参数：
工作温度：
-10℃ - 50℃电源：
DC12V
工作湿度：
10-90%使用电流：
待机10μA
报警30mA安装方式：
吸顶安装
信号输出：
常开/常闭可选报警浓度：
0.65-15.5%FT
外壳：
阻燃树脂报警音量：
10英尺处85dB
尺寸：
107×44mm 重量：
130g
4.4火灾探测器的布置
火灾探测器的布置应符合以下要求：
（1）探测区域内每个房间至少应布置一只火灾探测器；
（2）感烟探测器、感温探测器的保护面积和保护半径应该满足表2的规定。
（3）在宽度小于3m以内的走廊顶棚上设置探测器时宜居中布置。
感温探测器的安装间距L不应超过10m，感烟探测器的安装间距L不应超过15m，探测器至端墙的距离不应大于探测器间距的1/2。
（4）探测器至墙壁、梁的水平距离不应小于0.5m，并且探测器的周围0.5m内不应有遮挡物。
（5）房间被书架、隔断、设备等分隔且至顶棚或梁的距离小于房间净高5％时，则每个被格开的部分至少安装一只探测器。
（6）探测器宜水平安装，如必须倾斜安装时，倾斜角不应大于45°当屋顶坡度θ大于45°时，应加木台或类似方法安装探测器。
根据上述的规定，该行清棉车间的火灾探测器布置为：
（1）探测区域内的每个房间按照面积的大小设置火灾探测器的数量，
（2）感烟探测器、感温探测器的实际安装间距，根据探测器的保护面积A和保护半径R确定，满足探测器安装间距的极限曲线D1～D11（含D9'）所规定的范围。
如图3探测器安装间距的极限曲线所示。
图3探测器安装间距的极限曲线
注：
A—探测器的保护面积（m2）；a、b—探测器的安装间距（m）；
D1～D11（含D9）—在不同保护面积A和保护半径R下确定探测器安装间距a、b的极限曲线；Y、Z—极限曲线的端点（在Y和Z两点间的曲线范围内，保护面积可得到充分利用）
表3Y、Z点的a、b值
极限曲线
Y点
Z点
D1
Y1（3.1,6.5）
Z1（6.5,3.1）
D2
Y2（3.8,7.9）
Z2（7.9,3.8）
D3
Y3（3.2,9.2）
Z3（9.2,3.2）
D4
Y4（2.8,10.6）
Z4（1.6,2.8）
D5
Y5（6.1,9.9）
Z5（9.9,6.1）
D6
Y6（3.3,12.2）
Z6（12.2,3.3）
D7
Y7（7.0,11.4）
Z7（11.4,7.0）
D8
Y8（6.1,13.0）
Z8（13.0,6.1）
D9
Y9（5.3,15.1）
Z9（15.1,5.3）
D9
Y9（6.9,14.1）
Z9（14.4,6.9）
D10
Y10（5.9,17.0）
Z10（17.0,5.9）
D11
Y11（6.4,18.7）
Z11（18.7,6.4）
车间相关数据：
车间长39900mm，宽19200mm，高6.5米，屋顶坡度小于15o使用感烟探测器。
车间地面面积S=39.9×19.2=766.08m2
（1）根据表4，但地面面积S》80m2的房间高度为6-12m，屋顶坡度小于15o时得：
感烟探测器的保护面积为80.0m2保护半径6.7m，选择K=1.0，
表4感烟、感温探测器的保护面积及保护半径
火灾探测器的种类
地面面积
S（m2）
房间高度h（m）
一只探测器的保护面积A和保护半径R
房间坡度θ
θ≤15°
15°＜θ≤ 3°
θ＞30°
A（m2）
R（m）
A（m2）
R（m）
A（m2）
R（m）
感烟探测器
S≤80
h≤12
80
6.7
80
7.2
80
8.0
S＞80
6＜h≤12
80
6.7
100
8.0
120
9.9
h≤6
60
5.8
80
7.2
100
9.0
感温探
测器
S≤30
h≤8
30
4.4
30
4.9
30
5.5
S＞30
h≤8
20
3.6
30
4.9
40
6.3
因此车间安装探测器数量：
，则取安装探头数10只
（2）根据探测器的保护面积和保护半径查图3得，极限曲线为D7（D=2R=1），由极限曲线D7的曲线段YZ上选取探测器的安装间距a、b的数值。
根据现场实际，选取a=8m
b=10m其布置方式见附图3。
（3）经过现场布置后，检测器到最远点的距离为
小于6.7m，满足保护半径的要求。
5.自动喷淋系统设计
5.1建筑火灾等级
根据设置场所火灾危险等级举例可知,生产棉毛麻线及化纤\织物及制品的工业建筑,其火灾等级为中危险级
级。
1.民用建筑：
书架、舞台（葡萄架除外）、汽车停车场、总建筑面积5000m2及以上的商场、总建筑面积1000m2及以上的地下商场、净空高度不超过8米、物品高度不超过3.5米的自选商场等。
2.工业建筑：
棉毛麻丝及化纤的纺织、织物及制品、木材木器及胶合板、谷物加工、烟草及制品、饮用酒（啤酒除外）、皮革及制品、造纸及纸制品、制药等工厂的备料与生产车间。
5.2自动喷水灭火系统的选择
由于清棉车间属于中危险等级
级建筑，室内温度在4℃以上，大多数时间都达到了26℃。
考虑到灭火系统的特点、适用范围及其建设造价和日常的管理维护费用，对于车间来说，湿式自动喷水灭火系统是最合适、最经济的选择。
它不仅满足了车间正常的防火灭火要求，同时对比其他类型的自动喷水灭火系统来说，在一定程度上降低了成本和日常的管理维护费用。
5.3湿式自动喷水灭火系统的组成及工作原理
湿式自动喷水灭火系统，其基本组成包括水源、加压设施、稳压设施、报警阀组、管网及闭式喷头等部分，该系统在报警阀的上下管道中始终充满着压力水，故称为湿式喷水灭火系统或湿管系统。
其工作原理为：
火灾发生时，火焰或高温气流使闭式喷头的热敏感元件动作，喷头开启，喷水灭火。
此时，管网中的水由静止变为流动，水流使水流指示器动作送出电信号，在报警控制器上指示某一区域已在喷水。
由于喷水开启泄压，在压力差的作用下，原来处于关闭状态的湿式报警阀就自动开启。
压力水通过湿式报警阀，流向灭火管网，同时打开通向水力警铃的通道，水流冲击水力警铃发出声响报警信号。
消防控制中心根据
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