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        基于紙品包裝廠房的消防水炮系統(tǒng)設(shè)置及關(guān)鍵技術(shù)分析*

        2022-11-27 10:36:58卓西潔狄育慧
        機(jī)電工程技術(shù) 2022年10期
        關(guān)鍵詞:設(shè)置系統(tǒng)

        卓西潔,狄育慧,蔣 婧

        (西安工程大學(xué)城市規(guī)劃與市政工程學(xué)院,西安 710660)

        0 引言

        工業(yè)廠房是具有多種使用功能的大空間區(qū)域,隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,工業(yè)廠房紛紛建立起來。但從目前廠房消防安全現(xiàn)狀來看,防火設(shè)計(jì)的效果并不樂觀。2020年12月,武漢市東西湖區(qū)一工業(yè)園區(qū)某廠房發(fā)生火災(zāi),此次火災(zāi)源于廠房防火設(shè)計(jì)不當(dāng),過火面積約10 m2,造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失?;馂?zāi)的發(fā)生警示:要結(jié)合廠房特點(diǎn)有針對性的進(jìn)行防火設(shè)計(jì),才能避免火災(zāi)的發(fā)生。

        基于工業(yè)廠房具有大空間、鋼柱子、鋼屋架的構(gòu)造特點(diǎn),通過分析,提出在工業(yè)廠房中采用消防水炮系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)針對性滅火,保證廠房建筑的消防安全。對于工業(yè)生產(chǎn)類廠房的防火設(shè)計(jì),如何讓滅火設(shè)備符合規(guī)范設(shè)計(jì)要求,同時(shí)又能布置合理,節(jié)約廠房空間,達(dá)到針對性滅火要求,以某工業(yè)生產(chǎn)廠房為例,對水炮供水系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、聯(lián)動控制系統(tǒng)等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行分析,為類似工業(yè)廠房設(shè)計(jì)提供了新的思路。

        1 案例概述

        1.1 廠房

        工業(yè)廠房位于西安市鄠邑區(qū)加工園區(qū)內(nèi),用于生產(chǎn)加工包裝紙箱,廠房有大型包裝生產(chǎn)設(shè)備,設(shè)備在工作時(shí)會產(chǎn)生的大量的熱,且生產(chǎn)的紙品屬于易燃物品。共兩個(gè)廠房,總面積:50 616 m2,其中大廠房地上一層,局部為二層辦公區(qū),小廠房地上一層,兩個(gè)廠房主體均為門式鋼架結(jié)構(gòu),使用年限為50年,耐火等級二級,火災(zāi)危險(xiǎn)性類別為丁類。廠區(qū)消防控制室設(shè)于廠區(qū)門口,內(nèi)有火災(zāi)報(bào)警及消火栓系統(tǒng)控制柜,現(xiàn)有消防系統(tǒng)設(shè)置簡單,不符合現(xiàn)行消防規(guī)范要求,故改造需求:能夠?qū)崿F(xiàn)針對性滅火,保證廠房消防設(shè)置符合現(xiàn)行規(guī)范要求。

        1.2 水炮系統(tǒng)

        適用于工業(yè)廠房的智能消防水炮特點(diǎn)突出、優(yōu)勢顯著。該系統(tǒng)具有較大的保護(hù)范圍,并且不會產(chǎn)生水霧,擁有極強(qiáng)的穿透性,能夠更好地節(jié)約水量,有更高的滅火效率,精準(zhǔn)確定火源位置,對非受災(zāi)區(qū)進(jìn)行有效保護(hù);操作全自動,后期維護(hù)方便,無盲區(qū)無死角,能夠在最大程度上保護(hù)廠房建筑[1]。

        消防水炮是集控制技術(shù)、紅外傳感探測技術(shù)、機(jī)械轉(zhuǎn)動控制技術(shù)、圖像傳輸技術(shù)為一體的新型滅火技術(shù)[2],水炮主要由供水、執(zhí)行及控制3個(gè)系統(tǒng)組成,如表1所示。

        表1 消防水炮各系統(tǒng)組成及功能

        安裝此水炮的廠房一旦發(fā)生火災(zāi),火災(zāi)產(chǎn)生的紅外信號會立即被水炮上的啟動傳感器感知,經(jīng)控制器相關(guān)裝置組件分析處理后,啟動裝置在各方向進(jìn)行掃描,紅外傳感器將接收到火災(zāi)報(bào)警信號,裝置會停止水平旋轉(zhuǎn),同時(shí)打開垂直傳動機(jī)構(gòu),帶動射流噴嘴,完成了對報(bào)警火源處的定位,隨后打開電動閥,啟動水泵進(jìn)行噴射滅火,直到將火撲滅,隨后通過紅外傳感器掃描,關(guān)閉電動閥停止噴射[3]。

        2 消防水炮設(shè)置及關(guān)鍵技術(shù)

        2.1 設(shè)計(jì)依據(jù)及要求

        自動消防水炮設(shè)置依據(jù):根據(jù)GB 25204—2010《自動跟蹤定位射流滅火系統(tǒng)》、CECS263:2009《大空間智能型主動噴水滅火系統(tǒng)技術(shù)規(guī)程》,在廠房內(nèi)設(shè)置消防水炮,根據(jù)相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范要求,廠區(qū)內(nèi)任意部位均應(yīng)在兩門水炮的保護(hù)半徑內(nèi),其中每門消防水炮流量為30 L/s,水炮系統(tǒng)設(shè)計(jì)水量為60 L/s[4]。

        自動消防水炮設(shè)置要求[5-6]如下。

        (1)每個(gè)被保護(hù)區(qū)內(nèi)的消防水炮布置數(shù)量應(yīng)大于2門,且2門消防水炮的水流能夠同時(shí)到達(dá)被保護(hù)區(qū)內(nèi)的任何位置,發(fā)生火災(zāi)發(fā)生時(shí)保證可以一備一用。

        (2)廠區(qū)內(nèi)的手動控制盤應(yīng)設(shè)置在靠近出口或便于疏散的地方,方便消防專業(yè)人員應(yīng)急操作。

        (3)由于生產(chǎn)原因,廠房內(nèi)部分區(qū)域臨時(shí)堆放尺寸較高的包裝原紙,故消防炮的俯仰角、水平回轉(zhuǎn)角應(yīng)滿足實(shí)際使用要求,布置高度應(yīng)保證水炮工作時(shí)水流噴射不受物體阻擋。

        2.2 廠房水炮系統(tǒng)設(shè)置

        結(jié)合廠房凈高、包裝生產(chǎn)設(shè)備及水炮自身安裝高度要求等限制條件(一般考慮安裝高度為6~25 m),確定合理的水炮安裝高度。水炮布置應(yīng)考慮部分臨時(shí)堆放在廠房內(nèi)的包裝原紙等障礙物的影響,避免形成水柱保護(hù)不到的盲區(qū)[7],保證消防水炮在噴射水流時(shí)不受影響。

        廠區(qū)內(nèi)兩個(gè)廠房均需要布置水炮,廠房建筑最大凈空高度約18 m,部分臨時(shí)堆放區(qū)紙品高度不超過15 m。消防水炮設(shè)置在不保證鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定情況下,標(biāo)高定在10 m左右,在水炮安裝時(shí)應(yīng)保證支架或平臺不影響消防炮的自由旋轉(zhuǎn)動作。自動消防水炮分別沿著廠房中心軸對稱布置,在小廠房對稱設(shè)置2排,共6門消防水炮,在大廠房內(nèi)對稱設(shè)置2排,共16門消防水炮,兩個(gè)廠房共設(shè)置22門水炮,平面布置如圖1所示。

        圖1 消防水炮平面布置

        2.3 水炮電氣系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

        廠房內(nèi)一旦火災(zāi)發(fā)生,由自動跟蹤定位滅火裝置紫外傳感器啟動裝置,由紅外傳感器定位火源,工作方式有手動和自動,手動時(shí)通過現(xiàn)場視頻采用人機(jī)配合滅火,自動時(shí)通過自動啟閥啟泵方式滅火[8]。滅火裝置工作電壓為DC24V,由電源接線盒提供,電源接線盒電源由現(xiàn)場手動控制箱提供,現(xiàn)場手動控制箱電源由消防控制室滅火裝置集中控制柜供給,將兩個(gè)廠房的控制線纜最終接入消防控制室火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)。

        (1)從消防水炮集中控制柜至現(xiàn)場手動控制箱布線方式:裝置電源線(AC220V):ZR-BV3×2.5,CAN總線通訊信號線:ZR-RVSP2×1.5。

        (2)從現(xiàn)場手動控制箱到水炮電源接線盒布線方式,裝置電源線(AC220V):ZR-BV3×2.5,RS485總線通訊信號線:ZR-RVSP2×1.5。

        圖2 消防水炮電氣單體接線圖

        (3)從電源接線盒至水炮及電動閥布線方式至水炮:專用線束航空插頭連接;電動閥、電源盒接線端子1、2至電動閥門1、2:ZR-BVR2×1.5。

        (4)從滅火裝置集中控制柜至裝置視頻系統(tǒng)布線方式:光纜:GYTA-4B每個(gè)防火分區(qū)至集中控制柜一根,視頻線:ZR-SYV75-5(每臺裝置對應(yīng)1路)與電源接線盒連接。

        2.4 水炮供水系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

        廠區(qū)的大空間智能型主動噴水滅火系統(tǒng)裝置采用HG55型水炮。消防水炮的相關(guān)技術(shù)參數(shù)如下:工作電壓AC220 V,定位時(shí)間小于或等于60 s,射水流量30 L/s,水平回轉(zhuǎn)角-120°~+120°,工作壓力為0.8 MPa,俯仰角-90°~+30°,水炮保護(hù)半徑為55 m,水炮自身質(zhì)量21 kg,安裝高度6~20 m,具體安裝示意如圖3所示。

        圖3 消防炮安裝示意圖(正、側(cè)面)

        經(jīng)計(jì)算,水炮系統(tǒng)最大設(shè)計(jì)流量按2臺水炮噴水計(jì)算;系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量為Q=60 L/S;火災(zāi)延續(xù)時(shí)間按60 min計(jì)算;消防水池為原廠房大型儲水箱,儲水量V=216 m3,滿足消防供水要求。

        選用管道:采用內(nèi)外壁熱鍍鋅鋼管,當(dāng)管道DN≤100采用螺紋連接,管道DN>100采用卡箍連接。管道安裝后試驗(yàn)壓力不得低于1.4 MPa,對管道進(jìn)行壓力試驗(yàn)后,管道須進(jìn)行沖洗。

        兩個(gè)廠房與廠區(qū)室內(nèi)外消火栓系統(tǒng)的工作壓力相差較大,設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮供水壓力,廠區(qū)內(nèi)消防水炮系統(tǒng)設(shè)置了穩(wěn)壓泵,保證系統(tǒng)的供水壓力。

        系統(tǒng)中設(shè)有水流指示器與信號閥,智能消防水炮系統(tǒng)與消火栓系統(tǒng)合用一套供水系統(tǒng)時(shí)獨(dú)立設(shè)置水流指示器,且在自動噴水滅火系統(tǒng)濕式報(bào)警閥前將管道分開,在小廠房管網(wǎng)最不利點(diǎn)處設(shè)置模擬末端試水裝置[9],應(yīng)設(shè)置在衛(wèi)生間或設(shè)備間,便于操作和處理測試后的排水。在水泵出水管設(shè)置安全泄壓閥,供水系統(tǒng)設(shè)置如圖4所示。

        圖4 消防水炮系統(tǒng)

        2.5 消防聯(lián)動系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

        與火災(zāi)自動報(bào)警系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng):自動消防炮系統(tǒng)為獨(dú)立系統(tǒng),當(dāng)需要與消防報(bào)警主機(jī)聯(lián)網(wǎng)時(shí),需安裝1個(gè)輸入模塊與消防主機(jī)通訊。水炮集中控制柜提供啟泵、關(guān)泵、火警的無源開閉點(diǎn)[10]。

        全自動掃描定位滅火裝置的聯(lián)動由系統(tǒng)主機(jī)完成的,啟動方式有控制室自動和現(xiàn)場應(yīng)急兩種啟動方式。

        在消防控制室內(nèi)設(shè)置滅火裝置集中控制管理系統(tǒng),為消防水炮對應(yīng)的控制管理系統(tǒng),能夠?yàn)闇缁鸬妊b置提供可控的AC220V電源,以CAN總線通訊的方式管理滅火裝置現(xiàn)場手動控制箱,現(xiàn)場手動控制箱以總線的通訊方式管理每個(gè)廠房,多臺自動定位射流滅火裝置。

        該系統(tǒng)可在手動狀態(tài)下,對滅火裝置進(jìn)行上、下、左、右、柱狀噴射或霧狀噴射及手動啟閉泵閥控制,視頻監(jiān)控管理系統(tǒng)接收滅火裝置提供的視頻信號,顯示視頻信息,記錄存儲滅火裝置的管理信息。使用該主機(jī)可以通過安防等視頻系統(tǒng)配合查看兩個(gè)廠房內(nèi)的火情,可以實(shí)時(shí)記錄現(xiàn)場的設(shè)備信息,并可通過手動控制滅火裝置進(jìn)行滅火。

        廠區(qū)消防值班人員應(yīng)組織學(xué)習(xí)消防聯(lián)動系統(tǒng)常用操作方法、消防控制設(shè)備的使用和簡單的故障排除,增強(qiáng)消防安全意識。廠房位于西安市鄠邑區(qū),冬季室外溫度較低,消防室外管道應(yīng)做好保溫,定期進(jìn)行消防檢查,落實(shí)消防設(shè)施維護(hù)保養(yǎng)制度、重點(diǎn)部位的防火安全。

        圖5 自動消防水炮安裝、噴射演示圖

        3 結(jié)束語

        工業(yè)廠房一旦發(fā)生火災(zāi)會對人的生命財(cái)產(chǎn)安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅。一場大火有時(shí)會吞噬幾十人甚至幾百人的生命,火災(zāi)產(chǎn)生的高溫高熱將造成建筑結(jié)構(gòu)的破壞,因長時(shí)間受火勢威脅內(nèi)部構(gòu)件失去穩(wěn)定性,最終導(dǎo)致坍塌。將自動消防水炮運(yùn)用到大空間廠房內(nèi),對比傳統(tǒng)自動噴水滅火系統(tǒng),消防水炮有自身火災(zāi)檢測和自動滅火的可靠性,極大地保證了大空間廠房的消防安全。

        設(shè)置消防水炮時(shí)結(jié)合廠房層高、平面分區(qū)、使用性質(zhì)等因素的條件下,充分考慮水炮滅火系統(tǒng)的特點(diǎn)及消防安全防護(hù)的可靠性,選用水炮系統(tǒng),不僅滿足高大空間的消防安全,而且解決了工藝設(shè)備安裝帶來的管道安裝難度,捕捉火源迅速、精準(zhǔn),噴射水量大,及時(shí)發(fā)出警報(bào),火源撲滅后能夠自動恢復(fù)至初始位置,從而在滿足規(guī)范要求的前提下確保建筑的消防安全[11]。

        本研究是基于紙品包裝廠房的消防水炮設(shè)計(jì),敘述了消防水炮系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù),為類似消防工程提供新的思路及參考經(jīng)驗(yàn)。隨著消防智能化領(lǐng)域的不斷發(fā)展,消防水炮使用成本也在不斷降低[12],因此在高大空間的工業(yè)廠房建筑中,自動消防水炮技術(shù)的應(yīng)用前景將會更加廣闊。

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