撰文/蔡金城

灑水噴頭檢測設(shè)備

撰文/蔡金城

本文講述一種測試準確、操作簡單的灑水噴頭試壓測試設(shè)備，包括供水裝置、測試裝置和控制裝置，供水裝置包括依次順序連接的水箱、水泵、穩(wěn)壓罐、供水管和排水管；測試裝置包括測試水管，測試水管上設(shè)置用于固定灑水噴頭的噴頭固定裝置；測試水管與穩(wěn)壓罐連通；控制裝置通過壓力傳感器進行實時壓力信息傳輸，通過變頻器控制電機轉(zhuǎn)速以控制供水管的升壓速度和保壓時間，通過泄壓組件控制供水管的泄壓壓力；實現(xiàn)測試過程的自動化，測試準確、操作簡單，測試后可生成壓力隨時間變化的曲線圖；噴頭固定裝置可快速拆裝灑水噴頭；安裝了固定架子和水槽，可增加噴頭的安裝密度和方便排水。灑水噴頭；自動噴水滅火系統(tǒng)；壓力傳感器；輸入模塊；輸出模塊；變頻器；顯示器；控制器；穩(wěn)壓罐

■362300 福建省三鯨消防器材有限公司 福建 泉州

1　技術(shù)背景

自動噴水滅火系統(tǒng)是當今世界上公認的最為有效的自救滅火設(shè)施，是應(yīng)用最廣泛、用量最大的自動滅火系統(tǒng)。國內(nèi)外應(yīng)用實踐證明：該系統(tǒng)具有安全可靠，經(jīng)濟實用、滅火成功率高等優(yōu)點。是撲救、控制建筑物初期火災(zāi)最為有效的自救滅火設(shè)施，自動滅火系統(tǒng)具有自動探測火災(zāi)、自動滅（控）火的雙重效能、具有安全可靠、經(jīng)濟實用、滅火成功率高等優(yōu)點。灑水噴頭是自動噴水滅火系統(tǒng)最基礎(chǔ)、最關(guān)鍵的執(zhí)行元件，其質(zhì)量好壞影響自動噴水滅火系統(tǒng)的安全性和可靠性。而灑水噴頭的水壓密封和耐水壓強度性能試驗是保證灑水噴頭質(zhì)量的關(guān)鍵。因此，需要設(shè)計一種測試準確、操作簡單的灑水噴頭試壓測試設(shè)備。

根據(jù)GB5135.1-2003《自動噴水滅火系統(tǒng)第1部分：灑水噴頭》水壓密封和強度試驗要求，噴頭試樣安裝在試驗裝置上，使管路充滿清水，排除管路中的空氣。以（0.1±0.025） MPa/s的速率升壓至3.0MPa，保持壓力3min，然后降壓至0。再在5s內(nèi)使壓力從0升至0.05MPa，保持壓力15s后，以（0.1±0.025）MPa/s的速率升壓至1.0MPa，保持壓力15s后降壓至0。噴頭在整個試驗過程中應(yīng)無滲漏?，F(xiàn)有的灑水噴頭試壓設(shè)備不能滿足標準要求的升壓速率，且噴頭固定裝置一般是個可與灑水噴頭螺紋連接的接頭，拆卸灑水噴頭需要的時間很長，試壓效率低下。

2　試驗設(shè)備內(nèi)容介紹

本試驗設(shè)備的目的在于克服上述不足，提供一種測試準確、操作簡單的灑水噴頭試壓測試設(shè)備。

為實現(xiàn)上述目的，本試驗設(shè)備的技術(shù)解決方案是：灑水噴頭試壓測試設(shè)備，包括供水裝置、測試裝置和控制裝置，供水裝置包括依次順序連接的水箱、水泵、穩(wěn)壓罐、供水管和排水管；測試裝置包括測試水管，測試水管上設(shè)有用于固定灑水噴頭的噴頭固定裝置；測試水管與供水管連通；控制裝置包括變頻器、壓力傳感器、泄壓組件、顯示器和控制器；變頻器與水泵的電機連接；壓力傳感器設(shè)于供水管上；泄壓組件設(shè)于排水管上；控制器與變頻器、壓力傳感器、泄壓組件、顯示器連接。

壓力傳感器可輸出實時壓力，變頻器可輸出電機轉(zhuǎn)速信息；

控制器包括：

計時模塊，用于輸出時間信息；

輸入模塊，用于輸入設(shè)定壓力、設(shè)定時間；

控制模塊，連接變頻器、壓力傳感器、泄壓組件、顯示器、計時模塊、輸入模塊，用于將設(shè)定壓力與實時壓力的偏差值進行PID運算，并將計算結(jié)果轉(zhuǎn)為電機所需的轉(zhuǎn)速和時間輸送給變頻器和/或?qū)⒂嬎憬Y(jié)果的泄壓組件所需的泄壓信息輸送給泄壓組件，還用于根據(jù)實時壓力和時間信息生成壓力隨時間變化的曲線圖數(shù)據(jù)，還用于將實時壓力、設(shè)定壓力、設(shè)定時間、壓力隨時間變化的曲線圖數(shù)據(jù)、電機轉(zhuǎn)速信息輸送給顯示器顯示，如圖1所示。

圖1　

圖2　

泄壓組件包括設(shè)于排水管上的氣動球閥和設(shè)于氣動球閥氣路上的電磁閥，電磁閥與控制器連接。

機架包括底座、設(shè)于底座上方的水槽和設(shè)于水槽內(nèi)的安裝架，測試水管設(shè)于安裝架上，水槽與水箱之間通過回水管連通；安裝于機架的前后側(cè)均設(shè)有傾斜的面板，測試水管設(shè)于面板的內(nèi)側(cè)，噴頭固定裝置的上端穿過面板伸到面板的外側(cè)。水槽可收集測試水管漏出的水并回收至水箱。傾斜狀的面板既方便上下布設(shè)的測試水管上的灑水噴頭的安裝，又可使灑水噴頭拆卸時的漏水順著面板流入水槽內(nèi)。安裝架的前后側(cè)均設(shè)有面板，可同時在安裝架的前后側(cè)設(shè)置測試水管，增加測試水管的集中度，減少安裝架的體積，如圖2所示。

噴頭固定裝置包括閥體、活塞和閥座，閥座固定在測試水管上，閥體的下部固定在閥座上，閥體的上部設(shè)有容納灑水噴頭連接部的槽口，槽口的兩側(cè)壁上均設(shè)有用于卡住灑水噴頭連接部的凹槽；閥體在槽口與閥座之間設(shè)有閥腔，閥座內(nèi)設(shè)有連通閥腔和測試水管的第一通道，活塞可滑動設(shè)于閥腔內(nèi)，活塞與閥座之間設(shè)有彈簧，活塞與閥腔內(nèi)壁之間設(shè)有閥腔密封圈，活塞內(nèi)設(shè)有連通頂面和底面的第二通道，活塞的上部為錐臺形狀，活塞的上部設(shè)有噴頭密封圈。灑水噴頭的連接部插入槽口后旋轉(zhuǎn)，使灑水噴頭的連接部卡在凹槽內(nèi)，拆裝方便，快速。

控制器包括開關(guān)模塊，開關(guān)模塊可開關(guān)控制器。

供水裝置上設(shè)有排水閥、壓力表、壓力傳感器及壓力泄放閥；測試裝置包括若干個測試水管，每個測試水管的一端設(shè)有進水閥門、另一端設(shè)有排水閥門，這樣在試壓過程中可以排出管道內(nèi)的空氣，使管道內(nèi)不會因有空氣原因而影響壓力的穩(wěn)定性；可同時對多組測試水管進行測試，也可單獨對一組測試水管進行測試。

測試水管由復數(shù)段測試支管串接組成，復數(shù)段測試支管并排設(shè)置?？蓽p少測試水管的長度，增加測試水管的縱向分布密度。

穩(wěn)壓罐包括罐體，罐體的下部設(shè)有出水口，罐體的中下部設(shè)有進水口，罐體的上部設(shè)有電觸點壓力表和氣閥，控制器與電觸點壓力表連接。電觸點壓力表可觀察穩(wěn)壓罐內(nèi)的壓力狀況，當壓力超過設(shè)定值時，可向控制器發(fā)出電信號使水泵停止工作，從而起到保護罐體安全作用。

控制裝置、水泵、水箱均設(shè)于機架上，機架上設(shè)有控制臺，控制臺上設(shè)有顯示器、壓力表、電觸點壓力表和開關(guān)模塊。整個測試設(shè)備集中在機架上，既減少了空間也方便移動。

通過采用上述的方案，本試驗設(shè)備的有益效果是：本試驗設(shè)備的控制裝置對比壓力傳感器的實時傳輸壓力信息，通過變頻器控制電機轉(zhuǎn)速以控制供水管的升壓速度和保壓時間，通過泄壓組件控制供水管的泄壓壓力；實現(xiàn)測試過程的自動化，測試準確、操作簡單，測試后可生成壓力隨時間變化的曲線圖；噴頭固定裝置可快速拆裝灑水噴頭；安裝架和水槽結(jié)構(gòu)簡單、美觀實用，可增加噴頭固定裝置的安裝密度和方便排水。

如圖3所示，本灑水噴頭試壓測試設(shè)備，包括供水裝置、測試裝置和控制裝置，供水裝置包括依次順序連接的水箱11、水泵12、穩(wěn)壓罐2、供水管31和排水管36；測試裝置包括測試水管41，測試水管41上設(shè)有固定灑水噴頭的噴頭固定裝置42；測試水管41與供水管31連通；控制裝置包括變頻器56、壓力傳感器53、泄壓組件54、顯示器52和控制器51；變頻器56與水泵12的電機121連接；壓力傳感器53設(shè)于供水管上；泄壓組件54設(shè)于排水管36上；控制器51與變頻器56、壓力傳感器53、泄壓組件54、顯示器52連接；控制器51對比壓力傳感器53的實時壓力與控制器51內(nèi)的設(shè)定壓力計算電機121需要的轉(zhuǎn)速和時間，將轉(zhuǎn)速和時間信息輸送給變頻器56，由變頻器56控制電機121的轉(zhuǎn)速和時間來控供水管31的升壓速度和保壓時間，顯示器52可用于顯示實時壓力和電機轉(zhuǎn)速等信息。

圖3　

3　試驗步驟實現(xiàn)

3.1前期準備：將灑水噴頭安裝在噴頭固定裝置42，打開控制器51電源；

3.2設(shè)置試壓參數(shù)：設(shè)定壓力、保壓時間、泄壓門限、電機最大轉(zhuǎn)速及最小轉(zhuǎn)速；

3.3點擊系統(tǒng)啟動，點擊開泵，系統(tǒng)將按設(shè)定壓力與實時壓力的偏差值進行PID運算，并將計算結(jié)果轉(zhuǎn)為電機所需的轉(zhuǎn)速和時間輸送給變頻器56和/或?qū)⒂嬎憬Y(jié)果的泄壓組件54所需的泄壓信息輸送給泄壓組件54；系統(tǒng)還根據(jù)實時壓力和時間信息生成壓力隨時間變化的曲線圖數(shù)據(jù)，將實時壓力、設(shè)定壓力、設(shè)定時間、壓力隨時間變化的曲線圖數(shù)據(jù)、電機轉(zhuǎn)速信息輸送給顯示器52顯示。

3.4過程實現(xiàn)：系統(tǒng)以（0.1±0.025）MPa/s的速率升壓至3.0MPa，進入保壓倒計時從180s→0，然后系統(tǒng)泄壓，降壓至0。系統(tǒng)再在5s內(nèi)使壓力從0升至0.05MPa，進入保壓倒計時從15s→0，系統(tǒng)以（0.1±0.025）MPa/ s的速率升壓至1.0MPa，進入保壓倒計時從15s→0，然后泄壓至0；觀察實驗噴頭，噴頭在整個試驗過程中無滲漏為合格；

3.5點擊系統(tǒng)停止，卸下灑水噴頭，試驗結(jié)束。

4　結(jié)論

該灑水噴頭試壓測試設(shè)備經(jīng)過我公司一年多的運用，完全能滿足國標GB5135.1-2003規(guī)定的要求，實現(xiàn)灑水噴頭測試過程的自動化，測試準確、操作簡單，測試后可生成壓力隨時間變化的曲線圖；噴頭固定裝置可快速拆裝灑水噴頭；安裝架和水槽結(jié)構(gòu)簡單、美觀實用，可增加噴頭固定裝置的安裝密度和方便排水。

參考：

[1]GB50084-2001,自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范.

[2]GB5135.1-2003，自動噴水滅火系統(tǒng)第1部分：灑水噴頭.

[3]公安部消防局，消防安全技術(shù)實務(wù).

[4]公安部消防局，消防安全技術(shù)綜合能力.

《工程機械構(gòu)造與設(shè)計》——靳同紅 王勝春 主編

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《機械設(shè)計》孔建益 譯

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