火灾自动化系统操作实训室自动喷水系统设计

闫飞

(铁道警察学院,河南郑州 450000)

火灾自动化系统操作实训室自动喷水系统设计

闫飞

(铁道警察学院,河南郑州 450000)

目前火灾自动化系统大量应用于各类新建建筑及新式列车,因此要求各类铁路警察熟练掌握火灾自动化系统的原理及操作。本文结合警察人才的培养特点,自主设计出适合警察院校的火灾自动化系统操作实训室自动喷水系统。并且结合科学设置的实训科目,培养出更多合格警务人才。

警察 实训 自动喷水系统

近年来随着社会的发展，先进高效的火灾自动化系统大量应用于新建的车站、车库及其各类附属建筑。因此对于铁路警察，不论是车站巡警或是列车乘警，均应熟悉这些火灾自动化系统的运行原理及操作要求。这样才能在发生火灾时正确启动火灾自动化系统将火灾扑灭在初期阶段，更好的履行一名铁路警察的职责。作为主要培养铁路警察的院校，更加注重通过实训，使学生更好的适应岗位要求，提高学生的就业竞争力。因此铁路消防管理课程组设计，规划了分布式火灾自动化系统操作实训室，用于培养学生理解、掌握火灾自动化系统的操作使用。而系统中的自动喷水灭火系统作为整个系统的重要组成部分，更是决定着整个实训室性能的关键。

1 自动喷水灭火系统简介

自动喷水灭火系统由洒水喷头、报警阀组、水流报警装置(水流指示器或压力开关)等组件，以及管道、供水设施组成，并能在发生火灾时喷水的自动灭火系统。自动喷水灭火系统是随着19世纪工业化革命，特别是棉纺织工业的发展而发展，它最早以穿孔管的形式诞生于英国，应用于剧院，其后在美国应用在棉纺工业，并逐步发展成为系统完整、组件齐全的高效全天候的自动灭火系统，现已广泛应用于工业和民用建筑中。

作为当今普遍使用的固定自动灭火系统，国内外的实践证明，自动喷水灭火系统经济实用，其整套系统的投资只占总投资的1%-3%。美国的大量统计资料表明，设有能自动喷水灭火系统的建筑物，火灾中人员的死亡人数可减少1/3到2/3，财产损失可减少1/2到2/3。并且灭火成功率大于96%，几乎接近于100%。因此可以说有着极高安全性和可靠性的自动喷水灭火系统是迄今为止人类发明最好的灭火系统，大量的重要公共建筑物均选用此系统作为主要的灭火系统。所以让学生在实训中学会自动喷水灭火系统的使用，掌握不同类型系统的优缺点，理解系统的运行原理，成为整个教学环节中重要形式和内容。

2 实训室自动喷水灭火系统选择

图1

针对各类自动喷水灭火系统的实际应用特性及使用情况，并且结合教学实际，实训室选择湿式系统、干式系统、预作用系统、雨淋系统作为学生实验实训的对象。并且通过合理的整合各类系统的关键构件，使实训室的自动喷水灭火系统能够实现湿式系统、干式系统、预作用系统、雨淋系统之间的快速转换，从而使学生能够在实训中分别对各系统进行操作，熟悉各种主要的自动喷水灭火系统的特性及使用方法、理解其工作原理。

3 实训室自动喷水灭火系统报警阀组设计

报警阀组是自动喷水灭火系统的重要组成部分，担负着火灾及时报警和提醒人员快速逃生的重大责任。根据《自动喷水灭火系统设计规范》规定自动喷水灭火系统都应设置报警阀组。报警阀组在自动喷水灭火系统中主要起到控制水流、报警、启泵等作用。

3.1 报警阀组的构成

通过合理整合各报警阀组的核心部件，使实训室自动喷水灭火系统的报警阀组同时具备湿式、干式、预作用、雨淋等各类报警阀组的功能。具体构成简图如(图1）。

从上图可见综合报警阀组主要由干式阀、湿式阀、雨淋阀串联而成。主要包含：干式阀、湿式阀、雨淋阀，电子压力表，水力警铃，空气压缩机，低气压报警开关，各式阀门，输排水管道等。

其中干式阀、湿式阀及雨淋阀主要起到系统控制，输出报警水流的作用;空气压缩机等空气加载系统主要起到供给系统压缩空气的作用;水力警铃主要起到发出音响报警信号作用;电子压力表主要起到监测水力警铃前水压力，进而自动报警或自动控制作用;检测阀主要起到监测综合阀组的工作状态;电磁阀主要起到开启雨淋阀的作用。

3.2 报警阀组的工作原理

实训室的报警阀组为综合报警阀组，兼具湿式、干式、预作用、雨淋等多种阀组的功能。其具体实现原理如下。

(1)当综合报警阀组实现湿式阀组功能时，需要通过总控将雨淋阀上的电磁阀打开，使雨淋阀开启，并且同时关闭干式阀上的空气加载系统。这样当系统充水时，水流可自由通过下部雨淋阀及上部的干式阀，充满整个管路，此时综合阀组只实现湿式阀功能，使系统转为湿式系统。(2)当综合报警阀组实现干式阀组功能时，需要通过总控将雨淋阀上的电磁阀打开，使雨淋阀开启，同时打开干式阀上的空气加载系统，并且通过注水口加水，给气垫圈起到一个密封作用。此时系统充水时，水流可以通过下部雨淋阀及湿式阀，进入干式阀，此时综合阀组只实现干式阀功能，使系统转为干式系统。(3)当综合报警阀组实现预作用阀组功能时，需要通过总控将雨淋阀上的电磁阀关闭，使雨淋阀闭合，同时打开干式阀上的空气加载系统，并且通过注水口加水，给气垫圈起到一个密封作用。此时系统充水时，水流只能进入雨淋阀下部，此时综合阀组只实现预作用阀功能，使系统转为预作用系统。(4)当综合报警阀组实现雨淋阀功能时，需要通过总控将雨淋阀上的电磁阀关闭，使雨淋阀闭合，同时关闭干式阀上的空气加载系统，此时系统充水时，水流只能进入雨淋阀下部，此时综合阀组只实现雨淋阀功能，配合开式喷头，使系统转为预作用系统。

结合以上描述，综合报警阀组是通过串联在一起的三种阀组的不同启闭组合来实现各功能的转换。

4 实训室自动喷水灭火系统工作原理

本实训室自动喷水灭火系统通过转换能分别模拟干式、湿式、预作用及雨淋系统。具体工作原理如下。

(1)模拟湿式系统时，通过教师总控台将综合报警阀组转变为湿式阀组，启动水泵将整个系统充满消防用水，配合感温闭式喷头，此时系统转为湿式系统。当学生进行实训时，通过实验火样触发闭式喷头，开启系统，学生实验台喷头喷水对实验火样进行扑灭。同时由于水流压力的作用综合报警阀组处的水力警铃开始报警，并且通过水力警铃前的电子压力表将火灾信号传递至教师总控台，启动消防水泵。另外当学生实训喷头开始工作后，喷头处的电子压力表将火灾信号分别传递到教师总控台及各学生分布台，使教师与学生能够即时了解喷头打开的位置及数量。

(2)模拟干式系统时，如从其他系统转为干式系统使，先换上全新的感温闭式喷头，打开综合报警阀组中的干式阀下的检修排水口，排出干式阀上部管网中的消防用水。排干后关闭检修排水口，打开注水口加入密封水，然后打开空气加载系统，使干式阀上部管道充满有压空气，此时开启消防水泵，使干式阀下部管道充满消防用水，系统转变为干式系统。同样当学生进行实训时，通过实验火样触发闭式喷头，开启系统，干式阀上部管网内空气压力迅速降低，由于压力差作用，干式阀启动，于是消防用水流过干式阀进入喷水管网对实验火样进行扑灭，同时部分水流经过水力警铃报警，并且电子压力表将火灾信号传递至教师总控台，启动消防水泵。另外当学生实训喷头开始工作后，喷头处的电子压力表将火灾信号分别传递到教师总控台及各学生分布台，使教师与学生能够即时了解喷头打开的位置及数量。

(3)模拟预作用系统时，先选用感温闭式喷头，开启感烟探测器，然后按照转为干式系统的步骤将干式阀以上管路加载有压空气，转为干式系统。进而打开雨淋阀处的检修排水阀，排干雨淋阀上部的消防用水，通过教师总控台关闭雨淋阀，打开消防水泵，使水流到达雨淋阀下端，此时系统转为预作用系统。当学生进行实训时，点燃实验火样，产生大量烟雾，触发感烟探测器，感烟探测器将火灾信号传递至教师总控台及各学生分布台，通过教师总控台开启雨淋阀，启动消防水泵，打开上部管网排气孔，使水流充满整个系统。随着实验火样温度不断增加，开启感温闭式喷头，喷头流出消防用水，扑灭实验火样，同时部分水流经过水力警铃报警。

(4)模拟雨淋系统时，先选用开式喷头，通过教师总控台关闭雨淋阀，打开雨淋阀上的检修排水口，排出雨淋阀上部管网中的消防用水，启动消防水泵，使水流到达雨淋阀下端，此时系统转为雨淋系统。当学生进行实训时，点燃试验火样，产生大量烟雾，触发感烟探测器，感烟探测器将火灾信号传递至教师总控台及各学生分布台，通过教师总控台开启雨淋阀，启动消防水泵，使水流充满整个系统，并对所有试验区域喷水灭火，同时部分水流经过水力警铃报警。

5 实训室特点

为了更好的配合课程教学，充分发挥学生的自主创新能力，分布式火灾自动化系统操作实训室主要特点如下。

(1)系统全面、覆盖广泛。分布式火灾自动化系统操作实训室包含火灾自动报警系统与火灾自动喷水灭火系统两个部分。并且基本涵盖了目前市面上主流的火灾自动化系统及其主要功能。在火灾自动报警系统中既包含感温报警装置，感烟报警装置，也包含消防电话，广播音响等。在自动喷水灭火系统中更是分别涵盖了干式、湿式、预作用及雨淋等四个主流的系统形式。通过系统全面、广泛的覆盖，使学生在一套系统中能够完成多个实训项目，并且理解各个系统的联系及其不同，进而对火灾自动化系统有更深的理解和认识。

(2)注重参与，兼顾理论。分布式火灾自动化系统操作实训室，在系统设计时努力使学生参与其中。系统通过分布化，将引起系统引发部分及反馈部分分别集中于学生分布台，使每个学生都能在自己的实训台前，引发系统并观察不同系统的作用，训练学生对火灾自动化系统的操作能力，及简单的系统维修、保养能力知识。另外整个系统在设计时，所有管线、设备均明装，学生在独立实训前，通过实训教师对系统的讲解、演示，能够更好的理解课堂教学中的理论知识。

(3)创新设计、节约成本。消防系统实训作为破坏性实训项目，在实训室设计之初不仅要考虑建设成本，更要考虑运行、实训成本，只有使实训成本大大降低，才能使每个学生都能参与实训。在实训室建设期，通过创新设计串联式综合报警阀组，减少系统管线及附属设备的重复投入建设，节约建设成本;并且通过创新设计循环水路及半封闭实验火样支座，减少实训中水渍污染及消防实验用水消耗，节约实训运行成本。

6 实训实现

为了更好的配合课堂理论教学，充分培养学生独立思考，分析问题，解决问题的能力，结合实训室功能，拟开始以下实训科目。

(1)火灾自动化系统演示。了解各类消防系统的基本运行原理及主要部件。(2)火灾自动化系统操作。通过实验火样及手动按钮，开启各类灭火系统，掌握各类灭火系统的操作方法。(3)火灾自动化系统比较及选择。通过实际开启各类灭火系统，并观察各类灭火系统对于实验火样的灭火效果，直观认识各类灭火系统的特点。(4)火灾自动化系统检查维护。通过设置系统故障，使学生独立查找故障并进行故障处理，培养学生独立解决问题的能力。

7 结语

本实训室自动喷水灭火系统，尽可能的展现工程实际，较全面的涵盖目前市面上主流系统，结合科学设置的实训科目，能够使学生在实训中能更深入的理解各自动喷水灭火系统的工作原理，对各系统能够熟练操作，并且具备简单的系统检查维护能力。进而提高学生的创新意识、动手能力，拓宽学生的就业面，提高学生的就业竞争力，使学生的素质得到了全面的发展。

[1] GB 50261—1996自动喷水灭火系统施工及验收规范[S].北京：中国计划出版社,1997.

[2] GB797—89自动喷水灭火系统湿式报警阀的性能要求和试验方法[S].1989.

[3] GA80—94自动喷水灭火系统雨淋报警阀的性能要求和试验方法[S].1993.

[4] GBJ84—85自动喷水灭火系统设计规范[S].北京：中国计划出版社,1985.

本文是铁道警察学院2012年度“学校教学研究与改革项目”(JY2012022)阶段性成果。作者简介：闫飞,1982年,河南郑州人,铁道警察学院治安系,工程师,硕士,主要从事铁路消防管理研究。