核電站電動輔助給水泵噴淋管線現場修改

楊文磊

摘 要：核電廠房內噴淋管線的布置是為了在火災發生后能起到自動滅火作用，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輔助給水泵上方部分消防管道，本文以此為背景，對自動噴水滅火系統噴頭在核島安裝階段的設計修改原則進行闡述，希望本文能對后續項目中消防管道二次設計及安裝起到指導性作用。

關鍵詞：消防噴淋系統；噴頭；安裝規范；設計修改

引言

核島消防系統是為了撲滅在核島內可能發生的火災而設立的，主要以自動噴水滅火系統為主，而噴頭作為自動噴水滅火系統中的灑水部件，噴頭主要通過及時感溫開放噴頭和噴灑水量達到控制初期火災和滅火的目的。噴頭的布置要均勻并保證在作用面積內有足夠的噴水強度。

消防系統噴淋管線管徑較小、現場安裝環境復雜，噴頭位置常為滿足大管管道安裝而做調整。部分施工技術人員缺乏對噴頭布置規范的了解，僅為滿足管道落位安裝調整噴頭位置，導致后期試驗噴淋期間無法實現噴淋面積覆蓋，甚至在遇到工況時無法實現滅火功能。

1噴頭設計總則

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

3）噴頭的布置應均勻灑水和滿足設計噴水強度的要求；

4）噴頭的布置應不超出其最大保護面積以及噴頭最大和最小間距。其中《自動噴水滅火系統設計規范》已對設計噴水強度以及噴頭最大保護面積做出規定。

1.2 噴水半徑和噴頭布置

噴水半徑不同于噴頭的計算半徑，是在計算噴水半徑的基礎上，考慮噴水強度、噴水均勻性、噴頭的受熱條件，根據《自動噴水滅火系統設計規范》規定得出的數值。在系統噴水時不能出現未被覆蓋的盲區，還應盡量避免出現過多的重復覆蓋區域，這些與設置場所危險等級要求的噴水強度、噴頭的流量系數和工作壓力有關。

噴頭的布置除了要考慮障礙物阻擋的影響外，還必須考慮火災時煙羽流對其動作的影響，以及噴頭動作后相互之間的影響。

1.3 噴頭間距計算

噴頭流量計算公式

式中：Q 為噴頭流量，L/min；

K 為噴頭流量系數；

P 為噴頭工作壓力，MPa。

噴水量確定后，根據建筑危險級的設計噴水強度，，可計算出作用面積內每個噴頭的保護面積為：

式中：F 為保護面積m2。

X為設計噴水強度

2.實例分析

2.1問題背景介紹

W128房間1ASG001PO電動給水泵噴淋管線，原始設計管線在設備上方，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，影響設備吊車運行以及設備吊裝，需對相關的管道布置進行修改。在修改完成驗收階段，對噴頭位置、數量、安裝位置提出異議，隨導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參數：

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：81

動作溫度：68°

噴頭高度：51MM

2.3系統參數

核島ASG系統氣動泵和電動泵的消防系統是自動啟動。當環境溫度達到68°時，閉式噴頭上的玻璃球罩自動破裂、水噴淋系統開始動作進行滅火，該系統最小噴水強度為15L/min/m2，對每臺ASG泵需予以保護的面積約為10m2。

2.4已建項目修改方案問題

分析原設計及修改后噴灑面積圖可以發現，雖然此部分管線已經現場安裝，并通過上游業主驗收，但在原設計及修改方案中依舊存在以下幾點問題：

1）原設計圖紙中噴頭間距1M，遠遠小于噴頭廠家提供的最小半徑，不滿足安裝規范要求。修改方案移動了與土建梁體沖突噴頭位置、對噴頭間距進行調整以滿足機械軌道梁安裝；新增三個噴頭以滿足設備噴淋要求。從位置關系圖中看，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于密集。噴頭布置間距的縮小，一定程度上可增加噴水強度，有利于控制和撲滅火災但也會產生新的問題。設計規范中對于不同危險等級的消防給水系統要求其供水量不同。在同一危險級中，噴頭布置過密，會造成火災中開放噴頭過多，從而導致系統保護的作用面積內其余部分供水量不足，不利于控制火災的蔓延。另一方面，相鄰噴頭間距過小易造成兩噴頭噴水交叉影響，水滴的穿透性減弱；還會造成相鄰噴頭溫度的降低而延遲噴頭的開放時間。

3）噴頭距離周邊土建梁體距離過近，與梁距離不滿足規范中要求。

2.5新方案設計

結合現場實際情況，在滿足設計規范前提下，對噴淋管線進行重新設計。

根據《自動噴水滅火系統設計規范》用任意四只噴頭組成的保護面積來表示單只噴頭的平均保護面積、平均噴水強度作為衡量噴頭布置間距的重要指標。在系統最不利點四個噴頭ABCD圍成的面積正方形ABCD的面積為S，只要保證S內的噴水強度不小于系統最小噴水強度即可。

布置噴頭數量為4，噴頭間距為1838MM，由上節可知噴頭合理保護半徑為R=1.311M，對噴頭進行正方形布置。

流量計算：

此時實際噴淋面積為：S=17.3732M2

總流量：Q=4×81L/MIN=324L/MIN

則由公式的平均噴淋強度為：=324/17.3732=18.65L/MIN，滿足設計要求。

當噴頭數量為4滿足系統最小噴水強度時，噴灑區域出現小部分空白區域，無法實現無空白噴淋，所以變更為長方形布置，噴頭數量增為6：

1）噴淋強度計算

此時實際噴淋面積為：S=24.2M2

總流量：Q=6×81L/MIN=486L/MIN

則由公式的平均噴淋強度為：=486/24.2=20.08L/MIN，滿足設計要求。

2）結合現場實際分析

分析噴頭布置圖可以發現，噴頭就位后，與梁距離同樣不滿足規范中7.2.1要求，無法實現噴淋功能。

在滿足規范要求下，如確認噴頭距頂距離會影響噴頭熱量感應，則可添加集熱罩處理。

經分析土建梁與噴頭標高關系，對噴頭支管進行修改，修改結果如下圖。由ANSI B 1.20.1-1983標準可計算出，修改后噴頭濺水盤距離天花板高度為483MM，滿足規范中不大于550MM的規定。

經對噴頭支管進行修改后，方案較原設計及已建項目修改方案有以下優點：

1、噴頭自身間距及與土建梁間距已滿足規范要求；

2、噴灑面積更大，水量分布均勻，且水量利用更合理；

3.結論

本文件闡述了噴淋管線中噴頭的設計原則及其重要性，詳細論述了核電站電動輔助給水泵改進項現場設計過程。在后續項目消防管道噴淋系統設計及現場二次設計過程中，設計人員必須熟知現場布置及上游參數，深入了解消防噴淋系統規范，精心設計，提高對消防自動噴水滅火系統的認識，確保后續系統安全。

參考文獻

[1]中華人民共和國國家標準：《自動噴水滅火系統設計規范》，GB 50084-2001（2005年版）；

[2]中華人民共和國國家標準：《自動噴水滅火系統設計規范》，GB 50084-2001（2005年版）條文說明；

[3]核島消防系統手冊：劉文芳編制，胡亞蕾、史鳳華審定，2009；

[4]標準響應噴頭技術資料：唐鶴松編制，范一鳴，韓彥永審定，2007；

[5]自動噴水滅火系統噴頭布置極限間距探討：彭靈芝 2012；