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消防系统设计

毕业设计报告（论文）

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摘要

自动喷水没火系统作为一种消防设施，已经证明了其灭火、控火的高效性，该系统能够自动探测火灾并自动启动喷水灭火系统的固定灭火设施。

该系统使用较长，工作性能稳定，安全可靠，维护管理方便，不污染环境，可用于各种建筑物种允许用水灭火的保护对象和场所，是目前应用最广泛的固定灭火设备。

自动喷水灭火设备经过长期的实践和不断的改进与创新，其灭火效果十分理想，成为消防安全的主要保障措施。

自动喷水灭火系统能扑灭初期火灾并发出火灾报警信号，可以减少经济损失，同时，由于其喷水及时，可有效减低辐射热，火灾不易扩大和蔓延。

统计表明，自动喷水灭火系统具有良好的灭火和控火效果。

本文主要对系统方案确定、控制系统的设计和自动喷水灭火控制系统的实现等几个方面进行的探讨，第一章主要对课题的背景、课题的依据、课题特点以及意义作了最简单的介绍，第二章对设计中一些重要部件做简单的概述以及系统的组成。

第三章主要对控制系统进行了简单的阐述。

第四章对系统的安装调试维护保养作了简要的说明。

自动喷水灭火系统将在发展中不断得到完善，通过喷水灭火机理的研究，对不同火灾场所的火灾负荷，发展，蔓延过程，决定采用不同类型的喷水灭火方式，根据被保护建筑物性质和火灾发生，发展特性的部同，可以有许多不同的系统形式，通常根据系统中所使用的喷头形式不同，分为闭式自动喷水灭火和开式和开式自动喷水灭火系统两大类。

关键词：

自动喷水灭火系统消防自动报警

第一章绪论

1.1引言

火灾，作为一种具有突发性和强破坏性的灾害现象，严重危害人类生命财产安全和自然环境。

人类和火灾进行了长期的斗争，积累了许多防火、灭火的经验教训。

随着社会的不断发展，人们对于火灾的认识不断加深，针对火灾初期不同特征的各种探测方法越来越多。

人类逐步掌握了火的燃烧机理，燃烧条件和燃烧发展的过程，创造了各种各样防火、灭火的方法，其中心内容就是用现代高科技手段研究火灾发生、发展和防治的机理和规律，为火灾防治提供新的思想、理论和方法，使得人类对火灾的研究进入了科学化、系统化的轨道，并促进了防火、灭火技术的进步。

自动喷水灭火系统之所以能成为目前世界上使用最广泛上午固定式灭火系统，特别是应用在高层建筑等火灾危险性较大的建筑物中，主要是由于它在保护人身和财产安全方面有着其他系统无法比拟的优点。

自动喷水灭火系统是一种重要的灭火措施，随着社会的发展迫使高层建筑拔地而起。

从自动喷水灭火系统的应用实践和统计资料可以看出，自动喷水灭火系统的控火灭火率很高，对建筑物的中的灭火具有很高的实用价值，而且随着科学的进步，该系统的应用范围将会越来越广泛，系统可靠性和控火灭火率也会相应提高。

1.2课题的背景

随着我国自动喷水灭火系统的不断发展，自动喷水灭火系统降低了火灾的危害性，把火灾给人们带来损失将降到了最低，为人类的生命财产提供了保障

自动喷水灭火系统，就是在火灾的情况下，能够自动喷水灭火，以保障人身

和财产安的

一种灭火系统，其最大的特点是能够在火灾的初期喷水灭

火防止火灾的蔓延。

越来越得到人们的重视。

通过喷水灭火机理的研究，对不同火灾场所的火灾负荷，发展，蔓延过程，决定采用不同类型的喷水灭火方式，根据被保护建筑物性质和火灾发生，发展特性的部同，可以有许多不同的系统形式。

传统的灭火器主要是人工机械操作，通过眼、鼻等感官来获得外在的信息，然后进行判断，中间的反应时间较长，同时可能由于人的判断能力、应变能力有限，导致灾情扩大，贻误最佳的时机。

自动喷水灭火系统属于固定式灭火系统，是世界上较为广泛采用一种固定式消防设施，它具有价格低廉、灭火效率高等特点。

能在火灾发生后，自动地进行喷水灭火，并能在喷水灭火的同时发出报警。

在发达国家的消防规范中，几乎所有的建筑都要求使用自动灭火系统。

在我国，随着建筑业的快速发展及消防法规的逐步完善，自动喷水灭火系统也得到了广泛的应用。

1.3课题的特点

自动喷水系统反应快，由于采用火灾探测传动装置来控制系统的开启，从火灾发生到火灾探测装置动作开启喷水系统的时间短，如果采用充水式雨淋系统，其反应会更快，有利与快速出水灭火。

自动喷水灭火系统控制面积大，用水量大。

完善系统自身的可靠性，自动喷水灭火系统将在发展中得到完善。

一方面表现在，通过喷水灭火机理的研究，对不同火灾场所的火灾负荷，发展，蔓延过程，决定采用不同类型的喷水灭火方式。

自动喷水灭火系统，根据被保护建筑物的性质和火灾发生，发展特性的不同，可以有许多不同的系统形式。

通常根据系统中所使用的喷头形式不同，分为闭式自动喷水灭火和开式自动喷水灭火系统两大类。

闭式自动喷水灭火系统采用闭式喷头，它是一种常闭喷头，喷头的感温闭锁装置只有在预定的温度环境下才会脱落，开启喷头。

因此，在发生火灾时，这种喷头灭火系统只有处于火焰之中或临近火源的喷头才会开启灭火。

开式自动喷水灭火系统采用的是开式喷头，开式喷头不带感温闭锁装置，处于常开状态。

发生火灾时，火灾所处的系统保护区域的所有开启式喷头一起出水灭火。

根据被保护建筑物的要求，闭式自动喷水灭火系统还可以分为，湿式自动喷水灭火系统，干式自动喷水灭火系统，干湿式自动喷水灭火系统，预作用自动喷水灭火系统等形式；开式自动喷水灭火系统，可分为雨淋系统，水幕系统等形式。

1.4课题的意义

随着我国自动喷水灭火系统的不断发展，自动喷水灭火系统降低了火灾的危害性，把火灾给人们带来损失将降到了最低，为人类的生命财产提供了保障

自动喷水灭火系统，就是在火灾的情况下，能够自动喷水灭火，以保障人身

和财产安的

一种灭火系统，其最大的特点是能够在火灾的初期喷水灭火防止火灾的蔓延。

越来越得到人们的重视，通过喷水灭火机理的研究，对不同火灾场所的火灾负荷，发展，蔓延过程，决定采用不同类型的喷水灭火方式，根据被保护建筑物性质和火灾发生，发展特性的部同，可以有许多不同的系统形式。

1.5课题的现状

自动喷水灭火系统属于固定式灭火系统，是世界上较为广泛采用一种固定式消防设施，它具有价格低廉、灭火效率高等特点。

能在火灾发生后，自动地进行喷水灭火，并能在喷水灭火的同时发出报警。

在发达国家的消防规范中，几乎所有的建筑都要求使用自动灭火系统。

在我国，随着建筑业的快速发展及消防法规的逐步完善，自动喷水灭火系统也得到了广泛的应用，水是一种最可靠、最有效且最易趣的灭火剂，自动喷水系统也正是充分利用了水的特点设施灭火，而实践证实了自动喷水灭火系统的灭火高效性。

随着喷水灭火机理的研究不断深入，新的自动灭火方法和机理的不断出现，将保护和人提供可靠的技术保证。

随着我国经济实力的增长，法制的健全和人们对自动喷水灭火系统认识的深入，自动喷水灭火系统将取代消火栓，占据我国消防体系的主导地位。

随着我国自动喷水灭火系统的不断发展，自动喷水灭火系统的大大降低了火灾的危害性，把火灾给人们带来的经济损失将到了最低，为确保人的生命及财产安全提供了保障。

第二章系统方案的确定

2.1自动喷水系统分类和主要部件

自动喷水灭火系统，根据被保护建筑物的性质和火灾发生、发展特性的不同，可以有许多不同的系统形式。

通常根据系统中所使用的喷头形式的不同，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，同时系统分为湿式自动喷水灭火系统、干式自动灭火系统、干湿式自动灭火系统、预作用自动喷水灭火系统、循环启闭自动灭火系统、雨淋系统、水幕系统、水喷雾灭火系统。

湿式喷水灭火系统是由喷头，报警止回阀，延迟器，水力警铃，压力开关（安在干管上），水流指示器，管道系统，供水设施，报警装置及控制等组成报警阀的前后充满压力水，主要器件如表所列。

编号

名称

用途

编号

名称

用途

1

高位水箱

存储初期火灾用水

13

水池

存储1h火灾用水

2

水力警铃

发出音响警报信号

14

压力开关

自动报警或控制

3

湿式报警器

系统控制阀，

输出报警水流

15

感烟探测器

感知火灾自动报警

4

消防水泵接合器

消防车供水口

16

延迟器

克服水压液动引起的误报警

5

控制箱

接收电信号并发出指令

17

消防安全指示阀

显示阀门启闭状态

6

压力罐

自动启闭消防水泵

18

放水阀

试警铃阀

7

消防水泵

专用消防升压泵

19

放水阀

检修系统时放空

8

进水管

水源管

20

排水漏斗

排走系统的出水

9

排水管

末端试水装置排水

21

压力表

指示系统压力

10

末端试水装置

实验系统功能

22

节流孔板

减压

11

闭式喷头

感知火灾出水灭火

23

水表

计量末端实验装置出水量

12

水流指示器

输出电信号，指示火灾区域

24

过滤器

过滤水中杂质

自动喷洒泵的启动过程是：

当发生火灾时，随着火灾部位的温度的升高，系统喷头上的玻璃球暴裂（或易熔合金喷头上的易熔合金片熔化脱落），喷头开始喷水，水管内的水流推动水流指示器的桨片，使其电接点闭合接通电路，输出电信号至消防中心。

此时，设在主干水管上的报警水阀被水流冲开，向洒水喷头供水，同时水流经过报警阀流入延迟器，竟延迟后，又流入压力开关使压力继电器动作SP接通，使喷洒用消防泵启动，在压力继电器动作的同时，启动水力警铃，发出报警信号

2.2方案的确定

2.2.1洒水喷头

喷头可分为开启式和封闭式两种。

它是喷水系统的重要组成部分，因此其质量，性质和安装的优劣直接影响火灾初期灭火的成败，可见选择时必须注意。

A封闭式喷头：

可以分为易熔合金式，双金属片式和玻璃球式三种。

应用最多的是玻璃球式喷头，喷头不止在房间顶棚下面，与支管相连。

喷头主要技术参数（如表2）所示，动作温度级别（如表3）所示。

表2玻璃球式喷淋头主要技术参数

型号

直径

（mm）

通水口径

（mm）

接管螺纹（in）

温度级别（度）

炸裂温度范围%

玻璃球色标

最高温度环境（度）

流量系数K（%）

ZST-15系列

15

11

1/2

57

68

79

93

+15

橙

红

黄

绿

27

38

49

63

80

表3玻璃球式喷水头动作温度级别

动作温度（度）

安装环境允许最高温度级别（度）

颜色

　　　57

　　　　　38

　　橙

　　　68

　　　　　49

　　红

　　　79

　　　　　60

　　黄

　　　93

　　　　　　74

　　绿

　　　141

　　　　　　121

　　蓝

　　　182

　　　　　　160

　　紫

　　　227

　　　　　　204

　　黑

　　　260

　　　　　　238

　　黑

在正常情况下，喷头处于封闭状态。

火灾时，开启喷水是由感温部件（充液玻璃球）控制，当装有热敏液体的玻璃球达到动作温度（57度，68度，79度，93度，141度，182度，227度，260度）时，球内液体膨胀，使内压力增大，玻璃球炸裂，密封垫脱落，喷出压力水，喷水后，由于压力降低压力开关动作，将水压信号变为点信号向喷淋泵控制装置发出启动喷淋泵信号，保证喷头有水喷出。

同时，流动的消防水使主管道分支处的水流指示器电接点动作，接通延时电路（延时20～30s），通过继电器触点，发出声光信号给控制室，以识别火灾区域。

综上可知，喷头具有探测火情，启动水流指示器，扑灭早期火灾的重要作用。

其特点是：

结构新颖，耐腐蚀性强，动作灵敏，性能稳定。

适用范围：

高（多）层建筑，仓库，地下工程，宾馆饭店等用水灭火的场所。

B开启式喷头：

按其结构可分为双臂下垂型，单臂下垂型，双臂直力型和双臂边墙型四种，其主要参数（见表4）。

表4开启式喷淋头的主要技术参数

型号名称

直径

（mm）

接管螺纹

（in）

外形尺寸（mm）

流量系数

K（%）

高

低

ZSTK-15

15

ZG1/2

74

46

80

开启喷头与雨淋阀（或手动喷头水阀），供水管网以及探测器，控制装置等组成雨淋灭火系统。

开启式喷头的特点是：

外型美观，结构新颖，价格低廉，性能稳定，可靠性强。

适用范围：

易燃，易爆品加工现场或储存仓库以及剧场舞台上部的葡萄棚下部等处。

表5喷头的保护面积与喷头间距

保护面积/m2

喷头距离

室内高度9.1m

室内高度9.1-13.7m

最大

最小

最大

最小

最大

最小

9.3

7.4

3.66

2.44

3.25

2.44

表6不同危险等级不同种类的喷水强度比较

危险等级

喷头

种类

流量

系数

K

喷头

工作

压力

/MPa

喷头

间距

m

喷头

流量

L/min

喷水

强度

L（minm2）

强度

比较

%

一只喷头

最大保护

面积m2

轻危险级

标准

80

0.10

0.05

4.4

80

56

4

2.8

100

70

19.36

中

危

险

级

Ⅰ级

标准

80

0.10

0.05

3.6

80

56

6

4.3

100

72

13.0

Ⅱ级

标准

80

0.10

0.05

3.4

80

56

8

5.6

100

70

11.56

严

重

危

险

级

Ⅰ级

标准

80

0.10

0.05

2.6

80

56

12

8.4

100

70

6.76

大

口

径

115

0.10

0.05

3.1

115

81

12

8.5

100

70

9.6

Ⅱ级

标准

80

0.20

0.05

2.65

113

56

16

8

100

50

7.0

大

口

径

115

0.15

0.05

3.0

140

81

16

9

100

56

9.0

2.2.2选择和布置喷头

①喷头选用标准玻璃球闭式喷头，因为环境最高温度为40度左右，所以工作液色标为红色，公称动作温度为68℃;

②公称直径为15mm;

③喷头特性系数K=4.2；

④安装方式为吊顶式;

⑤喷头的最大保护面积12．5㎡/只;

⑥喷头距端墙距离为1.05m和1.25m;

⑦确定最不利点为1喷头;

⑧喷头采用正方形布置，布置时，喷头间距选为3.4m（喷水强度为8L/（min·㎡），正方形布置时）其长边长度为L=1.2·

=1.2·

=15.2m。

⑨每边支管上最多喷头数nˊ=15.2/3.4≈5个

2.2.3管网布置

根据设计标准表预选管径，管网布置如附图所示，每边设支管5个（第六个不存在），共设9排45个喷头，最大作用面积为45·11.5=517.5＞470.5（房间面积）。

系统设湿式报警阀、水流指示器各一个。

同一根配水支管上喷头的间距及相邻配水支管的间距

喷水强度

（L/min*m²）

正方形布置的边长（m）

矩形或平行四边形布置的长边的边长（m）

一只喷头的最大保护面积（m²）

喷头与端墙的最大距离（m）

4

4.4

4.5

20.0

2.2

6

3.6

4.0

12.5

1.8

8

3.4

3.6

11.5

1.7

12~20

3.0

3.6

9.0

1.5

1、喷头布置原则

自动喷水灭火系统能有效扑灭火灾，喷头布置需要遵循以下原则：

1）所有喷头的喷水范围覆盖全部的保护面积，喷头喷水交汇处不能留有空白；

2）喷头的喷水不能出现过多的重叠。

2、自动喷水灭火系统喷头的布置形式和间距的确定

喷头的布置形式有三种：

正方形、长方形和菱形。

其喷头和配水支管间距的确定根据其布置形式不同有所区别，见图4-1所示。

（a）正方形布置（b）长方形布置（c）菱形布置

图4-1喷头的三种布置形式

（a）正方形布置如图4-1（a）所示，喷头之间的间距L=2Rcos45o=l.414R；

（b）长方形布置如图4-1（b）所示，在长方形布置中，只有当4个喷水圆两两相切于O点，而且在R=N时，该喷头的布置最经济合理。

喷头的长边间距M=2Rcos30o=1.732R

喷头的短边间距N=R

（c）菱形布置如图4-1（c）所示，喷头A、B、C、D交错布置，其连线构成菱形，其中喷头B、C、D连线构成一个等边三角形，只有喷水圆域边缘通过该等边三角形的形心时，才既不会有过多交汇，也不会出现空白，是最经济的布置。

喷头的横向间距M=2Rcos30o=1.732R

喷头纵向间距N=R+Rcos30o=l.5R

2.2.4水力计算

喷头的流量：

喷头的；流量取决于喷头处的水压力和喷头本身与结构有关的水力特性，按下式计算：

式中q为喷水出水量（L/s）；k为与喷头结构有关的特性系数，公称直径15mm的玻璃球喷头和公称直径（12.7mm）的易熔金属喷头，k=4.2；H为喷头工作压力Mpa。

自动喷水灭火系统的设计流量，应按最不利点处作用面积内喷头同时喷水的总流量确定：

式中

为系统设计流量（L/s），

为最不利点处作用面积内喷头节点的流量（L/s）。

同一配水支管上喷头的间距及相邻配水支管的间距：

喷头喷水强度应为6

，条形布置的间距为2.5m，一只喷头的最大保护面积为12.5

，喷头与端墙的最大距离为1.8m。

水力计算过程如下表所列

节点

管段

特性系数K

节点水压H/MPa

节点流量q/L·s-1

管段流量Q/L·s-1

管径

d/mm

流速v/m·s-1

单位长度水头损失i/10-5MPam-1

管段长度L/m

当量长度L'/m

水头

损失h/MPa

1

0.1

1.33

1—2

4.2

1.33

32

1.65

266

3.4

0.9

0.011

2

0.111

2.73

2—3

4.2

2.73

40

2.17

342

3.4

2.4

0.020

3

0.131

4.25

3—4

4.2

4.25

50

2.17

253

1.7

3.1

0.012

2”

0.111

1.399

3”

0.131

　2.919

4’

0.143

7.169

4—5　

　4.2

7.169

70　

1.86　

　120

3.4　

3.7　

0.008　

5

0.151

14.54

a—5

　7.57

a'—5

　5.20

5—6

14.54

80

2.90

244

3.4

4.6

0.020

6

0.171

30.0

b—6

　9.165

b'—6

　6.295

6—8

30

100

3.82

316

27.2

54.9

0.259

水流指示器

0.020

湿式报警阀

0.020

80

0.47

30

∑h+P0

0.47

2.2.5压力开关与报警阀

ZSJY,ZSJY25型号，它安装在延迟器与水力警铃之间的信号管道上。

压力开关的工作原理是：

当喷头启动喷水时，报警阀阀瓣开启，水流通过阀座上的环型槽流入信号道和延迟器。

延迟器充满水后，水流经信号管进入压力继电器，压力继电器接到水压信号，即接通电路报警，并启动喷淋泵。

压力开关特点：

ZSJY型：

1.膜片驱动，工作压力为0.07～1MPa之间可调。

2.适用于空气，水介质。

3.可用交流直流电，工作电压为VC22V,380V,DC12V,24V,36V,48V;触点所能承受的电容量：

AC220V,5A,DC24V,3A,接线电缆外径20mm。

ZSJY25，50型：

工作压力为0.02～0.025MPa及0.04～0.05MPa。

用弹簧线柱给接线带来了方便，触点容量为DC24V,5A。

以上二种压力开关都有一对常闭触点开关，作自动报警时控制作用。

压力开关应用接线：

压力开关用在系统中需经模块与报警总线连接，（如图2-2）所示。

图2-2压力开关接线图

报警阀是自动喷水灭火系统中接通或切断水源，并启动报警器的装置。

在自动喷水灭火系统中，报警阀是至关重要的组件，作用有三：

接通或切断水源、输出报警信号和防止水流倒回供水源，以及通过报警阀可以对系统的供水装置和报警装置进行检验。

报警阀根据系统的不同分为湿式报警阀、干式报警阀和雨淋阀。

A湿式报警阀用于湿式喷水灭火系统。

他主要的功能是：

当喷头开启时，湿式阀能自动打开并使水流入水力警铃发出报警信号。

湿式报警阀在湿式喷水灭火系统中有非常关键的作用，安装在总供水干管上，连接供水设备和配水管网。

它必须十分灵敏，当管网中即使有一个喷头喷水，破坏了阀门上下的静止平衡压力。

就必须立即开启，任何延迟都会耽误报警的发生，他一般采用止回阀的形式，即只允许水流向管网，不允许水流回水源。

其作用：

一是防止随着供水水源压力波动而启闭，需放报警；二是管网内水质因长期不流动而腐化变质，如让它流回水源将产生污染。

当系统开启时报警阀打开，接通水源和配水管；同时部分水流通过阀座上的环型槽，经信号管道送至水力警铃，发出音响报警信号。

湿式报警阀的作用：

平时阀芯前后的水压相等，水通过导向杆中的水压平衡小孔保持阀板前后水压平衡，由于阀芯的自重和阀芯前后所受总压力的不同，阀芯处于关闭状态（阀芯上面的总压力大于阀芯下面的总压力）。

发生火灾时，闭式喷头喷水，由于水压平衡小孔来不及补水，报警阀上面的水压下降，此时阀下水压大于阀上水压，于是阀板开启，向洒水管网及洒水喷头供水，同时水沿着报警阀的环形槽进入延时器，压力继电器及水力警铃等设施，并发出火警信号并启动消防水泵等措施。

B干式报警阀用于干式喷水灭火系统。

它的阀瓣将阀门分成两部分，出口侧与系统管路和喷头相连，内充压缩空气，进口侧与水源相连。

干式阀利用两侧气压和水压作用在阀瓣上的力矩差控制阀瓣的封闭和开启，一般可分为差动型干式报警阀和封闭型干式报警阀两种。

C雨淋阀用于雨淋喷水灭火系统、预作用喷水灭火系统、水幕系统和水喷雾灭系统。

这种阀的进口侧