基于可移動干式自動噴水滅火系統教學裝置的設計與實踐

孫俊龍

摘要：本文基于干式自動噴水滅火系統中氣壓罐的構造組成和工作原理設計了一套可用于教學的實物演示模型，闡明了其工作原理、設計和實施過程以及需注意的事項，并對其應用的效果及優勢進行了簡要分析。

關鍵詞：干式;自動噴水滅火系統;教學裝置

中圖分類號：TU998.13? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ?文章編號：2096-1227（2021）03-0008-02

自動噴水滅火系統是目前人們在生產、生活和社會活動的各個主要場所中最普遍采用的一種固定滅火設施，由于其具有滅火效率高、不污染環境、壽命長、經濟適用、維護簡便等優點，被認為是最有效的自救滅火設施之一，因而被廣泛應用。

自動噴水滅火系統依照采用的噴頭主要分為兩類：采用閉式灑水噴頭的為閉式系統和采用開式灑水噴頭的為開式系統。而其中閉式系統基本類型又包括濕式、干式、預作用及重復啟閉預作用系統等。根據設置建筑特征、環境條件和火災特點等等不同選用不同的系統選型，一般環境溫度不低于4℃且不高于70℃的場所采用濕式系統，而環境溫度低于4℃或高于70℃的場所采用干式系統。

在消防專業實踐課中，依據“攻防并舉，固移結合”的滅火戰術原則，指戰員除了要發揮移動滅火技術裝備靈活機動的作戰特點，還要充分發揮火場已有固定消防設施的有效作用，保證滅火戰斗的順利實施。因此，熟悉和了解建筑防火設施、自動報警控制系統、自動噴水滅火系統、防排煙設施等固定消防設施具有十分重要的現實意義。但是由于干式自動噴水滅火系統次存在專業性強、復雜度高、不便于組織實地觀察等特點，在現有教育培訓條件下，對該系統知識和技術的主要學習方式是通過學習書面原理知識和圖形或是PPT動畫演示來掌握。這種教育培訓模式的理論性、靜態性、不直觀性，使學習者難以理解干式自動噴水滅火系統結構原理及操作使用方法，導致學習使用效果很不理想，也制約了學生理論聯系實際以及綜合分析、解決問題能力的培養。為此，筆者研究開發了一套可視化程度高的干式滅火系統的教學裝置，通過直觀的教學裝置演示試驗，便于學習者進行演示和模擬，以克服學習方式上的不足。

一、工作原理

（一）干式自動噴水滅火系統的工作原理

干式系統主要由閉式噴頭、管網、報警閥、充氣設備和供水設備等組成。平時報警閥后管網充有壓力氣體，水源至報警閥前端的管段內充有壓力水。在火災發生時，火源處溫度上升，使火源上方噴頭開啟，首先排出管網中的壓縮空氣，于是報警閥后管網壓力下降，干式報警閥閥前壓力大于閥后壓力，干式報警閥開啟，水流向配水管網，并通過已開啟的噴頭噴水滅火，如圖1。

（二）教學裝置設計

針對現有技術的不足，設計了一種可移動干式自動噴水滅火系統的教學裝置，且使用方便，安全可靠，可視化程度高。其技術方案是這樣實現的：可移動干式自動噴水滅火系統的教學裝置包括由管道依次連接的充氣泵、氣壓罐、干式報警閥和閉式噴頭，其中干式報警閥一端通過小型水泵連接有水箱;氣壓罐包括罐體，罐體前端設有壓力表和減壓閥，罐體后端與干式報警閥充氣管連接;閉式噴頭旁設有若干火災探測器;氣壓罐上設有控制器，控制器分別與火災探測器、報警裝置和干式報警閥電性連接;可移動干式自動噴水滅火系統的教學裝置固定在小車上，該小車底部設有滾輪。

裝置所用火災探測器為感煙探測器、感溫探測器和火焰探測器。氣壓罐外壁上設有安全閥。小型水泵為220V小型水泵，小型水泵的進水管與水箱連接，出水管與干式報警閥連接。報警裝置為水力警鈴。氣壓罐外徑90～120mm，長度380～430mm，所述充氣泵長260～310mm，高度160～220mm。干式報警閥和閉式噴頭之間管道上設有水流指示器。管道和水箱由透明塑料制成。

（三）附圖說明

如圖所示的一種可移動干式自動噴水滅火系統的教學裝置，包括由管道依次連接的充氣泵2、氣壓罐3、干式報警閥6和閉式噴頭7，干式報警閥6一端通過小型水泵5連接有水箱4;氣壓罐3包括罐體31，罐體31前端設有壓力表34和減壓閥35，罐體31后端與干式報警閥6充氣管連接;閉式噴頭7旁設有若干火災探測器10;氣壓罐3上設有控制器9，控制器9分別與火災探測器10、報警裝置8和干式報警閥6電性連接;可移動干式自動噴水滅火系統的教學裝置固定在小車1上，該小車1底部設有滾輪。火災探測器10為感煙探測器、感溫探測器和/或火焰探測器。小型水泵5為220V小型水泵，小型水泵5的進水管與水箱4連接，出水管與干式報警閥6連接。氣壓罐3外壁上設有安全閥32。報警裝置8為水力警鈴。氣壓罐3外徑90～120mm，長度380～430mm，充氣泵2長260～310mm，高度160～220mm。為了加強演示效果，干式報警閥6和閉式噴頭7之間管道上設有水流指示器，管道和水箱由透明塑料制成，水箱內水用紅色顏料染紅。控制器9為常規的PLC控制器或單片機。

二、實施過程

（一）實施原理

演示火災發生時，火災探測器10探測出煙霧、溫度或火焰，發出火警信號并傳送給控制器9，控制器9指令閉式噴頭7開啟，首先排出管網中的壓縮空氣，于是干式報警閥6后管網壓力下降，干式報警閥6由于前后管道的壓力差，開啟，小型水泵5將水箱4內的水加壓泵入管道，并通過已開啟的閉式噴頭7進行噴水滅火。由于干式自動噴水滅火系統的管網平時的氣壓應保持在一定的范圍，當氣壓下降到一定值時，充氣泵2能檢測壓力變化，當管道由于輕微漏氣，壓力緩慢下降到一定值時，充氣泵2啟動對氣壓罐3和管道充氣加壓，維持系統的壓力平衡。通過設置壓力表33和減壓閥34，使壓力維持在一定范圍內。

（二）實施步驟

實施時，先調試好干式自動噴水滅火系統的教學裝置，觀察裝置各部分罐體有無明顯破損，閉式噴頭是否處于關閉狀態，減壓閥34是否處于關閉狀態，壓力表33是否處于正常壓力范圍。當罐體31壓力超過規定值時，安全閥打開，將罐體31中一部分氣體排出，使氣壓罐壓力不超過允許值，從而保證不因壓力過高而發生事故。檢查完畢后，在水箱中注入混有紅色染料的水適量，不超過水箱指示線;開始試驗演示時，根據火災探測器10的類型（感煙探測器、感溫探測器或火焰探測器），利用噴煙器或是酒精燈在探測器10周圍進行感應啟動;報警裝置8啟動后，注意觀察閉式噴頭將在控制器9的作用下開啟，并進行排氣;最后，由于壓力差，小型水泵5啟動，并將水箱4中的水加壓泵入管道，由于管道選用透明材質，其中的水被紅色染料染色，可明顯觀察其流動，亦可通過干式報警閥6和閉式噴頭7之間管道設置的水流指示器觀察。

（三）注意事項

每次試驗演示以班組為單位安排10名左右指戰員參加，注意維持現場秩序，保證演示效果;使用噴煙器或是酒精燈時，要注意操作安全，防止造成人員傷害和環境設備損壞;在對火災探測器10進行啟動時，噴煙器和酒精燈外焰不應離探測器太近，以免造成損壞;設置的安全閥32在能起到安全保護氣壓罐作用，當罐體31壓力超過規定值時，安全閥打開，將罐體31中一部分氣體排出，使氣壓罐壓力不超過允許值，從而保證不因壓力過高而發生事故，安全可靠;教學裝置使用完畢后，要檢查減壓閥、安全閥、閉市噴頭是否處于關閉狀態，還要及時清理水箱4中的水，防止設備生銹、腐蝕。

三、應用的效果及優勢

本文所述的可移動干式自動噴水滅火系統的教學裝置是可用于教學的實物演示模型，其根據相似性理論將建筑中復雜、龐大的系統裝置縮小在一輛小車上，裝置體積小，質量輕，安全可靠，使用方便，便于集中演示，解決了不便于組織指戰員實地參觀學習系統的實際問題。通過課堂演示試驗，立體、直觀、透明地展現了干式自動噴水滅火系統中氣壓罐的構造組成和工作原理，將晦澀難懂的知識直觀生動地展現出來，把抽象的事物具體化，增強了指戰員對理論知識的理解，提高了對系統組成的認識，提升了工作中使用該系統的實踐操作能力，達到符合專業特色培養的目的。

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