商场自动喷水灭火系统可靠性分析

陈 静，李 迪

(1.保定市消防支队，河北 保定 071000； 2.公安部警卫局警卫队，北京 100083)

商场自动喷水灭火系统可靠性分析

陈 静1，李 迪2

(1.保定市消防支队，河北 保定 071000； 2.公安部警卫局警卫队，北京 100083)

以某商场的自动喷水灭火系统为例，建立事故树图形，明确各故障因素之间的逻辑关系，并经过数据收集与计算得出整个系统的故障概率。在此基础上，提出了提高自动喷水灭火系统可靠性的方法，以最大限度降低商场火灾事故的危害。

商场建筑；自动喷水灭火系统；可靠性；事故树

大型商场建筑中，自动喷水灭火系统是最重要的灭火系统，在火灾发生后，可以对火灾进行有效的控制与扑救，为建筑内部人员疏散争取更多的时间。因此，借助风险分析方法研究商场自动喷水灭火系统的可靠性，使整个系统能在火灾发生时可靠运行，这是摆在我们面前的一个重要的消防课题。本文以某商场的自动喷水灭火系统为例，利用事故树分析法进行可靠性评估，从而为商场自动喷水灭火系统的可靠性提供依据，最大限度减少商场火灾事故的危害。

1 工程概况

某商场地下部分2层，其中地下二层为设备用房，层高3.0 m，地下一层为库房，层高2.5 m；地上部分4层，第一至四层为商场，第一层层高6.0 m，二至四层层高均为3.0 m。屋顶设有电梯机房及水箱间，建筑主体高度16.0 m，总建筑面积为30 238 m2。

该工程采用湿式自动喷水灭火系统，按中危险级Ⅱ级设计，最不利点处喷头的最低工作压力取0.05 MPa，实际总用水量为30 L·s-1。每层的喷头按矩形面积法布置，保证覆盖需设喷头的所有场所。

2 绘制事故树

把最不希望发生的故障状态作为故障分析的目标(在事故树中定义为顶事件)，该商场自动喷水灭火系统事故树的顶事件为火灾发生后系统不喷水。确定顶事件后，找出导致这一事件发生的所有可能的直接原因和因素(在事故树中定义为中间因素或称中间事件)，再找出导致这些中间故障事件发生的所有可能的直接原因，直到找出故障的基本原因(在事故树中定义为基本事件)。用相应的代表符号及逻辑门把顶事件、中间事件、基本事件连接。该商场自动喷水灭火系统事故树如图1所示。

3 事故定量分析

通过图1可以清晰地了解整个系统的故障因素，之后要进行一些测试，得到可靠的数据进行定量分析，这样才能求出整个自动喷水灭火系统的故障概率，从而对其可靠性进行整体、准确的评估。针对该商场的自动喷水灭火系统整体性能，在不同的时间段内分别对整个系统进行了三次统计，并对系统基本事件的故障概率进行了相应的记录，自动喷水灭火系统基本事件故障概率见表1。

图1 某商场自动喷水灭火系统事故树

基本事件故障概率统计第一次第二次第三次平均故障概率玻璃球不破裂x10.0200.0100.0300.020喷头堵塞x20.0100.0100.0200.013管网堵塞x30.0060.0100.0080.008压力开关损坏x40.0020.0030.0060.004水泵损坏x50.0010.0020.0010.001市网停水x60.0020.0030.0030.003进水阀门关闭x70.0020.0010.0030.002水池无水x80.0010.0010.0010.001探测器清洗中x90.0300.0100.0200.020水流指示器损坏x100.0010.0030.0030.002水流指示器误报警x110.0010.0020.0040.002停电x120.0010.0020.0020.002电缆损坏x130.0010.0020.0030.002

根据图1，可以进行定量计算：

T=x1+x2+M1

=x1+x2+(M2+M3+x3)

=x1+x2+(x4+x5+M4+M5M6+x3)

=x1+x2+[x4+x5+M7M8+(x6+x7)(x8+x7)+x3]

=x1+x2+[x4+x5+(x9+M9)(x10+x11)+(x6+x7)(x8+x7)+x3]

=x1+x2+[x4+x5+(x9+x12+x13)(x10+x11)+(x6+x7)(x8+x7)+x3]

=x1+x2+x4+x5+x9x10+x9x11+x12x10+x12x11+x13x10+x13x11+x6x8+x6x7+x7x8+x7+x3

由此可得该系统的最小割集分别为：

{x1}，{x2}，{x3}，{x4}，{x5}，{x7}，{x6,x7}，{x6,x8}，{x7,x8}，{x9,x10}，{x9,x11}，{x10,x12}，{x10,x13}，{x11,x12}，{x11,x13}。

利用表1中数据可计算得出顶事件的发生概率为0.12。

根据上述分析可知该大型商场的自动喷水灭火系统在三次测试中可能发生故障概率为12%，证明该系统在火灾发生时有88%的几率能正常工作，因此能够及时扑灭火灾避免损失的进一步扩大。

最小割集表明系统的危险性，每个最小割集都是顶事件发生的一种可能途径。最小割集数目越多，系统越危险。同时通过最小割集可以发现系统中的薄弱环节，直观判断出哪种模式最危险，哪些次之，为采取预防和控制措施提供优先顺序。经过分析计算，该商场自动喷水灭火系统的可靠性比较高，但是由于不可靠故障因素较多，因此需要大量人员对系统进行维护与检修，进一步提高系统的可靠性。

4 提高自动喷水灭火系统可靠性的方法

通过上面对商场自动喷水灭火系统可靠性进行分析与计算，得出了整个系统的故障概率，为其可靠性评估提供了理论依据，同时也认识到完善的自动喷水灭火系统是提高供水可靠性和提高系统灭火效率的必要条件。只有采取恰当合理的措施，才可以更好地提高系统可靠性。

4.1 水泵的日常检查

在水泵的日常管理中，通常由于材料的磨损、老化、腐蚀造成水泵停运，出现故障的概率较大。因此可以采取多种措施加以预防，如增加材料厚度，加强管理维护等。

4.2 控制阀门的设置

为提高自动喷水灭火系统的可靠性，系统中配水管路的控制阀门均应采用信号阀。在配水系统中通常需配置信号阀的部位有：报警阀组的控制阀、水流指示器前的分区控制阀、报警阀组环状供水的检修用控制阀等。在消防控制中心应显示信号阀的启闭状态，以便及时发现因检修或误操作忘开启阀门而造成的配水管道断水。

4.3 过滤器的设置

为防止消防水池等水源中杂质对喷头堵塞及减压阀等的影响，在自动喷水泵及减压阀等处设置过滤器，并考虑其检修、排水等要求。

4.4 管道冲洗和试压

管道安装完毕后，应进行管道强度试验和严密性试验。试验合格后应分段进行管道冲洗，防止管道内残留杂物对喷头的堵塞。建立良好的日常检查机制，设立专门的人员组织定期对管道进行检查维护，及时对锈蚀或堵塞的管道进行清理和更换。

4.5 喷头的维护

针对喷头的检查应每月进行一次，发现有不正常的喷头应及时更换；当喷头上出现异物应当及时清除。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%，并且每种备用的喷头不应小于10个。

5 结论

本文通过事故树分析法对商场自动喷水灭火系统进行了可靠性分析，探讨了系统故障发生时可能出现的原因。通过分析论证，得出以下主要结论：

5.1 自动喷水灭火系统是由很多单元部件共同组成的，任何一个单元部件出现问题都有可能导致整个系统失去作用，因此在研究系统可靠性的同时必须要了解各单元部件的作用与设置要求。

5.2 对自动喷水灭火系统进行事故树分析的过程，是一个对系统更深入认识的过程，要求分析人员把握系统的内在联系，弄清各种潜在因素对故障发生的影响。在分析的过程中就能发现问题并加以解决，从而提高系统的可靠性。

5.3 将事故树分析法用于现代消防自动喷水灭火系统，找出系统的薄弱环节并予以高度重视，必将大大提高现代消防系统的可靠性。

[1] 张学魁.建筑灭火设施[M].北京:中国人民公安大学出版社,2004.

[2] 张菊良.黄晓家.自动喷水灭火系统的作用和设置[J].给水排水,2001,27(2):66-70.

[3]GB50016—2014,建筑设计防火规范[S].

[4] 陈宏毅.用故障树分析法对现代消防系统进行可靠性分析[J].消防技术与产品信息,1995,(8):7-14.

(责任编辑 李 蕾)

An Analysis of the Reliability of Automatic Water Sprinkler System in a Shopping Mall

CHEN Jing1, LI Di2

(1.BaodingMunicipalFireBrigade,HebeiProvince071000,China; 2.SecurityForceofGuardBureau,MinistryofPublicSecurity,Beijing100083,China)

In large shopping malls, automatic sprinkler system is one of the most important fire-extinguishing systems in the fire. When a fire occurs, it effectively controls it, and wins more time for the trapped people. So the study whether a shopping malls automatic sprinkler system can work reliably during the span of a fire is of great importance to reduce the losses caused by a fire.

shopping mall; automatic sprinkler system; reliability; fault tree

2015-10-09

陈静(1971— )，女，河北保定人，高级工程师； 李迪(1987— )，男，河北保定人。

TU998.1

A

1008-2077(2015)12-0069-03