灑水噴頭檢測設備

撰文/蔡金城

灑水噴頭檢測設備

撰文/蔡金城

本文講述一種測試準確、操作簡單的灑水噴頭試壓測試設備，包括供水裝置、測試裝置和控制裝置，供水裝置包括依次順序連接的水箱、水泵、穩壓罐、供水管和排水管；測試裝置包括測試水管，測試水管上設置用于固定灑水噴頭的噴頭固定裝置；測試水管與穩壓罐連通；控制裝置通過壓力傳感器進行實時壓力信息傳輸，通過變頻器控制電機轉速以控制供水管的升壓速度和保壓時間，通過泄壓組件控制供水管的泄壓壓力；實現測試過程的自動化，測試準確、操作簡單，測試后可生成壓力隨時間變化的曲線圖；噴頭固定裝置可快速拆裝灑水噴頭；安裝了固定架子和水槽，可增加噴頭的安裝密度和方便排水。灑水噴頭；自動噴水滅火系統；壓力傳感器；輸入模塊；輸出模塊；變頻器；顯示器；控制器；穩壓罐

■362300 福建省三鯨消防器材有限公司 福建 泉州

1　技術背景

自動噴水滅火系統是當今世界上公認的最為有效的自救滅火設施，是應用最廣泛、用量最大的自動滅火系統。國內外應用實踐證明：該系統具有安全可靠，經濟實用、滅火成功率高等優點。是撲救、控制建筑物初期火災最為有效的自救滅火設施，自動滅火系統具有自動探測火災、自動滅（控）火的雙重效能、具有安全可靠、經濟實用、滅火成功率高等優點。灑水噴頭是自動噴水滅火系統最基礎、最關鍵的執行元件，其質量好壞影響自動噴水滅火系統的安全性和可靠性。而灑水噴頭的水壓密封和耐水壓強度性能試驗是保證灑水噴頭質量的關鍵。因此，需要設計一種測試準確、操作簡單的灑水噴頭試壓測試設備。

根據GB5135.1-2003《自動噴水滅火系統第1部分：灑水噴頭》水壓密封和強度試驗要求，噴頭試樣安裝在試驗裝置上，使管路充滿清水，排除管路中的空氣。以（0.1±0.025） MPa/s的速率升壓至3.0MPa，保持壓力3min，然后降壓至0。再在5s內使壓力從0升至0.05MPa，保持壓力15s后，以（0.1±0.025）MPa/s的速率升壓至1.0MPa，保持壓力15s后降壓至0。噴頭在整個試驗過程中應無滲漏。現有的灑水噴頭試壓設備不能滿足標準要求的升壓速率，且噴頭固定裝置一般是個可與灑水噴頭螺紋連接的接頭，拆卸灑水噴頭需要的時間很長，試壓效率低下。

2　試驗設備內容介紹

本試驗設備的目的在于克服上述不足，提供一種測試準確、操作簡單的灑水噴頭試壓測試設備。

為實現上述目的，本試驗設備的技術解決方案是：灑水噴頭試壓測試設備，包括供水裝置、測試裝置和控制裝置，供水裝置包括依次順序連接的水箱、水泵、穩壓罐、供水管和排水管；測試裝置包括測試水管，測試水管上設有用于固定灑水噴頭的噴頭固定裝置；測試水管與供水管連通；控制裝置包括變頻器、壓力傳感器、泄壓組件、顯示器和控制器；變頻器與水泵的電機連接；壓力傳感器設于供水管上；泄壓組件設于排水管上；控制器與變頻器、壓力傳感器、泄壓組件、顯示器連接。

壓力傳感器可輸出實時壓力，變頻器可輸出電機轉速信息；

控制器包括：

計時模塊，用于輸出時間信息；

輸入模塊，用于輸入設定壓力、設定時間；

控制模塊，連接變頻器、壓力傳感器、泄壓組件、顯示器、計時模塊、輸入模塊，用于將設定壓力與實時壓力的偏差值進行PID運算，并將計算結果轉為電機所需的轉速和時間輸送給變頻器和/或將計算結果的泄壓組件所需的泄壓信息輸送給泄壓組件，還用于根據實時壓力和時間信息生成壓力隨時間變化的曲線圖數據，還用于將實時壓力、設定壓力、設定時間、壓力隨時間變化的曲線圖數據、電機轉速信息輸送給顯示器顯示，如圖1所示。

圖1　

圖2　

泄壓組件包括設于排水管上的氣動球閥和設于氣動球閥氣路上的電磁閥，電磁閥與控制器連接。

機架包括底座、設于底座上方的水槽和設于水槽內的安裝架，測試水管設于安裝架上，水槽與水箱之間通過回水管連通；安裝于機架的前后側均設有傾斜的面板，測試水管設于面板的內側，噴頭固定裝置的上端穿過面板伸到面板的外側。水槽可收集測試水管漏出的水并回收至水箱。傾斜狀的面板既方便上下布設的測試水管上的灑水噴頭的安裝，又可使灑水噴頭拆卸時的漏水順著面板流入水槽內。安裝架的前后側均設有面板，可同時在安裝架的前后側設置測試水管，增加測試水管的集中度，減少安裝架的體積，如圖2所示。

噴頭固定裝置包括閥體、活塞和閥座，閥座固定在測試水管上，閥體的下部固定在閥座上，閥體的上部設有容納灑水噴頭連接部的槽口，槽口的兩側壁上均設有用于卡住灑水噴頭連接部的凹槽；閥體在槽口與閥座之間設有閥腔，閥座內設有連通閥腔和測試水管的第一通道，活塞可滑動設于閥腔內，活塞與閥座之間設有彈簧，活塞與閥腔內壁之間設有閥腔密封圈，活塞內設有連通頂面和底面的第二通道，活塞的上部為錐臺形狀，活塞的上部設有噴頭密封圈。灑水噴頭的連接部插入槽口后旋轉，使灑水噴頭的連接部卡在凹槽內，拆裝方便，快速。

控制器包括開關模塊，開關模塊可開關控制器。

供水裝置上設有排水閥、壓力表、壓力傳感器及壓力泄放閥；測試裝置包括若干個測試水管，每個測試水管的一端設有進水閥門、另一端設有排水閥門，這樣在試壓過程中可以排出管道內的空氣，使管道內不會因有空氣原因而影響壓力的穩定性；可同時對多組測試水管進行測試，也可單獨對一組測試水管進行測試。

測試水管由復數段測試支管串接組成，復數段測試支管并排設置。可減少測試水管的長度，增加測試水管的縱向分布密度。

穩壓罐包括罐體，罐體的下部設有出水口，罐體的中下部設有進水口，罐體的上部設有電觸點壓力表和氣閥，控制器與電觸點壓力表連接。電觸點壓力表可觀察穩壓罐內的壓力狀況，當壓力超過設定值時，可向控制器發出電信號使水泵停止工作，從而起到保護罐體安全作用。

控制裝置、水泵、水箱均設于機架上，機架上設有控制臺，控制臺上設有顯示器、壓力表、電觸點壓力表和開關模塊。整個測試設備集中在機架上，既減少了空間也方便移動。

通過采用上述的方案，本試驗設備的有益效果是：本試驗設備的控制裝置對比壓力傳感器的實時傳輸壓力信息，通過變頻器控制電機轉速以控制供水管的升壓速度和保壓時間，通過泄壓組件控制供水管的泄壓壓力；實現測試過程的自動化，測試準確、操作簡單，測試后可生成壓力隨時間變化的曲線圖；噴頭固定裝置可快速拆裝灑水噴頭；安裝架和水槽結構簡單、美觀實用，可增加噴頭固定裝置的安裝密度和方便排水。

如圖3所示，本灑水噴頭試壓測試設備，包括供水裝置、測試裝置和控制裝置，供水裝置包括依次順序連接的水箱11、水泵12、穩壓罐2、供水管31和排水管36；測試裝置包括測試水管41，測試水管41上設有固定灑水噴頭的噴頭固定裝置42；測試水管41與供水管31連通；控制裝置包括變頻器56、壓力傳感器53、泄壓組件54、顯示器52和控制器51；變頻器56與水泵12的電機121連接；壓力傳感器53設于供水管上；泄壓組件54設于排水管36上；控制器51與變頻器56、壓力傳感器53、泄壓組件54、顯示器52連接；控制器51對比壓力傳感器53的實時壓力與控制器51內的設定壓力計算電機121需要的轉速和時間，將轉速和時間信息輸送給變頻器56，由變頻器56控制電機121的轉速和時間來控供水管31的升壓速度和保壓時間，顯示器52可用于顯示實時壓力和電機轉速等信息。

圖3　

3　試驗步驟實現

3.1前期準備：將灑水噴頭安裝在噴頭固定裝置42，打開控制器51電源；

3.2設置試壓參數：設定壓力、保壓時間、泄壓門限、電機最大轉速及最小轉速；

3.3點擊系統啟動，點擊開泵，系統將按設定壓力與實時壓力的偏差值進行PID運算，并將計算結果轉為電機所需的轉速和時間輸送給變頻器56和/或將計算結果的泄壓組件54所需的泄壓信息輸送給泄壓組件54；系統還根據實時壓力和時間信息生成壓力隨時間變化的曲線圖數據，將實時壓力、設定壓力、設定時間、壓力隨時間變化的曲線圖數據、電機轉速信息輸送給顯示器52顯示。

3.4過程實現：系統以（0.1±0.025）MPa/s的速率升壓至3.0MPa，進入保壓倒計時從180s→0，然后系統泄壓，降壓至0。系統再在5s內使壓力從0升至0.05MPa，進入保壓倒計時從15s→0，系統以（0.1±0.025）MPa/ s的速率升壓至1.0MPa，進入保壓倒計時從15s→0，然后泄壓至0；觀察實驗噴頭，噴頭在整個試驗過程中無滲漏為合格；

3.5點擊系統停止，卸下灑水噴頭，試驗結束。

4　結論

該灑水噴頭試壓測試設備經過我公司一年多的運用，完全能滿足國標GB5135.1-2003規定的要求，實現灑水噴頭測試過程的自動化，測試準確、操作簡單，測試后可生成壓力隨時間變化的曲線圖；噴頭固定裝置可快速拆裝灑水噴頭；安裝架和水槽結構簡單、美觀實用，可增加噴頭固定裝置的安裝密度和方便排水。

參考：

[1]GB50084-2001,自動噴水滅火系統設計規范.

[2]GB5135.1-2003，自動噴水滅火系統第1部分：灑水噴頭.

[3]公安部消防局，消防安全技術實務.

[4]公安部消防局，消防安全技術綜合能力.

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《機械工程測試技術基礎》——熊詩波 黃長藝 主編

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