量化注入式泡沫滅火系統(tǒng)的設(shè)計*

解繼紅，杜 勇

(晉中學院，山西晉中 4030600)

1 引言

泡沫滅火系統(tǒng)是大型滅火系統(tǒng)的一種，在泡沫滅火系統(tǒng)中，泡沫混合液的混合比精確與否是影響滅火效果的核心因素，為此設(shè)計數(shù)字化控制的注入式泡沫比例混和裝置來控制泡沫液和消防水的流量，從而克服壓力式泡沫比例混合裝置流量范圍小和平衡式比例混合裝置計量不準確的缺點。

2 系統(tǒng)的組成和工作原理

注入式滅火系統(tǒng)主要由常壓泡沫液儲罐、流量計、持壓/泄壓閥、安全閥、泡沫比例混合器、泡沫液泵、可編程控制柜、手動觸摸屏及管道附件等組成。該裝置是依靠消防主管線上的數(shù)字流量計采集現(xiàn)行主管線水流量的大小，按設(shè)計的要求非常精確地提供泡沫液的混合比。如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)工作原理圖

當控制裝置獲取主管線流量計的流量數(shù)值時，經(jīng)過電腦換算出泡沫液需求量，同時通過PLC變頻器，指令泡沫液供給系統(tǒng)按要求供給泡沫液，并隨著主管線的不同流量提供準確的混合比。另外，泡沫液管線上也配備有流量計，其主要作用是用來修定泡沫液的供給量，并將數(shù)值反饋到控制裝置，由控制裝置隨時進行修正泡沫液供給系統(tǒng)，以得到更精確的泡沫液混合比，同時也將泡沫液混合比數(shù)字化處理。

3 系統(tǒng)關(guān)鍵組件的選擇及注意事項

由于該系統(tǒng)的傳輸介質(zhì)為具有腐蝕性的泡沫滅火劑，故整個系統(tǒng)組件應(yīng)具有良好的耐腐蝕性，其中一些主要組件可根據(jù)《泡沫滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》［1］(GB 50151)的要求來選擇。

3.1 泡沫液泵

齒輪泵和蝸桿泵的性能較為穩(wěn)定，在轉(zhuǎn)速和外界壓力微量變化時流量不會劇烈變化，而一般離心泵不具備此項性能，故注入式泡沫比例混和裝置的動力部分選擇齒輪泵或蝸桿泵。泡沫液泵的工作壓力和流量應(yīng)滿足系統(tǒng)設(shè)計要求，當采用水力驅(qū)動時，應(yīng)將其消耗的水流量計入泵的額定流量，泵的進口管道上應(yīng)設(shè)置真空壓力表或真空表，出口管道上應(yīng)設(shè)置壓力表、單向閥和回流管。

由于該套系統(tǒng)需要嚴格控制泡沫混合液的混合比，故對動力部分的選擇也是至關(guān)重要的。該套系統(tǒng)主要采用變頻調(diào)速的原理來控制混合比，因此選用交流電機作為該系統(tǒng)的動力，電機功率應(yīng)根據(jù)泡沫混合液的流量和混合比來確定。按國家標準要求［2］泡沫液泵應(yīng)設(shè)備用泵，其規(guī)格型號應(yīng)與工作泵相同，工作泵故障時應(yīng)能自動(或手動)切換到備用泵，因此備用泵也選用齒輪泵或蝸桿泵。

3.2 控制閥門和管道

低倍數(shù)、中倍數(shù)和高倍數(shù)泡沫滅火系統(tǒng)的水與泡沫混合液管道及泡沫-水噴淋系統(tǒng)的管道應(yīng)符合現(xiàn)行國家標準《自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》［3］(GB50084)的相關(guān)規(guī)定，且管道外壁應(yīng)進行防腐處理。

主要管道附件包括單向閥、閘閥、安全閥、智能流量計等。

(1)單向閥和閘閥一般按照管線直徑來選擇，材質(zhì)為不銹鋼。

(2)安全閥裝接在系統(tǒng)出液管線上，主要是為了防止系統(tǒng)壓力持續(xù)升高造成管道破裂，一般額定值為2.5 MPa，當系統(tǒng)壓力超過此設(shè)定值時，安全閥打開泄壓。

(5)智能流量計是用來采集系統(tǒng)中主管線水的流量和泡沫液的流量的，一般可采用電磁流量計、渦街流量計、超聲波流量計等，分別裝接在比例混合裝置的進水口和泡沫液出口處。

3.3 泡沫比例混合器

單罐容量不小于50.000 m3的內(nèi)浮頂和外浮頂儲罐，宜選擇計量注入式比例混合裝置，其混合比例一般常用的有3%和6%兩種規(guī)格［4］。

系統(tǒng)比例混合器的進口工作壓力與流量，應(yīng)在標定的工作壓力與流量范圍內(nèi)，且泡沫液注入點的泡沫液流壓力應(yīng)大于水流壓力，其壓差應(yīng)滿足產(chǎn)品的使用要求［5］。

為了保證流量計采集數(shù)據(jù)的準確性，流量計進口前和出口后直管段的長度應(yīng)不小于10倍的管徑;泡沫液進口管道上應(yīng)設(shè)單向閥以防止消防水進入泡沫液儲罐。

3.4 控制系統(tǒng)

該套系統(tǒng)可采用繼電器控制也可采用PLC控制，主要控制泡沫供給系統(tǒng)的啟動及泡沫液量的調(diào)節(jié)。

泡沫液量的調(diào)節(jié)主要靠控制柜內(nèi)的運算器、變頻器以及設(shè)在管線上的兩個智能流量計來進行，首先流量計將管線上的水流量及泡沫液流量反饋給控制系統(tǒng)，運算器再根據(jù)反饋回來的數(shù)據(jù)運算出瞬時泡沫液和水的混合比，然后與事先設(shè)定好的混合比數(shù)值進行比較，如果有偏差，就計算出偏差值，然后通過變頻器來調(diào)節(jié)泡沫供給系統(tǒng)中電機的頻率，使電機速度變慢或變快，從而調(diào)節(jié)泡沫液的輸出量，使系統(tǒng)的實際混合比盡可能的接近設(shè)定值，這樣就得到了較為精確的泡沫混合比不僅節(jié)約了泡沫液量，而且使系統(tǒng)的可靠性進一步加強。

3.5 泡沫液儲罐

由于該套系統(tǒng)采用注入泡沫液的方式，故泡沫液儲罐應(yīng)選用常壓儲罐，常壓罐的容積可達到十噸以上，這就有效克服了壓力式儲罐容積小的缺點。儲罐內(nèi)應(yīng)留有泡沫液熱膨脹空間和泡沫液沉降損失部分所占空間，出液口的設(shè)置應(yīng)保障泡沫液泵進口為正壓，且應(yīng)設(shè)置在沉降層之上。

4 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及特點

經(jīng)過系統(tǒng)組件的選擇和分析，設(shè)計注入式滅火系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 注入式泡沫滅火系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

注入式和平衡式泡沫比例混合裝置均采用齒輪泵或渦輪泵提供泡沫液，均采用常壓泡沫罐，在相同的技術(shù)參數(shù)下，兩者設(shè)備底架外形尺寸基本相同。但注入式泡沫比例混合裝置能從數(shù)字上直接而又準確地反映出混合比的大小，此外還可根據(jù)火災(zāi)現(xiàn)場的需求，設(shè)置不同混合比和不同類型的泡沫液，方便快捷。這些特點是平衡式泡沫比例混合裝置不具備的。

5 結(jié)語

量化注入式泡沫滅火系統(tǒng)不消耗壓力，可靠性及準確性高，特別適用于大中型泡沫滅火，大大提高了傳統(tǒng)泡沫滅火系統(tǒng)的效能。但目前，該套系統(tǒng)的動力部分只能采用電動機，而平衡式泡沫滅火系統(tǒng)則可以選用電動機、柴油機以及當前較為流行的水輪機，因此量化注入式滅火系統(tǒng)動力部分的擴展還有待進一步研究。

［1］ GB50151-2010.泡沫滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范［S］.

［2］ GB20031-2005.泡沫滅火系統(tǒng)及部件通用技術(shù)條件［S］.

［3］ GB50084-2001.自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范［S］.

［4］ 白殿濤，俞穎飛，田立偉，等.平衡式泡沫比例混合裝置及檢測中常見問題［J］.消防利學與技術(shù)，2009，28(10):755-756.

［5］ 郭鐵男.中國消防手冊［M］.上海:上?？茖W技術(shù)出版社，2007.