楊文磊

摘 要：核電廠房?jī)?nèi)噴淋管線的布置是為了在火災(zāi)發(fā)生后能起到自動(dòng)滅火作用，其噴頭合理布置尤為重要，在移交階段工程公司要求整改核電站連接廠房電動(dòng)輔助給水泵上方部分消防管道，本文以此為背景，對(duì)自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)噴頭在核島安裝階段的設(shè)計(jì)修改原則進(jìn)行闡述，希望本文能對(duì)后續(xù)項(xiàng)目中消防管道二次設(shè)計(jì)及安裝起到指導(dǎo)性作用。

關(guān)鍵詞：消防噴淋系統(tǒng)；噴頭；安裝規(guī)范；設(shè)計(jì)修改

引言

核島消防系統(tǒng)是為了撲滅在核島內(nèi)可能發(fā)生的火災(zāi)而設(shè)立的，主要以自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)為主，而噴頭作為自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)中的灑水部件，噴頭主要通過(guò)及時(shí)感溫開放噴頭和噴灑水量達(dá)到控制初期火災(zāi)和滅火的目的。噴頭的布置要均勻并保證在作用面積內(nèi)有足夠的噴水強(qiáng)度。

消防系統(tǒng)噴淋管線管徑較小、現(xiàn)場(chǎng)安裝環(huán)境復(fù)雜，噴頭位置常為滿足大管管道安裝而做調(diào)整。部分施工技術(shù)人員缺乏對(duì)噴頭布置規(guī)范的了解，僅為滿足管道落位安裝調(diào)整噴頭位置，導(dǎo)致后期試驗(yàn)噴淋期間無(wú)法實(shí)現(xiàn)噴淋面積覆蓋，甚至在遇到工況時(shí)無(wú)法實(shí)現(xiàn)滅火功能。

1噴頭設(shè)計(jì)總則

1.1 噴頭布置的一般原則

1）滿足噴頭的水力特性及布水特性的要求；

2）噴頭應(yīng)設(shè)在頂板或吊頂下易于接觸到火災(zāi)熱氣流并有利于均勻噴灑水量的位置，應(yīng)防止障礙物屏障熱氣和破壞灑水分布；

3）噴頭的布置應(yīng)均勻?yàn)⑺蜐M足設(shè)計(jì)噴水強(qiáng)度的要求；

4）噴頭的布置應(yīng)不超出其最大保護(hù)面積以及噴頭最大和最小間距。其中《自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》已對(duì)設(shè)計(jì)噴水強(qiáng)度以及噴頭最大保護(hù)面積做出規(guī)定。

1.2 噴水半徑和噴頭布置

噴水半徑不同于噴頭的計(jì)算半徑，是在計(jì)算噴水半徑的基礎(chǔ)上，考慮噴水強(qiáng)度、噴水均勻性、噴頭的受熱條件，根據(jù)《自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定得出的數(shù)值。在系統(tǒng)噴水時(shí)不能出現(xiàn)未被覆蓋的盲區(qū)，還應(yīng)盡量避免出現(xiàn)過(guò)多的重復(fù)覆蓋區(qū)域，這些與設(shè)置場(chǎng)所危險(xiǎn)等級(jí)要求的噴水強(qiáng)度、噴頭的流量系數(shù)和工作壓力有關(guān)。

噴頭的布置除了要考慮障礙物阻擋的影響外，還必須考慮火災(zāi)時(shí)煙羽流對(duì)其動(dòng)作的影響，以及噴頭動(dòng)作后相互之間的影響。

1.3 噴頭間距計(jì)算

噴頭流量計(jì)算公式

式中：Q 為噴頭流量，L/min；

K 為噴頭流量系數(shù)；

P 為噴頭工作壓力，MPa。

噴水量確定后，根據(jù)建筑危險(xiǎn)級(jí)的設(shè)計(jì)噴水強(qiáng)度，，可計(jì)算出作用面積內(nèi)每個(gè)噴頭的保護(hù)面積為：

式中：F 為保護(hù)面積m2。

X為設(shè)計(jì)噴水強(qiáng)度

2.實(shí)例分析

2.1問(wèn)題背景介紹

W128房間1ASG001PO電動(dòng)給水泵噴淋管線，原始設(shè)計(jì)管線在設(shè)備上方，采用單管線方式布線，噴頭間距1M，噴頭頂端距離天花板尺寸為70。

在后期安裝期間，影響設(shè)備吊車運(yùn)行以及設(shè)備吊裝，需對(duì)相關(guān)的管道布置進(jìn)行修改。在修改完成驗(yàn)收階段，對(duì)噴頭位置、數(shù)量、安裝位置提出異議，隨導(dǎo)致噴淋部分管線修改。

2.2所用噴頭類型介紹

由廠家提供資料可知此噴頭基礎(chǔ)參數(shù)：

噴頭布置間距：最大4.6M（15ft），最小1.8M（6ft）

噴頭玻璃泡最小工作溫度為：-55℃（-65°F）

最小工作壓力：48.3kpa（7psi）

噴頭流量系數(shù)：81

動(dòng)作溫度：68°

噴頭高度：51MM

2.3系統(tǒng)參數(shù)

核島ASG系統(tǒng)氣動(dòng)泵和電動(dòng)泵的消防系統(tǒng)是自動(dòng)啟動(dòng)。當(dāng)環(huán)境溫度達(dá)到68°時(shí)，閉式噴頭上的玻璃球罩自動(dòng)破裂、水噴淋系統(tǒng)開始動(dòng)作進(jìn)行滅火，該系統(tǒng)最小噴水強(qiáng)度為15L/min/m2，對(duì)每臺(tái)ASG泵需予以保護(hù)的面積約為10m2。

2.4已建項(xiàng)目修改方案問(wèn)題

分析原設(shè)計(jì)及修改后噴灑面積圖可以發(fā)現(xiàn)，雖然此部分管線已經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)安裝，并通過(guò)上游業(yè)主驗(yàn)收，但在原設(shè)計(jì)及修改方案中依舊存在以下幾點(diǎn)問(wèn)題：

1）原設(shè)計(jì)圖紙中噴頭間距1M，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于噴頭廠家提供的最小半徑，不滿足安裝規(guī)范要求。修改方案移動(dòng)了與土建梁體沖突噴頭位置、對(duì)噴頭間距進(jìn)行調(diào)整以滿足機(jī)械軌道梁安裝；新增三個(gè)噴頭以滿足設(shè)備噴淋要求。從位置關(guān)系圖中看，修改方案一味追求噴淋覆蓋面積控制，忽略了噴頭間距。修改方案噴頭間距最小為650，最大1270，與廠家資料中對(duì)于噴頭最小間距1.8M要求不符，同樣不滿足安裝要求。

2）兩方案噴頭布置均過(guò)于密集。噴頭布置間距的縮小，一定程度上可增加噴水強(qiáng)度，有利于控制和撲滅火災(zāi)但也會(huì)產(chǎn)生新的問(wèn)題。設(shè)計(jì)規(guī)范中對(duì)于不同危險(xiǎn)等級(jí)的消防給水系統(tǒng)要求其供水量不同。在同一危險(xiǎn)級(jí)中，噴頭布置過(guò)密，會(huì)造成火災(zāi)中開放噴頭過(guò)多，從而導(dǎo)致系統(tǒng)保護(hù)的作用面積內(nèi)其余部分供水量不足，不利于控制火災(zāi)的蔓延。另一方面，相鄰噴頭間距過(guò)小易造成兩噴頭噴水交叉影響，水滴的穿透性減弱；還會(huì)造成相鄰噴頭溫度的降低而延遲噴頭的開放時(shí)間。

3）噴頭距離周邊土建梁體距離過(guò)近，與梁距離不滿足規(guī)范中要求。

2.5新方案設(shè)計(jì)

結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，在滿足設(shè)計(jì)規(guī)范前提下，對(duì)噴淋管線進(jìn)行重新設(shè)計(jì)。

根據(jù)《自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》用任意四只噴頭組成的保護(hù)面積來(lái)表示單只噴頭的平均保護(hù)面積、平均噴水強(qiáng)度作為衡量噴頭布置間距的重要指標(biāo)。在系統(tǒng)最不利點(diǎn)四個(gè)噴頭ABCD圍成的面積正方形ABCD的面積為S，只要保證S內(nèi)的噴水強(qiáng)度不小于系統(tǒng)最小噴水強(qiáng)度即可。

布置噴頭數(shù)量為4，噴頭間距為1838MM，由上節(jié)可知噴頭合理保護(hù)半徑為R=1.311M，對(duì)噴頭進(jìn)行正方形布置。

流量計(jì)算：

此時(shí)實(shí)際噴淋面積為：S=17.3732M2

總流量：Q=4×81L/MIN=324L/MIN

則由公式的平均噴淋強(qiáng)度為：=324/17.3732=18.65L/MIN，滿足設(shè)計(jì)要求。

當(dāng)噴頭數(shù)量為4滿足系統(tǒng)最小噴水強(qiáng)度時(shí)，噴灑區(qū)域出現(xiàn)小部分空白區(qū)域，無(wú)法實(shí)現(xiàn)無(wú)空白噴淋，所以變更為長(zhǎng)方形布置，噴頭數(shù)量增為6：

1）噴淋強(qiáng)度計(jì)算

此時(shí)實(shí)際噴淋面積為：S=24.2M2

總流量：Q=6×81L/MIN=486L/MIN

則由公式的平均噴淋強(qiáng)度為：=486/24.2=20.08L/MIN，滿足設(shè)計(jì)要求。

2）結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際分析

分析噴頭布置圖可以發(fā)現(xiàn)，噴頭就位后，與梁距離同樣不滿足規(guī)范中7.2.1要求，無(wú)法實(shí)現(xiàn)噴淋功能。

在滿足規(guī)范要求下，如確認(rèn)噴頭距頂距離會(huì)影響噴頭熱量感應(yīng)，則可添加集熱罩處理。

經(jīng)分析土建梁與噴頭標(biāo)高關(guān)系，對(duì)噴頭支管進(jìn)行修改，修改結(jié)果如下圖。由ANSI B 1.20.1-1983標(biāo)準(zhǔn)可計(jì)算出，修改后噴頭濺水盤距離天花板高度為483MM，滿足規(guī)范中不大于550MM的規(guī)定。

經(jīng)對(duì)噴頭支管進(jìn)行修改后，方案較原設(shè)計(jì)及已建項(xiàng)目修改方案有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、噴頭自身間距及與土建梁間距已滿足規(guī)范要求；

2、噴灑面積更大，水量分布均勻，且水量利用更合理；

3.結(jié)論

本文件闡述了噴淋管線中噴頭的設(shè)計(jì)原則及其重要性，詳細(xì)論述了核電站電動(dòng)輔助給水泵改進(jìn)項(xiàng)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)計(jì)過(guò)程。在后續(xù)項(xiàng)目消防管道噴淋系統(tǒng)設(shè)計(jì)及現(xiàn)場(chǎng)二次設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員必須熟知現(xiàn)場(chǎng)布置及上游參數(shù)，深入了解消防噴淋系統(tǒng)規(guī)范，精心設(shè)計(jì)，提高對(duì)消防自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)，確保后續(xù)系統(tǒng)安全。

參考文獻(xiàn)

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