撰文/蔡金城

灑水噴頭檢測(cè)設(shè)備

撰文/蔡金城

本文講述一種測(cè)試準(zhǔn)確、操作簡(jiǎn)單的灑水噴頭試壓測(cè)試設(shè)備，包括供水裝置、測(cè)試裝置和控制裝置，供水裝置包括依次順序連接的水箱、水泵、穩(wěn)壓罐、供水管和排水管；測(cè)試裝置包括測(cè)試水管，測(cè)試水管上設(shè)置用于固定灑水噴頭的噴頭固定裝置；測(cè)試水管與穩(wěn)壓罐連通；控制裝置通過(guò)壓力傳感器進(jìn)行實(shí)時(shí)壓力信息傳輸，通過(guò)變頻器控制電機(jī)轉(zhuǎn)速以控制供水管的升壓速度和保壓時(shí)間，通過(guò)泄壓組件控制供水管的泄壓壓力；實(shí)現(xiàn)測(cè)試過(guò)程的自動(dòng)化，測(cè)試準(zhǔn)確、操作簡(jiǎn)單，測(cè)試后可生成壓力隨時(shí)間變化的曲線圖；噴頭固定裝置可快速拆裝灑水噴頭；安裝了固定架子和水槽，可增加噴頭的安裝密度和方便排水。灑水噴頭；自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)；壓力傳感器；輸入模塊；輸出模塊；變頻器；顯示器；控制器；穩(wěn)壓罐

■362300 福建省三鯨消防器材有限公司 福建 泉州

1　技術(shù)背景

自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)是當(dāng)今世界上公認(rèn)的最為有效的自救滅火設(shè)施，是應(yīng)用最廣泛、用量最大的自動(dòng)滅火系統(tǒng)。國(guó)內(nèi)外應(yīng)用實(shí)踐證明：該系統(tǒng)具有安全可靠，經(jīng)濟(jì)實(shí)用、滅火成功率高等優(yōu)點(diǎn)。是撲救、控制建筑物初期火災(zāi)最為有效的自救滅火設(shè)施，自動(dòng)滅火系統(tǒng)具有自動(dòng)探測(cè)火災(zāi)、自動(dòng)滅（控）火的雙重效能、具有安全可靠、經(jīng)濟(jì)實(shí)用、滅火成功率高等優(yōu)點(diǎn)。灑水噴頭是自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)最基礎(chǔ)、最關(guān)鍵的執(zhí)行元件，其質(zhì)量好壞影響自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)的安全性和可靠性。而灑水噴頭的水壓密封和耐水壓強(qiáng)度性能試驗(yàn)是保證灑水噴頭質(zhì)量的關(guān)鍵。因此，需要設(shè)計(jì)一種測(cè)試準(zhǔn)確、操作簡(jiǎn)單的灑水噴頭試壓測(cè)試設(shè)備。

根據(jù)GB5135.1-2003《自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)第1部分：灑水噴頭》水壓密封和強(qiáng)度試驗(yàn)要求，噴頭試樣安裝在試驗(yàn)裝置上，使管路充滿清水，排除管路中的空氣。以（0.1±0.025） MPa/s的速率升壓至3.0MPa，保持壓力3min，然后降壓至0。再在5s內(nèi)使壓力從0升至0.05MPa，保持壓力15s后，以（0.1±0.025）MPa/s的速率升壓至1.0MPa，保持壓力15s后降壓至0。噴頭在整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中應(yīng)無(wú)滲漏?，F(xiàn)有的灑水噴頭試壓設(shè)備不能滿足標(biāo)準(zhǔn)要求的升壓速率，且噴頭固定裝置一般是個(gè)可與灑水噴頭螺紋連接的接頭，拆卸灑水噴頭需要的時(shí)間很長(zhǎng)，試壓效率低下。

2　試驗(yàn)設(shè)備內(nèi)容介紹

本試驗(yàn)設(shè)備的目的在于克服上述不足，提供一種測(cè)試準(zhǔn)確、操作簡(jiǎn)單的灑水噴頭試壓測(cè)試設(shè)備。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本試驗(yàn)設(shè)備的技術(shù)解決方案是：灑水噴頭試壓測(cè)試設(shè)備，包括供水裝置、測(cè)試裝置和控制裝置，供水裝置包括依次順序連接的水箱、水泵、穩(wěn)壓罐、供水管和排水管；測(cè)試裝置包括測(cè)試水管，測(cè)試水管上設(shè)有用于固定灑水噴頭的噴頭固定裝置；測(cè)試水管與供水管連通；控制裝置包括變頻器、壓力傳感器、泄壓組件、顯示器和控制器；變頻器與水泵的電機(jī)連接；壓力傳感器設(shè)于供水管上；泄壓組件設(shè)于排水管上；控制器與變頻器、壓力傳感器、泄壓組件、顯示器連接。

壓力傳感器可輸出實(shí)時(shí)壓力，變頻器可輸出電機(jī)轉(zhuǎn)速信息；

控制器包括：

計(jì)時(shí)模塊，用于輸出時(shí)間信息；

輸入模塊，用于輸入設(shè)定壓力、設(shè)定時(shí)間；

控制模塊，連接變頻器、壓力傳感器、泄壓組件、顯示器、計(jì)時(shí)模塊、輸入模塊，用于將設(shè)定壓力與實(shí)時(shí)壓力的偏差值進(jìn)行PID運(yùn)算，并將計(jì)算結(jié)果轉(zhuǎn)為電機(jī)所需的轉(zhuǎn)速和時(shí)間輸送給變頻器和/或?qū)⒂?jì)算結(jié)果的泄壓組件所需的泄壓信息輸送給泄壓組件，還用于根據(jù)實(shí)時(shí)壓力和時(shí)間信息生成壓力隨時(shí)間變化的曲線圖數(shù)據(jù)，還用于將實(shí)時(shí)壓力、設(shè)定壓力、設(shè)定時(shí)間、壓力隨時(shí)間變化的曲線圖數(shù)據(jù)、電機(jī)轉(zhuǎn)速信息輸送給顯示器顯示，如圖1所示。

圖1　

圖2　

泄壓組件包括設(shè)于排水管上的氣動(dòng)球閥和設(shè)于氣動(dòng)球閥氣路上的電磁閥，電磁閥與控制器連接。

機(jī)架包括底座、設(shè)于底座上方的水槽和設(shè)于水槽內(nèi)的安裝架，測(cè)試水管設(shè)于安裝架上，水槽與水箱之間通過(guò)回水管連通；安裝于機(jī)架的前后側(cè)均設(shè)有傾斜的面板，測(cè)試水管設(shè)于面板的內(nèi)側(cè)，噴頭固定裝置的上端穿過(guò)面板伸到面板的外側(cè)。水槽可收集測(cè)試水管漏出的水并回收至水箱。傾斜狀的面板既方便上下布設(shè)的測(cè)試水管上的灑水噴頭的安裝，又可使灑水噴頭拆卸時(shí)的漏水順著面板流入水槽內(nèi)。安裝架的前后側(cè)均設(shè)有面板，可同時(shí)在安裝架的前后側(cè)設(shè)置測(cè)試水管，增加測(cè)試水管的集中度，減少安裝架的體積，如圖2所示。

噴頭固定裝置包括閥體、活塞和閥座，閥座固定在測(cè)試水管上，閥體的下部固定在閥座上，閥體的上部設(shè)有容納灑水噴頭連接部的槽口，槽口的兩側(cè)壁上均設(shè)有用于卡住灑水噴頭連接部的凹槽；閥體在槽口與閥座之間設(shè)有閥腔，閥座內(nèi)設(shè)有連通閥腔和測(cè)試水管的第一通道，活塞可滑動(dòng)設(shè)于閥腔內(nèi)，活塞與閥座之間設(shè)有彈簧，活塞與閥腔內(nèi)壁之間設(shè)有閥腔密封圈，活塞內(nèi)設(shè)有連通頂面和底面的第二通道，活塞的上部為錐臺(tái)形狀，活塞的上部設(shè)有噴頭密封圈。灑水噴頭的連接部插入槽口后旋轉(zhuǎn)，使灑水噴頭的連接部卡在凹槽內(nèi)，拆裝方便，快速。

控制器包括開關(guān)模塊，開關(guān)模塊可開關(guān)控制器。

供水裝置上設(shè)有排水閥、壓力表、壓力傳感器及壓力泄放閥；測(cè)試裝置包括若干個(gè)測(cè)試水管，每個(gè)測(cè)試水管的一端設(shè)有進(jìn)水閥門、另一端設(shè)有排水閥門，這樣在試壓過(guò)程中可以排出管道內(nèi)的空氣，使管道內(nèi)不會(huì)因有空氣原因而影響壓力的穩(wěn)定性；可同時(shí)對(duì)多組測(cè)試水管進(jìn)行測(cè)試，也可單獨(dú)對(duì)一組測(cè)試水管進(jìn)行測(cè)試。

測(cè)試水管由復(fù)數(shù)段測(cè)試支管串接組成，復(fù)數(shù)段測(cè)試支管并排設(shè)置?？蓽p少測(cè)試水管的長(zhǎng)度，增加測(cè)試水管的縱向分布密度。

穩(wěn)壓罐包括罐體，罐體的下部設(shè)有出水口，罐體的中下部設(shè)有進(jìn)水口，罐體的上部設(shè)有電觸點(diǎn)壓力表和氣閥，控制器與電觸點(diǎn)壓力表連接。電觸點(diǎn)壓力表可觀察穩(wěn)壓罐內(nèi)的壓力狀況，當(dāng)壓力超過(guò)設(shè)定值時(shí)，可向控制器發(fā)出電信號(hào)使水泵停止工作，從而起到保護(hù)罐體安全作用。

控制裝置、水泵、水箱均設(shè)于機(jī)架上，機(jī)架上設(shè)有控制臺(tái)，控制臺(tái)上設(shè)有顯示器、壓力表、電觸點(diǎn)壓力表和開關(guān)模塊。整個(gè)測(cè)試設(shè)備集中在機(jī)架上，既減少了空間也方便移動(dòng)。

通過(guò)采用上述的方案，本試驗(yàn)設(shè)備的有益效果是：本試驗(yàn)設(shè)備的控制裝置對(duì)比壓力傳感器的實(shí)時(shí)傳輸壓力信息，通過(guò)變頻器控制電機(jī)轉(zhuǎn)速以控制供水管的升壓速度和保壓時(shí)間，通過(guò)泄壓組件控制供水管的泄壓壓力；實(shí)現(xiàn)測(cè)試過(guò)程的自動(dòng)化，測(cè)試準(zhǔn)確、操作簡(jiǎn)單，測(cè)試后可生成壓力隨時(shí)間變化的曲線圖；噴頭固定裝置可快速拆裝灑水噴頭；安裝架和水槽結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、美觀實(shí)用，可增加噴頭固定裝置的安裝密度和方便排水。

如圖3所示，本灑水噴頭試壓測(cè)試設(shè)備，包括供水裝置、測(cè)試裝置和控制裝置，供水裝置包括依次順序連接的水箱11、水泵12、穩(wěn)壓罐2、供水管31和排水管36；測(cè)試裝置包括測(cè)試水管41，測(cè)試水管41上設(shè)有固定灑水噴頭的噴頭固定裝置42；測(cè)試水管41與供水管31連通；控制裝置包括變頻器56、壓力傳感器53、泄壓組件54、顯示器52和控制器51；變頻器56與水泵12的電機(jī)121連接；壓力傳感器53設(shè)于供水管上；泄壓組件54設(shè)于排水管36上；控制器51與變頻器56、壓力傳感器53、泄壓組件54、顯示器52連接；控制器51對(duì)比壓力傳感器53的實(shí)時(shí)壓力與控制器51內(nèi)的設(shè)定壓力計(jì)算電機(jī)121需要的轉(zhuǎn)速和時(shí)間，將轉(zhuǎn)速和時(shí)間信息輸送給變頻器56，由變頻器56控制電機(jī)121的轉(zhuǎn)速和時(shí)間來(lái)控供水管31的升壓速度和保壓時(shí)間，顯示器52可用于顯示實(shí)時(shí)壓力和電機(jī)轉(zhuǎn)速等信息。

圖3　

3　試驗(yàn)步驟實(shí)現(xiàn)

3.1前期準(zhǔn)備：將灑水噴頭安裝在噴頭固定裝置42，打開控制器51電源；

3.2設(shè)置試壓參數(shù)：設(shè)定壓力、保壓時(shí)間、泄壓門限、電機(jī)最大轉(zhuǎn)速及最小轉(zhuǎn)速；

3.3點(diǎn)擊系統(tǒng)啟動(dòng)，點(diǎn)擊開泵，系統(tǒng)將按設(shè)定壓力與實(shí)時(shí)壓力的偏差值進(jìn)行PID運(yùn)算，并將計(jì)算結(jié)果轉(zhuǎn)為電機(jī)所需的轉(zhuǎn)速和時(shí)間輸送給變頻器56和/或?qū)⒂?jì)算結(jié)果的泄壓組件54所需的泄壓信息輸送給泄壓組件54；系統(tǒng)還根據(jù)實(shí)時(shí)壓力和時(shí)間信息生成壓力隨時(shí)間變化的曲線圖數(shù)據(jù)，將實(shí)時(shí)壓力、設(shè)定壓力、設(shè)定時(shí)間、壓力隨時(shí)間變化的曲線圖數(shù)據(jù)、電機(jī)轉(zhuǎn)速信息輸送給顯示器52顯示。

3.4過(guò)程實(shí)現(xiàn)：系統(tǒng)以（0.1±0.025）MPa/s的速率升壓至3.0MPa，進(jìn)入保壓倒計(jì)時(shí)從180s→0，然后系統(tǒng)泄壓，降壓至0。系統(tǒng)再在5s內(nèi)使壓力從0升至0.05MPa，進(jìn)入保壓倒計(jì)時(shí)從15s→0，系統(tǒng)以（0.1±0.025）MPa/ s的速率升壓至1.0MPa，進(jìn)入保壓倒計(jì)時(shí)從15s→0，然后泄壓至0；觀察實(shí)驗(yàn)噴頭，噴頭在整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中無(wú)滲漏為合格；

3.5點(diǎn)擊系統(tǒng)停止，卸下灑水噴頭，試驗(yàn)結(jié)束。

4　結(jié)論

該灑水噴頭試壓測(cè)試設(shè)備經(jīng)過(guò)我公司一年多的運(yùn)用，完全能滿足國(guó)標(biāo)GB5135.1-2003規(guī)定的要求，實(shí)現(xiàn)灑水噴頭測(cè)試過(guò)程的自動(dòng)化，測(cè)試準(zhǔn)確、操作簡(jiǎn)單，測(cè)試后可生成壓力隨時(shí)間變化的曲線圖；噴頭固定裝置可快速拆裝灑水噴頭；安裝架和水槽結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、美觀實(shí)用，可增加噴頭固定裝置的安裝密度和方便排水。

參考：

[1]GB50084-2001,自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范.

[2]GB5135.1-2003，自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)第1部分：灑水噴頭.

[3]公安部消防局，消防安全技術(shù)實(shí)務(wù).

[4]公安部消防局，消防安全技術(shù)綜合能力.

《工程機(jī)械構(gòu)造與設(shè)計(jì)》——靳同紅 王勝春 主編

《工程機(jī)械構(gòu)造與設(shè)計(jì)》系統(tǒng)介紹了工程機(jī)械的構(gòu)造和工作原理，包括工程機(jī)械用發(fā)動(dòng)機(jī)（主要是柴油機(jī)）的構(gòu)造與原理，工程機(jī)械底盤構(gòu)造及設(shè)計(jì)，常用工程機(jī)械工作裝置的構(gòu)造和工作原理三大部分，主要分析了推土機(jī)、裝載機(jī)、平地機(jī)、挖掘機(jī)等目前使用最為廣泛的機(jī)種的構(gòu)造和工作原理。內(nèi)容緊密結(jié)合實(shí)際，實(shí)用性強(qiáng)。《工程機(jī)械構(gòu)造與設(shè)計(jì)》可供工程機(jī)械的科研、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和使用單位的工程技術(shù)人員學(xué)習(xí)和參考，也可作為高等院校工程機(jī)械專業(yè)的教材和教學(xué)參考書。

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《機(jī)械工程材料》——沈蓮 主編

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《機(jī)械工程控制基礎(chǔ)(第6版)》可供機(jī)械工程類專業(yè)，特別是機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)的本科成教、函授、夜大學(xué)生作為教材，也可供有關(guān)教師、研究生與工程技術(shù)人員參考。

《機(jī)械工程控制基礎(chǔ)》—— 楊叔子 楊克沖 等編著

《機(jī)械設(shè)計(jì)(原書?第16版)》主要內(nèi)容簡(jiǎn)介：呈現(xiàn)在您面前的這本《機(jī)械設(shè)計(jì)(原書?第16版)》是“機(jī)械設(shè)計(jì)教學(xué)體系”中的一本,既可作為高等院校教材,又可用于工程實(shí)踐。在不損害《機(jī)械設(shè)計(jì)(原書?第16版)》整體結(jié)構(gòu)的情況下,我們將其劃分為相互獨(dú)立而又自成體系的24章,在這24章中我們?cè)敱M且清晰地講述了最重要的一些機(jī)械零件。讀者可以單獨(dú)學(xué)習(xí)和使用每一章的內(nèi)容。

《機(jī)械設(shè)計(jì)(原書?第16版)》可作為普通高等院校機(jī)械類各專業(yè)的教材和教學(xué)參考書,也可供近機(jī)類、非機(jī)類各專業(yè)本科師生及工程技術(shù)人員參考。

《機(jī)械設(shè)計(jì)》孔建益 譯

《普通高等院校機(jī)電類規(guī)劃教材?機(jī)械工程控制基礎(chǔ)》主要內(nèi)容：工程上廣為應(yīng)用的經(jīng)典控制論中信息處理和系統(tǒng)分析與綜合的基本方法，共分9章，分別為：緒論、系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型、時(shí)間特性分析法、頻率特性分析法、根軌跡法、控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析、控制系統(tǒng)的誤差分析與計(jì)算、系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與校正、計(jì)算機(jī)采樣控制系統(tǒng)。

《普通高等院校機(jī)電類規(guī)劃教材?機(jī)械工程控制基礎(chǔ)》的特點(diǎn)是在論述上注意深入淺出，精講多練，簡(jiǎn)潔實(shí)用，每章都采用MATLAB軟件對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行分析和計(jì)算。

《機(jī)械工程控制基礎(chǔ)》—— 祝守新 邢英杰 韓建英 主編