IG541惰性氣體滅火系統噴放管網壓力分析

劉天翔

摘要：GB50370—2005《氣體滅火系統設計規范》中給出了壓力計算方法，但管網的計算噴放壓力與實際噴放壓力之間存在一定差異，而差異的大小是需要研究驗證的，根據這樣的研究目的，搭建了試驗保護區，對試驗設備及管網進行了壓力監測，給出了壓力計算數據和實際監測數據。并對GB50263—2007《氣體滅火系統施工及驗收規范》附錄E.3章節的模擬噴氣試驗管網壓力進行了推理。

關鍵詞：消防；IG541氣體滅火系統；減壓孔板；噴放時間

中圖分類號：X913.4? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ?文章編號：2096-1227（2024）03-0034-05

GB50370—2005《氣體滅火系統設計規范》[1]中IG541惰性氣體滅火系統，采用一級充壓（15.0MPa）時，要求系統噴頭噴放壓力不小于2.0MPa（絕對壓力）。其噴放過程中點壓力—瓶組壓力、減壓孔板前后壓力、噴頭壓力等各節點進行計算和試驗；依據試驗數據對模擬噴氣試驗時壓力值進行推理。

1 試驗區及滅火系統構建

氣體滅火保護區按照GB50370—2005《氣體滅火系統設計規范》設計一套測試用IG541惰性氣體滅火系統。保護區的空間尺寸為12.08m×5.99m×4.4m≈318m3，滅火系統采用一級充壓（15.0MPa）IG541惰性氣體滅火系統，滅火劑儲瓶規格為82L，計算儲瓶數為13瓶。圖1為滅火系統管網平面布置圖，圖2為滅火系統管網示意圖。保護區系統管網部分輸入參數見表1。

2 項目來源以及相關要求

本試驗項目實驗地點為某消防器材股份有限公司實驗室（國家CNAS認證實驗室），所用于測試的IG541惰性氣體滅火裝置、管網及噴嘴布置根據滅火系統設計圖進行設置。

具體試驗測試要求：B類火滅火試驗，要求按照GB25972—2010《氣體滅火系統及部件》[2]附錄C.5方法進行試驗，滿足GB25972—2010附錄C.4要求。

3 項目實施順序及安排

B類火滅火試驗標準模型為搭建試驗空間中心位置設置架空的油盤火。

試驗空間內頂板和吊頂下安裝感溫探測器4只及感煙探測器2只，并和火災報警控制器連接，當試驗空間內點燃試驗油盤，試驗空間中的溫度和煙濃度先后迅速上升，感溫感煙探測器響應，控制器接到探測器火災信號后，確認火災發生后，啟動滅火系統裝置開始噴射滅火劑。整個滅火過程為探測、邏輯判斷、確認、啟動、釋放的整體聯動過程，符合GB50116—2013《火災自動報警系統設計規范》[3]的滅火控制聯動要求。

4 試驗內容

B類火滅火試驗（參照GB25972—2010《氣體滅火系統及部件》中附錄C.5的方法）。

4.1? 試驗準備

4.1.1? 試驗空間

模擬通信機房長×寬×高＝12.08m×5.99m×

4.4m≈318m3，高度包括吊頂上1.4m、吊頂下3.0m。

試驗空間吊頂下部分在2.3m以上的外墻，設有泄壓口（ZXYWN10），吊頂上部分在4.1m以上的外墻，設有泄壓口（ZXYWN05）。

4.1.2? 滅火系統

滅火系統裝置由某消防科技有限公司制造提供。

滅火劑噴放量按實際試驗空間B類油盤火災、設計濃度37.5%計算，并考慮試驗空間的實際泄漏和滅火劑瓶組內剩余量。實際滅火時間以系統設計計算書提供的數據作為考核指標。

4.1.3? 噴嘴布置

試驗空間內吊頂上安裝噴嘴2只，吊頂下安裝噴嘴2只。

4.1.4? 滅火系統布置和試驗空間情況

滅火裝置布置和試驗空間的情況，參見圖1滅火系統管網平面布置圖、圖2滅火管網示意圖、圖3滅火控制設備布置和試驗空間示意圖。

4.1.5? 壓力測量

根據試驗需要測量滅火劑噴射時噴嘴前端的壓力，吊頂上和吊頂下各取一處噴嘴；滅火劑儲瓶瓶閥處設置壓力監測裝置；上述壓力監測點均需連續測量。

4.1.6? 試驗燃料

燃料油為正庚烷。

4.2? 試驗模型

試驗空間油盤為正方形，面積0.25m2±0.02m2，高度100mm，油盤壁厚6mm，底部距地面600mm。油盤布置位置見圖4。

4.3? 試驗步驟

試驗空間油盤內加入12.5L正庚烷，油盤底部墊水，液面距油盤上沿50mm，開啟氧濃度分析儀和測溫儀表，使之處于正常工作狀態。

將滅火控制盤設置為手動狀態，連接滅火控制盤和電磁閥，點燃試驗空間及地板下油盤及實驗罐，關閉試驗空間門窗，然后將滅火控制盤設置為自動狀態，預燃30s，系統采取自動啟動，控制器接到探測器報警后確認后，發出啟動信號，經延時后，滅火系統啟動，噴放滅火劑實施滅火。

4.4? 記錄數據

試驗記錄：滅火系統噴射延遲時間和噴射時間，各監測點壓力；滅火時間；釋放到試驗空間內的滅火劑總量。

5 系統管網壓力計算

5.1? 保護區參數及計算結果如下：

保護區形狀為規則：長12.08m，寬5.99m，高4.4m，容積318m3。

IG541惰性氣體滅火系統設計依據GB50370—2005《氣體滅火系統設計規范》中關于IG541滅火系統設計章節。

系統設計壓力15MPa。

噴放時間52s，保護區海拔高度約等于0m，管網計算段數為11。

設計溫度20℃，校核溫度20℃。

設計滅火濃度37.5%，校核滅火濃度38.83%，噴放后濃度小于等于43%，符合有人滯留場所的設計濃度。

設計用量212.22kg，滅火劑重量225.0859kg，儲存用量225.0859kg。

滅火劑儲瓶容積82L，儲瓶數13只，系統管網容積約為172L，儲瓶總容積1066L。

該保護區泄壓口面積0.12m2。

減壓孔板減壓值2.25MPa，減壓孔板減壓比0.5965993，減壓孔板通徑DN65，減壓孔板內孔直徑23.1mm。

5.2? 系統管網計算結果

系統管網計算結果（第一部分）見表2，系統管網計算結果（第二部分）見表3。

6 管道壓力監測數據及分析

滅火劑儲瓶壓力監控曲線見圖5，管網管道壓力監控曲線見圖6。

過程中點壓力在滅火劑儲瓶釋放50%時，即當鋼瓶壓力為充裝壓力的50%時，從噴放曲線上看，是滅火劑儲瓶噴放第10s左右時，由上圖的壓力讀取，各點的壓力值與計算書的壓力是基本相符的，誤差在10%范圍內。

7 模擬噴氣試驗壓力變化情況推理

按照GB50263—2007《氣體滅火系統施工及驗收規范》[4]E.3條款中“E.3.1模擬噴氣試驗的條件應符合下列規定：1IG541混合氣體滅火系統及高壓二氧化碳滅火系統應采用其充裝的滅火劑進行模擬噴氣試驗。試驗采用的儲存容器數應為選定試驗的防護區或保護對象設計用量所需容器總數的5%，且不得少于1個。4 模擬噴氣試驗宜采用自動啟動方式?！?/p>

本試驗保護區模擬噴氣試驗采用該保護區的設計滅火劑儲瓶數的5%，且不少于1瓶作為試驗鋼瓶，按照上例的系統來計算，13×5%＝0.65瓶，取1瓶。

按照1瓶滅火劑在原有的管網系統進行壓力計算，其各點的壓力為全量噴放計算書的壓力值的10%～20%，減壓孔板后管道過程中點壓力約為0.65MPa，噴頭入口處過程中點壓力約為0.3MPa，最大峰值約為1.5MPa。

8 結束語

在壓力計算和實際測試中，氣體滅火管網系統峰值壓力及過程中點壓力與系統設計管道大小、設計噴放時間長短有關，即當設計流量變化時，其各點的壓力也會隨之變化。對于一級充壓IG541氣體滅火系統的減壓孔板后管道各點過程中點壓力（計算壓力）均不應大于3.7MPa，其實際噴放瞬時峰值壓力也會在7MPa以下。對于模擬噴氣試驗來說，其各點峰值壓力和過程中點壓力均會小于設計計算值。

參考文獻

[1]GB 50370—2005 氣體滅火系統設計規范[S].

[2]GB 25972—2010 氣體滅火系統及部件[S].

[3]GB 50116—2013 火災自動報警系統設計規范[S].

[4]GB 50263—2007 氣體滅火系統施工及驗收規范[S].