基于事故樹的濕式自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)可靠性分析

姜佳男

(遼寧省鞍山市消防救援支隊(duì),遼寧 鞍山 114000)

濕式自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)是較為有效的建筑消防設(shè)施,具有較高的滅火及控火能力,被廣泛應(yīng)用于各類建筑,可有效控制建筑火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)及危險(xiǎn)性。自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)的及時(shí)啟動(dòng)對(duì)初期滅火至關(guān)重要。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明,由于系統(tǒng)失效、人員操作不當(dāng)?shù)仍?自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)在工程應(yīng)用中的實(shí)際滅火成功率僅為60%左右,有待進(jìn)一步提升[1],故此提高自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)的可靠性對(duì)提升滅火成功率及建筑消防安全性具有重要意義。

1 濕式自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)失效原因

濕式自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)主要由濕式報(bào)警閥組、閉式噴頭、供水設(shè)施及供水管網(wǎng)等組成[2]?？赡軐?dǎo)致系統(tǒng)失效的因素包括人為因素,如設(shè)計(jì)、施工、驗(yàn)收不當(dāng)及在使用過程中缺乏維修及保養(yǎng)等,由于自身系統(tǒng)構(gòu)造存在問題或使用過程中系統(tǒng)部件受損導(dǎo)致系統(tǒng)失效[3]。

1.1 濕式報(bào)警閥組故障模式分析

濕式報(bào)警閥組由壓力表、延遲器、壓力開關(guān)、水力警鈴、管路及控制閥門等組成,控制水流單向流入噴頭,并在規(guī)定流量及壓力下報(bào)警,是系統(tǒng)的關(guān)鍵組件之一。該部件可能出現(xiàn)的故障包括[4]:①報(bào)警管路控制閥關(guān)閉。系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)正常時(shí),報(bào)警管路控制閥應(yīng)為常開狀態(tài),控制閥被人為關(guān)閉導(dǎo)致壓力開關(guān)無法報(bào)警,系統(tǒng)無法正常啟動(dòng)。②閥體組件故障。主要包括閥體內(nèi)有異物卡在通道處,使得報(bào)警閥無法正常開啟關(guān)閉或堵塞報(bào)警信號(hào)管路的水流入口,使壓力開關(guān)無法報(bào)警;壓力開關(guān)自身故障,無法發(fā)出報(bào)警信號(hào)。

1.2 閉式噴頭故障模式分析

閉式噴頭在系統(tǒng)中承擔(dān)著探測(cè)火災(zāi)、啟動(dòng)系統(tǒng)與滅火功能,當(dāng)環(huán)境溫度達(dá)到臨界值時(shí),閉式噴頭感溫元件動(dòng)作,開啟系統(tǒng)噴水滅火。閉式噴頭可能出現(xiàn)的故障包括[5]:①噴頭檢查維護(hù)不到位。部分場(chǎng)所缺少對(duì)噴頭進(jìn)行定期檢查及維護(hù),導(dǎo)致建筑裝飾裝修過程中噴頭熱敏原件被涂料覆蓋,噴頭對(duì)溫度的敏感度下降,無法及時(shí)啟動(dòng),延誤滅火時(shí)機(jī)。②濺水盤松動(dòng)變形。閉式噴頭突受外力作用時(shí),噴頭的濺水盤會(huì)出現(xiàn)松動(dòng)甚至變形等情況,導(dǎo)致濺水盤不能均勻?yàn)⑺驀姙⒎秶霈F(xiàn)誤差,無法完全覆蓋著火物,從而影響滅火效果。③閉式噴頭選型錯(cuò)誤。噴頭的選用應(yīng)根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)所實(shí)際情況進(jìn)行選擇。噴頭選型錯(cuò)誤可能導(dǎo)致閉式噴頭的熱敏原件無法及時(shí)感應(yīng)溫度或噴水過程受到障礙物的影響,無法快速有效出水滅火。

1.3 供水系統(tǒng)故障模式分析

供水系統(tǒng)主要包括供水設(shè)施與供水管網(wǎng),其是自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)的基礎(chǔ)。供水系統(tǒng)的主要故障包括:①穩(wěn)壓泵故障。穩(wěn)壓泵負(fù)責(zé)維持系統(tǒng)準(zhǔn)工作狀態(tài)時(shí)的壓力,具有重要作用。穩(wěn)壓泵啟停壓力設(shè)置不合理可能導(dǎo)致穩(wěn)壓泵頻繁啟動(dòng)、穩(wěn)壓泵損壞及穩(wěn)壓能力不足,令準(zhǔn)工作狀態(tài)下濕式報(bào)警閥組供水側(cè)壓力不足,噴頭破裂后報(bào)警閥無法打開,系統(tǒng)無法啟動(dòng)。②管網(wǎng)閥門故障。供水管網(wǎng)閥門主要包括控制閥和止回閥,控制閥應(yīng)處于常開狀態(tài),被關(guān)閉或被異物堵塞會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)缺水無法啟動(dòng);止回閥最常見的問題是異物堵塞導(dǎo)致閥瓣無法完全關(guān)閉,令管網(wǎng)壓力不足,無法滿足系統(tǒng)滅火需要。③消防水泵故障。消防水泵在濕式自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)中提供穩(wěn)定的持續(xù)供水。消防水泵的故障主要有:水泵啟動(dòng)時(shí)間過長(zhǎng),延誤滅火時(shí)機(jī);消防水泵轉(zhuǎn)速不足,系統(tǒng)壓力和流量無法滿足滅火需要;水泵運(yùn)行工況不穩(wěn)定,無法提供穩(wěn)定的消防用水。

2 濕式自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)可靠性分析

事故樹分析法常被應(yīng)用于安全系統(tǒng)工程中。該方法將系統(tǒng)可能發(fā)生的某種事故與導(dǎo)致事故發(fā)生的各種原因之間的邏輯關(guān)系用樹形圖表示出來,即事故樹。為了達(dá)到預(yù)測(cè)與預(yù)防事故發(fā)生的目的,對(duì)事故樹進(jìn)行定性與定量分析,找出導(dǎo)致事故發(fā)生的主要原因,為制定對(duì)策提供可靠的依據(jù)[6]。

2.1 事故樹的建立

對(duì)濕式自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)故障模式進(jìn)行分析,建立事故樹,如圖1所示。

圖1 濕式自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)失效事故樹Fig.1 Wet sprinkler system failure accident tree

圖1中各中間事件A、B、C及基本事件X的定義如下:

T—濕式自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)失效;A1—管網(wǎng)無水;A2—噴頭故障;B1—消防水源失效;B2—濕式報(bào)警閥組故障;B3—噴淋泵及穩(wěn)壓裝置故障;B4—人為因素;C1—消防水池故障;C2—消防水箱故障;X1—消防水池?zé)o水;X2—消防水池止回閥失效;X3—消防水箱無水;X4—消防水箱止回閥失效;X5—報(bào)警管路的控制閥關(guān)閉;X6—閥瓣被異物卡住;X7—報(bào)警管路被異物堵塞;X8—壓力開關(guān)損壞;X9—穩(wěn)壓泵穩(wěn)壓壓力不足;X10—消防水泵選型錯(cuò)誤;X11—消防水泵運(yùn)行不穩(wěn)定;X12—系統(tǒng)操作不熟悉;X13—部件安裝不合格;X14—系統(tǒng)未定期維護(hù)保養(yǎng);X15—噴頭檢查維護(hù)不到位;X16—噴頭濺水盤松動(dòng)損壞;X17—噴頭選型錯(cuò)誤。

2.2 最小割集計(jì)算

最小割集是導(dǎo)致事故樹頂上事件發(fā)生的基本事件的集合,根據(jù)布爾代數(shù)運(yùn)算規(guī)則可得:

T=A1+A2
=(B1+B2+B3+B4)+(X15+X16+X17)
=(C1*C2)+(X5+X6+X7+X8)+(X9+X10+X11)+(X12+X13+X14)+(X15+X16+X17)
=X1X3+X1X4+X2X3+X2X4+X5+X6+X7+X9+X9+X10+X11+X12+X13+X14+X15+X16+X17

計(jì)算可得該事故樹共有17個(gè)最小割集,分別為:{X1X3}、{X1X4}、{X2X3}、{X2X4}、{X5}、{X6}、{X7}、{X8}、{X9}、{X10}、{X11}、{X12}、{X13}、{X14}、{X15}、{X16}、{X17},即導(dǎo)致濕式自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)失效的基本事件共有17種。

2.3 事故樹分析

可以看出,事故樹的最小割集共17種,相對(duì)較多,說明系統(tǒng)存在較多的影響因素。盡管濕式自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)是目前最有效的滅火系統(tǒng)之一,但也會(huì)因?yàn)楦鞣N各樣的影響因素導(dǎo)致無法快速準(zhǔn)確滅火[7]。影響濕式自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)可靠性的基本事件較多也較為密集,需對(duì)其進(jìn)行分類重點(diǎn)管理。

閥門關(guān)閉。結(jié)合實(shí)際應(yīng)用情況,濕式自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)閥門的人為關(guān)閉是造成系統(tǒng)失效的最重要因素。當(dāng)管網(wǎng)的閥門由于損壞或人為原因關(guān)閉時(shí),濕式自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)將處于癱瘓狀態(tài),火災(zāi)時(shí)無法提供足夠的水量及水壓,導(dǎo)致錯(cuò)過初期火災(zāi)撲滅的最佳時(shí)間。

管網(wǎng)堵塞。根據(jù)自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)相關(guān)規(guī)范,配水管道內(nèi)外壁都應(yīng)進(jìn)行防腐處理。但在實(shí)際工程中為了節(jié)省開支,大部分管網(wǎng)采用普通鋼管,未經(jīng)防腐處理,長(zhǎng)期使用后由于腐蝕或其他原因?qū)е鹿芫W(wǎng)出現(xiàn)堵塞或破損等情況。

噴頭堵塞。濕式自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)由噴頭出水進(jìn)行滅火,當(dāng)噴頭堵塞時(shí),系統(tǒng)必然無法提供滅火所需的水量及水壓,導(dǎo)致系統(tǒng)失效。當(dāng)噴頭堵塞時(shí),出水量及水壓不足,出水時(shí)間可能會(huì)滯后錯(cuò)過最佳滅火時(shí)間,導(dǎo)致出水的覆蓋范圍不均,使水無法大量到達(dá)可燃物。

止回閥關(guān)閉不嚴(yán)。管路止回閥對(duì)系統(tǒng)狀態(tài)有著重要影響,應(yīng)引起充分重視,止回閥關(guān)閉不嚴(yán)會(huì)導(dǎo)致供水管網(wǎng)壓力不足,令系統(tǒng)無法正常啟動(dòng)或流量與壓力不足,無法達(dá)到滅火目的。

3 改進(jìn)措施

根據(jù)濕式自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)存在的問題,需進(jìn)行改進(jìn),確保其高效可靠。改進(jìn)措施主要包括以下兩個(gè)方面。

3.1 系統(tǒng)維護(hù)

為了保證濕式自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)始終處于正常的工作狀態(tài)并在火災(zāi)時(shí)能夠迅速啟動(dòng)并有效撲滅或控制火勢(shì),對(duì)其日常維護(hù)管理就顯得十分重要。系統(tǒng)日常管理與維護(hù)主要包括以下幾個(gè)方面:①噴頭管理與維護(hù)。定期對(duì)噴頭進(jìn)行檢查,發(fā)現(xiàn)噴頭漏水、被腐蝕、玻璃球變色、玻璃球內(nèi)液體數(shù)量減少等現(xiàn)象時(shí)應(yīng)進(jìn)行維護(hù)或更換。發(fā)現(xiàn)噴頭有積滯的塵埃覆蓋時(shí),及時(shí)清除,以免影響噴頭動(dòng)作。發(fā)現(xiàn)噴頭周圍有影響噴頭動(dòng)作及阻礙水到達(dá)可燃物的障礙物時(shí)應(yīng)及時(shí)清除。②水源與供水設(shè)施管理及維護(hù)。指定人員定期對(duì)消防水池、高位消防水箱等消防設(shè)備的水位及消穩(wěn)壓設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行檢查。定期對(duì)消防設(shè)備及消防水源的供水能力進(jìn)行檢測(cè),保證其滿足系統(tǒng)要求。③報(bào)警閥組的管理與維護(hù)。定期對(duì)報(bào)警閥組進(jìn)行外觀檢查及功能測(cè)試,檢查各組件工作是否正常,如不能正常工作應(yīng)及時(shí)維修。④管路管理與維護(hù)。定期檢查清理設(shè)置在消防水箱出水管、噴淋泵或穩(wěn)壓泵吸水管上的過濾器,發(fā)現(xiàn)雜質(zhì)較多時(shí)及時(shí)檢查止回閥工作狀態(tài),檢測(cè)到止回閥關(guān)閉不嚴(yán)時(shí)及時(shí)清理管路雜質(zhì),保證其正常工作[8]。⑤閥門的定期檢查。定期對(duì)閥門進(jìn)行檢查維護(hù),確保閥門可靠有效,防止閥門誤開誤關(guān)及損壞。

3.2 制度管理

加強(qiáng)監(jiān)督檢查。檢查過程中,監(jiān)督檢查人員應(yīng)及時(shí)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)存在的問題,加強(qiáng)跟蹤回訪,確保整改落實(shí)到位。此外,自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)應(yīng)定期進(jìn)行檢查維護(hù),但部分單位對(duì)此并不重視,導(dǎo)致自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)長(zhǎng)期帶病運(yùn)行。應(yīng)由消防技術(shù)服務(wù)機(jī)構(gòu)每年進(jìn)行一次全面檢查及測(cè)試,發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理。

加強(qiáng)日常檢查巡查。使用單位應(yīng)對(duì)系統(tǒng)中的關(guān)鍵部位做好巡查,如閥門、報(bào)警閥組、高位水箱及穩(wěn)壓裝置、消防水泵房及末端試水裝置等,定期進(jìn)行外觀檢查及性能測(cè)試[9]。檢查、巡查要做好記錄,落實(shí)好日檢、周檢、月檢、年檢制度,其中月檢和年檢要對(duì)系統(tǒng)內(nèi)的每個(gè)關(guān)鍵部位做仔細(xì)檢查,發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)匯報(bào)給管理人員并進(jìn)行維修。

加強(qiáng)消防安全培訓(xùn)。消防控制室值班操作人員必須持證上崗,定期開展消防安全培訓(xùn),確保其熟練掌握消防設(shè)施操作方法,一旦發(fā)現(xiàn)火災(zāi),能夠迅速啟動(dòng)各類消防設(shè)施,避免延誤最佳滅火時(shí)機(jī)。