CN109289137B - 一种变压器爆炸火灾灭火方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种变压器爆炸火灾灭火方法及系统。本方法采用压缩空气泡沫产生装置并远离爆炸区域设置，泡沫喷头与泡沫干管直接连通或者通过长度不超过0.5m泡沫支管连通，喷头到变压器主体的距离不低于1m，保证了系统的安全可靠性；喷头内最小流通面积不小于0.5倍的泡沫干管出口或者泡沫支管横截面面积，保证了系统的有效性；采用覆盖范围大、喷射距离远的泡沫喷头，其喷射覆盖距离不小于喷头到变压器主体的距离与变压器主体宽度一半之和，确保了在爆炸环境中的可靠性；本系统技术先进、安全可靠、使用方便，无论是针对变压器轻微爆炸火灾，还是严重爆炸火灾，均具有良好控灭火作用，既可用于常规油浸变压器，也可用于大型特高压变压器。
Description
技术领域
本发明涉及电力变压器灭火技术领域，尤其涉及一种变压器爆炸火灾灭火方法及系统。
背景技术
近年来，随着我国社会经济的高速发展，全国用电量逐年增加，变压器等电力设备越来越多，变压器体积和规模越来越大，储油量越来越多，火灾风险日益加剧，火灾危害十分严重。譬如，2015年，某市500kV变电站主变高压套管发生爆炸火灾，导致高压套管及升高座被炸飞、水喷雾灭火系统管网被损毁，形成大面积变压器油火灾，殃及临近建筑设施，造成了重大经济损失，产生了严重环境污染。
目前用于电力变压器的固定灭火系统主要是水喷雾灭火系统和泡沫喷雾灭火系统。通过大量火灾案例可知，变压器发生爆炸火灾事故时，变压器套管及升高座会被炸裂、炸飞，被炸飞的部件以及爆炸冲击波还会损毁临近的消防管网和喷头，进而导致整套固定灭火系统失效，具体而言：
（1）被炸毁的水喷雾喷头、泡沫喷雾喷头等将直接失效。由于水喷雾灭火系统、泡沫喷雾灭火系统等固定灭火系统均是依靠末端喷头形成有效喷雾进行灭火，当喷头被炸毁或炸飞后，将无法形成有效的喷雾，故而直接失效。并且，越是靠近爆炸位置的喷头越易被炸毁，从而导致爆炸位置周围火灾区域最需要灭火的位置无法形成有效喷雾进行灭火。
（2）部分喷头损毁后将影响剩余喷头的喷雾效果或发泡能力，损耗大量消防水或泡沫溶液。由于水雾喷头和泡沫喷雾喷头内部流通通径远小于入口支管的内径，当部分喷头被炸毁后，与其连接的支管将成为泄流口或泄压口，造成大量消防水或泡沫溶液从该处流出，整套固定灭火系统失压，剩余未被损毁的喷头也无法形成有效的喷雾，故而导致整套固定灭火系统失效。
由此可见，现有的水喷雾灭火系统、泡沫喷雾灭火系统等固定灭火系统不具有抗爆功能，易被变压器爆炸摧毁失效，无法满足变压器爆炸火灾的实际扑救需求。
发明内容
鉴于现有灭火技术的不足，本发明提供一种控灭火能力强、效能高、安全可靠、具有抗爆功能的变压器爆炸火灾灭火方法及系统，解决变压器爆炸火灾扑救技术难题，既可用于常规油浸变压器，也可用于大型特高压变压器。
本发明所采取的技术方案是：一种变压器爆炸火灾灭火方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）、采用压缩空气泡沫产生装置提供压缩空气泡沫，并通过压缩空气泡沫干管向变压器输送泡沫，压缩空气泡沫产生装置远离变压器爆炸区域设置，泡沫干管布置在不受变压器爆炸影响或者影响较小的位置。
（2）、采用覆盖范围大、喷射距离远的泡沫喷头施放泡沫，泡沫喷头与泡沫干管直接连通，或者通过长度不超过0.5m泡沫支管连通，泡沫喷头内部最小流通面积A1与泡沫干管出口横截面面积A2满足以下关系式： ；
或者泡沫喷头内部最小流通面积A1与泡沫支管横截面面积A3满足以下关系式：。
（3）、将泡沫喷头按照一定间距设置在变压器主体两侧或四周，泡沫喷头喷射覆盖距离D与喷头到变压器主体的距离d和变压器主体宽度W之间满足以下条件：；
两侧泡沫喷头到变压器主体的距离d均不低于1m。
（4）、当变压器发生轻微爆炸火灾时，泡沫喷头与管网不受影响，两侧泡沫喷头同时喷射泡沫，并且两侧泡沫在变压器主体中央有交叉，将变压器主体完全包围覆盖而灭火。
（5）、当变压器发生严重爆炸火灾时，在临近变压器爆炸位置的泡沫喷头被炸毁条件下，压缩空气泡沫仍通过泡沫干管出口或者泡沫支管向变压器主体喷射,再加上从未被炸毁的喷头施放出的压缩空气泡沫，首先在远离爆炸位置建立泡沫覆盖层，扑灭该区域的火灾并冷却变压器油，然后向爆炸位置覆盖并建立泡沫覆盖层，扑灭该区域火灾，最后将变压器主体周围区域全部覆盖，从而完全扑灭火灾。
本发明所述的压缩空气泡沫干管布置在地下，或者防火墙后面，或者放置在保护设施内部紧贴防火墙布置。
本发明所述的一种变压器爆炸火灾灭火系统，包括压缩空气泡沫产生装置、泡沫喷头、泡沫干管、报警控制系统，其特征在于，所述泡沫喷头与泡沫干管直接连通，或者通过泡沫支管连通，泡沫喷头内部最小流通面积不小于0.5倍的泡沫干管出口或者泡沫支管横截面面积，数个泡沫喷头按照一定间距对称或交叉设置在变压器主体两侧或四周，泡沫喷头到变压器主体的距离不低于1m，泡沫喷头喷射覆盖距离为2m～10m，所述压缩空气泡沫产生装置设置在远离变压器爆炸区域的位置，通过压缩空气泡沫干管与泡沫喷头连通，所述泡沫干管布置在不受变压器爆炸影响或者影响较小的位置。
本发明所述泡沫支管长度不超过0.5m。
本发明所述泡沫喷头采用金属材质制作。
本发明所述泡沫喷头中部呈喇叭形，末端为施放球面，施放球面上均匀开设数个泡沫施放孔。
本发明所述泡沫喷头的施放球面的圆心角θ为60°～180°。
本发明所述施放球面上的泡沫施放孔的直径为1mm～15mm，所有泡沫施放孔的面积之和不低于泡沫喷头入口端横截面面积。
本发明所述泡沫喷头通过泡沫入口端与泡沫干管出口或者泡沫支管螺纹焊接连接，压缩空气泡沫通过泡沫施放孔向不同角度进行喷射覆盖，喷射方向为球面法线方向。
以下简述本发明的工作原理：日常，压缩空气泡沫产生装置以及报警控制系统处于待机工作状态，当变压器发生爆炸火灾时，报警控制器发出报警信号并启动压缩空气泡沫产生装置，压缩空气泡沫产生装置按照预设的流量和压力产生高稳定性的压缩空气泡沫，并经压缩空气泡沫干管输送至各泡沫支管和泡沫喷头。变压器轻微爆炸情况下，因喷头到变压器主体的距离较大，基本不受爆炸影响，则两侧泡沫喷头同时施放泡沫，并且两侧泡沫有交叉，很快将变压器主体完全包围覆盖而灭火；变压器严重爆炸情况下，临近变压器爆炸位置一侧的喷头被炸毁，但仍可通过泡沫干管出口或者泡沫支管向变压器主体喷射压缩空气泡沫，同时由于喷头内部最小流通面积不小于0.5倍的泡沫干管出口或者泡沫支管横截面面积，喷头被炸毁前后决定其流量和压力的因素——最小流通面积变化相对较小，故此部分喷头被炸毁对剩余喷头的流量及喷射效果影响较小，远离变压器爆炸位置一侧的喷头仍可覆盖变压器主体宽度的1/2以上。高稳定性的压缩空气泡沫从未被炸毁喷头和被炸毁喷头的泡沫干管出口或者泡沫支管施放出后，首先在远离爆炸位置建立泡沫覆盖层，扑灭该区域的火灾并冷却变压器油，然后向爆炸位置铺展覆盖并建立泡沫覆盖层，扑灭该区域火灾，最后将变压器主体周围区域全部覆盖，从而完全扑灭火灾。
本发明的有益效果是：
1、本发明采用基于正压泡沫产生方式的压缩空气泡沫灭火技术，具有泡沫细密均匀、析液时间长、稳定性高、控灭火能力强、抗复燃性能优异等突出特点，可快速有效扑灭变压器油火灾，防止复燃。
2、本发明的压缩空气泡沫产生装置远离爆炸区域设置，使得压缩空气泡沫的产生免受爆炸影响。泡沫干管布置在不受变压器爆炸影响或者影响较小的位置，如地下、防火墙后面、槽钢内部等，使得泡沫输送免受爆炸影响，保证了系统的安全可靠性。
3、本发明的泡沫喷头与泡沫干管直接连通或者通过长度不超过0.5m泡沫支管连通，泡沫喷头到变压器主体的距离d不低于1m，从而最大限度降低了爆炸冲击对喷头的影响，保证了系统的安全可靠性。
4、本发明的泡沫喷头内部最小流通面积不小于0.5倍的泡沫干管出口或者泡沫支管横截面面积，即便严重爆炸事故导致部分喷头被炸毁，但喷头被炸毁前后决定其流量和压力的因素——最小流通面积（即泡沫支管横截面面积）变化较小，故此部分喷头被炸毁对剩余喷头的流量及喷射覆盖效果影响小，泡沫仍可通过未被炸毁喷头和被炸毁喷头的泡沫干管出口或者泡沫支管施放，再加上压缩空气泡沫具有良好稳定性和铺展覆盖性能，因此系统仍然可以在整个防火区建立泡沫覆盖层并灭火，保证了系统的有效性。
5、本发明采用覆盖范围大、喷射距离远的泡沫喷头，其喷射覆盖距离不小于喷头到变压器主体的距离与变压器主体宽度一半之和，即使一侧的喷头全部炸毁，仅靠另一侧的喷头仍可覆盖变压器主体宽度的1/2以上，再通过泡沫自身的铺展覆盖，可将整个变压器主体迅速全部覆盖，因此进一步确保了系统在爆炸环境中的可靠性。
6、本发明灭火系统技术先进、安全可靠、使用方便，无论是针对变压器轻微爆炸火灾还是严重爆炸火灾，均具有良好控灭火作用，彻底解决了变压器爆炸火灾扑救技术难题，既可用于常规油浸变压器，也可用于大型特高压变压器。
附图说明
图1是本发明一种变压器爆炸火灾灭火方法流程图；
图2是本发明一种变压器爆炸火灾灭火系统实施例1布置示意图；
图3是本发明一种变压器爆炸火灾灭火系统实施例2布置示意图；
图4是图3中的泡沫喷头与变压器主体相对位置一个实例示意图；
图5是图2中部分局部放大的示意图；
图6是图3中部分局部放大的示意图；
图7是图5和图6中泡沫喷头放大的示意图；
图8是图7中的泡沫施放孔布置示意图；
图9是图3中的泡沫喷头与变压器主体相对位置第二个实例示意图；
图10是图7中泡沫喷头的泡沫覆盖范围示意图；
图11是图6中泡沫支管的泡沫覆盖范围示意图；
图12是图4中泡沫喷头未被炸毁时的泡沫覆盖效果图；
图13是图4中部分泡沫喷头被炸毁时的泡沫覆盖效果图。
图中标记：1.报警控制系统，2.压缩空气泡沫产生装置，3.泡沫干管，3-1.泡沫干管出口，4.泡沫支管，5.泡沫喷头，5-1.泡沫入口端，5-2.喷头中部，5-3.施放球面，5-4.泡沫施放孔，6.变压器主体，7.变压器易爆位置，8.防火墙，9.槽钢，10.泡沫喷头的泡沫覆盖范围，11.泡沫支管的泡沫覆盖范围。
具体实施方式
下面结合实施例及其附图进一步说明本发明。
如图1所示，本方法步骤如下：启动报警控制系统→启动压缩空气泡沫产生装置→泡沫干管输送泡沫→分配压缩空气泡沫→泡沫喷头施放泡沫→建立泡沫覆盖层并灭火。
1、报警控制系统为现有技术，该系统与压缩空气泡沫产生装置连接。
2、压缩空气泡沫产生装置远离变压器爆炸区域设置，并根据具体保护对象预设流量和压力。
3、泡沫干管输送压缩空气泡沫，泡沫干管布置在不受变压器爆炸影响或者影响小的位置。设置在地下，或者设置在防火墙后面，或者设置在槽钢等内部。
4、分配压缩空气泡沫，采用喷头与泡沫干管直接连通或者通过泡沫支管相连通的方式分配泡沫，若采用泡沫支管，则其长度不超过0.5m。
5、泡沫喷头施放泡沫，喷头最小流通面积A1≥0.5×泡沫干管出口横截面面积A2，即满足以下关系式：；或者喷头最小流通面积A1≥0.5×泡沫支管横截面面积A3，即满足以下关系式：/>；泡沫喷头喷射覆盖距离D与喷头到变压器主体的距离d和变压器主体宽度W之间满足以下条件：/>；两侧泡沫喷头到变压器主体的距离d均不低于1m；对称或交叉设置在变压器两侧或四周。
6、建立泡沫覆盖层并灭火，轻微爆炸火灾：两侧喷头同时施放泡沫，全包围覆盖灭火。严重爆炸火灾：未炸毁喷头和炸毁喷头的泡沫干管出口或者泡沫支管同时施放泡沫，先后扑灭各处火灾。
如图2至图6所示，本系统包括报警控制系统1、压缩空气泡沫产生装置2、泡沫干管3，还包括泡沫喷头5、泡沫支管4。压缩空气泡沫产生装置2远离变压器主体6设置，报警控制系统1通过信号控制线与压缩空气泡沫产生装置2和设置在变压器周围的火灾和烟雾探测器（图中未示）连接，变压器发生爆炸火灾时，火灾和烟雾探测器响应并向报警控制系统1发出信号，报警控制器1发出报警信号并启动压缩空气泡沫产生装置2，压缩空气泡沫产生装置2按照预设的流量和压力产生高稳定性的压缩空气泡沫，并经泡沫干管3的各个泡沫干管出口3-1直接输送至泡沫喷头5（如图2和图5所示），泡沫干管出口3-1的公称直径为50mm；也可以通过各个泡沫支管4输送至泡沫喷头5（如图3和图6所示），泡沫支管4的公称直径为50mm。
泡沫干管3分别设置在防火墙8后面、地下以及防火墙前面紧贴防火墙，设置在防火墙前面紧贴防火墙的泡沫干管敷设在槽钢9内部（如图5和图6所示），以避免爆炸冲击对其的影响。泡沫支管4长度为100mm，一端与敷设在槽钢9内部的泡沫干管连通，另一端与泡沫喷头5连通（如图6所示）。8只泡沫喷头5对称设置在变压器主体6两侧（如图4所示），两侧的泡沫喷头5到变压器主体6的距离d均为3m。
压缩空气泡沫产生装置2采用现有技术，如专利号为CN201220585095.4的固定式压缩空气泡沫产生装置。
图7为本系统泡沫喷头5的一个实施例，泡沫喷头5采用金属铜制作，喷头入口端5-1为螺纹连接，内径为50mm，喷头中部5-2呈喇叭形，末端为施放球面5-3，施放球面5-3的圆心角θ为120°。在施放球面5-3上均匀开设39个直径8mm的泡沫施放孔5-4，泡沫施放孔5-4方向为球面法线方向，端面中心一个施放孔，其余呈环状排列，共有三环。39个直径8mm泡沫施放孔的面积之和约等于泡沫喷头入口横截面面积。
泡沫喷头5通过泡沫入口端5-1的螺纹与泡沫支管4连接，压缩空气泡沫通过泡沫施放孔5-4向不同角度进行喷射覆盖。泡沫喷头的喷射覆盖距离D为7m（如图10所示），变压器主体宽度W为4m（如图4所示），泡沫喷头的喷射覆盖距离D约等于喷头到变压器主体的距离d（如图4所示）与变压器主体宽度W之和。
即使变压器主体发生爆炸导致临界一侧泡沫喷头损毁，仅依靠另一侧泡沫喷头仍可将变压器主体完全覆盖。高稳定性的压缩空气泡沫从未被炸毁喷头和被炸毁喷头的泡沫支管施放出后，首先在远离变压器爆炸位置7建立泡沫覆盖层，扑灭该区域的火灾并冷却变压器油，然后在爆炸位置建立泡沫覆盖层，扑灭该区域火灾，最后将变压器主体周围区域全部覆盖，从而完全扑灭火灾。
图9为本系统的第二个实施例，在长方形的变压器主体6周围对称布置12只泡沫喷头5，将变压器主体6完全包围，泡沫喷头5到变压器主体6的距离d为2m，左右两侧泡沫喷头5的喷射覆盖距离D大于喷头到变压器主体的距离d与变压器主体宽度W一半之和。
如图10所示，图10显示了本系统泡沫喷头的泡沫覆盖范围10。
如图11所示，图11显示了本系统泡沫喷头被炸毁后，泡沫干管出口或泡沫支管的泡沫覆盖范围11。
如图12所示，图12显示了本系统泡沫喷头未被炸毁时的泡沫覆盖效果。
如图13所示，图13显示了本系统部分泡沫喷头被炸毁时的泡沫覆盖效果。
Claims (9)
1.一种变压器爆炸火灾灭火方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）、采用压缩空气泡沫产生装置提供压缩空气泡沫，并通过压缩空气泡沫干管向变压器输送泡沫，压缩空气泡沫产生装置远离变压器爆炸区域设置，泡沫干管布置在不受变压器爆炸影响或者影响较小的位置；
（2）、采用覆盖范围大、喷射距离远的泡沫喷头施放泡沫，泡沫喷头与泡沫干管直接连通，或者通过长度不超过0.5m泡沫支管连通，泡沫喷头内部最小流通面积A1与泡沫干管出口横截面面积A2满足以下关系式： ；
或者泡沫喷头内部最小流通面积A1与泡沫支管横截面面积A3满足以下关系式：
；
（3）、将泡沫喷头按照一定间距设置在变压器主体两侧或四周，泡沫喷头喷射覆盖距离D与喷头到变压器主体的距离d和变压器主体宽度W之间满足以下条件：
；
两侧泡沫喷头到变压器主体的距离d均不低于1m；
（4）、当变压器发生轻微爆炸火灾时，泡沫喷头与管网不受影响，两侧泡沫喷头同时喷射泡沫，并且两侧泡沫在变压器主体中央有交叉，将变压器主体完全包围覆盖而灭火；
（5）、当变压器发生严重爆炸火灾时，在临近变压器爆炸位置的泡沫喷头被炸毁条件下，压缩空气泡沫仍通过泡沫干管出口或者泡沫支管向变压器主体喷射,再加上从未被炸毁的喷头施放出的压缩空气泡沫，首先在远离爆炸位置建立泡沫覆盖层，扑灭该区域的火灾并冷却变压器油，然后向爆炸位置覆盖并建立泡沫覆盖层，扑灭该区域火灾，最后将变压器主体周围区域全部覆盖，从而完全扑灭火灾。
2.根据权利要求1所述的一种变压器爆炸火灾灭火方法，其特征在于，所述的压缩空气泡沫干管布置在地下，或者防火墙后面，或者放置在保护设施内部紧贴防火墙布置。
3.根据权利要求1或2所述的一种变压器爆炸火灾灭火方法中采用的变压器爆炸火灾灭火系统，包括压缩空气泡沫产生装置、泡沫喷头、泡沫干管、报警控制系统，其特征在于，所述泡沫喷头与泡沫干管直接连通，或者通过泡沫支管连通，泡沫喷头内部最小流通面积不小于0.5倍的泡沫干管出口或者泡沫支管横截面面积，数个泡沫喷头按照一定间距对称或交叉设置在变压器主体两侧或四周，泡沫喷头到变压器主体的距离不低于1m，泡沫喷头喷射覆盖距离为2m～10m，所述压缩空气泡沫产生装置设置在远离变压器爆炸区域的位置，通过压缩空气泡沫干管与泡沫喷头连通，所述泡沫干管布置在不受变压器爆炸影响或者影响较小的位置。
4.根据权利要求3所述的一种变压器爆炸火灾灭火系统，其特征在于，所述泡沫支管长度不超过0.5m。
5.根据权利要求3所述的一种变压器爆炸火灾灭火系统，其特征在于，所述泡沫喷头采用金属材质制作。
6.根据权利要求5所述的一种变压器爆炸火灾灭火系统，其特征在于，所述泡沫喷头中部呈喇叭形，末端为施放球面，施放球面上均匀开设数个泡沫施放孔。
7.根据权利要求6所述的一种变压器爆炸火灾灭火系统，其特征在于，所述泡沫喷头的施放球面的圆心角θ为60°～180°。
8.根据权利要求6所述的一种变压器爆炸火灾灭火系统，其特征在于，所述施放球面上的泡沫施放孔的直径为1mm～15mm，所有泡沫施放孔的面积之和不低于泡沫喷头入口端横截面面积。
9.根据权利要求3所述的一种变压器爆炸火灾灭火系统，其特征在于，所述泡沫喷头通过泡沫入口端与泡沫干管出口或者泡沫支管螺纹焊接连接，压缩空气泡沫通过泡沫施放孔向不同角度进行喷射覆盖，喷射方向为球面法线方向。
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