IG541惰性氣體滅火系統(tǒng)噴放管網(wǎng)壓力分析

劉天翔

摘要：GB50370—2005《氣體滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》中給出了壓力計(jì)算方法，但管網(wǎng)的計(jì)算噴放壓力與實(shí)際噴放壓力之間存在一定差異，而差異的大小是需要研究驗(yàn)證的，根據(jù)這樣的研究目的，搭建了試驗(yàn)保護(hù)區(qū)，對(duì)試驗(yàn)設(shè)備及管網(wǎng)進(jìn)行了壓力監(jiān)測(cè)，給出了壓力計(jì)算數(shù)據(jù)和實(shí)際監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。并對(duì)GB50263—2007《氣體滅火系統(tǒng)施工及驗(yàn)收規(guī)范》附錄E.3章節(jié)的模擬噴氣試驗(yàn)管網(wǎng)壓力進(jìn)行了推理。

關(guān)鍵詞：消防；IG541氣體滅火系統(tǒng)；減壓孔板；噴放時(shí)間

中圖分類號(hào)：X913.4? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ?文章編號(hào)：2096-1227（2024）03-0034-05

GB50370—2005《氣體滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》[1]中IG541惰性氣體滅火系統(tǒng)，采用一級(jí)充壓（15.0MPa）時(shí)，要求系統(tǒng)噴頭噴放壓力不小于2.0MPa（絕對(duì)壓力）。其噴放過程中點(diǎn)壓力—瓶組壓力、減壓孔板前后壓力、噴頭壓力等各節(jié)點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算和試驗(yàn)；依據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)模擬噴氣試驗(yàn)時(shí)壓力值進(jìn)行推理。

1 試驗(yàn)區(qū)及滅火系統(tǒng)構(gòu)建

氣體滅火保護(hù)區(qū)按照GB50370—2005《氣體滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》設(shè)計(jì)一套測(cè)試用IG541惰性氣體滅火系統(tǒng)。保護(hù)區(qū)的空間尺寸為12.08m×5.99m×4.4m≈318m3，滅火系統(tǒng)采用一級(jí)充壓（15.0MPa）IG541惰性氣體滅火系統(tǒng)，滅火劑儲(chǔ)瓶規(guī)格為82L，計(jì)算儲(chǔ)瓶數(shù)為13瓶。圖1為滅火系統(tǒng)管網(wǎng)平面布置圖，圖2為滅火系統(tǒng)管網(wǎng)示意圖。保護(hù)區(qū)系統(tǒng)管網(wǎng)部分輸入?yún)?shù)見表1。

2 項(xiàng)目來源以及相關(guān)要求

本試驗(yàn)項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)為某消防器材股份有限公司實(shí)驗(yàn)室（國家CNAS認(rèn)證實(shí)驗(yàn)室），所用于測(cè)試的IG541惰性氣體滅火裝置、管網(wǎng)及噴嘴布置根據(jù)滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖進(jìn)行設(shè)置。

具體試驗(yàn)測(cè)試要求：B類火滅火試驗(yàn)，要求按照GB25972—2010《氣體滅火系統(tǒng)及部件》[2]附錄C.5方法進(jìn)行試驗(yàn)，滿足GB25972—2010附錄C.4要求。

3 項(xiàng)目實(shí)施順序及安排

B類火滅火試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)模型為搭建試驗(yàn)空間中心位置設(shè)置架空的油盤火。

試驗(yàn)空間內(nèi)頂板和吊頂下安裝感溫探測(cè)器4只及感煙探測(cè)器2只，并和火災(zāi)報(bào)警控制器連接，當(dāng)試驗(yàn)空間內(nèi)點(diǎn)燃試驗(yàn)油盤，試驗(yàn)空間中的溫度和煙濃度先后迅速上升，感溫感煙探測(cè)器響應(yīng)，控制器接到探測(cè)器火災(zāi)信號(hào)后，確認(rèn)火災(zāi)發(fā)生后，啟動(dòng)滅火系統(tǒng)裝置開始噴射滅火劑。整個(gè)滅火過程為探測(cè)、邏輯判斷、確認(rèn)、啟動(dòng)、釋放的整體聯(lián)動(dòng)過程，符合GB50116—2013《火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》[3]的滅火控制聯(lián)動(dòng)要求。

4 試驗(yàn)內(nèi)容

B類火滅火試驗(yàn)（參照GB25972—2010《氣體滅火系統(tǒng)及部件》中附錄C.5的方法）。

4.1? 試驗(yàn)準(zhǔn)備

4.1.1? 試驗(yàn)空間

模擬通信機(jī)房長(zhǎng)×寬×高＝12.08m×5.99m×

4.4m≈318m3，高度包括吊頂上1.4m、吊頂下3.0m。

試驗(yàn)空間吊頂下部分在2.3m以上的外墻，設(shè)有泄壓口（ZXYWN10），吊頂上部分在4.1m以上的外墻，設(shè)有泄壓口（ZXYWN05）。

4.1.2? 滅火系統(tǒng)

滅火系統(tǒng)裝置由某消防科技有限公司制造提供。

滅火劑噴放量按實(shí)際試驗(yàn)空間B類油盤火災(zāi)、設(shè)計(jì)濃度37.5%計(jì)算，并考慮試驗(yàn)空間的實(shí)際泄漏和滅火劑瓶組內(nèi)剩余量。實(shí)際滅火時(shí)間以系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算書提供的數(shù)據(jù)作為考核指標(biāo)。

4.1.3? 噴嘴布置

試驗(yàn)空間內(nèi)吊頂上安裝噴嘴2只，吊頂下安裝噴嘴2只。

4.1.4? 滅火系統(tǒng)布置和試驗(yàn)空間情況

滅火裝置布置和試驗(yàn)空間的情況，參見圖1滅火系統(tǒng)管網(wǎng)平面布置圖、圖2滅火管網(wǎng)示意圖、圖3滅火控制設(shè)備布置和試驗(yàn)空間示意圖。

4.1.5? 壓力測(cè)量

根據(jù)試驗(yàn)需要測(cè)量滅火劑噴射時(shí)噴嘴前端的壓力，吊頂上和吊頂下各取一處噴嘴；滅火劑儲(chǔ)瓶瓶閥處設(shè)置壓力監(jiān)測(cè)裝置；上述壓力監(jiān)測(cè)點(diǎn)均需連續(xù)測(cè)量。

4.1.6? 試驗(yàn)燃料

燃料油為正庚烷。

4.2? 試驗(yàn)?zāi)Ｐ?/p>

試驗(yàn)空間油盤為正方形，面積0.25m2±0.02m2，高度100mm，油盤壁厚6mm，底部距地面600mm。油盤布置位置見圖4。

4.3? 試驗(yàn)步驟

試驗(yàn)空間油盤內(nèi)加入12.5L正庚烷，油盤底部墊水，液面距油盤上沿50mm，開啟氧濃度分析儀和測(cè)溫儀表，使之處于正常工作狀態(tài)。

將滅火控制盤設(shè)置為手動(dòng)狀態(tài)，連接滅火控制盤和電磁閥，點(diǎn)燃試驗(yàn)空間及地板下油盤及實(shí)驗(yàn)罐，關(guān)閉試驗(yàn)空間門窗，然后將滅火控制盤設(shè)置為自動(dòng)狀態(tài)，預(yù)燃30s，系統(tǒng)采取自動(dòng)啟動(dòng)，控制器接到探測(cè)器報(bào)警后確認(rèn)后，發(fā)出啟動(dòng)信號(hào)，經(jīng)延時(shí)后，滅火系統(tǒng)啟動(dòng)，噴放滅火劑實(shí)施滅火。

4.4? 記錄數(shù)據(jù)

試驗(yàn)記錄：滅火系統(tǒng)噴射延遲時(shí)間和噴射時(shí)間，各監(jiān)測(cè)點(diǎn)壓力；滅火時(shí)間；釋放到試驗(yàn)空間內(nèi)的滅火劑總量。

5 系統(tǒng)管網(wǎng)壓力計(jì)算

5.1? 保護(hù)區(qū)參數(shù)及計(jì)算結(jié)果如下：

保護(hù)區(qū)形狀為規(guī)則：長(zhǎng)12.08m，寬5.99m，高4.4m，容積318m3。

IG541惰性氣體滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)依據(jù)GB50370—2005《氣體滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》中關(guān)于IG541滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)章節(jié)。

系統(tǒng)設(shè)計(jì)壓力15MPa。

噴放時(shí)間52s，保護(hù)區(qū)海拔高度約等于0m，管網(wǎng)計(jì)算段數(shù)為11。

設(shè)計(jì)溫度20℃，校核溫度20℃。

設(shè)計(jì)滅火濃度37.5%，校核滅火濃度38.83%，噴放后濃度小于等于43%，符合有人滯留場(chǎng)所的設(shè)計(jì)濃度。

設(shè)計(jì)用量212.22kg，滅火劑重量225.0859kg，儲(chǔ)存用量225.0859kg。

滅火劑儲(chǔ)瓶容積82L，儲(chǔ)瓶數(shù)13只，系統(tǒng)管網(wǎng)容積約為172L，儲(chǔ)瓶總?cè)莘e1066L。

該保護(hù)區(qū)泄壓口面積0.12m2。

減壓孔板減壓值2.25MPa，減壓孔板減壓比0.5965993，減壓孔板通徑DN65，減壓孔板內(nèi)孔直徑23.1mm。

5.2? 系統(tǒng)管網(wǎng)計(jì)算結(jié)果

系統(tǒng)管網(wǎng)計(jì)算結(jié)果（第一部分）見表2，系統(tǒng)管網(wǎng)計(jì)算結(jié)果（第二部分）見表3。

6 管道壓力監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及分析

滅火劑儲(chǔ)瓶壓力監(jiān)控曲線見圖5，管網(wǎng)管道壓力監(jiān)控曲線見圖6。

過程中點(diǎn)壓力在滅火劑儲(chǔ)瓶釋放50%時(shí)，即當(dāng)鋼瓶壓力為充裝壓力的50%時(shí)，從噴放曲線上看，是滅火劑儲(chǔ)瓶噴放第10s左右時(shí)，由上圖的壓力讀取，各點(diǎn)的壓力值與計(jì)算書的壓力是基本相符的，誤差在10%范圍內(nèi)。

7 模擬噴氣試驗(yàn)壓力變化情況推理

按照GB50263—2007《氣體滅火系統(tǒng)施工及驗(yàn)收規(guī)范》[4]E.3條款中“E.3.1模擬噴氣試驗(yàn)的條件應(yīng)符合下列規(guī)定：1IG541混合氣體滅火系統(tǒng)及高壓二氧化碳滅火系統(tǒng)應(yīng)采用其充裝的滅火劑進(jìn)行模擬噴氣試驗(yàn)。試驗(yàn)采用的儲(chǔ)存容器數(shù)應(yīng)為選定試驗(yàn)的防護(hù)區(qū)或保護(hù)對(duì)象設(shè)計(jì)用量所需容器總數(shù)的5%，且不得少于1個(gè)。4 模擬噴氣試驗(yàn)宜采用自動(dòng)啟動(dòng)方式。”

本試驗(yàn)保護(hù)區(qū)模擬噴氣試驗(yàn)采用該保護(hù)區(qū)的設(shè)計(jì)滅火劑儲(chǔ)瓶數(shù)的5%，且不少于1瓶作為試驗(yàn)鋼瓶，按照上例的系統(tǒng)來計(jì)算，13×5%＝0.65瓶，取1瓶。

按照1瓶滅火劑在原有的管網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行壓力計(jì)算，其各點(diǎn)的壓力為全量噴放計(jì)算書的壓力值的10%～20%，減壓孔板后管道過程中點(diǎn)壓力約為0.65MPa，噴頭入口處過程中點(diǎn)壓力約為0.3MPa，最大峰值約為1.5MPa。

8 結(jié)束語

在壓力計(jì)算和實(shí)際測(cè)試中，氣體滅火管網(wǎng)系統(tǒng)峰值壓力及過程中點(diǎn)壓力與系統(tǒng)設(shè)計(jì)管道大小、設(shè)計(jì)噴放時(shí)間長(zhǎng)短有關(guān)，即當(dāng)設(shè)計(jì)流量變化時(shí)，其各點(diǎn)的壓力也會(huì)隨之變化。對(duì)于一級(jí)充壓IG541氣體滅火系統(tǒng)的減壓孔板后管道各點(diǎn)過程中點(diǎn)壓力（計(jì)算壓力）均不應(yīng)大于3.7MPa，其實(shí)際噴放瞬時(shí)峰值壓力也會(huì)在7MPa以下。對(duì)于模擬噴氣試驗(yàn)來說，其各點(diǎn)峰值壓力和過程中點(diǎn)壓力均會(huì)小于設(shè)計(jì)計(jì)算值。

參考文獻(xiàn)

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[2]GB 25972—2010 氣體滅火系統(tǒng)及部件[S].

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[4]GB 50263—2007 氣體滅火系統(tǒng)施工及驗(yàn)收規(guī)范[S].