商場自動噴水滅火系統可靠性分析

陳 靜，李 迪

(1.保定市消防支隊，河北 保定 071000； 2.公安部警衛局警衛隊，北京 100083)

商場自動噴水滅火系統可靠性分析

陳 靜1，李 迪2

(1.保定市消防支隊，河北 保定 071000； 2.公安部警衛局警衛隊，北京 100083)

以某商場的自動噴水滅火系統為例，建立事故樹圖形，明確各故障因素之間的邏輯關系，并經過數據收集與計算得出整個系統的故障概率。在此基礎上，提出了提高自動噴水滅火系統可靠性的方法，以最大限度降低商場火災事故的危害。

商場建筑；自動噴水滅火系統；可靠性；事故樹

大型商場建筑中，自動噴水滅火系統是最重要的滅火系統，在火災發生后，可以對火災進行有效的控制與撲救，為建筑內部人員疏散爭取更多的時間。因此，借助風險分析方法研究商場自動噴水滅火系統的可靠性，使整個系統能在火災發生時可靠運行，這是擺在我們面前的一個重要的消防課題。本文以某商場的自動噴水滅火系統為例，利用事故樹分析法進行可靠性評估，從而為商場自動噴水滅火系統的可靠性提供依據，最大限度減少商場火災事故的危害。

1 工程概況

某商場地下部分2層，其中地下二層為設備用房，層高3.0 m，地下一層為庫房，層高2.5 m；地上部分4層，第一至四層為商場，第一層層高6.0 m，二至四層層高均為3.0 m。屋頂設有電梯機房及水箱間，建筑主體高度16.0 m，總建筑面積為30 238 m2。

該工程采用濕式自動噴水滅火系統，按中危險級Ⅱ級設計，最不利點處噴頭的最低工作壓力取0.05 MPa，實際總用水量為30 L·s-1。每層的噴頭按矩形面積法布置，保證覆蓋需設噴頭的所有場所。

2 繪制事故樹

把最不希望發生的故障狀態作為故障分析的目標(在事故樹中定義為頂事件)，該商場自動噴水滅火系統事故樹的頂事件為火災發生后系統不噴水。確定頂事件后，找出導致這一事件發生的所有可能的直接原因和因素(在事故樹中定義為中間因素或稱中間事件)，再找出導致這些中間故障事件發生的所有可能的直接原因，直到找出故障的基本原因(在事故樹中定義為基本事件)。用相應的代表符號及邏輯門把頂事件、中間事件、基本事件連接。該商場自動噴水滅火系統事故樹如圖1所示。

3 事故定量分析

通過圖1可以清晰地了解整個系統的故障因素，之后要進行一些測試，得到可靠的數據進行定量分析，這樣才能求出整個自動噴水滅火系統的故障概率，從而對其可靠性進行整體、準確的評估。針對該商場的自動噴水滅火系統整體性能，在不同的時間段內分別對整個系統進行了三次統計，并對系統基本事件的故障概率進行了相應的記錄，自動噴水滅火系統基本事件故障概率見表1。

圖1 某商場自動噴水滅火系統事故樹

基本事件故障概率統計第一次第二次第三次平均故障概率玻璃球不破裂x10.0200.0100.0300.020噴頭堵塞x20.0100.0100.0200.013管網堵塞x30.0060.0100.0080.008壓力開關損壞x40.0020.0030.0060.004水泵損壞x50.0010.0020.0010.001市網停水x60.0020.0030.0030.003進水閥門關閉x70.0020.0010.0030.002水池無水x80.0010.0010.0010.001探測器清洗中x90.0300.0100.0200.020水流指示器損壞x100.0010.0030.0030.002水流指示器誤報警x110.0010.0020.0040.002停電x120.0010.0020.0020.002電纜損壞x130.0010.0020.0030.002

根據圖1，可以進行定量計算：

T=x1+x2+M1

=x1+x2+(M2+M3+x3)

=x1+x2+(x4+x5+M4+M5M6+x3)

=x1+x2+[x4+x5+M7M8+(x6+x7)(x8+x7)+x3]

=x1+x2+[x4+x5+(x9+M9)(x10+x11)+(x6+x7)(x8+x7)+x3]

=x1+x2+[x4+x5+(x9+x12+x13)(x10+x11)+(x6+x7)(x8+x7)+x3]

=x1+x2+x4+x5+x9x10+x9x11+x12x10+x12x11+x13x10+x13x11+x6x8+x6x7+x7x8+x7+x3

由此可得該系統的最小割集分別為：

{x1}，{x2}，{x3}，{x4}，{x5}，{x7}，{x6,x7}，{x6,x8}，{x7,x8}，{x9,x10}，{x9,x11}，{x10,x12}，{x10,x13}，{x11,x12}，{x11,x13}。

利用表1中數據可計算得出頂事件的發生概率為0.12。

根據上述分析可知該大型商場的自動噴水滅火系統在三次測試中可能發生故障概率為12%，證明該系統在火災發生時有88%的幾率能正常工作，因此能夠及時撲滅火災避免損失的進一步擴大。

最小割集表明系統的危險性，每個最小割集都是頂事件發生的一種可能途徑。最小割集數目越多，系統越危險。同時通過最小割集可以發現系統中的薄弱環節，直觀判斷出哪種模式最危險，哪些次之，為采取預防和控制措施提供優先順序。經過分析計算，該商場自動噴水滅火系統的可靠性比較高，但是由于不可靠故障因素較多，因此需要大量人員對系統進行維護與檢修，進一步提高系統的可靠性。

4 提高自動噴水滅火系統可靠性的方法

通過上面對商場自動噴水滅火系統可靠性進行分析與計算，得出了整個系統的故障概率，為其可靠性評估提供了理論依據，同時也認識到完善的自動噴水滅火系統是提高供水可靠性和提高系統滅火效率的必要條件。只有采取恰當合理的措施，才可以更好地提高系統可靠性。

4.1 水泵的日常檢查

在水泵的日常管理中，通常由于材料的磨損、老化、腐蝕造成水泵停運，出現故障的概率較大。因此可以采取多種措施加以預防，如增加材料厚度，加強管理維護等。

4.2 控制閥門的設置

為提高自動噴水滅火系統的可靠性，系統中配水管路的控制閥門均應采用信號閥。在配水系統中通常需配置信號閥的部位有：報警閥組的控制閥、水流指示器前的分區控制閥、報警閥組環狀供水的檢修用控制閥等。在消防控制中心應顯示信號閥的啟閉狀態，以便及時發現因檢修或誤操作忘開啟閥門而造成的配水管道斷水。

4.3 過濾器的設置

為防止消防水池等水源中雜質對噴頭堵塞及減壓閥等的影響，在自動噴水泵及減壓閥等處設置過濾器，并考慮其檢修、排水等要求。

4.4 管道沖洗和試壓

管道安裝完畢后，應進行管道強度試驗和嚴密性試驗。試驗合格后應分段進行管道沖洗，防止管道內殘留雜物對噴頭的堵塞。建立良好的日常檢查機制，設立專門的人員組織定期對管道進行檢查維護，及時對銹蝕或堵塞的管道進行清理和更換。

4.5 噴頭的維護

針對噴頭的檢查應每月進行一次，發現有不正常的噴頭應及時更換；當噴頭上出現異物應當及時清除。不同規格的噴頭均應有一定數量的備用品，其數量不應小于安裝總數的1%，并且每種備用的噴頭不應小于10個。

5 結論

本文通過事故樹分析法對商場自動噴水滅火系統進行了可靠性分析，探討了系統故障發生時可能出現的原因。通過分析論證，得出以下主要結論：

5.1 自動噴水滅火系統是由很多單元部件共同組成的，任何一個單元部件出現問題都有可能導致整個系統失去作用，因此在研究系統可靠性的同時必須要了解各單元部件的作用與設置要求。

5.2 對自動噴水滅火系統進行事故樹分析的過程，是一個對系統更深入認識的過程，要求分析人員把握系統的內在聯系，弄清各種潛在因素對故障發生的影響。在分析的過程中就能發現問題并加以解決，從而提高系統的可靠性。

5.3 將事故樹分析法用于現代消防自動噴水滅火系統，找出系統的薄弱環節并予以高度重視，必將大大提高現代消防系統的可靠性。

[1] 張學魁.建筑滅火設施[M].北京:中國人民公安大學出版社,2004.

[2] 張菊良.黃曉家.自動噴水滅火系統的作用和設置[J].給水排水,2001,27(2):66-70.

[3]GB50016—2014,建筑設計防火規范[S].

[4] 陳宏毅.用故障樹分析法對現代消防系統進行可靠性分析[J].消防技術與產品信息,1995,(8):7-14.

(責任編輯 李 蕾)

An Analysis of the Reliability of Automatic Water Sprinkler System in a Shopping Mall

CHEN Jing1, LI Di2

(1.BaodingMunicipalFireBrigade,HebeiProvince071000,China; 2.SecurityForceofGuardBureau,MinistryofPublicSecurity,Beijing100083,China)

In large shopping malls, automatic sprinkler system is one of the most important fire-extinguishing systems in the fire. When a fire occurs, it effectively controls it, and wins more time for the trapped people. So the study whether a shopping malls automatic sprinkler system can work reliably during the span of a fire is of great importance to reduce the losses caused by a fire.

shopping mall; automatic sprinkler system; reliability; fault tree

2015-10-09

陳靜(1971— )，女，河北保定人，高級工程師； 李迪(1987— )，男，河北保定人。

TU998.1

A

1008-2077(2015)12-0069-03