末端试水阀作用与功能

自动喷水灭火系统末端试水装置的作用和功能


近年来水消防学术界对自动喷水灭火系统末端试水装置的功能争论较为激烈[ 1～ 4 ] , 其争论焦点是: 功能一:“末端试水装置仅是为了检验水流指示器、压力开关、水力警铃在喷头开放时能否动作和报警的功能”； 功能二:“末端试水装置还具有其辅助检验系统水力状态的作用”。 文献[1]强调末端试水装置仅具有功能一, 文献[ 2 ] [ 3 ]强调末端试水装置除具有功能一外,还具有功能二。几次规范和学术会议上大家的观点也不尽相同, 各说其词,本文试图通过报警阀、水流指示器的功能与系统性能的测试试验方法的不同, 以及国内外的末端试水装置的图式的对比, 来说明系统末端试水装置的功能, 以及水流指示器、报警阀性能的检测方式与系统供水能力的检测方法等,从而确定末端试水装置的功能和系统供水能力的测试。


2 末端试水装置的安装图式和设置末端试水装置图式的主要区别是有没有压力表、自动控制功能2 项区别, 设置的区别在于仅湿式系统设置, 还是闭式系统都可以设置。美国N FPA末端试水装置无压力表, 强调除湿式系统以外的干式和预作用系统应设置, 我国规范对于末端试水装置的设置仅规定应在系统最不利点喷头处、每个防火分区每层应设置, 但对于什么样的系统应设置没有明确的规定,带有自控功能的末端试水装置是我国开发出来的。 2.1 末端试水装置的安装图式 末端试水装置的安装图式国内外略有差异. 图1(a) 为过去我国在工程中经常采用的末端试水装置[4] , 图1(b)是文献[5]推荐的安装图式, 图2是文献[6]推荐的湿式和干式系统的安装图式。图3 是目前我国开发的2 种末端试水装置图式。 2.2 末端试水装置的设置 我国“喷规”推荐图1(b) 的形式, 是考虑能够准确测量出喷头处的压力。文献[6]推荐的图2 并没有设置压力表, 但分为湿式系统和干式系统。文献[6]4-2.3.1条规定末端试水装置60s内能出水的干式系统, 其系统管道容积可扩大为2839 L 以上; 4-3.2.2 条规定, 预作用自动喷水灭火系统, 一个预作用报警阀控制的喷头数不应大于1000 个, 但当末端试水装置60s 内能出水的预作用系统, 其系统管道容积可扩大为2839 L以上。根据上述的分析, 文献[1]提出的末端试水装置不宜用于湿式系统以外的系统, 似乎不太合理, 所以末端试水装置可以用于闭式系统的干式和预作用系统。开式系统因管道系统是开启的, 其末端试水装置开启与否都不因此而出水, 因此末端试水装置在开式系统中不能起到检验水流指示器、报警阀的压力开关和水力警铃在喷头开放时

能否及时动作和报警的功能,如雨淋系统、开式水幕系统和水喷雾系统等。 综上所述, 末端试水装置仅适用于闭式系统(有传导管系统的开式系统, 可在传导管系统上设置) , 而不应用于开式系统。末端试水装置应具有试水接头和压力表。 2.3 有自控功能的末端试水装置 我国开发的具有自动控制功能的末端试水装置,如图3 (a) , 可用于自动喷水灭火系统的自动检测,这种具有自动控制功能的末端试水装置能定期定时频繁自动检测, 及时发现系统的故障, 从而大大的提高了自动喷水灭火系统的可靠性, 所以开发能自动检测的末端试水装置是有意义的。故此在一些有条件的场所为提高系统的可靠性, 可安装具有自动控制功能的末端试水装置, 以便实现自动检测。


3 末端试水装置的功能 末端试水装置的功能可分为显性功能和潜在功能, 显性功能顾名思义就是直接显示的、由肉眼能看得见的性能,末端试水装置检验水流指示器、报警阀的压力开关和水力警铃能否及时动作和报警是现场可观察的, 显而易见, 因此为显性功能,其实际是检验水流指示器、报警阀的性能。潜在功能是指不能现场直接观察, 或者经过系统以外的其他辅助仪表或水力计算来完成的, 其实际是检测水流指示器、报警阀以外的系统 其他功能和性能。对于临时高压消防给水系统, 末端试水装置的显性功能通常是在报警阀压 启动消防泵以前完成, 即测得的是临时高压消防给水系统的稳压装置对系统的影响和作用性能, 而潜在功能是在消防泵启动以后完成。 3. 1 末端试水装置的显性功能 末端试水装置的显性功能是检验水流指示器、报警阀的压力开关和水力警铃能否及时动作和报警, 检验系统的可靠性, 末端试水装置可以定期或不定期的,启动或人工随时抽检系统是否处于工作状态, 以便及时排除故障, 提高系统的可靠性。文献[7 ]提出报警阀的作用和功能有3 个, ①提高系统的可靠性和灭火成功率; ②自动直接启动消防泵。③就地或远距离报警, 提醒人员尽快疏散。测试这些功能有2 种方法, 一是在报警阀的试验排水管, 二是在系统末端的末端试水装置, 显然末端试水装置仅是系统报警阀性能试验的1 种方式, 不是全部, 这也是为什么开式系统可以没有末端试水装置, 而采用报警阀本身的试验排水管来确定系统的可靠性。根据文献[5 ]的有关规定, 水流指示器的功能仅是具有报警功能和指示着火的具体位置, 不具备自动启动消防泵的功能。水流指示器上述功能的检测可通过末端试水装置, 也可通过文献[ 6 ]提供的图式检测, 见图4, 可见水流指示器也可通过2 种方式来检测其性能

的可靠性。 可见无论是报警阀, 还是水流指示器其功能的检测都有2 种方式, 末端试水装置不是系统水流指示器、报警阀功能的唯一的检测途径。检测报警阀和水流指示器的功能在末端试水装置上是不需要设置压力表, 为此NFPA13 推荐的图式中没有压力表, 见图2, 但图4具有文献[5]末端试水装置的功能。 所以末端试水装置显性功能仅需要在末端试水装置设置与系统喷头相等的流量系数 值的试水接头。因此末端试水装置显性功能就是测试水流指示器和报警阀的可靠性和功能, 末端试水装置仅设置试水接头和启闭阀门即可。 3. 2 末端试水装置的潜在功能 文献[2][3]对于末端试水装置检测系统的水力状态基本一致, 即检测系统的供水能力, 如压力和流量,文献[3]还进行了详细的水力计算, 论述末端试水装置具有测试系统供水能力即——压力和流量。但本人认为这似乎不充分, 严格地讲应该是检测系统管网的水力阻力, 而不是系统的供水能力——压力和流量。末端试水装置的潜在功能应是借助系统以外的仪表或通过进一步水力计算得出的结果, 目前可以初步确定的有3项潜在功能: ①NFPA13 提出的干式、预作用系统末端放水试验的出水时间不大于60s 是系统容积放大到2839 L以上的先决条件, 其附加检测仪表是计时器或秒表; ②我国《喷规》5.0.8 第一款规定。当采用闭式自动喷水—泡沫联用灭火系统时, 湿式系统自喷水至喷泡沫的转换时间, 按4 L/s 流量计算, 不应大于3min; 此时为检验系统是否合格应在末端增设多个末端试水装置, 检测时还应附加计时器等计量装置; ③系统管网的阻力, 这要借助于水力计算。潜在功能①②一般在检测中借助计时器检验是没有什么问题的, 潜在功能③要借助水力计算才能完成,下面将着重论述。末端试水装置的潜在功能与末端试水装置的显性功能在测试时间段上不尽相同, 显性功能是在消防水泵启动以前完成, 而潜在功能①②是从打开末端试水装置的阀门起, 到出水为止的一段时间。可能启动消防泵, 也可能不启动消防泵。对于潜在功能③, 则是必须启动消防泵后才能测试等。端试水装置压力表的安装不能满足系统测压的要求, 图1 中压力表的安装仅测管道的余压, 而不是管道的全压, 因末端试水装置管径为DN25, 此时管道内水的速度产生的压力——即动压对压力表影响较大, 作者曾作过多次试验, 发现末端试水装置在试验时往往是零, 究其原因是压力表的安装测静压较为准确,而在水流动时仅能测系统的余压, 而不是全压,若要测全压应放大管径, 压力表的安装应把测压管引至管中心。图4 因配水干管管径较大, 可测全压。 根据末端试水装置测

得准确的末端压力, 经水力计算可以确定末端试水装置的出流量。再经过管网水力计算来确定管网水头损失, 文献[3]己经作了详细的计算, 本文不再赘述。NFPA20 是不用末端试水装置来校验消防水泵的供水能力, 在本文3.3 中详细论述,因此末端试水装置检验系统的供水能力主要是检测系统管道是否被堵塞或者减压设施是否正确, 即系统管网的阻力。但因为此时喷头的 出流量较少, 文献[3 ]计算结果出流量为1.72 L/s, 尽管因系统不同, 其出流量计算结果不尽相同, 但不可否认的是有较多的系统,末端试水装置的出流量较小, 如文献[3]的计算结果,此时对于作用面积以外的给水干管, 因管道直径较大,而流速较小, 即使有局部堵塞也因流速太小可能测试不出来, 因此该功能受到一定的限制。末端试水装置的潜在功能①②不需要在末端试水装置上设置压力表, 末端试水装置的潜在功能③必需在末端试水装置上设置压力表, ①②通过秒表来完成,③通过后水力计算来完成, 但有局限性。 3.3 系统给水性能的检测 文献[2][3]提出的检验系统的供水能力, 即系统的供水压力和流量不是完全由末端试水装置来完成的,末端试水装置测得准确的末端压力, 经水力计算可以确定末端试水装置的出流量, 再经过管网水力计算来确定和推求系统的供水能力——管网水头损失、压力和流量, 但这很难确定系统消防水泵的性能是否满足系统设计的要求。美国NFPA20[8]规定消防泵零流量时的压力不应超过系统设计额定压力的140% , 当水泵流量为额定流量的150% 时, 此时水泵的压力不应低于额定压力的65%。末端试水装置很难测试这样大范围的水泵性能, 此NFPA20 是不用末端试水装置来校验消防水泵的供水能力, 所以末端试水装置检验系统的供水能力主要是检测系统管道是否被堵塞或者减压设施是否正确, 即系统管网的阻力。自动喷水灭火系统的消防给水系统性能的测试,必须在系统中增设必要的仪表, 通常是流量计和精密级的压力表。 文献[ 9 ]8.8.3 条规定消防水泵出水管上宜设检查用的放水阀。文献[10]7.5.4 条规定消防供水管上应装设试验和检查用压力表和65mm 的放水阀门。因此我国规范对于消防水泵的性能试验有一定的规定,只是过于粗, 在实际验收中无法应用该装置准确检测出水泵的压力和流量。 文献[ 8 ]2-14.1.2 条提出消防水泵应设置检测装置, 见图5。流量计的量程应至少为能测试消防水泵额定流量的175% 的出流量。 对于临时高压消防给水系统, 测试得消防水泵的供水性能就是系统的供水性能。


4 结论 通过本文的分析和论证, 作者认为末端试水装置具有显性功能和潜在功能

。 1) 显性功能是检验水流指示器、报警阀的压力开关和水力警铃能否及时动作和报警。 2) 潜在功能是 ①检验干式、预作用系统末端放水试验的出水时间不大于60s 时, 系统容积允许放大到2839L ; ②检验湿式闭式自动喷水——泡沫联用灭火系统自喷水至喷泡沫的转换时间, 按4 L/s 流量计算,不应大于3min; ③可以测试系统管网阻力, 但有一定的局限性。 3) 系统的供水能力应采用专用装置进行测试。 4) 测量末端试水装置的显性功能和潜在功能的时间段不同, 测量水流指示器、报警阀的功能应在消防水泵启动以前完成, 测量末端试水装置的潜在功能①②是从打开末端试水装置的阀门起, 到出水为止的一段时间,可能启动消防泵, 也可能不启动消防泵。对于潜在功能③, 则是必须启动消防泵后才能测试。 5) 为提高系统的可靠性可采用有自动控制功能的末端试水装置。