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1、闭式自动喷淋水系统设计能源与安全工程学院课程设计说明书课 程 名 称: 闭式自动喷淋水系统设计 年级/专业/班:2009级安全工程2班 报 告 人： 开 始 时 间: 2012年5月21日完 成 时 间: 2012年5月30日指导教师签名：24目 录一、前 言3二、灭火系统选型、工作组成及原理32.1 灭火系统选型32.2系统的组成42.3系统工作原理6三、自动喷淋系统的设计63.1喷头选择及布置63.2系统管网布置73.3水力计算73.4校核设计作用面积内的平均喷水强度153.5选择消防水泵153.6 喷水灭火系统的维护15四、结束语17闭式自动喷淋水系统设计任务书(安全工程专业)一、设计目
2、的闭式自动喷水灭火是目前使用广泛、灭火效率高的灭火措施。其工作原理是：喷水管网中经常充满压力水，火灾时，闭式自动喷头温感元件爆破或熔化脱落，即自动喷水灭火，与此同时发出报警信号。适用范围为室内温度为470之间。二、设计原始资料1某中危险级建筑物其中一部分的最不利作用面积为200m2，约为（1712m）；环境温度为25，选用标准玻璃球喷头，喷头以长方形布置。最不利点处喷头的工作压力为7 mH2O，10 mH2O。2某中危险级建筑物其中一部分的最不利作用面积为200m2，约为（1712m）；环境温度为25，选用标准玻璃球喷头，喷头以正方形布置。最不利点处喷头的工作压力为7 mH2O，10 mH2O
3、。3某中危险级建筑物其中一部分的最不利作用面积为200m2，约为（1712m）；环境温度为25，选用标准易熔合金喷头，喷头以长方形布置。最不利点处喷头的工作压力为7 mH2O，10 mH2O。4某中危险级建筑物其中一部分的最不利作用面积为200m2，约为（1712m）；环境温度为25，选用标准易熔合金喷头，喷头以正方形布置。最不利点处喷头的工作压力为7 mH2O，10 mH2O。5某轻危险级建筑物其中一部分的最不利作用面积为180m2，为（1512m）；环境温度为25，选用标准玻璃球喷头，喷头以长方形布置。最不利点处喷头的工作压力为7 mH2O，10 mH2O。6某轻危险级建筑物其中一部分的最
4、不利作用面积为180m2，为（1512m）；环境温度为25，选用标准玻璃球喷头，喷头以正方形布置。最不利点处喷头的工作压力为7 mH2O，10 mH2O。7某轻危险级建筑物其中一部分的最不利作用面积为180m2，为（1512m）；环境温度为25，选用标准易熔合金喷头，喷头以长方形布置。最不利点处喷头的工作压力为7 mH2O，10 mH2O。8某轻危险级建筑物其中一部分的最不利作用面积为180m2，为（1512m）；环境温度为25，选用标准易熔合金喷头，喷头以正方形布置。最不利点处喷头的工作压力为7 mH2O，10 mH2O。三、设计任务安排 学生班级和序号设计题目学生班级和序号设计题目一班（1
5、6号）1二班（16号）1一班（712号）2二班（612号）2一班（1318号）3二班（1318号）3一班（1924号）4二班（1924号）4一班（2530号）5二班（2530号）5三班（16号）6三班（1924号）6三班（712号）7三班（2530）7三班（1318号）8其他8四、设计任务a) 绘制系统工作动作原理图。b) 根据危险等级及作用面积，查出喷头的保护面积，并确定设计的设计喷水强度以及设计流量。c) 确定喷头及管道布置方式、初选各管段类型以及尺寸，绘制管道透视图（比例为1：100）。d) 进行水力计算，确定各管道直径，计算系统设计流量及总的水头损失。e) 进行系统设计校核。五、设计要
6、求1、独立开展灭火系统的设计，不得抄袭他人设计。2、水力计算部分应按照原始资料和有关规范进行精确计算，不得假造数据。3、进行水力计算时，应采用沿途计算法确定喷头流量，而不采用作用面积计算法。4、说明书应包括（四）的全部内容，有详细的计算推导过程。5、水力计算应编制成表（如附二所示）。6、说明书前页附上此任务书。六、时间安排此课程设计共6天时间。一、前 言与建筑火灾的被动防护相比，在建筑物里安装灭火系统进行主动防护，具有可操作和可控制性，并且能够减少燃烧时间，降低财产损失等优点，因此，各种类型的灭火系统在大型建筑物中得到了广泛的应用。灭火系统是建筑消防设施的重要组成部分，利用合适的灭火系统及时扑
7、救火灾，使火灾损失降低到最低，是灭火工作的重要内容，其中水作为灭火剂对于扑救建筑物中的一般物质火灾是最经济有效的，而输送这种灭火剂的系统主要是消防栓给水系统和自动喷水系统。闭式自动喷水灭火系统是最常见的一种固定灭火系统，发展迄今为止已有100多年的历史，最早是以“钻孔管式喷水灭火系统”的形式出现。从20世纪80年代初开始，随着我国经济突飞猛进地发展，自动灭火系统进行系统研究，相继推出了一批玻璃球喷头、报警阀门和相关组件，可组成湿式、预作用式和雨淋、干式等自动喷水灭火系统，逐渐改变了以往自动喷水灭火系统依靠进口的局面。自动喷水灭火系统是目前国际上应用范围最广、用量最大、灭火成功率最高、且造价最为
8、低廉的固定灭火设施，并被公认是最为有效的建筑火灾自救设施。由于它在保护人身和财产安全方面有着其他系统无可比拟的优点，故广泛应用在高层建筑等火灾危险性较大的建筑物中。二、灭火系统选型、工作组成及原理2.1 灭火系统选型2.1.1建筑物的火灾危险性等级据设计原始资料（闭式自动喷淋水系统设计任务书，以下简称任务书）显示，该建筑物火灾危险等级为中危险级。2.1.2确定设计基本技术参数由原始资料，设计消防系统的工作面积为1712m2；根据自动喷水灭火系统设计规范（GB50084-2001）表5.0.1民用建筑和工业厂房的系统设计参数，该灭火系统的喷水强度为6.00L/minm2；喷头工作压力为9.810
9、4Pa（10mH2O），且最不利点处工作压力以10mH2O计算；设计喷水量为20.0L/s。2.1.3系统选型应根据建筑物的实际情况进行选择，设计书以绝大多数常温场所常采用的湿式系统为例进行设计，且建筑物的环境温度为25符合湿试系统设计要求。2.2系统的组成湿式喷水灭火系统主要由以下几部分构成，如图2-2。（1）水箱：在正常状态下维持管网的压力，当火灾发生的初期给管网提供灭火用水；（2）水力警铃：用于湿式、干式、干湿两用式、雨淋和预作用自动喷水灭火系统中，是自动喷水灭火系统中的重要部件。当火灾发生时，由报警阀流出带有一定压力的水驱动水力警铃报警。警铃流量等于或大于一个喷头的流量时立即动作；（3
10、）湿式报警阀：安装在总供水干管上，连接供水设备和配水管网，一般采用止面阀的形式。当管网中有喷头喷水时，就破坏了阀门上下的平衡压力，使阀板开启接通水源和管网。同时部分水流通过阀座上的环形槽，经信号管道送至水力警铃，发出音响报警信号。（4）消防水泵结合器：用于给消防车提供供水口；（5）火灾收信机（消防控制中心）：在控制室内安装，用于接收系统传来的电信号及发出控制指令；（6）压力罐（未设置）：用于自动启动消防水泵。当管网中的水压过低时，与压力罐连接的压力开关发出信号给控制箱，控制箱接到信号后发出指令启动消防泵给管网增压。当管网水压达到设定值后消防水泵停止供水；（7）消防水泵：给消防管网中补水用；（8
11、）闭式喷头：可分为易溶金属式、双金属片式和玻璃球式三种，其中以玻璃球式应用最多；正常情况下，喷头处于封闭状态。当有火灾发生且温度达到动作值时喷头开启喷水灭火；（9）水流指示器：其动作原理是，当水流指示器感应到水流动时，其电触点动作，接通延时电路（延时2030s）。延时时间到后，通过继电器触发，发出声光信号给控制室，以识别火灾区域；（10）压力开关：是自动喷水灭火系统的自动报警和控制附件，它能将水压力信号转换成电信号。当压力超过或低于预定工作压力时，电路就闭合或断开，输出信号至火灾报警控制器或直接控制启动其他电气设备；（11）延时器：是一个罐式容器，安装在报警阀与水力警铃之间。用以对由于水源压力
12、突然发生变化而引起的报警阀短暂开启，或对因报警阀局部渗漏而进入警铃管道的水流起一个暂时容纳的作用。从而避免虚假报警。只有真正发生火灾时，喷头和报警阀相继打开，水流源源不断地大量流入延时器，经30s左右冲满整个容器，然后冲入水力警铃报警；（12）试警铃阀：用于人工测试。打开试警铃阀泻水，使报警阀自动打开，水流充满延迟器后可使压力开关及水力警铃动作报警；（13）放水阀：用于检修时放空管网中余水；（14）末端试水装置：设在管网末端，用于自动喷水灭火系统等流体工作系统中。该试水装置末端接相当于一个标准喷头流量的接头，打开该试水装置，可进行系统模拟试验调试。利用此装置可对系统进行定期检查，以确定系统是否
13、能正常工作；（15）试验喷头：安装于屋顶，每年校验喷头性能；（16）压力表：观察系统水压是否正常；（17）水箱下止回阀：防止消防水进入水箱；（18）火灾信号传感器：感应火灾信号。2.3系统工作原理当火灾发生时，火源周围温度上升，导致火源上方的喷头开启、出水，管网压力下降，报警阀阀后压力下降致使阀板开启，接通管网和水源，供水灭火。于是同时，部分水流由阀座上的凹形槽经报警阀的信号阀，带动水力警铃发出报警信号。如果管网中设有水流指示器，水流指示器感应到水的流动，也可发出电信号。如果管网中设有压力开关，当管网水压下降到一定值时，也可发出电信号，启动水泵供水，消防控制室同时接到信号。系统工作原理图如图2
14、-1。图2-1 湿式自动喷水灭火系统工作原理三、自动喷淋系统的设计3.1喷头选择及布置（1）喷头的选择设计选用标准玻璃球喷头，其参数为：动作温度68，公称直径15，喷头流量特性系数K=4.2。（2）喷头的布置该不利作用面积为长方形，所以喷头可以采取长方形布置。根据任务书上表2可知每只喷头的最大保护面积为12.5m2(转换成半径为1.99m)，喷头的布置间距为3.6m（标准中危险级的布置间距）。喷头与边墙的距离不超过设计规范中要求的1.7m，但也不小于0.5m。系统应有库存备用喷头，数量不应少于总安装数的1%。长方形布置如右图所示，只有当4个喷水圆两两相切于O点，而且在R=N时，该喷头的布置最经
15、济合理。此时，喷头的长边间距M=2Rcos30o=1.732R=3.45m；喷头的短边间距N=R=1.99m。确定最不利点喷头的位置为1号节点处的喷头（见图3-1），在节点处平行于配水支管划定矩形作用面积，其长边长度为：每条支管上最多动作喷头数：3.2系统管网布置根据有关规范（表3-1）预选管径，管网按侧边中心方式布置（如图3-1），系统共布置了30个喷头，系统设湿式报警阀和水流指示器各1个。表3-1：中危险级场所中配水支管、配水管控制的标准喷头数公称直径/mm控制的标准喷头数/只中危险级25132340450865128032100643.3水力计算按逐点法计算,即矩形面积内每个喷头喷水量按
16、该喷头处的水压计算确定系统内各点的水力。（1）支管末端的喷头1为整个管系的最不利点，在规定的工作水头H1=10mH2O作用下，节点1的水流量为:则管段1-2的流量为：图3-1 管网布置图因为中度危险级控制的标准喷头数为1只，查表3-1可选公称直径d=25的管道。管道1-2内水的流速为：每米管道的水头损失为：（其中，计算内径dj可由附表1查得）该管径为90弯管，由附表2可得，当管径为25时，当量长度为=0.6m。管道的水头损失为：（2）节点2的水压为：其水流量为:则管段2-3的流量为：因为中度危险级控制的标准喷头数为2只，查表3-1可选公称直径d=32的管道。管道2-3内水的流速为：每米管道的水
17、头损失为：该管径为三通，由附表2可得，当管径为32时，当量长度为=1.8m。则管道的水头损失为：（3）节点3的水压为：其水流量为:则管段3-4的流量为： 因为中度危险级控制的标准喷头数为3只，查表3-1可得公称直径d=32。管道3-4内水的流速为：由于其流速大于5.0m/s不符合自动喷水灭火系统管道内水流速度的有关规定，因此选用公称直径d=40mm的管道，则其流速为：每米管道的水头损失为：该管径为三通，由附表2可得，管径为40时，当量长度为=2.4m。则管道的水头损失为：（4）节点4的水压为：其水流量为:则管段4-5的流量为：因为中度危险级控制的标准喷头数为4只，查表3-1可选公称直径d=40
18、的管道。管道4-5内水的流速为：由于其流速大于5.0m/s不符合自动喷水灭火系统管道内水流速度的有关规定，因此选用公称直径d=50mm的管道，则其流速为：每米管道的水头损失为：该管径为三通，由附表2可得，当管径为50时，当量长度为=3.1m。则管道的水头损失为：（5）节点5的水压为：其水流量为：则管段5-6的流量为：因为中度危险级控制的标准喷头数为5只，查表3-1可选公称直径d=50的管道。管道5-6内水的流速为：每米管道的水头损失为：该管径为三通，由附表2可得，当管径为50时，当量长度为=3.1m。则管道的水头损失为：（6）由于其他5条支管的形状特征与第一个支管子相同，此时将支管（节点1-6
19、）看作一个大喷头，则其喷头流量特征系数为k(1-6)。由于，而，其水流量为：可得k(1-6)=4.94，于是其他5条支管的特性系数k值均与k(1-6)=4.94相同，则喷头布置图可简化为图3-2。图3-2喷头布置图（7）管段6-7的流量为：此时，管流速已接近经济流速，为使阻力和流速有所下降，因此将该段管径提高一级，选取d=70mm的管道。管道6-7内水的流速为：每米管道的水头损失为：该管径为90弯管，由附表2可得，当管径为70时，当量长度为=1.8m。则管道的水头损失为：（8）节点7的水压为：其水流量为:则管段7-8的流量为：此时，管流速已接近经济流速，为使阻力和流速有所下降，因此将该段管径提
20、高一级，选取d=80mm的管道。管道7-8内水的流速为：每米管道的水头损失为：该管径为三通，由附表2可得，当管径为80时，当量长度为=4.6m。则管道的水头损失为：（9）节点8的水压为：其水流量为:则管段7-8的流量为：因为中度危险级控制的标准喷头数为15只，查表3-1可选公称直径d=80的管道。管道8-9内水的流速为：由于其流速大于5.0m/s不符合自动喷水灭火系统管道内水流速度的有关规定，因此选用公称直径d=100mm的管道，则其流速为：每米管道的水头损失为：该管径为三通，由附表2可得，当管径为100时，当量长度为=6.1m。则管道的水头损失为：（10）节点9的水压为：其水流量为：此时，管
21、流速已接近经济流速，为使阻力和流速有所下降，因此将该段管径提高一级，选取d=125mm的管道，则管道9-11内水的流速为：每米管道的水头损失为：系统设计假设从节点9到消防水泵11的管道长度为50m，且湿式报警阀和水流指示器的水头损失按沿程损失的20%计算，则管道的总水头损失为：因此消防水泵的供水压力3.4校核设计作用面积内的平均喷水强度设计作用面积内平均喷水强度满足规范要求。3.5选择消防水泵按照上诉计算结果，选择型号XBD11/55-150的消防水泵，流量Q=55L/S，出口压力为1.10MPa。3.6 喷水灭火系统的维护 自动喷水灭火系统应具有管理、检测、维护规程，并应保证系统处于准工作状
22、态。 维护管理人员应熟悉自动喷水灭火系统的原理、性能和操作维护规程 维护管理人员每天应对水源控制阀、报警阀组进行外观检查，并应保证系统处于无故障状态。 每年应对水源的供水能力进行一次测定。 消防水池、消防水箱及消防气压给水设备应每月检查一次，并应检查其消防储备水位及消防气压给水设备的气体压力。同时，应采取措施保证消防用水不作它用，并应每月对该措施进行检查，发现故障应及时进行处理。 消防水池、消防水箱、消防气压给水设备内的水应根据当地环境、气候条件不定期更换。更换前，负责自动喷水灭火系统的专职或兼职管理人员应向领导报告，并报告当地消防监督部门。 寒冷季节，消防储水设备的任何部位均不得结冰。每天应
23、检查设置储水设备的房间，保持室温不低于5。 每两年应对消防储水设备进行检查，修补缺损和重新油漆。 钢板消防水箱和消防气压给水设备的玻璃水位计，两端的角阀在不进行水位观察时应关闭。 消防水泵应每月启动运转一次，内燃机驱动的消防水泵应每周启动运转一次。当消防水泵为自动控制启动时，应每月模拟自动控制的条件启动运转一次。 电磁阀应每月检查并应作启动试验，动作失常时应及时更换。 每个季度应对报警阀旁的放水试验阀进行一次供水试验，验证系统的供水能力。 系统上所有的控制阀门均应采用铅封或锁链固定在开启或规定的状态。每月应对铅封、锁链进行一次检查，当有破坏或损坏时应及时修理更换。 室外阀门井中，进水管上的控制
24、阀门应每个季度检查一次，核实其处于全开启状态。 消防水泵接合器的接口及附件应每月检查一次，并应保证接口完好、无渗漏、闷盖齐全。 每两个月应利用末端试水装置对水流指示器进行试验。 每月应对喷头进行一次外观检查，发现有不正常的喷头应及时更换；当喷头上有异物时应及时清除。更换或安装喷头均应使用专用扳手。 各种不同规格的喷头均应有一定数量的备用品，其数量不应小于安装总数的1%,且每种备用喷头不应少于10个。 自动喷水灭火系统发生故障，需停水进行修理前，应向主管值班人员报告，取得维护负责人的同意，并临场监督，加强防范措施后方能动工。 建筑物、构筑物的使用性质或贮存物安放位置、堆存高度的改变，影响到系统功
25、能而需要进行修改时，应在修改前报经公安消防监督机构批准后方能对系统作相应的修改。四、结束语课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，着是我们迈向社会，从事职业工作前一个必不少的过程。“千里之行始于足下”，通过这次课程设计，我们深深体会到这句千古名言的真正含义。今天我们认真的进行课程设计，学会脚踏实地迈开这一步，就是为了明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实的基础。在对自动喷淋系统的设计过程中，不仅检验了所学习的知识，也培养了如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。在设计过程中，与同学分工设计，和同学们相互探讨，相互学习，相互监督。学会了合作，学会了运筹帷幄，学会了宽容，学会
26、了理解，也学会了做人与处世。通过这次安全系统工程设计，我们感觉在多方面都有所提高。综合运用本专业所学课程的理论和生产实际知识所进行的自动喷淋系统设计，设计工作的实际训练培养和提高了我们能独立工作学习的能力，巩固与扩充了防火防爆课程所学的内容，掌握消防系统设计的方法和步骤，掌握消防系统设计的基本的程序，了解系统的基本结构，提高了计算能力，绘图能力，熟悉了规范和标准，同时各科相关的课程都有了全面的复习。本次课程设计是在柴红保老师的精心指导下，由本组成员相互配合完成的。此设计也是我们对防火防爆及流体力学课程所学知识的回顾与总结。在此感谢我们的柴红保老师，老师严谨细致、一丝不苟的作风一直是我们工作、学
27、习中的榜样；老师循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我们无尽的启迪；这次课程设计的每个步骤都离不开老师您的细心指导。最后，由于我们的设计能力都很有限，在设计过程中难免出现错误，恳请老师多多指教,我们对于你的批评与指正，将万分感谢。参考文献：1. 程远平.消防工程学M.江苏徐州：中国矿业大学出版社，2002.2. 余明高.防火防爆M.江苏徐州：中国矿业大学出版社，2000.3. 百度词条.4. 自动喷水灭火系统设计规范（GB50084-2001）.附表1编制钢管和铸铁管水力计算表时所用的计算内径尺寸钢管（mm）铸铁管（mm）普通水煤气管中等管径大管径公称直径DN外径D内径d计算内径dj外径D内径d
28、计算内径dj外径D内径d计算内径dj内径d计算内径dj810152025324050708010012515013.5017.0021.2526.7533.5042.2548.0060.0075.5088.50114.00140.00165.009.0012.5015.7521.2427.0035.7541.0053.0068.0080.50106.00131.00156.008.0011.5014.7520.2526.0034.7540.0052.0067.0079.50105.00130.00155.001251501752002252502753003253501461681942192
29、452732993253513771251471731982242522783053313574004505006007008009001000120013001400150016001800200042647852963072082092010201220132014201520162018202020406458509610700800900100012001300140015001600180020005075100125150200250300350400450500600700800900100011001200130014004974991241491992493003504004
30、5050060070080090010001100120013001400附表2 美国、日本、（前）联邦德国管件当量长度折算表管件名称管件直径mm25324050708010012515045弯头0.30.30.60.60.90.91.21.52.190弯头0.60.91.21.51.82.13.13.74.3三通或四通1.51.82.43.13.74.66.17.69.2蝶阀1.82.13.13.72.73.1闸阀0.30.30.30.60.60.9止回阀1.52.12.73.44.34.96.78.39.8异径接头32 25 40325040705080701008012510015012
31、52001500.20.30.30.50.60.81.11.31.6附表3 管道水力计算表节点管段特性系数K（Bg）节点水压H(mH2O)流量公称管径d（mm）管道比阻A管段长度L（m）沿程水头损失h1（mH2O）计算式节点q(L/S)管段Q(L/S)Q2(L2/S2)110.00 1.33 1-21.33 1.7689 25436707.8279 3.453.66 20.12949 13.66 1.55 2-32.88 8.3203 3293861.8767 3.455.70 30.42968 19.36 1.85 3-44.74 22.4225 4044527.8542 3.455.84
32、40.88958 25.21 2.11 4-56.85 46.8787 5011084.9056 3.453.98 51.60606 29.19 2.27 5-69.12 83.1572 5011084.9056 1.464.92 62.43813 34.11 9.12 6-79.12 83.1572 702893.0322 1.990.77 72.38462 34.87 9.23 7-818.34 336.5057 801168.4333 1.992.53 88.99751 37.40 9.55 8-927.90 778.2748 100267.4524 0.9951.80 99.92815
33、 78.39 55.80 9-1155.80 3113.0993 12586.2283 5015.71 1197.24 注：计算公式见说明书水力计算过程。附表3自动喷水灭火系统的基本设计数据危险等级喷水强度（L/minm2）作用面积（m2）喷头工作压力（Pa）设计喷水量（L / S）严重危险生产建筑10.003009.810450.0贮存建筑15.003009.810465.0中危险级6.002009.810420.0轻危险级3.001809.81049.0附表4不同火灾危险等级的喷头布置危险等级每只喷头的最大保护面积（m2）喷头最大水平间距（m）喷头与墙柱最大间距（m）严重危险生产建筑8.02.81.4贮存建筑5.42.31.1中危险级12.53.61.8轻危险级21.04.62.3附表5 ZSZ系列产品规格型 号直径（mm）外型尺寸（mm）参考价格（元 / 套）HhL厚ZSFZX80808105207505501300ZSFZX1001008606008207001400ZSFZX1501509206808508501500
