自動噴水滅火系統(tǒng)設計畢業(yè)論文

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1、 中文摘要 自動噴水滅火系統(tǒng)作為一種建筑消防設施，已經(jīng)得到廣泛應用，大量的工程實踐也已經(jīng)證明了其滅火、控火的高效性，但由于一些歷史原因及人們長期以來對建筑消防的固有觀念，使得它在建筑消防減災0范雖給設計施工提供了可執(zhí)行的依據(jù)，但規(guī)范本身還存在著一定的缺陷，削弱了自動噴水滅火系統(tǒng)的滅火性能。 本文在分析研究國內(nèi)外大量的相關(guān)數(shù)據(jù)及文獻的基礎上，結(jié)合工程實踐經(jīng)驗,從安全性、經(jīng)濟性、合理性的原則出發(fā)，強調(diào)了自動噴水滅火系統(tǒng)在建筑消防中不可替代的地位。同時，對規(guī)范中的相關(guān)條文及工程實踐中難以解決的問題，提出了自己的觀點，使之不斷完善。 關(guān)鍵詞：自動噴水滅火系統(tǒng) 消防 自動報警 噴淋泵

2、 ABSTRACT As fire protection services for building, the sprinkler systems have been extensively used, lots of engineering practices have also proved that these systems have high efficiency on fire-extinguishing and fire-controlling. But some histor

3、ical reasons and some original concepts about the fire protection for building caused the guiding place of the systems in fire protection for building not to be established Moreover, each kind of related standard although has prov

4、ided the basis to the design construction which may carry out, but standard itself also has the certain flaw, weakened the automatic deluge system extinguishment characteristics. This article studies the domestic and foreign massive correlation data and in the literature foundation in the analysis,

5、the union project experience, from the security, the efficiency, the rational principle embarked, emphasized the automatic deluge system the status which could not be substituted in the construction fire prevention. At the same time, the question which solves with difficulty to in the standard relat

6、ed article and the project practice, proposed own viewpoint, cause it unceasingly to consummate. Keywords: Automatic deluge system Fire prevention Auto-alarm Sprays pumps 目 錄 中文摘要 1 ABSTRACT 2 目 錄 3 第一章緒論 5 1.1引言 5 1.2自動噴水系統(tǒng)的特點 6 1.3自動噴水系統(tǒng)設計的

7、意義 7 第二章 系統(tǒng)方案的確定 8 2.1自動噴水系統(tǒng)主要部件 8 2.2方案的確定 9 2.2.1灑水噴頭 9 2.2.2水流指使器（水流開關(guān)） 12 2.2.3壓力開關(guān) 12 2.2.4報警閥 13 2.2.5末端試水裝置 14 第三章 控制系統(tǒng)的設計 15 3.1自動噴灑用消防泵的控制電路設計 15 3.2全電壓啟動的噴淋泵控制電路設計 16 3.3火災自動報警系統(tǒng)設計 18 3.3.1火災自動報警系統(tǒng)的形式 18 3.3.2火災自動報警控制器 23 3.3.3火災探測器 25 3.3.4手動報警器 32 第四章 自動噴水滅火控制系統(tǒng)的實現(xiàn) 34

8、 4.1系統(tǒng)硬件配置 34 4.2 EIA-RS-232的應用 37 4.2.1電氣特性 37 4.2.2連接器的機械特性 39 4.2.3火災信號檢測原理 40 4.2.4控制軟件及流程 40 4.2.5系統(tǒng)主要的子程序模塊 41 4.2.6自動消防監(jiān)控系統(tǒng)主要實現(xiàn)的功能 42 4.2.7火災報警電路 42 參考文獻 44 致謝 45 第一章緒論 1.1引言 火災，作為一種具有突發(fā)性和強破壞性的災害現(xiàn)象，嚴重危害人類生命財產(chǎn)安全和自然環(huán)境。據(jù)統(tǒng)計，在眾

9、多的災種中，火災造成的直接損失約為地震的5倍，僅次于干旱和洪澇，而火災發(fā)生的頻度則居于各災種之首。千百年來，人類和火災進行了長期的斗爭，積累了許多防火、滅火的經(jīng)驗教訓。隨著社會的不斷發(fā)展，人們對于火災的認識不斷加深，針對火災初期不同特征的各種探測方法越來越多。人類逐步掌握了火的燃燒機理，燃燒條件和燃燒發(fā)展的過程，創(chuàng)造了各種各樣防火、滅火的方法。在上世紀70年代后期，開始出現(xiàn)一門新興的多學科交叉應用基礎科學一火災科學，其中心內(nèi)容就是用現(xiàn)代高科技手段研究火災發(fā)生、發(fā)展和防治的機理和規(guī)律，為火災防治提供新的思想、理論和方法，使得人類對火災的研究進入了科學化、系統(tǒng)化的軌道，并促進了防火、滅火技術(shù)的進步

10、。 自動噴水滅火系統(tǒng)之所以能成為目前世界上使用最廣泛上午固定式滅火系統(tǒng)，特別是應用在高層建筑等火災危險性較大的建筑物中，主要是由于它在保護人身和財產(chǎn)安全方面有著其他系統(tǒng)無法比擬的優(yōu)點。 自動噴水滅火系統(tǒng)是一種重要的滅火措施，隨著社會的發(fā)展迫使高層建筑拔地而起。更由于智能大廈的出現(xiàn)，使現(xiàn)代高層建筑以多功能且裝飾豪華而著稱。大量有機材料或可燃易燃物質(zhì)擁入大廈，一旦起火，這些遍布全樓的可燃物便是火災燃燒的極好物質(zhì)條件，同時這些材料也是火災迅速蔓延的良好途徑。自動噴水滅火系統(tǒng)是目前世界上采用最廣泛的一種固定滅火設施。其特征是：通過加壓設備將水送入管網(wǎng)至帶有熱敏元件的噴頭處，噴頭在火災的熱環(huán)境中自動

11、開啟灑水滅火。對于裝有閉式噴頭的系統(tǒng)，只有那些受火災影響的噴頭才開啟灑水撲滅下方的火災。其基本功能是：能在火災發(fā)生后，自動地進行噴水滅火；能在噴水滅火的同時發(fā)出報警。他分秒不離開值勤崗位，不怕濃煙烈火，隨時監(jiān)視火災，是最安全 可靠的滅火裝置，使用于溫度不低于4度(低于4度受凍)和不高于70度(高于70度失控,誤動作造成水災)的場所. 自動噴水用消防泵受水路系統(tǒng)壓力開關(guān)或水流指示器直接控制.火災時延時啟泵或由消防中心控制挺泵，而自動噴水消防系統(tǒng)就可以很好的預防火災的蔓延。 據(jù)美國NFPA（美國消防協(xié)會）調(diào)查統(tǒng)計，裝有這種設備的建筑物比，沒有此項設備的建筑物在火災中的生命喪失要少1/3~2/3，

12、財產(chǎn)損失少1/2~2/3。雖然裝有自動噴水滅火設備的家庭發(fā)生火災的比例極低，但其次數(shù)已看出它的效果。據(jù)1982~1991年之間的統(tǒng)計，在裝有自動噴水設備的家庭中發(fā)生火災48900次，死亡200人，而沒有裝該設備的家庭發(fā)生火災3704600次，死亡33825人，估算在千次火災中前者減少死亡率55%。 自動噴水滅火系統(tǒng)的控火滅火率還于噴頭的開啟數(shù)有關(guān)。當噴頭開啟數(shù)為1時，在高層建筑中系統(tǒng)的控火滅火率已達69.7%，在其他建筑中也達到61.3%。當噴頭開啟數(shù)為5個和少于5個的情況下，系統(tǒng)的控火滅火率已經(jīng)達到了90%當噴頭開啟數(shù)接近100時，系統(tǒng)的控火滅火率也接近100%。 從自動噴水滅火系統(tǒng)的應

13、用實踐和統(tǒng)計資料可以看出，自動噴水滅火系統(tǒng)的控火滅火率很高，對建筑物的中的滅火具有很高的實用價值，而且隨著科學的進步，該系統(tǒng)的應用范圍將會越來越廣泛，系統(tǒng)可靠性和控火滅火率也會相應提高。 基于PLC控制的優(yōu)點，本設計采用了SIEMENS S7-300 PLC的CPU模塊、電源模塊、數(shù)字量輸入模塊、數(shù)字量輸出模塊，通信處理器模塊組成。主要采集火災信號、現(xiàn)場的手動報警按鈕信號、消防管線所有控制閥的運行和控制狀態(tài)、消防水泵、穩(wěn)壓水泵的運行和控制狀態(tài)、火災報警手動確認信號、消防管線水壓；主要控制消防水泵、穩(wěn)壓水泵的啟停和消防管線上所有控制閥的開關(guān)、閃光報警器的報警輸出、視頻監(jiān)視系統(tǒng)的報警聯(lián)動。 1

14、.2自動噴水系統(tǒng)的特點 自動噴水系統(tǒng)反應快，由于采用火災探測傳動裝置來控制系統(tǒng)的開啟，從火災發(fā)生到火災探測裝置動作開啟噴水系統(tǒng)的時間短，如果采用充水式雨淋系統(tǒng)，其反應會更快，有利與快速出水滅火。自動噴水滅火系統(tǒng)控制面積大，用水量大。由于開式噴頭向系統(tǒng)保護區(qū)域同時噴水，能有效的控制住火災，防止火災蔓延，初期滅火用水量很大 完善系統(tǒng)自身的可靠性。自動噴水滅火系統(tǒng)將在發(fā)展中得到完善。一方面表現(xiàn)在，通過噴水滅火機理的研究，對不同火災場所的火災負荷，發(fā)展，蔓延過程，決定采用不同類型的噴水滅火方式。 自動噴水滅火系統(tǒng)，根據(jù)被保護建筑物的性質(zhì)和火災發(fā)生，發(fā)展特性的不同，可以有許多不同的系統(tǒng)形式。通常根

15、據(jù)系統(tǒng)中所使用的噴頭形式不同，分為閉式自動噴水滅火和開式自動噴水滅火系統(tǒng)兩大類。 閉式自動噴水滅火系統(tǒng)采用閉式噴頭，它是一種常閉噴頭，噴頭的感溫閉鎖裝置只有在預定的溫度環(huán)境下才會脫落，開啟噴頭。因此，在發(fā)生火災時，這種噴頭滅火系統(tǒng)只有處于火焰之中 或臨近火源的噴頭才會開啟滅火。 開式自動噴水滅火系統(tǒng)采用的是開式噴頭，開式噴頭不帶感溫閉鎖裝置，處于常開狀態(tài)。發(fā)生火災時，火災所處的系統(tǒng)保護區(qū)域的所有開啟式噴頭一起出水滅火。 根據(jù)被保護建筑物的要求，閉式自動噴水滅火系統(tǒng)還可以分為，濕式自動噴水滅火系統(tǒng)，干式自動噴水滅火系統(tǒng)，干濕式自動噴水滅火系統(tǒng)，預作用自動噴水滅火系統(tǒng)等形式；開式自動噴水滅

16、火系統(tǒng)，可分為雨淋系統(tǒng)，水幕系統(tǒng)等形式。 1.3自動噴水系統(tǒng)設計的意義 住宅建筑內(nèi)的自動快速反應的噴水滅火系統(tǒng)。美國在1973年就制定了相關(guān)規(guī)范對其推廣，英國、澳大利亞、新西蘭也使用多年，實踐證明住宅內(nèi)安裝該系統(tǒng)能夠撲救住宅初期火災，保護居民生命、財產(chǎn)安全，降低火災損失以及為居民逃生疏散提供足夠的時間并能及時報警。 隨著我國自動噴水滅火系統(tǒng)的不斷發(fā)展，自動噴水滅火系統(tǒng)的大大降低了火災的危害性，把火災給人們帶來的經(jīng)濟損失將到了最低，為確保人的生命及財產(chǎn)安全提供了保障。 第二章 系統(tǒng)方案的確定 2.1自動噴水系統(tǒng)主要

17、部件 濕式噴水滅火系統(tǒng)是由噴頭，報警止回閥，延遲器，水力警鈴，壓力開關(guān)（安在干管上），水流指示器，管道系統(tǒng)，供水設施，報警裝置及控制等組成報警閥的前后充滿壓力水，主要器件（如列表1）所列。其動作程序（如圖2-1）所示。 表1 主要部件 編號 名稱 用途 編號 名稱 用途 1 高位水箱 存儲初期火災用水 13 水池 存儲1h火災用水 2 水力警鈴 發(fā)出音響警報信號 14 壓力開關(guān) 自動報警或控制 3 濕式報警器 系統(tǒng)控制閥， 輸出報警水流 15 感煙探測器 感知火災自動報警 4 消防水泵接合器 消防車供水口 16 延遲器 克服水

18、壓液動引起的誤報警 5 控制箱 接收電信號并發(fā)出指令 17 消防安全指示閥 顯示閥門啟閉狀態(tài) 6 壓力罐 自動啟閉消防水泵 18 放水閥 試警鈴閥 7 消防水泵 專用消防升壓泵 19 放水閥 檢修系統(tǒng)時放空 8 進水管 水源管 20 排水漏斗 排走系統(tǒng)的出水 9 排水管 末端試水裝置排水 21 壓力表 指示系統(tǒng)壓力 10 末端試水裝置 實驗系統(tǒng)功能 22 節(jié)流孔板 減壓 11 閉式噴頭 感知火災出水滅火 23 水表 計量末端實驗裝置出水量 12 水流指示器 輸出電信號，指示火災區(qū)域 24 過濾器 過

19、濾水中雜質(zhì) 圖 2-1 濕式自動噴水滅火系統(tǒng)動作程序圖 自動噴灑泵的啟動過程是：當發(fā)生火災時，隨著火災部位的 溫度的升高，系統(tǒng)噴頭上的玻璃球暴裂（或易熔合金噴頭上的易熔合金片熔化脫落），噴頭開始噴水，水管內(nèi)的水流推動水流指示器的槳片，使其電接點閉合接通電路，輸出電信號至消防中心。此時，設在主干水管上的報警水閥被水流沖開，向灑水噴頭供水，同時水流經(jīng)過報警閥流入延遲器，竟延遲后，又流入壓力開關(guān)使壓力繼電器動作SP接通，使噴灑用消防泵啟動，在壓力繼電器動作的同時，啟動水力警鈴，發(fā)出報警信號。 2.2方案的確定 2.2.1灑水噴頭 噴頭可分為開啟式和封閉式兩種。它是噴水系統(tǒng)的重要組成部分

20、，因此其質(zhì)量，性質(zhì)和安裝的優(yōu)劣直接影響火災初期滅火的 成敗，可見選擇時必須注意。 A 封閉式噴頭：可以分為易熔合金式，雙金屬片式和玻璃球式三種。應用最多的是玻璃球式噴頭，噴頭不止在房間頂棚下面，與支管相連。噴頭主要技術(shù)參數(shù)（如表2）所示，動作溫度級別（如表3 ）所示。 表2 玻璃球式噴淋頭主要技術(shù)參數(shù) 型號 直徑 （mm） 通水口徑 (mm) 接管螺紋(in) 溫度級別(度) 炸裂溫度范圍% 玻璃球色標 最高溫度環(huán)境（度） 流量系數(shù)K(%) ZST-15系列 15 11 1/2 57 68 79 93 +15 橙 紅 黃

21、 綠 27 38 49 63 80 表3 玻璃球式噴水頭動作溫度級別 動作溫度（度） 安裝環(huán)境允許最高溫度級別（度） 顏 色 　　　57 　　　　 　38 　　橙 　　　68 　　　　　 49 　　紅 　　　79 　　　　　 60 　　黃 　　　93 　　　　　　74 　　綠 　　　141 　　　　　　121 　　藍 　　　182 　　　　　　160 　　紫 　　　227 　　　　　　204 　　黑 　　　260 　　　　　　238 　　黑 在正常情況下，噴頭處于封閉狀態(tài)?；馂臅r，開啟噴水是由感溫部件（充液玻璃

22、球）控制，當裝有熱敏液體的玻璃球達到動作溫度（57度，68度，79度，93度，141度，182度，227度，260度）時，球內(nèi)液體膨脹，使內(nèi)壓力增大，玻璃球炸裂，密封墊脫落，噴出壓力水，噴水后，由于壓力降低壓力開關(guān)動作，將水壓信號變?yōu)辄c信號向噴淋泵控制裝置發(fā)出啟動噴淋泵信號，保證噴頭有水噴出。同時，流動的消防水使主管道分支處的水流指示器電接點動作，接通延時電路（延時20～30s），通過繼電器觸點，發(fā)出聲光信號給控制室，以識別火災區(qū)域。 綜上可知，噴頭具有探測火情，啟動水流指示器，撲滅早期火災的重要作用。其特點是：結(jié)構(gòu)新穎，耐腐蝕性強，動作靈敏，性能穩(wěn)定。 適用范圍：高（多）層建筑，倉庫，地

23、下工程，賓館飯店等用水滅火的場所。 B 開啟式噴頭：按其結(jié)構(gòu)可分為雙臂下垂型，單臂下垂型，雙臂直力型和雙臂邊墻型四種，其主要參數(shù)（見表4）。 表4 開啟式噴淋頭的主要技術(shù)參數(shù) 型號名稱 直徑 (mm) 接管螺紋 (in) 外形尺寸(mm) 流量系數(shù) K(%) 高 低 ZSTK-15 15 ZG1/2 74 46 80 開啟噴頭與雨淋閥（或手動噴頭水閥），供水管網(wǎng)以及探測器，控制裝置等組成雨淋滅火系統(tǒng)。開啟式噴頭的特點是：外型美觀，結(jié)構(gòu)新穎，價格低廉，性能穩(wěn)定，可靠性強。 適用

24、范圍：易燃，易爆品加工現(xiàn)場或儲存?zhèn)}庫以及劇場舞臺上部的葡萄棚下部等處。 表5 噴頭的保護面積與噴頭間距 保護面積/m2 噴頭距離 室內(nèi)高度9.1m 室內(nèi)高度9.1-13.7m 最大 最小 最大 最小 最大 最小 9.3 7.4 3.66 2.44 3.25 2.44 表 6 不同危險等級不同種類的噴水強度比較 危險等級 噴頭 種類 流量 系數(shù) K 噴頭 工作 壓力 /MPa 噴頭 間距 m 噴頭 流量 L/min 噴水 強度 L(min m2) 強度 比較 % 一只噴頭 最大保護 面積m2 輕危險

25、級 標準 80 0.10 0.05 4.4 80 56 4 2.8 100 70 19.36 中 危 險 級 Ⅰ級 標準 80 0.10 0.05 3.6 80 56 6 4.3 100 72 13.0 Ⅱ級 標準 80 0.10 0.05 3.4 80 56 8 5.6 100 70 11.56 嚴 重 危 險 級 Ⅰ級 標準 80 0.10 0.05 2.6 80 56 12 8.4 100 70 6.76 大 口 徑 115 0.10 0.05 3

26、.1 115 81 12 8.5 100 70 9.6 Ⅱ級 標準 80 0.20 0.05 2.65 113 56 16 8 100 50 7.0 大 口 徑 115 0.15 0.05 3.0 140 81 16 9 100 56 9.0 2.2.2水流指使器（水流開關(guān)） 水流指使器的作用是：把水的流動轉(zhuǎn)換成電信號報警的部件。其電接點即可直接啟動消防水泵，也可接通電警鈴報警。在保護面積小的場所（如小型商店，高層公寓等），可以用水流指使器代替濕示報警閥，但應仍設置止回閥于主管道底部，一是可防止水污染（如和生活用水同水

27、源），二是可配合設置水泵接合器的需要。 在多層或大型建筑的自動噴水滅火系統(tǒng)中，在每一層或每分區(qū)的干管的始端安裝一個水流指使器。為了便于檢修分區(qū)管網(wǎng)，水流指示器前宜安裝安全信號網(wǎng)，可以直接報知建筑物的哪一層，哪一部分閉式噴頭已噴水。也可以安裝在主干水管上直接控制啟動水泵。適用于管徑 d=50~150mm系統(tǒng)中。 水流指示器分類： 按葉片形狀分為板式和槳式兩種。按安裝基座分為管式，法蘭式和鞍座式三種。這里僅用槳式水流指示器說明。槳式水流指示器又分為電子接點式和機械接點式兩種。槳式水流指示器的構(gòu)造主要由槳片，法蘭底座，螺栓，本體和電接點等組成。槳式水流指示器的工作原理：當發(fā)生火災時，報警閥自動

28、啟動后，流動的消防水使槳片擺動，帶動其他接點動作，通過消防控制室啟動水泵供水滅火。 2.2.3壓力開關(guān) ZSJY,ZSJY25,和ZSJY50（上海消防器材廠生產(chǎn)）。它安裝在延遲器與水力警鈴之間的信號管道上。壓力開關(guān)的工作原理是：當噴頭啟動噴水時，報警閥閥瓣開啟，水流通過閥座上的環(huán)型槽流入信號道和延遲器。延遲器充滿水后，水流經(jīng)信號管進入壓力繼電器，壓力繼電器接到水壓信號，即接通電路報警，并啟動噴淋泵。壓力開關(guān)特點：ZSJY型 ：1. 膜片驅(qū)動，工作壓力為0.07～1MPa之間可調(diào)。2. 適用于空氣，水介質(zhì)。3. 可用交流直流電，工作電壓為VC22V,380V,DC12V,24V,36V,4

29、8V;觸點所能承受的電容量：AC220V,5A,DC24V,3A,接線電纜外徑20mm。 ZSJY25，50型：工作壓力為0.02～0.025MPa及0.04～0.05MPa。用彈簧線柱給接線帶來了方便，觸點容量為DC24V,5A。以上三種壓力開關(guān)都有一對常閉觸點開關(guān)，作自動報警時控制作用。 壓力開關(guān)應用接線：壓力開關(guān)用在系統(tǒng)中需經(jīng)模塊與報警總線連接，（如圖2-2）所示。 圖2-2 壓力開關(guān)接線圖 2.2.4報警閥 報警閥是自動噴水滅火系統(tǒng)中接通或切斷水源，并啟動報警器的裝置。在自動噴水滅火系統(tǒng)中，報警閥是至關(guān)重要的組件，其作用有三：接通或切斷水源、輸出報警信號和防止水流倒回供水源

30、，以及通過報警閥可以對系統(tǒng)的供水裝置和報警裝置進行檢驗。報警閥根據(jù)系統(tǒng)的不同分為濕式報警閥、干式報警閥和雨淋閥。 A 濕式報警閥用于濕式噴水滅火系統(tǒng)。它的主要功能是：當噴頭開啟時，濕式閥能自動打開，并使水流入水力警鈴發(fā)出報警信號。濕式報警閥在濕示噴水滅火系統(tǒng)中有非常關(guān)鍵的作用，安裝在總供水干管上，連接供水設備和配水管網(wǎng)。它必須十分靈敏，當管網(wǎng)中即使有一個噴頭噴水，破壞了閥門上下的靜止平衡壓力，就必須立即開啟，任何延遲都會耽誤報警的發(fā)生。它一般采用止回閥的形式，即只允許水流向管網(wǎng)，不允許水流回水源。其作用：一是防止隨著供水水源 壓力波動而啟閉，虛放警報；二是管網(wǎng)內(nèi)水質(zhì)因長期不流動而

31、腐化變質(zhì)，如讓它流回水源將產(chǎn)生污染。當系統(tǒng)開啟時報警閥打開，接通水源和配水管；同時部分水流通過閥座上的環(huán)型槽，經(jīng)信號管道送至水力警鈴，發(fā)出音響報警信號。 濕式報警閥的作用：平時閥芯前后的水壓相等，水通過導向桿中的水壓平衡小孔保持閥板前后水壓平衡，由于閥芯的自重和閥芯前后所受總壓力的不同，閥芯處于關(guān)閉狀態(tài)（閥芯上面的總壓力大于閥芯下面的總壓力）。發(fā)生火災時，閉式噴頭噴水，由于水壓平衡小孔來不及補水，報警閥上面的水壓下降，此時閥下水壓大于閥上水壓，于是閥板開啟，向灑水管網(wǎng)及灑水噴頭供水，同時水沿著報警閥的環(huán)形槽進入延時器，壓力繼電器及水力警鈴等設施，并發(fā)出火警信號并啟動消防水泵等措施。 B

32、干式報警閥用于干式噴水滅火系統(tǒng)。它的閥瓣將閥門分成兩部分，出口側(cè)與系統(tǒng)管路和噴頭相連，內(nèi)充壓縮空氣，進口側(cè)與水源相連。干式閥利用兩側(cè)氣壓和水壓作用在閥瓣上的力矩差控制閥瓣的封閉和開啟，一般可分為差動型干式報警閥和封閉型干式報警閥兩種。 C 雨淋閥用于雨淋噴水滅火系統(tǒng)、預作用噴水滅火系統(tǒng)、水幕系統(tǒng)和水噴霧滅系統(tǒng)。這種閥的進口側(cè)與水源相連，出口側(cè)與系統(tǒng)管路和噴頭相連，一般為空管，僅在預 作用系統(tǒng)中充氣。雨淋閥的開啟由各種火災探測裝置控制。 放水閥的作用：進行檢修或更改噴頭時放空閥后管網(wǎng)余水。 警鈴管閥門的作用：檢修報警設施，應處于常開狀態(tài)。 水力警鈴的作用：火災時報警。水力警鈴宜安裝在報

33、警閥附近，其連接管的長度不宜超過6cm，高度不宜超過2cm，以保證驅(qū)動水力警鈴的水流有一定的水壓，并不得安裝在受雨淋和暴曬的場所，以避免影響其性能。電動報警不得代替水力警鈴。 延遲器的作用：它是一個罐式容器，安裝在報警閥與水力警鈴之間，用以防止由于水源壓力突然發(fā)生變化而引起報警閥短暫啟動，或?qū)σ驁缶y滲漏而進入警鈴管道的水流起一個短暫容納作用，從而避免虛假報警。只有在火災真正發(fā)生時，噴頭和報警閥相繼打開，水流源源不斷地流入延遲器，經(jīng)過30秒左右充滿整個容器，然后沖入水力警鈴。 試警鈴閥的作用：進行人工實驗檢查，打開試警鈴閥能自動打開，水流應迅速充滿延遲器，并使壓力開關(guān)及水力警鈴立即動作報警

34、。 2.2.5末端試水裝置 自動噴水滅火系統(tǒng)末端試水裝置是噴灑系統(tǒng)的重要組成部分，通過此裝置可以檢測整個系統(tǒng)運行狀況，《自動噴水滅火系統(tǒng)設計規(guī)范》(GB50084 -2001，以下簡稱“設計規(guī)范”),條文解釋中對此裝置作用做了詳細的詮釋：“為了檢測系統(tǒng)的可靠性，測試系統(tǒng)能否在開放一只噴頭的最不利條件下可靠報警并正常啟動，要求在每個報警閥的供水最不利處設置末端試水裝置。末端試水裝置測試的內(nèi)容，包括水流指示器、報警閥、壓力開關(guān)、水力警鈴的動作是否正常，配水管道是否通暢，以及最不利點處的噴頭工作壓力等。噴水管網(wǎng)的末端應設置末端試水裝置，宜與水流指示器一一對應。圖中流量表直徑與噴頭相同，連接管道直

35、徑不大于20mm。 末端試驗閥可以采用電磁閥或手動閥。如設有消防控制室時，若采用電磁閥可直接從控制室啟動試驗閥，給檢查帶來方便。 第三章 控制系統(tǒng)的設計 3.1自動噴灑用消防泵的控制電路設計 自動噴灑系統(tǒng)是自動水滅火系統(tǒng)，自動噴灑用消防泵受水路系統(tǒng)的壓力開關(guān)或水流指示（繼電）器直接控制，延時起泵，或者由消防中心控制起挺泵。自動噴灑用消防泵一般設計為兩臺泵一用一備，互為備用，工作泵故障時，備用泵延時自動投入運行。自動噴灑用消防泵控制電路（如圖附錄 一）所示?？刂齐娐分性O有工作狀態(tài)選擇開關(guān)，可使兩臺泵分別處在1#用2#備，2#用1#備或兩臺泵均為手動的工作狀態(tài)

36、。 圖中，當發(fā)生火災時，噴灑系統(tǒng)的噴頭自動噴水，設在主管上的壓力繼電器，（或接在防火分區(qū)水平干管上的水流繼電器） SP接通，時間繼電器KT3通電。經(jīng)延時（3～5s）后，中間繼電器KA4通電吸合。若選擇開關(guān)SA置于1#用2#備的位置，則1#泵的接觸器KM1通電吸合，1#泵起動向系統(tǒng)供水。如果此時1#泵故障，接觸器KM1跳閘，使2#泵作為備用泵起動向自動噴灑水系統(tǒng)供水。 根據(jù)消防規(guī)則的規(guī)定，火災時噴灑泵起動運轉(zhuǎn)1h后，自動停泵。此時，時間繼電器KT4的延時整定時間為1h。它通電1h后吸合，中間繼電器KA4斷電釋放，使正在運行的噴灑泵控制回路斷電，水泵停止運行。液位器SQ安裝在水源水池內(nèi)，當水池

37、無水時，液位器SQ接通，使中間繼電器KA3通電吸合，其常閉觸點將兩臺水泵的自動控制回路斷電，水泵停止運行。 控制電路中，分別設有兩臺泵的故障指示燈HY1,HY2。兩臺泵自控回路中，與KA4常開觸點并聯(lián)的引出線，接在消防控制模塊，由消防中心集中控制水泵的起停。 消防泵電氣控制主要是指火災發(fā)生時消火栓系統(tǒng)所屬消防水泵(恒壓泵、加壓泵等)的控制，并且一般都應具備集中(消防中心)管理的功能，在滿足使用要求的前提下，力求簡單可靠。所示是消防泵的典型電氣控制原理圖。圖中，nAN是室內(nèi)消火栓中的消防按鈕，各保護區(qū)域(樓層)消防按鈕一般串聯(lián)相接，構(gòu)成“或”邏輯條件去啟動消防泵，即只要建筑物內(nèi)任意一個區(qū)域出

38、現(xiàn)火災，驅(qū)動消防按鈕就可使消防泵啟動。nXK是各個消火栓內(nèi)被噴水槍壓住的限位開關(guān)，拿起水槍，2XK限位開關(guān)閉合，使得安裝在消防中心控制屏上的信號燈nXD點亮，指示何處消火栓已開始工作。 自動噴灑系統(tǒng)是自動水滅火系統(tǒng)，自動噴灑用消防泵受水路系統(tǒng)的壓力開關(guān)或水流指示（繼電）器直接控制，延時起泵，或者由消防中心控制起挺泵。自動噴灑用消防泵一般設計為兩臺泵一用一備，互為備用，工作泵故障時，備用泵延時自動投入運行?？刂齐娐分性O有工作狀態(tài)選擇開關(guān)，可使兩臺泵分別處在1#用2#備，2#用1#備或兩臺泵均為手動的工作狀態(tài)。 3.2全電壓啟動的噴淋泵控制電路設計 電氣線路的組成:在高層建筑及建筑群體中，每

39、座樓宇的噴水系統(tǒng)所用的泵一般為2～3臺。采用2臺泵時，平時管網(wǎng)中壓力水來自高位水池，當噴頭噴水，管道里有消防水流動時，流水指示器啟動消防泵，向管網(wǎng)補充壓力水。平時一臺工作，一臺備用，當一臺故障停轉(zhuǎn)，接觸器觸點不動作時，備用泵立即投入運行，兩臺可以互為備用。（如圖3-1）為兩臺泵的全電壓啟動的噴淋泵電路，圖中B1、B2、Bn為區(qū)域水流指示器。如果分區(qū)較多可用n個水流指示器及n個繼電器與之配合。 采用3臺消防泵的自動噴水系統(tǒng)也比較常見，三臺泵中兩臺為壓力泵，一臺為恒壓泵。恒壓泵一般功率很小，在5kW左右，其作用是使消防管網(wǎng)中水壓保持在一定范圍之內(nèi)。此系統(tǒng)的管網(wǎng)不得與自來水或高水位池相連，管網(wǎng)消防

40、用水來自消防儲水池，當管網(wǎng)中的滲漏壓力降到某一數(shù)值時，恒壓泵啟動補壓。當達到一定壓力后，所接壓力開關(guān)斷開恒壓泵控制回路，恒壓泵停止運行。 圖 3-1 全電壓啟動的噴淋泵控制電路 電路的工作情況分析 A 正常（即1號泵工作，2號泵備用）時：將QS1、QS2、QS3合上，將轉(zhuǎn)換開關(guān)SA至“1自，2備）位置，其SA的2、6、7號觸頭閉合，電源信號燈HL(n+1)亮，做好火災下的運行準備。 如二層著火，且火勢使火災現(xiàn)場溫度達到熱敏玻璃球發(fā)熱程度時，二樓的噴頭爆裂并噴出水流。由于噴水后壓力降低，壓力開關(guān)動作，向消防中心發(fā)出信號，同時管網(wǎng)里有消防水流動時，水流指示器B2閉合，使中間繼電器KA

41、2線圈通電，時間繼電器KT2線圈通電，經(jīng)延時后，中間繼電器KA(n+1)線圈通電，使接觸器KM1線圈通電，1號噴淋消防泵啟動運行，向管網(wǎng)補充壓力水，信號燈HL(n+1)亮，同時警鈴HA2響，信號燈HL2亮，即發(fā)出聲光報警信號。 B 當一號泵故障時，2號泵的自動投入過程（如果KM1機械卡?。喝鏽層著火，n曾噴頭因室溫達到動作值而爆裂噴水，n層水流指示器Bn閉合，中間繼電器Kan線圈通電，使時間繼電器KT2線圈通電，延時后KA(n+1)線圈通電，信號燈HLn亮，警鈴HLn響，發(fā)出聲光報警信號，同時KM1線圈通電，使備用中間繼電器KA線圈通電，接觸器KM2線圈通電，2號備用泵自動投入運行，向管

42、網(wǎng)補充壓力水，同時信號燈HL(n+3)亮。 C 手動強投：如果KM1機械卡住，而且KT1也損壞時，應將SA至“手動“位置，其SA的1、4號觸頭閉合，按下按鈕SB4，使KM2通電，2號泵啟動，停止時按下按鈕SB3,KM2線圈失電，2號電動機停止。 噴水滅火系統(tǒng)中，對于噴淋泵應做到不間斷供電，一般可采用兩路獨立電源或以兩路獨立母線構(gòu)成環(huán)形供電網(wǎng)。設備采用柴油發(fā)電機組或其它內(nèi)燃機組也是十分必要的。應與一般動力、照明等供電線路分開。 3.3火災自動報警系統(tǒng)設計 3.3.1火災自動報警系統(tǒng)的形式 1. 火災自動報警系統(tǒng)的基本要求 火災的早期發(fā)現(xiàn)和撲救具有極其重要意義，它能將損失控制

43、在最小范圍，并且防止造成災害。基于這種思想和高層建筑以自救為主原則，我國有關(guān)消防規(guī)范和技術(shù)標準對火災自動報警及其系列產(chǎn)品提出了以下基本要求： （1）確?；馂奶綔y和報警功能，保證不漏報； （2）減少環(huán)境因素影響，減少系統(tǒng)誤報率； （3）確保系統(tǒng)工作穩(wěn)定，信號傳輸準確可靠； （4）系統(tǒng)的靈活性、兼容性強，產(chǎn)品成系列； （5）系統(tǒng)的工程適用性強，布線簡單、靈活、方便； （6）系統(tǒng)的應變能力強，調(diào)試、管理、維護方便； （7）系統(tǒng)的性能價格比高； （8）系統(tǒng)的聯(lián)動功能豐富，聯(lián)動控制方式有效、多樣。 為達到上述的基本要求，火災自動報警系統(tǒng)通常由火災探測器，區(qū)域火災報警控制裝置和火災報

44、警控制器，以及聯(lián)動模塊與控制模塊、控制裝置等組成?；馂奶綔y器是對火災進行有效探測的基礎與核心，火災探測器的選用及其與火災報警控制器的配合，是火災自動報警系統(tǒng)設計的關(guān)鍵。火災報警控制器是火災信息處理和報警識別與控制的核心，最終通過聯(lián)動控制裝置實施對消防設備的聯(lián)動控制和滅火操作?！?1】 2. 火災自動報警系統(tǒng)的基本設計形式 根據(jù)《火災自動報警系統(tǒng)設計規(guī)范》（GBJ116-98）的規(guī)定、火災監(jiān)控對象的特點和火災報警控制器的分類，以及消防聯(lián)動設備聯(lián)動控制要求的不同，火災自動報警系統(tǒng)分為三種基本設計形式，即：區(qū)域報警系統(tǒng)、集中報警系統(tǒng)和控制中心報警系統(tǒng)。 本次設計的建筑物為一類建筑，保護對象等

45、級為一級，按照設計規(guī)范的要求，其基本設計形式應選用控制中心報警系統(tǒng)。 控制中心報警系統(tǒng)是由設置在消防控制中心（或消防控制室）的消防聯(lián)動控制裝置、集中火災報警控制器、區(qū)域報警控制器和各種火災探測器及功能模塊等組成。一般控制中心報警系統(tǒng)形式是高層建筑及智能建筑中自動消防系統(tǒng)的主要類型，是樓宇自動化系統(tǒng)的主要組成部分，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3-2所示。采用區(qū)域火災報警控制器、集中火災報警控制器、各種火災探測器以及功能模塊和聯(lián)動控制裝置，進一步加強了對消防設備的監(jiān)測與控制，適用于大型的建筑群、高層或超高層建筑等對象，可以對各類設置在建筑中的消防設備實現(xiàn)聯(lián)動控制和手動/自動控制轉(zhuǎn)換。 圖3-2 控制中心

46、報警系統(tǒng)示意圖 3. 火災自動報警與聯(lián)動控制系統(tǒng)的應用形式 在火災自動報警與聯(lián)動控制系統(tǒng)中，火災報警控制器如何對火災探測器進行識別和控制，即探測回路的工作原理及接線方式，反映了火災自動報警系統(tǒng)的技術(shù)構(gòu)成、可靠性、穩(wěn)定性及性能價格比等諸因素，是評價火災自動報警系統(tǒng)先進與否的一項重要技術(shù)指標。 因此，按照所采用的火災探測器、各種功能模塊和與火災報警控制器的連接方式，和火災探測器本身的結(jié)構(gòu)設計和電子線路的設計，以及火災探測器與報警控制器間信號傳輸處理方式的不同，本系統(tǒng)的接線方式應為二總線制。此外，根據(jù)火災報警控制器實現(xiàn)火災模式識別方式的不同，本火災自動報警系統(tǒng)為智能型。 隨著微電子器件、數(shù)

47、字脈沖電路以及微型計算機技術(shù)不斷用于火災自動報警系統(tǒng)，二總線制以使用數(shù)字脈沖信號巡檢和信息壓縮傳輸，采用了大量的編碼及譯碼邏輯電路來實現(xiàn)火災探測器與火災報警控制器之間的協(xié)議通信，大大減少了系統(tǒng)的線制，并且?guī)砹斯こ滩季€的靈活性，形成了支狀和環(huán)狀兩種布線結(jié)構(gòu)，可以確切報出各個火災探測器編碼點的信息和實現(xiàn)模塊聯(lián)動與信息傳輸，也可用硬線聯(lián)動輸出，運行可靠，抗干擾能力強，誤報率低，同時系統(tǒng)的總功耗也大大 3-3 智能型系統(tǒng)形式的結(jié)構(gòu)圖 智能型系統(tǒng)形式一般采用二總線制，結(jié)構(gòu)如圖3-3所示。這種系統(tǒng)形式的特點是：火災探測器實際上就是火災傳感器，僅實現(xiàn)度火災參數(shù)的有效采集、變換和傳輸；火災報警控制器則采

48、用微機技術(shù)實現(xiàn)數(shù)據(jù)集中處理、數(shù)據(jù)存儲、系統(tǒng)巡檢等，并且由內(nèi)置軟件完成火災信號特征模型和靈敏度調(diào)整、火災判優(yōu)、網(wǎng)絡通訊、圖形顯示和消防設備監(jiān)控；同時由火災報警控制器將對探測信號的處理、環(huán)境補償、報臟和故障判斷等返還給每個現(xiàn)場火災探測器，從而實現(xiàn)消防設備監(jiān)控和管理、聯(lián)網(wǎng)等功能，提高系統(tǒng)巡檢速度、穩(wěn)定性和可靠性。 目前總線制火災自動報警系統(tǒng)獲得了廣泛的應用，在火災自動報警系統(tǒng)與消防聯(lián)動控制設備的組合方式上，總線制火災自動報警系統(tǒng)的設計有兩種常用的形式，即火災自動報警與消防聯(lián)動分體式和火災自動報警與消防聯(lián)動一體式。而本次火災自動報警與聯(lián)動控制系統(tǒng)的設計采用火災自動報警與消防聯(lián)動分體式形式，如圖3-4

49、所示。 這種系統(tǒng)的設計思想是分別設置報警控制器與聯(lián)動控制器，報警控制器負責接收各種火警信號，聯(lián)動控制器負責發(fā)出聲光報警信號和啟動消防設備。即系統(tǒng)分設報警總線和聯(lián)動總線，所有的火災探測器通過報警總線回路接入報警控制器，各類聯(lián)動控制模塊側(cè)通過聯(lián)動總線回路接入聯(lián)動控制器，聯(lián)動設備的控制信號和火災探測器的報警信號分別在不同的總線回路上傳輸。報警控制器和聯(lián)動控制器之間通過通訊總線相互連接。 圖3-4 火災自動報警與消防聯(lián)動 操作鍵盤 操作按鈕 時鐘顯示 故障地址顯示 報警地址顯示 工作狀態(tài)顯示 顯示接口 操 作 輸入接口 單 片 機 ROM RAM 串

50、行通訊接口 火災探測器 消防傳動盤 記錄磁盤 打印機 數(shù)據(jù)記錄接口 圖3-5 火災報警控制器結(jié)構(gòu)框圖 這種系統(tǒng)的特點是由于分別設置了控制器及總線回路，報警系統(tǒng)與聯(lián)動系統(tǒng)相對獨立運行， 整個報警與聯(lián)動系統(tǒng)的可靠性較高。該系統(tǒng)適合于消防報警及聯(lián)動控制規(guī)模較大的一級保護對象。 3.3.2火災自動報警控制器 1. 火災自動報警控制器的結(jié)構(gòu)原理 火災報警控制器是由單片機、存儲器、操作面板接口電路、數(shù)據(jù)輸出接口電路、串行通訊接口電路構(gòu)成，圖3-5為火災報警控制器的結(jié)構(gòu)框圖。 單片機為系統(tǒng)的中央處理機構(gòu)，它是在一塊芯片內(nèi)集成了CPU，一定量的RAM、ROM串行接口、并行接口、

51、中斷管理器等，構(gòu)成了一個小的計算機系統(tǒng)。 ROM、RAM為內(nèi)存單元擴展，由于單片機內(nèi)的ROM、RAM有限，不能滿足系統(tǒng)要求，所以要進行擴展，ROM為固化系統(tǒng)程序的只讀存儲器，RAM為數(shù)據(jù)處理時臨時存儲數(shù)據(jù)的隨機存儲器。 盡管單片機內(nèi)已配有一定的并行接口，但有些被系統(tǒng)的數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線占用，且驅(qū)動能力有限，所以片外要作接口擴展，以便與控制器面板上的操作鍵盤和控制按鈕等輸入信號相接，還要與數(shù)碼顯示器和狀態(tài)指示燈等輸出器件相接。一般控制器設有2~3臺數(shù)碼顯示管，顯示當前時鐘、火警地址和故障探測器地址等。 控制器與探測器和聯(lián)動控制盤的通訊一般采用RS-485串行通訊，而單片機內(nèi)的串行

52、通訊接口為RS-232接口，故要設串行通訊接口轉(zhuǎn)換電路。 磁盤為存儲火災報警控制器的工作狀態(tài)、報警狀態(tài)等信息的設備，以便進行工作分析和事故分析時使用。 圖3-6為智能報警系統(tǒng)的火災報警控制器的工作流程圖。這種系統(tǒng)對模型有自修正、自適應功能，有模糊邏輯分析和判斷功能。這大大提高了系統(tǒng)的可靠性，減少了系統(tǒng)的誤報率。 開 始 采集探測器數(shù)據(jù) 修正模型 顯示故障信息 顯示火警信息 記錄系統(tǒng)狀態(tài) 對數(shù)據(jù)分析處理 是否有故障 是否有火警 圖3-6 火災報警控制器工作流程圖 2. 火災自動報警控制器的功能 火災自動報警控制器是一種能為火災探測器供電以及將探測器收到的火

53、災信號接收、顯示和傳遞，并能對自動消防裝置等發(fā)出控制信號的報警裝置。它是火災自動報警系統(tǒng)的重要組成部分。在火災自動報警系統(tǒng)中，火災探測器是系統(tǒng)的“感覺器官”，隨時監(jiān)視著周圍環(huán)境的情況。而火災報警控制器是系統(tǒng)的“軀體”和“大腦”是系統(tǒng)的核心。根據(jù)國家標準GB4718-96的定義，火災報警控制器是可以向探測器供電，并具有下述功能的設備： （1）能接收探測信號，轉(zhuǎn)換成聲、光報警信號，指示著火部位和記錄報警信息； （2）可通過火警發(fā)送裝置啟動火災報警信號或通過自動消防滅火控制裝置啟動自動滅火設備和消防聯(lián)動控制設備； （3）自動地的監(jiān)視系統(tǒng)的正確運行和對特定故障給出聲、光報警（自檢）。 由此可見

54、，火災報警控制器的作用是向火災探測器提供高穩(wěn)定度的工作電源；監(jiān)視連接各火災探測器的傳輸導線有無故障；能接收火災探測器發(fā)送的火災報警信號，迅速、正確地進行轉(zhuǎn)換和處理，并以聲、光等形式指示火災發(fā)生的具體部位，進而發(fā)送消防設備的啟動控制信號。 3. 火災報警控制器的分類 根據(jù)火災報警控制器功能與結(jié)構(gòu)以及系統(tǒng)設計構(gòu)思的不同，消防自動報警系統(tǒng)呈現(xiàn)出不同的應用形式。一般，火災報警控制器按照其用途可以分為區(qū)域火災報警控制器、集中火災報警控制器和通用火災報警控制器。 區(qū)域火災報警控制器用于火災探測器的監(jiān)測、巡檢、供電與備電，接收火災監(jiān)測區(qū)域內(nèi)火災探測器的輸出參數(shù)或火災報警、故障信號，并且轉(zhuǎn)換為聲、光報

55、警輸出，顯示火災部位或故障位置等，其主要功能有火災信息采集與信號處理，火災模式識別與判斷，聲光報警，故障監(jiān)測與報警，火災探測器模擬檢查，火災報警計時，備電切換和聯(lián)動控制等。 集中火災報警控制器用于接收區(qū)域火災報警控制器的火災報警信號或設備故障信號，顯示火災或故障部位，記錄火災信息和故障信息，協(xié)調(diào)消防設備的聯(lián)動控制和構(gòu)成終端顯示等，其主要功能是包括火災報警顯示、故障顯示、聯(lián)動控制顯示、火災報警計時、聯(lián)動連鎖控制實現(xiàn)、信息處理與傳輸?shù)取? 通用火災報警控制器兼有區(qū)域和集中火災報警控制器的功能，小容量的可以作為區(qū)域火災報警控制器使用，大容量的可以獨立構(gòu)成中心處理系統(tǒng)。其形式多樣，功能完備，可以按照

56、其特點用作各種類型消防自動報警系統(tǒng)的中心控制器，完成火災探測、故障判斷、火災報警、設備聯(lián)動、滅火控制及信息通訊傳輸?shù)裙δ堋? 4. 火災報警控制器的主要技術(shù)性能 （1）容量 容量是指能夠接收火災報警信號的回路數(shù)，以“M”表示。一般區(qū)域報警器M的數(shù)值等于探測器的數(shù)量。對于集中報警控制器，則容量數(shù)值等于M乘以區(qū)域報警器的臺數(shù)N，即M·N。 （2）工作電壓 工作時，電壓可采用220V交流電和24V~32V, 直流電（備用）。備用電源應優(yōu)先選用24V。 （3）輸出電壓及允差 輸出電壓即指供給火災探測器使用的工作電壓，一般為直流24V，此時輸出電壓允差不大于0.48V。輸出電流一般應大于0

57、.5A。 （4）空載功耗 即指系統(tǒng)處于工作狀態(tài)時所消耗的電源功率?？蛰d功耗表明了該系統(tǒng)的日常工作費用的高低，因此功耗應是愈小愈好；同時要求系統(tǒng)處于工作狀態(tài)時，每個報警回路的最 大工作電流不超過20mA。 （5）滿載功耗 滿載功耗指當火災報警控制器容量不超過10路時，所有回路均處于報警狀態(tài)所消耗的功率；當容量超過10路時，20%的回路（最少按10路計）處于報警狀態(tài)所消耗的功率。使用時要求在系統(tǒng)工作可靠的前提下，盡可能減少滿載功耗；同時要求在報警狀態(tài)時，每一回路的最大工作電流不超過200mA。 （6）使用環(huán)境條件 使用環(huán)境條件主要指報警控制器能夠正常工作的條件，即溫度、濕度、風速、氣

58、壓等項。要求陸用型環(huán)境條件為：溫度-10~50oC；相對濕度≤92%（40oC）；風速＜5m/s；氣壓為85~106kPa。 3.3.3火災探測器 1. 火災的探測方法 火災是一種失去人為控制的燃燒過程，產(chǎn)生火災的基本要素是可燃物、助燃劑和點火源[]l。可燃物以氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)三種形式存在，助燃劑通常是空氣中的氧氣。根據(jù)可燃氣體與空氣混合方式的不同有兩種燃燒方式:如果在燃燒前可燃氣體就與空氣均勻混合稱預混燃燒;如果可燃氣體和空氣分別進入燃燒區(qū)邊混合邊燃燒稱為擴散燃燒。液體和固體是凝聚態(tài)物質(zhì)，難與空氣均勻混合，它們?nèi)紵幕具^程是當外部提供一定的能量時，液體或固體先蒸發(fā)成蒸氣或分解析出可

59、燃氣體(如C，OH:等)、較大的分子團、灰燼和未燃燒的物質(zhì)顆粒懸浮在空氣中，粒子直徑一般在0.01cm左右，這些懸浮物統(tǒng)稱為氣溶膠。幾乎在產(chǎn)生氣溶膠的同時，產(chǎn)生粒子直徑為0.01一10cm的液體或固體顆粒，稱為煙霧。氣相形式的可燃物與空氣混合，在較強火源作用下產(chǎn)生預混燃燒。著火后，燃燒火焰產(chǎn)生的熱量使液體或固體的表面繼續(xù)釋放出可燃氣體，并形成擴散燃燒。同時，發(fā)出含有紅外線或紫外線的火焰，散發(fā)出大量的熱量。大量熱量通過可燃物的直接燃燒、熱傳導、熱輻射和熱對流，使火從起火部位向周 圍蔓延，這就是經(jīng)常所說的火蔓延，火蔓延導致了火勢的擴大、形成火災。氣溶膠、煙霧、火焰和熱量都稱為火災參量，通過對這些

60、參量的測定便可確定是否存在火災[6]。 火災的探測，是以探測物質(zhì)燃燒過程中產(chǎn)生的各種物理現(xiàn)象為機理，從而實現(xiàn)早期發(fā)現(xiàn)火災這一目的。因為火災的早期發(fā)現(xiàn)，是充分利用滅火措施、減少火災損失、保護生命財產(chǎn)的重要保障，因此，世界各國對于火災自動報警技術(shù)的研究，都致力于火災探測手段的研究和實驗，試圖發(fā)現(xiàn)新的早期探火方法，開拓火災自動報警技術(shù)的新領域。 從物質(zhì)燃燒的基本規(guī)律出發(fā)，選擇合適的火災探測器來探測火情是一個首要問題。因為任何一種探測器都不是萬能的，都有一定的環(huán)境適應性，也即有一定的局限性。要有效地發(fā)揮各種探測器的作用，就要掌握各種火災探測器的探測原理及其適用場所，揚長避短。 圖3.-7所示為最

61、常用的感煙、感溫探測器響應時間曲線。 圖3-7 常用感煙、感溫探測器響應時間曲線 在圖3-7中，燃燒氣體和煙濃度與時間的關(guān)系曲線（1）說明在同一時間內(nèi)所產(chǎn)生的燃燒氣體和煙同時間關(guān)系的百分比；而熱氣流溫度與時間的關(guān)系曲線（2）則說明熱氣流溫度隨時間而上升。從圖3-7（A）可知，如果火災探測系統(tǒng)能夠探測出燃燒氣體和煙霧，也即在燃燒初起和陰燃階段能起到探測作用，就可達到早期預報，以降低火災損失，使人員不受傷亡。若火災探測系統(tǒng)的動作取決于溫度的上升，只有在火災發(fā)展到火焰擴散階段，即火災已經(jīng)確立之后才能發(fā)出報警信號。圖3-7（A）中兩條曲線還表示幾種最常用類型的火災探測器做作出的反應。感煙探測器

62、能夠在短時間內(nèi)做出反應，早期發(fā)出火災報警信號；而感溫探測器則要在較長時間后才做出反應。當火災達到火焰燃燒階段，溫度急劇升高時，差溫探測器響應；而當燃燒不斷擴大，溫度不斷升高，使環(huán)境溫度達到某一定值時，定溫探測器才能響應，發(fā)出火災報警信號。由此可知，對于同一種可燃物，在燃燒狀態(tài)相同的條件下，感煙探測器比感溫探測器能夠更早地響應。感溫探測器對大部分火災不僅靈敏度比感煙探測器差，而且在房間高度和保護面積上都有局限性。 所以，根據(jù)物質(zhì)燃燒過程中發(fā)生的能量轉(zhuǎn)換和物質(zhì)轉(zhuǎn)換所產(chǎn)生的不同火災現(xiàn)象與特征，形成了不同的火災探測方法。 紅外光束線型感煙探測器 紅外光束線型感煙探測器如圖3-8所示，是應

63、用感煙粒子吸收或散射紅外光束使紅外光束強度發(fā)生變化的原理工作的。探測器的工作原理與光電感煙探測器類似，只是煙不必進入點型光電感煙探測器的采樣室中，在保護空間任何地點上的煙都可能使紅外光束衰減。線型光束探測器在一個長達100米的路徑上可代替若干個點型感煙探測器，具有保護面積大、安裝位置較高、在相對濕度較高和強電場環(huán)境中反應速度等優(yōu)點，適宜保護較大的場所，尤其適宜保護難以使用點型探測器甚至根本不可能使用點型探測器的場所。 圖3-8 紅外光束線型感煙探測器 纜式線型定溫火災探測器 纜式線型定溫火災探測器如圖3-9所示，適宜保護電纜隧道等工業(yè)建筑或特殊的應用場所。它又分為模擬式和數(shù)字式兩

64、大類，目前主要發(fā)展和應用是數(shù)字式該探測器實際上是條熱敏電纜，它由兩根彈性鋼絲、熱敏絕緣材料、塑料包帶及塑料外護套組成。在正常監(jiān)視狀態(tài)下，兩根鋼絲間呈絕緣狀態(tài)。在每一熱敏電纜中有一極微小的電流流動，當熱敏電纜線路上任何一點(部位)的溫度(可以是“電纜”周圍空氣或它所接觸物品的表面溫度)，上升達到其額定動作溫度時，其絕緣材料熔化，兩根鋼絲互相接觸，此時報警回路電流驟然增大，報警控制器發(fā)出聲、光報警;同時數(shù)碼器或液晶火災報警的回路號和火警的距離(即熱敏電纜動作部分的米數(shù))。經(jīng)人工處理后，熱敏電纜可重復使用。 圖3-9 纜式線望足溫火滅殊側(cè)器 可燃氣體火災探測器 可燃氣體火災探

65、測器適用保護可燃氣體容易泄漏處的附件、泄漏出來的氣體容易流經(jīng)或容易滯留的場所。可燃氣體探測器按其測氣體的特性又有很多種類與品種，但主要手段大多采用“點型可燃氣體探測器”，該類探測器在實際應用中存在壽命短、易中毒、探測器面積小等缺陷，因此目前現(xiàn)場應用一般只限于在重點位置安放。我國自行研制開發(fā)的線型紅外可燃氣體探測器，采用雙波段實現(xiàn)對可燃氣體的探測，一對探測器的最遠探測距離可達80m，探測靈敏度高、響應速度快，不會因某種氣體中毒而損壞器件，也不會因可燃氣體濃度過高而降低性能。由于該系統(tǒng)采用了雙波段互補技術(shù)、信號窄脈沖同步分離技術(shù)、探測器工作點自動調(diào)整技術(shù)，最大限度地消除了灰塵、雨、雪、霧等自然環(huán)境

66、對系統(tǒng)工作的影響，較好地解決了系統(tǒng)在較惡劣環(huán)境下長期穩(wěn)定運行問題。其探測效率、壽命、性能穩(wěn)定都遠優(yōu)于目前應用的“點型可燃氣體控制器”。 空氣采樣感煙探測器 該探測器能夠通過測試空氣樣本了解煙霧的濃度，并根據(jù)預先確定的響應閉值給出相應的報警信號。在探測方式上，該探測器完全突破被動式感知火災煙氣、溫度和火焰等參數(shù)特性的局面，跳躍到主動進行空氣采樣，快速、動態(tài)地識別和判斷可烯物質(zhì)受熱分解或燃燒釋放到空氣中的各種聚合物分子和煙粒子。普通的空氣采樣式感煙火災探測系統(tǒng)，一般是在吸氣管道中加裝普通點型感煙火災探測器或采用相似的傳感器作為煙粒子探測器，其煙霧探測原理與普通點型感煙控制器相同。目前先進的高靈敏度空氣采樣式感煙火災控制報警系統(tǒng)，High sensitsvity漸tifieial一intelligeneeSmokeDeteetionSystem以下簡稱HSASD，按其探測原理可分為濃度計一式和激光計數(shù)式兩種。如澳大利亞GODEX極早期火災智能預警系統(tǒng)主要用于抽取空氣樣本的管道網(wǎng)絡、高效長壽的氣泵、空氣流速控制器、煙粒子激光探測器、信號處理電路、“人工神經(jīng)網(wǎng)絡”微處理器和報警信號顯示電路等