商場自動噴水滅火系統(tǒng)可靠性分析

陳 靜，李 迪

(1.保定市消防支隊，河北 保定 071000； 2.公安部警衛(wèi)局警衛(wèi)隊，北京 100083)

商場自動噴水滅火系統(tǒng)可靠性分析

陳 靜1，李 迪2

(1.保定市消防支隊，河北 保定 071000； 2.公安部警衛(wèi)局警衛(wèi)隊，北京 100083)

以某商場的自動噴水滅火系統(tǒng)為例，建立事故樹圖形，明確各故障因素之間的邏輯關(guān)系，并經(jīng)過數(shù)據(jù)收集與計算得出整個系統(tǒng)的故障概率。在此基礎(chǔ)上，提出了提高自動噴水滅火系統(tǒng)可靠性的方法，以最大限度降低商場火災(zāi)事故的危害。

商場建筑；自動噴水滅火系統(tǒng)；可靠性；事故樹

大型商場建筑中，自動噴水滅火系統(tǒng)是最重要的滅火系統(tǒng)，在火災(zāi)發(fā)生后，可以對火災(zāi)進行有效的控制與撲救，為建筑內(nèi)部人員疏散爭取更多的時間。因此，借助風(fēng)險分析方法研究商場自動噴水滅火系統(tǒng)的可靠性，使整個系統(tǒng)能在火災(zāi)發(fā)生時可靠運行，這是擺在我們面前的一個重要的消防課題。本文以某商場的自動噴水滅火系統(tǒng)為例，利用事故樹分析法進行可靠性評估，從而為商場自動噴水滅火系統(tǒng)的可靠性提供依據(jù)，最大限度減少商場火災(zāi)事故的危害。

1 工程概況

某商場地下部分2層，其中地下二層為設(shè)備用房，層高3.0 m，地下一層為庫房，層高2.5 m；地上部分4層，第一至四層為商場，第一層層高6.0 m，二至四層層高均為3.0 m。屋頂設(shè)有電梯機房及水箱間，建筑主體高度16.0 m，總建筑面積為30 238 m2。

該工程采用濕式自動噴水滅火系統(tǒng)，按中危險級Ⅱ級設(shè)計，最不利點處噴頭的最低工作壓力取0.05 MPa，實際總用水量為30 L·s-1。每層的噴頭按矩形面積法布置，保證覆蓋需設(shè)噴頭的所有場所。

2 繪制事故樹

把最不希望發(fā)生的故障狀態(tài)作為故障分析的目標(在事故樹中定義為頂事件)，該商場自動噴水滅火系統(tǒng)事故樹的頂事件為火災(zāi)發(fā)生后系統(tǒng)不噴水。確定頂事件后，找出導(dǎo)致這一事件發(fā)生的所有可能的直接原因和因素(在事故樹中定義為中間因素或稱中間事件)，再找出導(dǎo)致這些中間故障事件發(fā)生的所有可能的直接原因，直到找出故障的基本原因(在事故樹中定義為基本事件)。用相應(yīng)的代表符號及邏輯門把頂事件、中間事件、基本事件連接。該商場自動噴水滅火系統(tǒng)事故樹如圖1所示。

3 事故定量分析

通過圖1可以清晰地了解整個系統(tǒng)的故障因素，之后要進行一些測試，得到可靠的數(shù)據(jù)進行定量分析，這樣才能求出整個自動噴水滅火系統(tǒng)的故障概率，從而對其可靠性進行整體、準確的評估。針對該商場的自動噴水滅火系統(tǒng)整體性能，在不同的時間段內(nèi)分別對整個系統(tǒng)進行了三次統(tǒng)計，并對系統(tǒng)基本事件的故障概率進行了相應(yīng)的記錄，自動噴水滅火系統(tǒng)基本事件故障概率見表1。

圖1 某商場自動噴水滅火系統(tǒng)事故樹

基本事件故障概率統(tǒng)計第一次第二次第三次平均故障概率玻璃球不破裂x10.0200.0100.0300.020噴頭堵塞x20.0100.0100.0200.013管網(wǎng)堵塞x30.0060.0100.0080.008壓力開關(guān)損壞x40.0020.0030.0060.004水泵損壞x50.0010.0020.0010.001市網(wǎng)停水x60.0020.0030.0030.003進水閥門關(guān)閉x70.0020.0010.0030.002水池?zé)o水x80.0010.0010.0010.001探測器清洗中x90.0300.0100.0200.020水流指示器損壞x100.0010.0030.0030.002水流指示器誤報警x110.0010.0020.0040.002停電x120.0010.0020.0020.002電纜損壞x130.0010.0020.0030.002

根據(jù)圖1，可以進行定量計算：

T=x1+x2+M1

=x1+x2+(M2+M3+x3)

=x1+x2+(x4+x5+M4+M5M6+x3)

=x1+x2+[x4+x5+M7M8+(x6+x7)(x8+x7)+x3]

=x1+x2+[x4+x5+(x9+M9)(x10+x11)+(x6+x7)(x8+x7)+x3]

=x1+x2+[x4+x5+(x9+x12+x13)(x10+x11)+(x6+x7)(x8+x7)+x3]

=x1+x2+x4+x5+x9x10+x9x11+x12x10+x12x11+x13x10+x13x11+x6x8+x6x7+x7x8+x7+x3

由此可得該系統(tǒng)的最小割集分別為：

{x1}，{x2}，{x3}，{x4}，{x5}，{x7}，{x6,x7}，{x6,x8}，{x7,x8}，{x9,x10}，{x9,x11}，{x10,x12}，{x10,x13}，{x11,x12}，{x11,x13}。

利用表1中數(shù)據(jù)可計算得出頂事件的發(fā)生概率為0.12。

根據(jù)上述分析可知該大型商場的自動噴水滅火系統(tǒng)在三次測試中可能發(fā)生故障概率為12%，證明該系統(tǒng)在火災(zāi)發(fā)生時有88%的幾率能正常工作，因此能夠及時撲滅火災(zāi)避免損失的進一步擴大。

最小割集表明系統(tǒng)的危險性，每個最小割集都是頂事件發(fā)生的一種可能途徑。最小割集數(shù)目越多，系統(tǒng)越危險。同時通過最小割集可以發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中的薄弱環(huán)節(jié)，直觀判斷出哪種模式最危險，哪些次之，為采取預(yù)防和控制措施提供優(yōu)先順序。經(jīng)過分析計算，該商場自動噴水滅火系統(tǒng)的可靠性比較高，但是由于不可靠故障因素較多，因此需要大量人員對系統(tǒng)進行維護與檢修，進一步提高系統(tǒng)的可靠性。

4 提高自動噴水滅火系統(tǒng)可靠性的方法

通過上面對商場自動噴水滅火系統(tǒng)可靠性進行分析與計算，得出了整個系統(tǒng)的故障概率，為其可靠性評估提供了理論依據(jù)，同時也認識到完善的自動噴水滅火系統(tǒng)是提高供水可靠性和提高系統(tǒng)滅火效率的必要條件。只有采取恰當合理的措施，才可以更好地提高系統(tǒng)可靠性。

4.1 水泵的日常檢查

在水泵的日常管理中，通常由于材料的磨損、老化、腐蝕造成水泵停運，出現(xiàn)故障的概率較大。因此可以采取多種措施加以預(yù)防，如增加材料厚度，加強管理維護等。

4.2 控制閥門的設(shè)置

為提高自動噴水滅火系統(tǒng)的可靠性，系統(tǒng)中配水管路的控制閥門均應(yīng)采用信號閥。在配水系統(tǒng)中通常需配置信號閥的部位有：報警閥組的控制閥、水流指示器前的分區(qū)控制閥、報警閥組環(huán)狀供水的檢修用控制閥等。在消防控制中心應(yīng)顯示信號閥的啟閉狀態(tài)，以便及時發(fā)現(xiàn)因檢修或誤操作忘開啟閥門而造成的配水管道斷水。

4.3 過濾器的設(shè)置

為防止消防水池等水源中雜質(zhì)對噴頭堵塞及減壓閥等的影響，在自動噴水泵及減壓閥等處設(shè)置過濾器，并考慮其檢修、排水等要求。

4.4 管道沖洗和試壓

管道安裝完畢后，應(yīng)進行管道強度試驗和嚴密性試驗。試驗合格后應(yīng)分段進行管道沖洗，防止管道內(nèi)殘留雜物對噴頭的堵塞。建立良好的日常檢查機制，設(shè)立專門的人員組織定期對管道進行檢查維護，及時對銹蝕或堵塞的管道進行清理和更換。

4.5 噴頭的維護

針對噴頭的檢查應(yīng)每月進行一次，發(fā)現(xiàn)有不正常的噴頭應(yīng)及時更換；當噴頭上出現(xiàn)異物應(yīng)當及時清除。不同規(guī)格的噴頭均應(yīng)有一定數(shù)量的備用品，其數(shù)量不應(yīng)小于安裝總數(shù)的1%，并且每種備用的噴頭不應(yīng)小于10個。

5 結(jié)論

本文通過事故樹分析法對商場自動噴水滅火系統(tǒng)進行了可靠性分析，探討了系統(tǒng)故障發(fā)生時可能出現(xiàn)的原因。通過分析論證，得出以下主要結(jié)論：

5.1 自動噴水滅火系統(tǒng)是由很多單元部件共同組成的，任何一個單元部件出現(xiàn)問題都有可能導(dǎo)致整個系統(tǒng)失去作用，因此在研究系統(tǒng)可靠性的同時必須要了解各單元部件的作用與設(shè)置要求。

5.2 對自動噴水滅火系統(tǒng)進行事故樹分析的過程，是一個對系統(tǒng)更深入認識的過程，要求分析人員把握系統(tǒng)的內(nèi)在聯(lián)系，弄清各種潛在因素對故障發(fā)生的影響。在分析的過程中就能發(fā)現(xiàn)問題并加以解決，從而提高系統(tǒng)的可靠性。

5.3 將事故樹分析法用于現(xiàn)代消防自動噴水滅火系統(tǒng)，找出系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)并予以高度重視，必將大大提高現(xiàn)代消防系統(tǒng)的可靠性。

[1] 張學(xué)魁.建筑滅火設(shè)施[M].北京:中國人民公安大學(xué)出版社,2004.

[2] 張菊良.黃曉家.自動噴水滅火系統(tǒng)的作用和設(shè)置[J].給水排水,2001,27(2):66-70.

[3]GB50016—2014,建筑設(shè)計防火規(guī)范[S].

[4] 陳宏毅.用故障樹分析法對現(xiàn)代消防系統(tǒng)進行可靠性分析[J].消防技術(shù)與產(chǎn)品信息,1995,(8):7-14.

(責(zé)任編輯 李 蕾)

An Analysis of the Reliability of Automatic Water Sprinkler System in a Shopping Mall

CHEN Jing1, LI Di2

(1.BaodingMunicipalFireBrigade,HebeiProvince071000,China; 2.SecurityForceofGuardBureau,MinistryofPublicSecurity,Beijing100083,China)

In large shopping malls, automatic sprinkler system is one of the most important fire-extinguishing systems in the fire. When a fire occurs, it effectively controls it, and wins more time for the trapped people. So the study whether a shopping malls automatic sprinkler system can work reliably during the span of a fire is of great importance to reduce the losses caused by a fire.

shopping mall; automatic sprinkler system; reliability; fault tree

2015-10-09

陳靜(1971— )，女，河北保定人，高級工程師； 李迪(1987— )，男，河北保定人。

TU998.1

A

1008-2077(2015)12-0069-03