自动喷水灭火系统设计消防专业2本科毕设论文.doc
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1、毕业设计开题报告院 系专 业学 号姓 名指导教师1 自动喷水灭火系统设计1.1 系统简介自动喷水灭火系统按喷头形式分为开式和闭式。闭式自动喷水灭火系统,根据工作原理不同分为湿式喷水灭火系统、干式喷水灭火系统、预作用喷水灭火系统、干湿式喷水灭火系统和循环系统五种类型。湿式喷水灭火系统是自动喷水灭火系统中最基本的系统形式,由闭式喷头、管道系统、湿式报警阀、报警装置和给水设备等组成,和其他系统相比具有以下优点:(1) 系统简单,施工、管理方便。湿式自动喷水灭火系统与其他系统相比较,结构简单,仅有湿式报警阀和必要的报警装置和供水设施即可。因此,施工、管理方便,充水后无需更多的管理,管道接头和坡度敷设都
2、没有干式自动喷水灭火系统要求严格。(2) 比较经济。由于上述因素决定了湿式自动喷水灭火系统建设投资低,经常管理费用少,并节省能源。(3) 灭火速度快,控制率高。这是湿式自动喷水灭火系统最根本的一个特点。湿式自动喷水灭火系统管道中充满着压力水,火灾时的高温会使感温元件受热动作,立即喷水灭火。该系统在世界上使用时间最长、灭火控火率最高。(4) 适用范围广。湿式自动喷水灭火系统适用于环境温度不低于4oC和不高于70oC的建筑物内或场所。在寒冷地区,采暖的建筑物内也可使用6。1.2 系统选型湿式自动喷水灭火系统具备以上种种优点,适用范围只对温度有所要求。本建筑为办公楼,具有采暖设施,最适合选用湿式自动
3、喷水灭火系统。1.3 系统组成及工作原理湿式自动喷水灭火系统由闭式喷头,管道系统,湿式报警阀,报警装置和给水设备组成。该系统在报警阀的上下管道中始终充满着压力水,所以称为湿式喷水灭火系统。其工作原理为:火灾发生时,火焰或高温气流使闭式喷头的热敏感元件动作,喷头开启,喷水灭火。此时,管网中的水由静止变为流动,水流使水流指示器动作送出电信号,在报警控制器上指示某一区域已在喷水。由于喷头开启泻压,在压力差的作用下,原来处于关闭状态的湿式报警阀就自动开启。压力水通过湿式报警阀,流向灭火管网,同时打开通向水力警铃的通道,水流冲击水力警铃发出声响报警信号。消防控制中心根据水流指示器或压力开关的报警信号,自
4、动启动消防水泵向系统加压供水,达到持续自动喷水灭火的目的5。图1.1 湿式自动喷水灭火系统工作原理流程图1.4 湿式自动喷水灭火系统设计1.4.1 设计技术数据:本建筑地上部分火灾危险等级为中,地下为中危险等级。表1.2 民用建筑和工业厂房的系统设计基本参数火灾危险等级喷水强度(L/minm2)作用面积(m2)喷头工作压力(MPa)轻危险等级41600.10中危险等级I级6II级8严重危险等级I级12260II级16注:系统最不利点处喷头的工作压力,不应低于0.05MPa地上部分:设计喷水强度:q=6.0L/(minm2);设计作用面积:A=160m2;最不利点处喷头工作压力:P0=0.1MP
5、a地下部分:设计喷水强度:q=8.0L/(minm2);设计作用面积:A=160m2;最不利点处喷头工作压力:P0=0.1MPa1.4.2 选择与布置喷头:在闭式自动喷水灭火系统中,闭式喷头担负着探测火灾、启动系统和喷水灭火的任务,是系统中的关键组件6。自动喷水灭火系统设计规范6.1.2条规定:闭式系统的喷头ZSTX15B68o,其公称动作温度宜高于环境最高温度30oC。根据本建筑所处地理位置为东北沈阳,这里夏季最高温度可达33oC左右。选择下垂型闭式洒水喷头,动作温度为68oC,公称直径15mm,额定工作压力为1.2MPa,流量特性系数K=80。表1.3 同一根配水支管上喷头的间距及相邻配水
6、支管的间距喷水强度(L/min.m2)正方形布置的边长(m)矩形或平行四边形布置的长边边长(m)一只喷头的最大的保护面积(m2)喷头与边墙的最大距离(m)续表5.34 4.4 4.5 20.0 2.26 3.6 4.0 12.5 1.88 3.4 3.6 11.5 1.71220 3.0 3.6 9.0 1.5根据规范的要求和建筑的结构布置喷头,具体布置见平面图。 1.4.3 网管布置按照水平干管的敷设位置,可以布置成枝状式和环状式。因为该楼内冬季有取暖设备,不存在结冻问题,考虑到经济性,在不影响安全的情况下,系统供水管网布置为枝状;为了方便施工,不更多的开凿墙壁,支管布置为中央末端型给水方式
7、;管道采用镀锌钢管,每根配水支管或配水管的直径不应小于25mm,每根配水支管上设置的喷头数均不超过8个7。1.4.4 确定管径根据表5.3进行初步选择,再用经济流速校核,确定实际管径4。表1.4 中危险级场所中配水支管、配水管控制的标准喷头数 管径(mm)F25F32F40F50F65F80F100准许安装喷头个数(个) 1 3 4 8 12 32 641.4.5 确定最不利点为了使给水设备按设计的要求把水送到各个用水设备处必须进行水力计算,在进行水力计算之前要确定系统的最不利点。本建筑为10层,最不利点在最高层距竖管最远的那个喷头处,如最不利点管路图所示。1.4.6 湿式报警阀的设置每个湿式
8、报警阀最多可控制800个喷头,在此系统中,共设置3个湿式报警阀,控制三个区域:-13层,47层,810层1.4.7 网管水力计算q=k (5.1)式中,q为喷头流量(L/min); P为喷头工作压力(MPa); K为喷头流量系数。Qs= (5.2)式中,Qs为系统设计流量(L/s); qi为最不利点处作用面积内各喷头节点的流量(L/min); n为最不利点作用面积内的喷头数。 (5.3)式中:v为管道内的平均流速(m/s); d为管道内径(m)。 (5.4)式中,i为每米管道的水头损失(MPa); v为管道内的平均流速(m/s); dj为管径的计算内径(m);取值应按管道的内径减1mm确定。h
9、=iL (5.5)式中,h为管道的沿程水头损失(MPa); i为每米管道的水头损失(MPa/m);L为管道长度(m)。管道的局部水头损失采用当量长度法计算:hj=iL (5.6)式中,h为管道的局部水头损失(MPa); i为每米管道的水头损失(MPa); L为管件当量长度(m)4 。各个管件的当量长度见下表表1.5 当量长度表(m)称名件管 管件直径(mm)25324050658010012515045弯头0.30.30.60.60.90.91.21.52.190弯头0.60.91.21.51.82.13.13.74.3三通或四通1.51.82.43.13.74.66.17.69.2蝶阀1.8
10、2.13.13.72.73.1闸阀0.30.30.30.60.60.9 续表5.4止回阀1.52.12.73.44.34.96.78.39.8异径接头3225403250 4065 5080 65100 801251001501252001500.20.30.30.50.60.81.11.31.6注:1.过滤器当量长度的取值,由生产厂提供; 2.当异径接头的出口直径不变而入口直径提高1级时,其当量长度应增大0.5倍;提高2级或2级以上时,其当量长度应增加1.0倍。水泵扬程用下式计算8 H=h +P0+ (5.7)式中,H为水泵扬程或系统入水口的供水压力(MPa);h为管道沿程和局部的水头损失的
11、累计值(MPa),湿式报警阀、水流指示器取值0.02 MPa,雨淋阀取值0.07 MPa; P0为最不利点处喷头的工作压力(MPa);为最不利点处喷头与消防水池的最低水位或系统入口管水平中心线之间的高度差,当系统入口管或消防水池最低水位高于最不利点处喷头时应取负值(MPa);管网水力计算过程如下:顶层最不利区域图1.2 顶层最不利区域管网布置图节点1处: 此处采用的是中央末端型管网,即配水管垂直平分配水支管,在配水管两边的喷头及管路情况完全一样。所以: 管段1-2: 节点2处: 管段2-3: 节点3处: 管段b-c: 管段3-4: 节点4处: 节点i处: 节点4处: 特性系数法校核流量:管段4
12、-5: 节点5处: 支管d-5: 支管h-5: 所以 管段: 管段5-6: 节点6处: 管段: 管段6-7: 节点7处: 管段: 管段7-8: 节点8处: 说明:因为管段和f-5的布置完全相同,所以它们用相同的虚拟流量和压力。即 特性系数法校核流量管段8-9: 节点9处: 说明:因为管段和g-5的布置完全相同,所以它们用相同的虚拟流量和压力。 即 特性系数法校核流量管段9-10: 节点10处: 说明:因为管段和的布置完全相同,所以它们用相同的虚拟流量和压力。 即 特性系数法校核流量管段10-阀: 表1.6 地下右侧最不利区域水力计算表节点管段节 点压 力MPa流 量q(L/s)流 速v(L/s
13、)管 径d(mm)每米管道水头损 失MPa/m当 量长 度L(m)水 头损 失MPa10.12001-21.462.75250.00933.20.030020.15002-33.123.29320.00913.20.029030.17903-44.962.34500.00271.60.004340.18334-53.123.29320.00911.60.029050.15006-51.462.75250.00933.20.030060.12004-78.082.29650.00083.40.002870.18618.147-816.224.60650.00763.40.025980.21208
14、.268-阀24.482.831000.0016570.09151-80.09201-阀0.1835表1.7 地下左侧最不利区域水力计算表节点管段节点压力MPa流 量q(L/s)流 速v(L/s)管 径d(mm)每米管道水头损失MPa/m当量长 度L(m)水头损失MPa10.12001-21.462.75250.009320.018620.13862-43.053.22320.00873.60.028830.12004-54.564.76320.019050.095050.26345-108.473.61500.00652.80.0182100.281610-1412.593.72650.00
15、355.50.0193140.300914-2017.553.43800.00310.70.0022200.303120-2432.333.741000.00282.60.0073240.310424-阀34.342.461250.0009480.04321-240.19041-阀0.2336通过对计算结果比较可知顶层的最不利点为系统的最不利点,顶层最不利区域内流量为系统的总流量,即Qz=49.08L/s。1.4.8 计算消防水泵的扬程选择消防水泵H=h +P0+=0.1942+0.0008(55.6+9.23+4.3+0.92+9.8+88)+0.02+0.04+369.8+0.1=856.
16、7KPa=87.4mH2O选择IS125-100-315B清水泵两台,一用一备。表1.8 自喷系统消防水泵参数表型号IS125-100-315B流量(L/m)50.4扬程 (m)103转数 (r/min)2900功率轴(KW)71.74机(KW)90效率()71必需汽蚀余量(m)4.52 给水设备的设计 2.1 消防水箱消防水箱容积为:Vf=0.06QfTx (6.1)式中,Vf为消防储备水容积(m3 );Qf为室内消防用水总量(L/s);Tx为水箱保证供水的消防时间(min),一般取Tx=10min。Vf=0.06QfTx0.06(34.0249.08)1049.86m3水箱为462.2m3
17、的矩形钢板水箱,水箱设置在楼顶的水箱间内,箱底距水箱间地面0.6m。2.2 消防增压稳压设备6.2.1气压罐 1. 自喷系统气压罐的工作压力计算9(1)气压罐最小设计压力 (6.2)式中,P1为气压罐最小设计工作压力,(MPa);罐底与最不利点灭火设备的高差静水压(MPa);为罐底与最不利点灭火设备的管路总水头损失(MPa);Hxh 为最不利点灭火设备所需的水压(MPa); 当为上置式消防增压稳压设备时,为负值;当为下置式增压稳压设备时为正值。P1=-0.01+0.2609+0.00121+0.1=352.1KPa=0.3523MPa(2)消防水泵启动压力MPa(3)稳压泵启动压力Ps1=P2
18、+(0.020.03) (6.3)式中,Ps1为稳压泵启动压力(MPa)。Ps1=0.4697+0.02=0.4897 MPa (4)稳压泵停泵压力Ps2= Ps1 +(0.050.06) (6.4)式中,Ps1为稳压泵停泵压力(MPa)。Ps2=0. 4897+0.06=0.5497 Mpa2. 自喷系统气压罐容积的计算消防储存水容积Vx=5130=150L/s气压罐总容积的确定: (6.5)式中,为气压罐总容积(m3);为消防储水容积(m3);为压缩空气充装比,一般取0.650.85。本建筑取0.75。3. 消火栓系统气压罐的工作压力计算(1) 气压罐最小设计压力根据公式6.2计算P1=-
19、(9.84)+176.4+0.0393359.8=150.7KPa=0.1507MPa(2)消防水泵启动压力MPa(3)稳压泵启动压力Ps1=P2+(0.020.03) 式中,Ps1为稳压泵启动压力(MPa)。Ps1=0.2009+0.02=0.2029 MPa (4)稳压泵停泵压力Ps2= Ps1 +(0.050.06) 式中,Ps1为稳压泵停泵压力(MPa)。Ps2=0. 2029+0.06=0.2089 MPa4. 消火栓系统气压罐容积的计算消防储存水容积Vx=5230=300L/s气压罐总容积的确定: 式中,为气压罐总容积(m3);为消防储水容积(m3);为压缩空气充装比,一般取0.6
20、50.85。本建筑取0.75。2.2.2 稳压泵选型1. 稳压泵的流量稳压泵的流量应在3min内补足气压罐内实际稳压水容积11。消火栓系统取Qw=3L/s自喷系统取Qw=1L/s2. 稳压泵的扬程消火栓系统 自喷系统消火栓系统选择稳压泵型号XBD3.2/565L90 自喷系统选择稳压泵型号XBD3.2/580L1502.3 水泵接合器室内消火栓给水系统和自动喷水灭火系统应设水泵接合器,水泵接合器的数量应按室内消防用水量经计算确定。每个水泵接合器的流量应按1015L/计算12。本建筑地处寒冷地区,根据以上要求和两个系统的总流量(83.1L/s)选择7个地下式水泵结合器。其中消火栓系统(34.02
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