IG541惰性氣體滅火系統(tǒng)噴放管網壓力分析

劉天翔

摘要：GB50370—2005《氣體滅火系統(tǒng)設計規(guī)范》中給出了壓力計算方法，但管網的計算噴放壓力與實際噴放壓力之間存在一定差異，而差異的大小是需要研究驗證的，根據這樣的研究目的，搭建了試驗保護區(qū)，對試驗設備及管網進行了壓力監(jiān)測，給出了壓力計算數據和實際監(jiān)測數據。并對GB50263—2007《氣體滅火系統(tǒng)施工及驗收規(guī)范》附錄E.3章節(jié)的模擬噴氣試驗管網壓力進行了推理。

關鍵詞：消防；IG541氣體滅火系統(tǒng)；減壓孔板；噴放時間

中圖分類號：X913.4? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ?文章編號：2096-1227（2024）03-0034-05

GB50370—2005《氣體滅火系統(tǒng)設計規(guī)范》[1]中IG541惰性氣體滅火系統(tǒng)，采用一級充壓（15.0MPa）時，要求系統(tǒng)噴頭噴放壓力不小于2.0MPa（絕對壓力）。其噴放過程中點壓力—瓶組壓力、減壓孔板前后壓力、噴頭壓力等各節(jié)點進行計算和試驗；依據試驗數據對模擬噴氣試驗時壓力值進行推理。

1 試驗區(qū)及滅火系統(tǒng)構建

氣體滅火保護區(qū)按照GB50370—2005《氣體滅火系統(tǒng)設計規(guī)范》設計一套測試用IG541惰性氣體滅火系統(tǒng)。保護區(qū)的空間尺寸為12.08m×5.99m×4.4m≈318m3，滅火系統(tǒng)采用一級充壓（15.0MPa）IG541惰性氣體滅火系統(tǒng)，滅火劑儲瓶規(guī)格為82L，計算儲瓶數為13瓶。圖1為滅火系統(tǒng)管網平面布置圖，圖2為滅火系統(tǒng)管網示意圖。保護區(qū)系統(tǒng)管網部分輸入參數見表1。

2 項目來源以及相關要求

本試驗項目實驗地點為某消防器材股份有限公司實驗室（國家CNAS認證實驗室），所用于測試的IG541惰性氣體滅火裝置、管網及噴嘴布置根據滅火系統(tǒng)設計圖進行設置。

具體試驗測試要求：B類火滅火試驗，要求按照GB25972—2010《氣體滅火系統(tǒng)及部件》[2]附錄C.5方法進行試驗，滿足GB25972—2010附錄C.4要求。

3 項目實施順序及安排

B類火滅火試驗標準模型為搭建試驗空間中心位置設置架空的油盤火。

試驗空間內頂板和吊頂下安裝感溫探測器4只及感煙探測器2只，并和火災報警控制器連接，當試驗空間內點燃試驗油盤，試驗空間中的溫度和煙濃度先后迅速上升，感溫感煙探測器響應，控制器接到探測器火災信號后，確認火災發(fā)生后，啟動滅火系統(tǒng)裝置開始噴射滅火劑。整個滅火過程為探測、邏輯判斷、確認、啟動、釋放的整體聯(lián)動過程，符合GB50116—2013《火災自動報警系統(tǒng)設計規(guī)范》[3]的滅火控制聯(lián)動要求。

4 試驗內容

B類火滅火試驗（參照GB25972—2010《氣體滅火系統(tǒng)及部件》中附錄C.5的方法）。

4.1? 試驗準備

4.1.1? 試驗空間

模擬通信機房長×寬×高＝12.08m×5.99m×

4.4m≈318m3，高度包括吊頂上1.4m、吊頂下3.0m。

試驗空間吊頂下部分在2.3m以上的外墻，設有泄壓口（ZXYWN10），吊頂上部分在4.1m以上的外墻，設有泄壓口（ZXYWN05）。

4.1.2? 滅火系統(tǒng)

滅火系統(tǒng)裝置由某消防科技有限公司制造提供。

滅火劑噴放量按實際試驗空間B類油盤火災、設計濃度37.5%計算，并考慮試驗空間的實際泄漏和滅火劑瓶組內剩余量。實際滅火時間以系統(tǒng)設計計算書提供的數據作為考核指標。

4.1.3? 噴嘴布置

試驗空間內吊頂上安裝噴嘴2只，吊頂下安裝噴嘴2只。

4.1.4? 滅火系統(tǒng)布置和試驗空間情況

滅火裝置布置和試驗空間的情況，參見圖1滅火系統(tǒng)管網平面布置圖、圖2滅火管網示意圖、圖3滅火控制設備布置和試驗空間示意圖。

4.1.5? 壓力測量

根據試驗需要測量滅火劑噴射時噴嘴前端的壓力，吊頂上和吊頂下各取一處噴嘴；滅火劑儲瓶瓶閥處設置壓力監(jiān)測裝置；上述壓力監(jiān)測點均需連續(xù)測量。

4.1.6? 試驗燃料

燃料油為正庚烷。

4.2? 試驗模型

試驗空間油盤為正方形，面積0.25m2±0.02m2，高度100mm，油盤壁厚6mm，底部距地面600mm。油盤布置位置見圖4。

4.3? 試驗步驟

試驗空間油盤內加入12.5L正庚烷，油盤底部墊水，液面距油盤上沿50mm，開啟氧濃度分析儀和測溫儀表，使之處于正常工作狀態(tài)。

將滅火控制盤設置為手動狀態(tài)，連接滅火控制盤和電磁閥，點燃試驗空間及地板下油盤及實驗罐，關閉試驗空間門窗，然后將滅火控制盤設置為自動狀態(tài)，預燃30s，系統(tǒng)采取自動啟動，控制器接到探測器報警后確認后，發(fā)出啟動信號，經延時后，滅火系統(tǒng)啟動，噴放滅火劑實施滅火。

4.4? 記錄數據

試驗記錄：滅火系統(tǒng)噴射延遲時間和噴射時間，各監(jiān)測點壓力；滅火時間；釋放到試驗空間內的滅火劑總量。

5 系統(tǒng)管網壓力計算

5.1? 保護區(qū)參數及計算結果如下：

保護區(qū)形狀為規(guī)則：長12.08m，寬5.99m，高4.4m，容積318m3。

IG541惰性氣體滅火系統(tǒng)設計依據GB50370—2005《氣體滅火系統(tǒng)設計規(guī)范》中關于IG541滅火系統(tǒng)設計章節(jié)。

系統(tǒng)設計壓力15MPa。

噴放時間52s，保護區(qū)海拔高度約等于0m，管網計算段數為11。

設計溫度20℃，校核溫度20℃。

設計滅火濃度37.5%，校核滅火濃度38.83%，噴放后濃度小于等于43%，符合有人滯留場所的設計濃度。

設計用量212.22kg，滅火劑重量225.0859kg，儲存用量225.0859kg。

滅火劑儲瓶容積82L，儲瓶數13只，系統(tǒng)管網容積約為172L，儲瓶總容積1066L。

該保護區(qū)泄壓口面積0.12m2。

減壓孔板減壓值2.25MPa，減壓孔板減壓比0.5965993，減壓孔板通徑DN65，減壓孔板內孔直徑23.1mm。

5.2? 系統(tǒng)管網計算結果

系統(tǒng)管網計算結果（第一部分）見表2，系統(tǒng)管網計算結果（第二部分）見表3。

6 管道壓力監(jiān)測數據及分析

滅火劑儲瓶壓力監(jiān)控曲線見圖5，管網管道壓力監(jiān)控曲線見圖6。

過程中點壓力在滅火劑儲瓶釋放50%時，即當鋼瓶壓力為充裝壓力的50%時，從噴放曲線上看，是滅火劑儲瓶噴放第10s左右時，由上圖的壓力讀取，各點的壓力值與計算書的壓力是基本相符的，誤差在10%范圍內。

7 模擬噴氣試驗壓力變化情況推理

按照GB50263—2007《氣體滅火系統(tǒng)施工及驗收規(guī)范》[4]E.3條款中“E.3.1模擬噴氣試驗的條件應符合下列規(guī)定：1IG541混合氣體滅火系統(tǒng)及高壓二氧化碳滅火系統(tǒng)應采用其充裝的滅火劑進行模擬噴氣試驗。試驗采用的儲存容器數應為選定試驗的防護區(qū)或保護對象設計用量所需容器總數的5%，且不得少于1個。4 模擬噴氣試驗宜采用自動啟動方式?！?/p>

本試驗保護區(qū)模擬噴氣試驗采用該保護區(qū)的設計滅火劑儲瓶數的5%，且不少于1瓶作為試驗鋼瓶，按照上例的系統(tǒng)來計算，13×5%＝0.65瓶，取1瓶。

按照1瓶滅火劑在原有的管網系統(tǒng)進行壓力計算，其各點的壓力為全量噴放計算書的壓力值的10%～20%，減壓孔板后管道過程中點壓力約為0.65MPa，噴頭入口處過程中點壓力約為0.3MPa，最大峰值約為1.5MPa。

8 結束語

在壓力計算和實際測試中，氣體滅火管網系統(tǒng)峰值壓力及過程中點壓力與系統(tǒng)設計管道大小、設計噴放時間長短有關，即當設計流量變化時，其各點的壓力也會隨之變化。對于一級充壓IG541氣體滅火系統(tǒng)的減壓孔板后管道各點過程中點壓力（計算壓力）均不應大于3.7MPa，其實際噴放瞬時峰值壓力也會在7MPa以下。對于模擬噴氣試驗來說，其各點峰值壓力和過程中點壓力均會小于設計計算值。

參考文獻

[1]GB 50370—2005 氣體滅火系統(tǒng)設計規(guī)范[S].

[2]GB 25972—2010 氣體滅火系統(tǒng)及部件[S].

[3]GB 50116—2013 火災自動報警系統(tǒng)設計規(guī)范[S].

[4]GB 50263—2007 氣體滅火系統(tǒng)施工及驗收規(guī)范[S].