CN109395300A - 一种综合管廊循环式消防水系统装置、方法及应用 - Google Patents
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Abstract
一种综合管廊循环式消防水系统装置、方法及应用，属于消防安全技术领域。主要包括设在综合管廊中的收集管道、开口、集水井、水处理系统、消防水箱、控制系统、消防水泵；当火灾发生时，灭火系统喷洒的水会经综合管廊墙壁、地面通过收集管道的开口汇入收集管道，然后流入集水井；集水井的水靠重力作用流入水处理系统，依次进行生物处理和沉淀处理；水处理系统处理好的水靠重力作用流入消防水箱，消防水箱的水满足最低水量要求后，控制系统控制消防水泵启动，将消防水箱的水转输至管廊原有的消防水池或消防水箱中；灭火完成后，关闭消防水泵，并将装置内的残余用水清空。系统操作简单，实用性强。
Description
技术领域
本发明属于消防安全技术领域，涉及一种综合管廊循环式消防水系统装置、方法及应用。
背景技术
建设综合管廊是提高城市地下管网健康运行、减少反复开挖路面，提高城市安全运行的有效途径。综合管廊内敷设的都是当地生活、生产的重要管线，综合管廊内应设置消防灭火系统控制火灾的影响范围。
目前，综合管廊内的消防灭火系统根据灭火剂的性质可分为水系灭火系统和干粉灭火系统。水系灭火系统主要有细水雾系统、水喷雾系统，干粉灭火系统通常采用超细干粉系统。由于综合管廊内火灾危险主要集中在电线电缆，且火灾发生时由于管理权限和城市用电的可靠性，通常不会立即断电，而超细干粉对带电火的灭火效果欠佳，更重要的是电缆火通常为阴燃火，且极易复燃，而超细干粉无法对阴燃火进行早期扑灭，由于超细干粉一次性喷放，更无法扑灭复燃火灾，因此其灭火有效性受到较大质疑。而细水雾系统和水喷雾系统可扑灭带电火，并可持续、间断喷放，但其用水量大，综合管廊内难以设置较大容量的水箱。
目前，针对综合管廊消防水源方式的研究还鲜有报道。有学者提出在综合管廊内单独设置消防给水管道的方法，但其由于管理权限和维修工作的开展，在实际工程中该做法无法实现。有学者提出利用道路周边建筑物的消防水池或者市政消火栓取水的方式，但是由于细水雾系统和水喷雾系统所需水压高，市政管网一般难于满足要求，在实际工程中难以实现。因此寻求一种既能高效灭火的灭火系统，又能解决消防水源的消防水系统装置显得尤为重要。
发明内容
为解决现有水系灭火系统由于水量限制无法应用于综合管廊的问题，同时解决收集水水质的问题，本发明提供了一种综合管廊循环式消防水系统装置、方法及应用，该装置和方法能够实现水系灭火系统水量的问题，收集后的水经过一定的处理应用于综合管廊的持续灭火中。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种综合管廊循环式消防水系统装置，其特征在于，主要包括设在综合管廊(A)中的收集管道(1)、开口(2)、集水井(B)、水处理系统(C)、消防水箱(D)、控制系统(E)、消防水泵(F)；集水井(B)、水处理系统(C)、消防水箱(D)、控制系统(E)、消防水泵(F)在综合管廊(A)的室外；
收集管道(1)嵌在综合管廊(A)四面墙边的地面上，收集管道上每隔一段距离设置开口(2)，用于收集喷洒后的水，开口(2)为圆形；收集管道(1)用于收集灭火系统喷洒在地面上的水量，收集管道(1)与管廊集水井(B)相连；收集管道为不锈钢管，管径为DN50。
集水井(B)和水处理系统(C)相连，集水井(B)用于存储收集管道(1)收集的消防用水，并将收集的水靠重力作用流入水处理系统(C)。
水处理系统(C)与消防水箱(D)连接，水处理系统(C)用于对收集的水进行处理如生物处理、沉淀处理；水处理系统(C)内部通过三个隔板依次分成三个部分，第一部分作为生物处理池，作用是去除颗粒物，提高浊度，同时第一隔板采用上浮的方式使水通过底部连通；第二部分作为沉淀处理池，第二隔板采用溢流堰的方式使处理后的水流入第三部分，然后第三部分得水通过重力传输至消防水箱(D)；水处理系统(D)中采用隔板的高度、溢流堰板的高度，应根据水质试验结果确定。
消防水泵(F)与消防水箱(D)连接，消防水箱(D)用于存放经处理后的水，消防水箱中设置有水位计，水箱尺寸根据消防水量以及作用时间等比例确定。消防水泵出水管道上设置数显流量计、压力表；消防水泵(F)用于将消防水箱的水转输到管廊灭火系统原有的消防水池或消防水箱(G)；
同时控制系统(E)与消防水泵(F)、数显流量计、压力表连接，用于控制消防水泵(F)；消防水箱中水位计与控制系统(E)连接，其水位信息传输至控制系统(E)；
控制系统(E)包括PLC显示屏、输入端(4)、输出端(5)、继电器(6)，显示屏能在线显示消防水泵(F)的动作状态、电源状态和故障状态以及消防水箱水位信息。
其中控制系统(E)输入端(4)与数显流量计、压力表、水位计相连；输出端(5)通过继电器(6)分别与消防水泵(F)连接；数显流量计和压力表的信号可反馈至控制系统(E)，同时将其的动作状态、电源状态和故障状态反馈至控制系统(E)。
此外，管道开口(2)的开口设有电磁阀(3)，电磁阀(3)与控制系统(E)连接，实现开口(2)的关闭；为避免灰尘进入，收集管道开口(2)上的电磁阀(3)平时常关；当火灾发生时，开口通过控制系统(E)控制电磁阀(3)的开启，实现开口(2)的开启。控制系统(E)设置收集管道开口(2)的手动开启和手动停止按钮，当火灾发生时，控制系统可通过电动、手动方式开启开口(2)上的电磁阀(3)，但该开口(2)电磁阀(3)只能通过控制系统的手动按钮关闭，不可自动关闭。
采用上述的装置进行消防水的收集、处理及循环方法，按以下步骤进行：
(1)当火灾发生时，灭火系统喷洒的水会经综合管廊(A)墙壁、地面通过收集管道的开口(2)汇入收集管道(1)，然后流入集水井(B)；
(2)集水井(B)的水靠重力作用流入水处理系统(C)，依次进行生物处理和沉淀处理，生物和沉淀处理均为现有的技术；
(3)水处理系统(C)处理好的水靠重力作用流入消防水箱(D)，消防水箱(D)的水满足最低水量要求后，控制系统(E)控制消防水泵(F)启动，将消防水箱(D)的水转输至管廊原有的消防水池或消防水箱(G)中；
(4)灭火完成后，人工关闭消防水泵(F)，并将收集管道(1)、集水井(B)、消防水箱(D)的残余用水清空。
本发明具有以下优点：
1.该装置和方法将管廊灭火系统喷洒后的消防水进行实时的收集、处理，并再次循环应用至管廊的灭火系统，可有效增加管廊水系灭火系统的用水量和作用时间，并实现水资源的循环利用。
2.所述的消防水箱尺寸根据管廊实际应用的水系灭火系统的流量和作用时间确定，可保证循环用水满足管廊灭火系统的连续供水，对不同的水系灭火系统具有广泛适用性。
3.该装置和方法中的水处理系统操作简单，实际可操作性强。
附图说明
图1是本发明一种综合管廊循环式消防水系统装置的示意图。
其中，A-综合管廊，B-集水井，C-水处理系统，D-消防水箱，E-控制系统，F消防水泵，G-综合管廊原有的消防水池或消防水箱、H-综合管廊原有的消防联动控制器。
1-收集管道，2-开口，3-电磁阀，4-输入端，5-输出端，6-继电器，7-手动开启按钮，8-手动关闭按钮。
具体实施方式
下面结合附图，通过实施方式对本发明作详细说明。但本发明并不限于以下实施例。
综合管廊中的水系灭火系统通常应用于电力舱。根据规范要求，电力舱防火分区不应大于200m。每个防火分区可设置一套该装置。
本发明采用的收集管道1为不锈钢管材，管径为DN50。每个5m设置一个直径为5mm的圆形开口2。每个开口2上均设置电磁阀3，当火灾发生时，由控制系统E控制电磁阀3打开，使得每个开口2处于开启状态，平时工况下，电磁阀3闭合，开口2处于封闭状态，避免颗粒物、灰尘进入收集管道1。
本发明采用的集水井B为混凝土结构，有效容积不小于消防水箱的1.2倍，为3300L，主体尺寸长宽高为2mX1mX1.5m，带盖，顶部预留孔洞，用来与收集管道1相连。
本发明采用的水处理系统C通过2块隔板划分为3个区域，分别为生物膜池、沉淀池和出水池。水处理系统C为不锈钢材质，尺寸长宽高为3mX1mX1.5m。生物膜池主要是改善出水浊度，避免长时间运行水中颗粒沉淀影响过水断面，增加水头损失。沉淀池主要作用是除去泥沙，避免堵塞灭火系统的管道。生物膜池法利用的是现有技术(ZL 201310301004.3)。
本发明采用的消防水箱D，假设采用的水喷雾系统，消防水量为0.39m3/s，单次循环时间以7s确定，因此其水箱主体尺寸长宽高为2mX1mX1.5m，有效容积为2700L，带盖，侧边预留孔洞，用来放置在线水位测定仪，底部设置放空管。
本发明采用的控制系统E采用可编程逻辑控制器(通过市场购买或根据现有技术进行组合)，控制器内置模数转换模块、中央处理器和编程软件，并配有一组组输入端口4、输出端口5、电磁继电器6、手动开启按钮7、手动关闭按钮8。输入端口4与在线水位测定仪相连，电磁继电器6与消防水泵F相连。控制系统E通过输入端口4连续采集在线水位测定仪的模拟量测量值，模数转化模块可将模拟信号(0～5V)转化为线性对应的数字信号(0～4095)；利用控制系统E的编程软件设定被测量水位值的下限值为0.15，中央处理器根据编程软件预设的水箱水位的下限值对输入端口3传入的数字信号进行分析处理，当消防水箱水位大于0.15时，控制器输出高电平(5V)，电磁继电器6输入回路导通，电磁继电器6吸合，输出回路导通，输出回路连接的消防水泵F开始工作；当在线水位测定仪测得的水位值不大于0.15时，可编程控制器输出低电平(0V)，电磁继电器6输入回路断开，电磁继电器6断开，输出回路断开，输出回路连接的消防水泵F停止工作。控制系统E通过输入端口4与消防联动控制器H相连。当控制系统E发出火灾信号，控制器输出高电平(5V)，电磁继电器6输入回路导通，电磁继电器6吸合，输出回路导通，输出回路连接的收集管道开口2的电磁阀3电动开启，实现开口2的开启。手动开启按钮7和手动停止按钮8用于收集管道开口2电磁阀3的手动开启和手动关闭。当灭火结束后，通过手动停止按钮8关闭开口2的电磁阀3。为了保证开口2电磁阀3的开启，设置手动开启按钮7，作为备用开启方式。
本发明采用的消防水泵F为离心式消防水泵，额定流量40m3/h，扬程18m。
实施例1：
管廊采用水喷雾系统，设计流量为0.39m3/s，设计持续供给时间为0.4h。模拟火灾发生时，启动着火位置所在防火分区全部的喷头喷放，对最不利点水系统的流量进行监测。设计试验时间为1h，结果表明，试验最不利点喷头流量始终大于0.39m3/s，且水喷雾系统原有的消防水池或者水箱的水位不低于最低有效水位。
实施例2：
管廊采用高压细水雾系统，设计流量为0.06m3/s，设计持续供给时间为0.5h。模拟火灾发生时，启动着火位置所在防火分区全部的喷头喷放，对最不利点水系统的流量进行监测。设计试验时间为2h，结果表明，试验最不利点喷头流量始终大于0.06m3/s，且高压细水雾系统原有的消防水池或者水箱的水位不低于最低有效水位。
实施例3：
管廊采用中压细水雾系统，设计流量为0.25m3L/s，设计持续供给时间为0.5h。模拟火灾发生时，启动着火位置所在防火分区全部的喷头喷放，对最不利点水系统的流量进行监测。设计试验时间为1h，结果表明，试验最不利点喷头流量始终大于0.25m3/s，且中压细水雾系统原有的消防水池或者水箱的水位不低于最低有效水位。
Claims (8)
1.一种综合管廊循环式消防水系统装置，其特征在于，主要包括设在综合管廊(A)中的收集管道(1)、开口(2)、集水井(B)、水处理系统(C)、消防水箱(D)、控制系统(E)、消防水泵(F)；集水井(B)、水处理系统(C)、消防水箱(D)、控制系统(E)、消防水泵(F)在综合管廊(A)的室外；
收集管道(1)嵌在综合管廊(A)四面墙边的地面上，收集管道上每隔一段距离设置开口(2)，用于收集喷洒后的水，开口(2)为圆形；收集管道(1)用于收集灭火系统喷洒在地面上的水量，收集管道(1)与管廊集水井(B)相连；
集水井(B)和水处理系统(C)相连，集水井(B)用于存储收集管道(1)收集的消防用水，并将收集的水靠重力作用流入水处理系统(C)；
水处理系统(C)与消防水箱(D)连接，水处理系统(C)用于对收集的水进行处理如生物处理、沉淀处理；水处理系统(C)内部通过三个隔板依次分成三个部分，第一部分作为生物处理池，同时第一隔板采用上浮的方式使水通过底部连通；第二部分作为沉淀处理池，第二隔板采用溢流堰的方式使处理后的水流入第三部分，然后第三部分得水通过重力传输至消防水箱(D)；
消防水泵(F)与消防水箱(D)连接，消防水箱(D)用于存放经处理后的水，消防水箱中设置有水位计；消防水泵出水管道上设置数显流量计、压力表；消防水泵(F)用于将消防水箱的水转输到管廊灭火系统原有的消防水池或消防水箱(G)；
同时控制系统(E)与消防水泵(F)、数显流量计、压力表连接；消防水箱中水位计与控制系统(E)连接。
2.按照权利要求1所述的一种综合管廊循环式消防水系统装置，其特征在于，收集管道为不锈钢管，管径为DN50。
3.按照权利要求1所述的一种综合管廊循环式消防水系统装置，其特征在于，控制系统(E)包括PLC显示屏、输入端(4)、输出端(5)、继电器(6)，显示屏能在线显示消防水泵(F)的动作状态、电源状态和故障状态以及消防水箱水位信息。
4.按照权利要求3所述的一种综合管廊循环式消防水系统装置，其特征在于，控制系统(E)输入端(4)与数显流量计、压力表、水位计相连；输出端(5)通过继电器(6)分别与消防水泵(F)连接；数显流量计和压力表的信号可反馈至控制系统(E)，同时将其的动作状态、电源状态和故障状态反馈至控制系统(E)。
5.按照权利要求1所述的一种综合管廊循环式消防水系统装置，其特征在于，管道开口(2)的开口设有电磁阀(3)，电磁阀(3)与控制系统(E)连接，实现开口(2)的关闭。
6.按照权利要求5所述的一种综合管廊循环式消防水系统装置，其特征在于，控制系统(E)设置收集管道开口(2)的手动开启和手动停止按钮。
7.按照权利要求6所述的一种综合管廊循环式消防水系统装置，其特征在于，为避免灰尘进入，收集管道开口(2)上的电磁阀(3)平时常关；当火灾发生时，开口通过控制系统(E)控制电磁阀(3)的开启，实现开口(2)的开启；控制系统通过电动、手动方式开启开口(2)上的电磁阀(3)。
8.采用权利要求1-7任一项所述的装置进行消防水的收集、处理及循环方法，按以下步骤进行：
(1)当火灾发生时，灭火系统喷洒的水会经综合管廊(A)墙壁、地面通过收集管道的开口(2)汇入收集管道(1)，然后流入集水井(B)；
(2)集水井(B)的水靠重力作用流入水处理系统(C)，依次进行生物处理和沉淀处理；
(3)水处理系统(C)处理好的水靠重力作用流入消防水箱(D)，消防水箱(D)的水满足最低水量要求后，控制系统(E)控制消防水泵(F)启动，将消防水箱(D)的水转输至管廊原有的消防水池或消防水箱(G)中；
(4)灭火完成后，人工关闭消防水泵(F)，并将收集管道(1)、集水井(B)、消防水箱(D)的残余用水清空。
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