自动喷水灭火系统末端试水装置的探讨

胡效坤
（大连建筑科学研究设计院 ，大连 116021）

　　摘要　自动喷水灭火系统末端试水装置是喷洒系统的重要组成部分。规范所给末端试水装置图示有不妥之处。笔者通过推理和工程经验总结，来探讨末端试水装置的合理安装形式以及末端压力表合理读数，希望据此能促进喷洒设计技术的完善。
　　关键词　末端试水装置　压力表读数　 静压 　工作压力

Opinions on Equipment apparatus to detect end-point water of sprinklers systems

Hu xiao kun
（Dalian Institute Of Architectural Scientific Research ＆ Design，dalian 116021）

　　Abstract: Equipment apparatu detecting end-point water is one important part ofsprinkler systems. The cutlines of Equipment detecting end-point water in criterion are not accurate. We can find the reasonable form and the rational reading of piezometer to improve the technology of design by the ratiocination and the work experiences.
　　Keywords:Equipment apparatus detecting end-point water；Reading of piezometer；　 Static-Press；Dynamic- Press

　　自动喷水灭火系统是目前世界上公认的最有效自救灭火方式，该系统具有安全可靠，经济实用，灭火成功率高等优点。要完成一套具有以上作用特点的自动喷水灭火系统，需要设计人员全方位理解喷洒设计和安装规范，从完成的工程调试试验中不断总结，才能使其在灭火时达到良好的使用效果。
　　自动喷水灭火系统末端试水装置是喷洒系统的重要组成部分，通过此装置可以检测整个系统运行状况，《自动喷水灭火系统设计规范》(GB50084 -2001，以下简称“设计规范”),条文解释中对此装置作用做了详细的诠释：“为了检测系统的可靠性，测试系统能否在开放一只喷头的最不利条件下可靠报警并正常启动，要求在每个报警阀的供水最不利处设置末端试水装置。末端试水装置测试的内容，包括水流指示器、报警阀、压力开关、水力警铃的动作是否正常，配水管道是否通畅，以及最不利点处的喷头工作压力等。”
　　但笔者在设计和安装过程中也发现了规范上述内容有不妥之处，在这里和大家一起探讨。首先对上述测试内容进行分析，设计规范要求此装置检测水流指示器、报警阀、水力警铃动作是否正常。为此大家应首先应了解湿式报警阀、水流指示器和流量的关系，根据《全国民用建筑工程设计技术措施建筑产品选用技术》（给水排水）提供产品技术参数：国产ZSJZ浆状水流指示器（规格为DN100）最低动作流量15.00L/min，国产ZSFZ报警阀（规格为DN100）最低动作流量60.00L/min。因此当管网有超过上述规定的流量，就可以达到测试管网运行状况的目的。末端试水装置的试水接头是相当于一个标准喷头的放水口，其出口的流量系数应与同楼层或防火分区内的最小流量系数喷头相同，那么在相同的工作压力下，其流量也和喷头一致。现在市场通用的标准喷头的流量系数K=80，按照设计规范规定的最不利末端要有0.05MPa的工作压力，这样通过计算，此喷头的流量就达到了1.00L/s。所以末端试水装置在上述0.05MPa的工作压力下，打开装置，管网流量也能达到1.00L/s，这样水流指示器，报警阀就能开始工作，进而达到测试系统可靠性的目的。
　　为了表示清楚，设计规范在条文解释里列出了试水装置的图例(见图2-1)：试水装置由表前阀门、压力表、试水接头等组成。笔者认为设计规范图例有明显的不妥之处。笔者通过和几个压力表厂家联系沟通得知，厂家所生产的普通压力表、双面压力表、矩形压力表、膜片压力表等类型的表在正常情况下都只能测量静压。《常用小型仪表及特种阀门选用安装》图集（01S S105）给出了弹性压力表工作原理：“被测介质压力经仪表接头导入弹性元件使之自由端产生位移进而转换到刻度盘读数”，弹性元件一般和流速平行，因而无法把流速的动能转换到弹性元件上。而在施工时压力表取样管一般只焊接在管道上，没有迎着流体流向斜插到管道中心，所以实际测量时也只能是静压。那么此装置的表前阀门在打开之前阀后管内无水，表读数应该是零；而在打开后其静压值也接近为零，其推导过程如下：
　　由伯诺利方程
　　z₁+α₁v₁²/2g+p₁/ρg= z ₂+α₂v₂²/2g +p₂/ρg +h_ι式中v　 —断面流速，m/s；
　　　　α　 —流速修正系数；
　　　　p/ρg—断面压头，m；
　　　　h_ι —两个断面间水头损失。

　　见图1，以0-0为基准面分别列Ⅰ-Ⅰ和Ⅲ-Ⅲ,Ⅰ-Ⅰ和Ⅱ-Ⅱ断面间的伯诺利方程如下：　　

　　z₁+α₁v₁²/2g+p₁/ρg=z₃+α₃v₃²/ρg +p₃/ρg +h_ι3

由：z ₁=H,

　　v₁=0,

　　p₁=p₃=p₀=0(相对压强),

　　z₃=0,

　　所以：H=α₃v₃²/2g+ h_ι3 　　　（1）

　　z₁+α₁v₁²/2g+p₁/ρg= z₂+α₂v₂²/ρg +p₂/ρg +h_ι2

　　由：z ₁=H，

　　v₁=0，

　　p₁=p₀=0(相对压强)，

　　z₂=0，

　　所以：H=α₂v₂²/2g+ p₂/ρg + h_ì2 （2）

　　当表前阀门完全打开，Ⅱ，Ⅲ断面管径相同，由连续性方程得v₂=v₃，α₂=α₃.

　　由（1），（2）式得：压力表读数p₂/ρg= h_ι3－ h_ι2（两断面间水头损失）。

　　笔者认为测量压力表后管道水头损失在工程上毫无意义，没必要为了此而安装一个压力表，那么用压力表来实现监控系统任务就落空了，所以笔者认为图2-1图示在这一点上设计的不太合理。
　　而《自动喷水灭火系统施工及验收规范》（GB50261-96，2003年版，以下简称“施工规范”）的图示中则在压力表后多设置了一个阀门(见图2-2)，试水操作人员可以在“准工作状态”下把表后阀门常闭，表前阀门常开，这样压力表可以随时显示管网末端的压力。解决了设计规范所给图例的弊端。但是，在设计规范和施工规范并没有明确规定压力表读数范围，《给水排水设计手册》(第二版，第二册)也没有给推算压力表读数计算公式。而很多设计资料把压力表的读数和0.05Mpa的静压力相互比较 ，认为压力表读数在大于上述压力时，此系统就能正常运行，而很多消防安装公司也是参照此标准进行调试，很显然这些做法都是错误的。因为当水流动的时候，在管路水头损失削减下, 0.05MPa静压力所剩无及，那么在试水接头所流出的水量也就远远达不到报警阀报警所需数值，这样的话此系统就有可能存在延误报警的隐患。

　　　　　　　　　　　　　　

图1　 管路图
The cutline of pipeline

图2　 三种末端试水装置示意图
Three kinds of cutlines about the equipment detecting end-point water

　　为了解决以上问题，有的消防安装公司测试的时候，在末端加一个流量计，通过比较流量计读数和报警阀工作流量值，来判断系统运行是否正常。这种方法，笔者认为比较复杂。完全可以根据图2-2给出的图例，利用“准工作状态”下压力表的读数判断系统可靠性，来减少工作量，那么找出“准工作状态”下压力表合理读数就变的非常重要。正如上述，设计规范没有明确给定数值，只有通过设计人员来计算给定。在理解了工作压力和静压的区别后，这个问题就变的清楚了，笔者认为，设计人员只要算出在试水时末端之前管路总损失，然后加上规范规定的0.05Mpa压力值，得出的数据就是压力表最小读数。这样试水操作人员只要根据设计人员在计算书给出的数值来和压力表实际读数进行比较，就可以很清楚判断系统运行状况。
　　另外《全国民用建筑工程设计技术措施》（给水排水）也对末端试水装置进行图示（见图2-3）。笔者认为此图示也有明显缺陷：除了有上述设计规范图示的不足外，此装置给检修压力表带来不便。
　　末端试水装置在喷洒系统中起到了监测和检测作用，其重要意义不可忽视，因此喷洒设计和安装人员在这一环节上应该给与重视。由于喷洒灭火系统在中国还不是很普及，喷洒技术还不完善，所以笔者就大胆提出以上不成熟的看法，希望能对喷洒技术的发展能起到积极的作用。

参考文献

1 方汝清，王家良，邬昌琼.自动喷水灭火湿式系统的末端试水和流量、压力检测测试装置.给水排水，2004，30（7）：109～112
2 张维佳，潘大林.工程流体力学.哈尔滨：黑龙江科学技术出社，2001

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