浅谈隧道喷淋阀组结构优化

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[摘 要]传统的喷淋阀组与消防主机、双波长火焰探测器、监控模块、喷淋泵等共同构成隧道消防火灾报警自动喷淋系统，其中的喷淋核心部件之一就是喷淋阀组。但是该喷淋阀组存在着误喷、不能自动复位和压力开关误动作难以发现的问题，因此，有必要对其结构进行优化改造。

[关键词]喷淋阀组消防主机监控模块自动喷淋防止误喷自动复位电磁阀

中图分类号：U453 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）29-0160-02

前言：随着我国道路交通建设的迅速发展，公路隧道的建设规模及数量也越来越大。由于公路隧道空间结构上的特殊性，公路隧道内发生火灾的潜在可能性普遍存在，因此，火灾是公路隧道面临的最大危险之一。发生在隧道中的火灾多数为开放性火灾，汽车相撞导致油箱汽油起火更为严重，在数分钟内便会引燃汽车本身及车上装载的可燃物，在风压、温度等外部环境作用下，火灾很可能烧到前后车辆，甚至会蔓延到整个隧道。经广泛的实验证明，一起火灾通常在8-10分钟形成，对于大型货运卡车，大约在20-30分钟，当有燃料泄漏并形成坑、池时，火灾在1-3分钟内完全形成。所以扑灭该类火灾关键是扑灭初期油类火灾。对于可燃液体的火灾国内外普遍采用泡沫灭火，消防水成膜自动喷淋灭火系统就是目前国内外普遍采用的最先进、最有效、最快速的灭火方法，因此在长隧道及特长隧道的火灾消防设计中通常都设置有水成膜泡沫自动喷淋灭火系统。

1 消防水成膜泡沫自动喷淋灭火系统的组成、原理

1.1 消防水成膜泡沫自动喷淋灭火系统的组成：该系统主要由喷淋阀组、消防主机、双波长火焰探测器、监控模块、喷淋泵、比例混合器、清水及泡沫管道等组成。

1.2 消防水成膜泡沫自动喷淋灭火系统的原理：喷淋阀组与双波长火焰探测器和消防报警主机、喷淋泵联动共同构成火灾报警自动喷淋系统，24小时自动寻检监控，一旦发生火灾，能够第一时间启动自动喷淋系统，将火灾自动扑灭，（因比例混合器和泡沫管道于本课题无关，故在附图中均为画出），它虽能第一时间发现火灾信号，并能在第一时间内将火灾扑灭，但它每次喷淋后不能自动复位，且在平时监控状态下存在误喷和压力开关误动作的潜在风险，这是由传统的喷淋阀组的结构决定的。

2 传统的喷淋阀组

2.1传统喷淋阀组的组成及结构：由①-喷淋管路，②-供水管路，③-喷淋阀手动复位管路，④-自动开启喷淋管路，⑤-手动开启喷淋管路，⑥-报警管路，⑦-警铃测试管路组成。具体元器件包括：1-上蝶阀，2-下蝶阀，3-1#球阀，4-2#球阀，5-3#球阀，6-1#过滤球阀，7-4#球阀，8-手动复位球阀，9-滴水球阀，10-常闭型电磁阀，11-喷淋阀，12-1#压力表，13-2#压力表，14-压力开关，15-警铃，16-单向阀。具体结构详见图1

2.2 误喷的原因及后果：传统喷淋阀组管道结构图如图1，其喷淋原理如下：设喷淋阀进水管道截面为S1，向上顶起闸板的力为F1，喷淋阀膜片上腔截面为S2，向下压闸板的力既用于复位的力为F2，在进行复位时，需人员手动按下复位球阀8，水流从喷淋管道进水管沿复位管道进入阀体膜片上腔，当膜片上腔压强与喷淋阀组的供水管路的压强相等时，复位完成，既F1/S1=F2/S2，因为S2大于S1，所以F2大于F1，再加上阀体弹簧对闸板还有一个向下的压力，所以闸板闭合，阀体可靠复位。不难看出，如果复位时管道压强偏低，或因特殊原因管道压强突然增大，都会将复位时的平衡打破而产生误喷。隧道内正在安全行驶的车辆突然遇到误喷，轻则让司机虚惊一场，重则会造成车辆刮擦追尾，车毁人亡。2015年冬扬州瘦西湖隧道因自动开启喷淋的电磁阀即图1中的10-常闭型电磁阀因天气过冷冻裂造成误喷，致使数车追尾相撞，所幸没有造成人员伤亡。

2.3 不能自动复位的原因及后果：由图1我们可以看出，该喷淋阀组没有自动复位功能，只有手动复位，一旦喷淋，必须专人到现场进行复位，且不说冬天到现场复位人员挨淋受冻，由于隧道内行驶的车辆太多，将给复位人员带来很大的安全隐患，并且从喷淋到组织人员赶到喷淋现场，再到复位结束，由于持续时间很长，会消耗大量消防水，消防水流到隧道最低处，再经多级提水将废水抽到地面废水管道，则会浪费大量人力物力和电能，从而也缩短了设备的使用寿命。2016年9月19日南京长江隧道一辆满载纸板的货车突然起火，喷淋系统自动启动，仅用了2到3分钟的时间将火扑灭，卡车紧接着又安全开出隧道；工作人员又用了15到20分钟的时间赶到现场将喷淋手动关闭。从这一实例我们不难看出，假如南京长江隧道的自动喷淋系统具有自动复位功能的话，整个过程将会在2到3分钟的时间内全部完成，也不会有工作人员冒着撞车的潜在危险到现场手动关闭喷淋。

2.4 压力开关出现误动作的原因及后果：喷淋动作后压力开关动作，喷淋复位后压力开关内的微动开关会自动断开，但有时断不开，或虽然断开但离开的距离太小，当受到震动或其他原因影响时，压力开关都会发生误动作。压力开关误动作时由于喷淋阀不喷水警铃不报警；还由于压力开关和消防主机是联动的，消防主机就误认为喷淋已动作，于是就向喷淋泵发出自动启泵信号，喷淋泵自动启泵，使喷淋管道压强增大，导致喷淋误喷，其后果不言而喻，并且压力开关动作后，在现场不易发现，要确定是哪一个压力开关动作的，首先必须到消防主机上找到控制该压力开关模块的地址、里程码，再到相应模块箱内找到对应模块，看模块灯是否亮，才能确定误动作的压力开关位置，查找相当麻烦。

3 喷淋阀组结构的优化改造

在魍车呐缌芊ё榈母次还苈发壑校将原手动复位球阀8去掉，而更换成一个常开型的DC24V先导式电磁阀17。在传统的喷淋阀组中将原⑥-报警管路，⑦-警铃测试管路全部去掉，只保留原来的压力开关14，压力开关14的常开触点与一微型声光报警器相连（图中未画出），构成最简单的声光报警回路，喷淋阀组结构的优化改造工作宣告完成。

4 优化改造后的喷淋阀组

4.1 优化改造后的喷淋阀组的组成及结构：由①-喷淋管路，②-供水管路，③-喷淋阀防误喷及自动复位管路，④-自动开启喷淋管路，⑤-手动开启喷淋管路，14-压力开关和小型声光报警器（图中为画出）共同构成声光报警管路而组成。具体元器件包括：1-上蝶阀，2-下蝶阀，5-3#球阀，6-1#过滤球阀，7-4#球阀，9-滴水球阀，10-常闭型电磁阀，11-喷淋阀，12-1#压力表，14-压力开关，16-单向阀，17-常开型电磁阀；其结构详见图2

4.2 防止误喷及自动复位的原理：由于把原来的手动复位球阀去掉换成了一个常开型的电磁阀，在没有火灾信号时即监控状态条件下，常开型的电磁阀因处于失电状态而打开，将喷淋阀膜片的上腔与供水管路联通，使其膜片的上下腔压强保持平衡，因此不会喷淋；当供水管路由于某种原因压强降低时，单向阀就会自动关闭，这时膜片上腔压强大于下腔压强，也不会发生喷淋，所以不管供水管道的压强怎样变化，喷淋阀膜片上腔的压强总是不小于下腔的压强，因此也就绝对不会产生误喷。当有火灾信号时即发生火灾的情况下，常开型电磁阀因得电而关闭，供水管路的水无法流入喷淋阀膜片上腔；同时常闭型电磁阀因得电而打开，这时膜片上腔的水迅速排出，下腔压强大于上腔压强喷淋自动开启；当火灾信号消失时，常开型电磁阀因失电而打开，常闭型电磁阀因失电而关闭，这时供水管路的水迅速流入喷淋阀膜片上腔，上腔压强与下腔压强很快达到新的平衡，喷淋自动复位。假如由于某种原因使压力开关误动作，声光报警器就会发出声光报警，迅速锁定动作位置，工作人员第一时间将故障排除。

4.3 优化改造后的喷淋阀组具体实施过程是：模拟火灾信号，双波长火焰探测器检测到火灾信号，将信号传输至消防主机，消防主机确认后下达命令至监控模块至控制继电器同时触发电磁阀10、17，电磁阀10打开，电磁阀17关闭，喷淋阀膜片上腔的水被排空，喷淋阀被打开，消防水从进水管经喷淋阀沿喷淋管经比例混合器与泡沫混合后喷出进行灭火，此时，装在喷淋管上的压力开关内的触点闭合，电子声光报警器得电动作，发出声光警报，同时，报警信号传给消防主机，消防主机接到动作的压力开关的反馈信号后立即发出一自动信号给喷淋泵，喷淋泵启动，保证喷淋管道的压力能够足以维持喷淋灭火。火灾扑灭后，消防主机复位，电磁阀10自动关闭，电磁阀17自动打开，水流沿复位管道进入喷淋阀膜片上腔，当膜片上腔压强与进水管道的压强相等时，自动复位完成，此时，压力开关内的触点断开，电子声光报警器失电而停止工作，消防主机因反馈信号消失启动喷淋泵的信号也消失，于是喷淋泵停止工作，整个灭火过程自动完成。

5 喷淋阀组优化改造前后对比分析

喷淋阀优化改造前共7个管路，优化改造后为6个管路，去掉了警铃测试管路及报警管路的绝大部分元件，只保留了一个压力开关，减小了喷淋阀组的安装空间，压力开关和微型声光报警器共同组成声光报警回路，声光报警器体积小，安装随意，基本不占用空间；在复位管路中把原来的手动复位球阀去掉换成一个常开型电磁阀就变成了优化改造后的喷淋阀，可见优化改造极为简单；由于增加的电磁阀和微型声光报警器功率极小，无需另外增加电源，仍从原来的模块箱中取电即可。

6 结论

经过优化改造的喷淋阀组既能杜绝误喷，又能自动复位，还能迅速锁定误报的压力开关位置；既消除了隐患，又节省了能源，还给维修带来极大方便；传统的喷淋阀组结构优化改造极为简单，便与实施，该技术已于2015年7月1日获实用新型专利证书，专利号为ZL201520004076.1，很有必要进行推广应用。

⒖嘉南

[1] 《水消防技术在隧道火灾控制中的应用》.朱继红.2002.

[2] 《泡沫喷雾新技术在公路隧道消防中应用的探讨》.孙继洋，颜静仪，谢杉.2006.