CN114432621A - 一种含添加剂低压细水雾灭火系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种含添加剂低压细水雾灭火系统，包括消防泵(1)、储液罐(2)、添加剂(3)、比例混合装置(4)、供液管道(5)、多喷嘴细水雾喷头(6)，所述比例混合装置(4)包括特种水轮机(4‑1)、泡沫泵(4‑2)、和混合器(4‑5)，所述特种水轮机(4‑1)连接泡沫泵(4‑2)；所述储液罐(2)内储存添加剂(3)，所述添加剂(3)注入泡沫泵(4‑2)；所述消防泵(1)通过消防水管道与特种水轮机(4‑1)连通。本发明采用射程远、大流量多喷嘴细水雾喷头，并采取与管道直接连通和紧贴防火墙隐蔽布置的方式，显著提升灭火系统的抗爆炸冲击能力，提高了灭火系统的可靠性。

Description

一种含添加剂低压细水雾灭火系统

技术领域

本发明涉及电力变压器灭火技术领域，尤其涉及一种含添加剂低压细水雾灭火系统。

背景技术

近年来，随着我国社会经济的高速发展以及输配电技术的更新换代，涌现出一批大型油浸变压器。然而，由于大型油浸变压器的电压等级高、能量大、储油量多、运行温度高，火灾风险高、危害大，一旦发生火灾，会造成重大经济财产损失，严重影威胁电网的安稳运行。因此，大型油浸变压器应采取有效的消防安全防护措施。

固定灭火系统是及时扑灭初期火灾、最大限度降低火灾损失的最有效手段之一。目前，用于大型油浸变压器的固定灭火系统主要是水喷雾灭火系统、泡沫喷雾灭火系统及细水雾灭火系统等。现有水喷雾、泡沫喷雾及细水雾喷头的有效射程较小，通常为3～5m，实际工程应用时必须贴近变压器设置，故此受变压器爆炸、火灾、高温等因素影响较大。当大型油浸变压器套管、分接头等发生爆炸起火时，被炸飞的零部件以及爆炸冲击波会损毁临近的消防支管和喷头，进而导致整套固定灭火系统失效，具体来说：(1)被炸毁的水喷雾喷头、泡沫喷雾、细水雾喷头等将直接失效。由于水喷雾、泡沫喷雾、细水雾等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，从而导致爆炸点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)部分喷头损毁后将损耗浪费掉大量消防水或泡沫混合液，严重影响其它剩余喷头的喷雾效果。由于水雾喷头、泡沫喷雾喷头、细水雾内部流通通径远小于入口内径，当部分喷头被损毁后，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，其它剩余未被损毁的喷头也无法达到设计压力和形成有效的喷雾，故而导致整套固定灭火系统失效；(3)火灾高温会导致消防支管变形，从而导致系统无法完全包络防护对象而失效，严重影响灭火效果。此外，细水雾的雾滴粒径小，具有带电灭火的特点，但抗爆耐高温性能以及对变压器高温热油火的扑救能力需要加强。

由此可见，现有大型油浸变压器固定灭火系统无法满足其火灾扑救需求，存在很大消防安全隐患，急需可带电灭火、效能高、抗爆耐高温性能好的固定灭火系统。

发明内容

鉴于现有灭火方案的不足，本发明提供一种工作压力低、冲击力强、射程远、覆盖范围大、无支管的含添加剂低压细水雾灭火系统，可有效扑灭油浸变压器高温热油池火、溢油火及流淌火，具有灭火效能高、抗爆耐冲击、喷雾时间长、适用范围广的突出特点，解决了室内和环境风速较小的室外大型油浸变压器灭火难题，既可以在新建工程上应用，也可以在已有泡沫喷雾或水喷雾灭火系统基础上进行改造升级。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种含添加剂低压细水雾灭火系统，包括消防泵、储液罐、添加剂、比例混合装置、供液管道、多喷嘴细水雾喷头，所述比例混合装置包括特种水轮机、泡沫泵、和混合器，所述特种水轮机通过联轴器或其他方式连接泡沫泵；所述储液罐内储存添加剂，所述添加剂注入泡沫泵；所述消防泵通过消防水管道与特种水轮机连通，将消防水加压后，与经过泡沫泵的添加剂共同注入混合器，所述混合器经供液管道将混合液输送至多喷嘴细水雾喷头，所述多喷嘴细水雾喷头水平放置在槽钢内。

进一步的，所述泡沫泵还设有泡沫液入口，泡沫液经泡沫液入口进入，与添加剂一起注入泡沫泵。

进一步的，所述多喷嘴细水雾喷头包括进水口、旋流水道、雾化喷口，混合液自进水口进入喷头后，通过旋流水道，将沿轴向流动的水转变成绕内壁旋转运动，通过离心力使混合液在较低压力下分散成极细的微滴，形成细水雾均匀喷出。

进一步的，所述多喷嘴细水雾喷头工作压力为1.0MPa～1.2MPa，雾滴Dv0.5小于200微米，Dv0.99小于400微米，射程为5m～15m，流量10～40L/min，距喷头5m处的喷雾覆盖直径为3m～10m。

进一步的，所述添加剂采用绝缘灭火剂或成膜型泡沫灭火剂，混合比为0.5％～3％。

进一步的，所述特种水轮机为螺旋齿轮式水轮机，主要包括两个相互啮合的螺旋齿轮，外壳，输出主轴以及连接法兰和管道；所述外壳与所述螺旋齿轮之间存在极小缝隙，所述输出主轴与所述两个相互啮合螺旋齿轮中的位于下方的螺旋齿轮同轴心连接；所述特种水轮机依靠加压的消防水为动力源，高压消防水沿着所述螺旋齿轮的径向进入后，带动所述螺旋齿轮啮合转动，通过输出主轴输出转矩；所述特种水轮机输出主轴和所述泡沫泵，通过所述联轴器或其他方式实现传动连接。

进一步的，在泡沫泵出液管路与特种水轮机出水管路的连接处，设置有混合器；所述混合器包括连接部分和主体部分；所述连接部分为位于边缘一端的法兰，所述法兰通过与水轮机的连接法兰连接实现固定。

更进一步的，所述混合器主体部分的两端为外径与水轮机出水管路内径相同的圆环，中间部分为一个直径小于水轮机出水管路的中间圆环，同时与水轮机出水管路向下偏心连接，在水轮机出水管路内部与其形成空腔；所述中间圆环表面等距离设置小孔，所述小孔面积之和小于泡沫泵出液管路的横截面积，同时所述中间圆环下半部分小孔孔径大于上半部分小孔孔径。

更进一步的，所述泡沫泵出液管路的横截面积与所述小孔面积之和的比为5:1～1.2:1。

更进一步的，所述中间圆环下半部分小孔孔径与上半部分小孔孔径的孔径之比为10:1～1.5:1。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明采用射程远、大流量多喷嘴细水雾喷头，并采取与管道直接连通和紧贴防火墙隐蔽布置的方式，远离爆炸区域，显著提升了灭火系统的抗爆炸冲击能力，提高了灭火系统的可靠性。

2、本发明多喷嘴细水雾喷头既保证雾滴具有良好的灭火、降温作用，又使得雾滴具有较高的动量和贯穿力，可以喷射5m～15m，比现有水雾及细水雾喷头的射程提升了3倍以上，同时还具有了一定的抗风能力，可以在非密闭环境使用。

3、本发明采用具有较低表面张力和乳化作用的低混合比添加剂，使喷射出的细水雾不但可以冷却变压器，而且可以在变压器油池表面迅速形成一层水膜和乳化层，使变压器油与空气隔绝而灭火，并防止复燃，从而显著提升了水雾对于泄漏燃油池火、流淌火的灭火速度和灭火效能。

4、本发明具有抗爆功能、安全可靠，水雾射程远、保护范围大、灭火效能高、喷雾时间长，安装使用方便，对保护对象影响小，适用于扑救带电油浸变压器火灾，有效解决了大型油浸变压器火灾扑救技术难题，既可用于在运油浸变压器，也可以用于新建油浸变压器。

5、本发明泡沫比例混合装置的水轮机采用螺旋齿轮与外壳配合紧密、间隙小的特制螺旋齿轮式水轮机，既保证螺旋齿轮被高压消防水带动后正常啮合转动，又可防止高压消防水从间隙流过，整个装置结构简单，安全可靠，通过与高精度柱塞泵的配合，实现泡沫液和消防水的高精度比例混合。

6、本发明泡沫比例混合装置采用设置在泡沫液注入口的混合器，将泡沫泵注入的泡沫液360°全方位、均匀注入到消防水流中，使泡沫液和消防水更充分、均匀混合，解决了大流量、低混合比下的泡沫比例精确、均匀混合技术难题，尤其适用于消防水流量达4000L/min以上、混合比为0.1％～1％的泡沫比例混合，可以大大提升灭火能力，延长灭火作战时间。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明实施例一种含添加剂低压细水雾灭火系统示意图。

图2是本发明实施例所述多喷嘴细水雾喷头结构示意图。

图3是本发明实施例所述多喷嘴细水雾喷头内部结构示意图。

图4是本发明实施例一种含添加剂低压细水雾灭火系统实施例平面布置图。

图5是本发明实施例所述多喷嘴细水雾喷头安装横断面图。

图6是本发明实施例所述比例混合装置的俯视图。

图7是本发明实施例所述比例混合装置的主视图。

图8是本发明实施例所述特种水轮机主视方向的内部结构示意图。

图9是本发明实施例所述特种水轮机左视方向的结构示意图。

图10是本发明实施例所述比例混合装置的混合器外形结构图。

图11是图10所示混合器的A-A剖视图。

图12是图10所示混合器的B-B剖视图。

具体实施方式

为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例对本发明做进一步详述，本实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。

如图1-图5所示，一种含添加剂低压细水雾灭火系统，包括消防泵1、储液罐2、添加剂3、比例混合装置4、供液管道5、多喷嘴细水雾喷头6，所述比例混合装置4包括特种水轮机4-1、泡沫泵4-2、和混合器4-5，所述特种水轮机4-1通过联轴器4-4或其他方式连接泡沫泵4-2；所述储液罐2内储存添加剂3，所述添加剂3注入泡沫泵4-2；所述消防泵1通过消防水管道与特种水轮机4-1连通，将消防水加压后，与经过泡沫泵4-2的添加剂3共同注入混合器4-5，所述混合器4-5经供液管道5将混合液输送至多喷嘴细水雾喷头6，所述多喷嘴细水雾喷头6水平放置在槽钢7内。所述混合液通过多喷嘴细水雾喷头6释放后，以雾化形态包络变压器9进行冷却降温，同时迅速在变压器油面上形成一层乳化层和水膜，使变压器油与空气隔绝而灭火，添加剂3使用完后，消防泵可继续运行，继续向多喷嘴细水雾喷头6供给消防水，以水雾形态包络变压器9进一步冷却降温，所述多喷嘴细水雾喷头6与供液管道5通过螺纹或焊接方式直接连通，并紧贴防火墙8水平安装，或者水平放置在槽钢7内并连同槽钢7紧贴防火墙8设置。

所述泡沫泵4-2还设有泡沫液入口4-3，泡沫液经泡沫液入口4-3进入，与添加剂3一起注入泡沫泵4-2。

如图2、图3所示，所述多喷嘴细水雾喷头6包括进水口6-1、旋流水道6-2、雾化喷口6-3，混合液自进水口6-1进入喷头后，通过旋流水道6-2，将沿轴向流动的水转变成绕内壁旋转运动，通过离心力使混合液在较低压力下分散成极细的微滴，形成细水雾均匀喷出。

所述添加剂3采用绝缘灭火剂或成膜型泡沫灭火剂，混合比0.5％～1％。

如图4、图5所示，在某大型油浸变压器四周共设12只多喷嘴细水雾喷头6，所述多喷嘴细水雾喷头6与供液管道5通过螺纹方式直接连通，并水平放置在槽钢7内，其中两侧的8只对称布置，并连同槽钢7一并紧贴防火墙设置，另两端的4只对称布置，并连同槽钢10一并通过高强度支架固定安装，所述多喷嘴细水雾喷头6远离变压器布置，到变压器水平距离为4m，显著提高耐高温和抗爆性能。

所述多喷嘴细水雾喷头6工作压力为1.0MPa～1.2MPa，雾滴Dv0.5小于200微米，Dv0.99小于400微米，射程为5m～15m，流量10～40L/min，距喷头5m处的喷雾覆盖直径为3m～10m。绝缘性好，可以扑救带电火灾，既保证雾滴具有良好的灭火、降温作用，又使得雾滴具有较高的动量和贯穿力，比现有水雾及细水雾喷头的射程提升，同时还具有了一定的抗风能力，可以在室外风速较小的环境使用。

所述添加剂3采用现有技术中CN201910440330.5中的绝缘灭火剂或成膜型泡沫灭火剂，混合比为0.5％～3％。

本发明中，比例混合装置4如图6、图7所示，是本发明的创新设计，其特种水轮机4-1如图8、图9所示，特种水轮机4-1为特制的螺旋齿轮式水轮机，主要包括两个相互啮合的螺旋齿轮4-1-1，外壳4-1-2，输出主轴4-1-3以及连接法兰4-1-4和管道。所述外壳4-1-2与所述螺旋齿轮4-1-1之间存在极小缝隙，所述输出主轴4-1-3与所述两个相互啮合螺旋齿轮4-1-1中的位于下方的螺旋齿轮同轴心连接。

所述联轴器4-4一端连接特种水轮机输出主轴4-1-3，一端连接泡沫泵4-2，实现特种水轮机输出主轴到泡沫泵的传动。

所述泡沫泵4-2为高精度往复式柱塞泵，所述泡沫泵4-2的进液端连接有进液端三通阀4-9，出液端连接有出液端三通阀4-12。

所述进液端三通阀4-9一路控制连接进液管路4-18，所述进液管路4-18连接药剂储存装置，泡沫泵4-2通过进液管路4-18吸入药剂，在所述进液管路4-18上设置有止回阀4-8，防止泡沫液以及高压消防水向药剂存储装置回流。

所述进液端三通阀4-9另一路控制连接有冲洗管路4-16，在所述冲洗管路4-16上设置有过滤器4-6、手动球阀4-7，可在更换不同种类的泡沫液时，用高压消防水对泡沫泵以及相应管道进行冲洗。

所述出液端三通阀4-12一路控制连接泡沫泵出液管路4-17，在所述泡沫泵出液管路4-17上设置止回阀4-13，并连接有排气阀4-10、压力表4-11和安全阀4-14，所述泡沫泵出液管路4-17连接在水轮机出水管路，实现泡沫液注入水流与水混合。

所述出液端三通阀4-12另一路为预留管路，可在测试条件下，作为泡沫液的回收管路。

所述特种水轮机4-1、所述泡沫泵4-2以及相应的管道阀门整体固定在底座4-15上。整套装置以高压消防水为动力源，高压消防水沿着所述螺旋齿轮4-1-1的径向进入水轮机后，带动所述螺旋齿轮啮合转动，通过所述主轴4-1-3输出转矩，经所述联轴器4-4传动，带动所述泡沫泵4-2转动，进而带动其柱塞缸实现液体的吸入、排出。

如图10、图11、图12所示，在所述泡沫泵出液管路4-17与水轮机出水管路的连接处，设置有混合器4-5。所述混合器4-5包括连接部分和主体部分。所述混合器4-5连接部分为位于边缘一端的法兰4-5-1，所述法兰4-5-1通过与水轮机连接法兰4-1-4连接实现混合器在所述水轮机出水管路内的固定。

所述混合器4-5主体部分的两端为外径与水轮机出水管路内径相同的圆环4-5-2，中间部分为一个直径小于水轮机出水管路的圆环4-5-3，同时与水轮机出水管路向下偏心连接，在水轮机出水管路内部与其形成空腔4-5-4。所述混合器主体部分中间圆环4-5-3表面等距离设置小孔4-5-5，所述小孔4-5-5面积之和小于泡沫泵出液管路4-17的横截面积，同时所述混合器主体部分中间圆环4-5-3下半部分小孔孔径大于上半部分小孔孔径。

泡沫液进入水轮机出水管路后，首先进入所述混合器4-5与水轮机出水管路形成的空腔，再通过2mm～20mm的小孔注入消防水流。所述出液管路的横截面积与小孔面积之和的比为5:1～1.2:1，可将泡沫液在一定程度上整体增压增速，使其能穿透水流表层后更好地注入消防水流，与水充分混合。

所述混合器4-5与出水管路向下偏心连接，上侧空腔空间较大，有利于泡沫液的快速导入，避免因设置了混合器而在注入口形成阻碍，同时泡沫液从上侧空腔到达下侧空腔的过程中空间不断变小，可将进入下侧空腔的泡沫液进一步增压后注入消防水流，使通过下半部分小孔注入水流的泡沫液也可穿透水流表层后逼近水流中心。下部小孔与上部小孔的孔径之比为10:1～1.5:1，可在一定程度上降低泡沫液从不同方向注入时受重力作用的影响，通过混合器的设置实现将泡沫液360°全方位环绕水流均匀注入，与水更加充分均匀地混合，从而提高泡沫发泡效果和灭火性能。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种含添加剂低压细水雾灭火系统，包括消防泵(1)、储液罐(2)、添加剂(3)、比例混合装置(4)、供液管道(5)、多喷嘴细水雾喷头(6)，其特征在于，所述比例混合装置(4)包括特种水轮机(4-1)、泡沫泵(4-2)、和混合器(4-5)，所述特种水轮机(4-1)连接泡沫泵(4-2)；所述储液罐(2)内储存添加剂(3)，所述添加剂(3)注入泡沫泵(4-2)；所述消防泵(1)通过消防水管道与特种水轮机(4-1)连通，将消防水加压后，与经过泡沫泵(4-2)的添加剂(3)共同注入混合器(4-5)，所述混合器(4-5)经供液管道(5)将混合液输送至多喷嘴细水雾喷头(6)，所述多喷嘴细水雾喷头(6)水平放置在槽钢(7)内。

2.根据权利要求1所述的一种含添加剂低压细水雾灭火系统，其特征在于，所述泡沫泵(4-2)还设有泡沫液入口(4-3)，泡沫液经泡沫液入口(4-3)进入，与添加剂(3)一起注入泡沫泵(4-2)。

3.根据权利要求1所述的一种含添加剂低压细水雾灭火系统，其特征在于，所述多喷嘴细水雾喷头(6)包括进水口(6-1)、旋流水道(6-2)、雾化喷口(6-3)，混合液自进水口(6-1)进入喷头后，通过旋流水道(6-2)，将沿轴向流动的水转变成绕内壁旋转运动，通过离心力使混合液在较低压力下分散成极细的微滴，形成细水雾均匀喷出。

4.根据权利要求3所述的一种含添加剂低压细水雾灭火系统，其特征在于，所述多喷嘴细水雾喷头(6)工作压力为1.0MPa～1.2MPa，雾滴Dv0.5小于200微米，Dv0.99小于400微米，射程为5m～15m，流量10～40L/min，距喷头5m处的喷雾覆盖直径为3m～10m。

5.根据权利要求1所述的一种含添加剂低压细水雾灭火系统，其特征在于，所述添加剂(3)采用绝缘灭火剂或成膜型泡沫灭火剂，混合比0.5％～3％。

6.根据权利要求1所述的一种含添加剂低压细水雾灭火系统，其特征在于，所述特种水轮机(4-1)为螺旋齿轮式水轮机，主要包括两个相互啮合的螺旋齿轮(4-1-1)，外壳(4-1-2)，输出主轴(4-1-3)以及连接法兰(4-1-4)和管道；所述外壳(4-1-2)与所述螺旋齿轮(4-1-1)之间存在极小缝隙，所述输出主轴(4-1-3)与所述两个相互啮合螺旋齿轮(4-1-1)中的位于下方的螺旋齿轮同轴心连接；所述特种水轮机(4-1)依靠加压的消防水为动力源，高压消防水沿着所述螺旋齿轮(4-1-1)的径向进入后，带动所述螺旋齿轮(4-1-1)啮合转动，通过输出主轴(4-1-3)输出转矩；所述特种水轮机输出主轴(4-1-3)和所述泡沫泵(4-2)传动连接。

7.根据权利要求1所述的一种含添加剂低压细水雾灭火系统，其特征在于，在泡沫泵出液管路(4-17)与特种水轮机(4-1)出水管路的连接处，设置有混合器(4-5)；所述混合器(4-5)包括连接部分和主体部分；所述连接部分为位于边缘一端的法兰(4-5-1)，所述法兰(4-5-1)通过与水轮机的连接法兰(4-1-4)连接实现固定。

8.根据权利要求7所述的一种含添加剂低压细水雾灭火系统，其特征在于，所述混合器(4-5)主体部分的两端为外径与水轮机出水管路内径相同的圆环(4-5-2)，中间部分为一个直径小于水轮机出水管路的中间圆环(4-5-3)，同时与水轮机出水管路向下偏心连接，在水轮机出水管路内部与其形成空腔(4-5-4)；所述中间圆环(4-5-3)表面等距离设置小孔(4-5-5)，所述小孔(4-5-5)面积之和小于泡沫泵出液管路(4-17)的横截面积，同时所述中间圆环(4-5-3)下半部分小孔孔径大于上半部分小孔孔径。

9.根据权利要求8所述的一种含添加剂低压细水雾灭火系统，其特征在于，所述泡沫泵出液管路(4-17)的横截面积与所述小孔(4-5-5)面积之和的比为5:1～1.2:1。

10.根据权利要求8或9所述的一种含添加剂低压细水雾灭火系统，其特征在于，所述中间圆环(4-5-3)下半部分小孔孔径与上半部分小孔孔径的孔径之比为10:1～1.5:1。

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