CN115282524A - 一种隧道水消防用自防冻模块及隧道水消防系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种隧道水消防用自防冻模块及隧道水消防系统,自防冻模块包括防冻液承压水箱、自动排气阀、浓度在线监测仪、防冻液加料接口、防冻液放空管、防冻液出水管、稳压补水管、蝶阀、止回阀和阻尼减压装置,所述防冻液承压水箱用带缓释孔的中隔板分隔成防冻液储存区和防冻液稀释区;隧道水消防系统包括消防供水干管、高位水池、连通管和自防冻模块,所述高位水池连接所述消防供水干管,所述自防冻模块设置在洞口防冻保护段的消防供水干管上,洞口防冻保护段的消防管道内充满防冻液的水溶液,非保护段的消防管道内充满消防水。本发明能够替代传统的电伴热保温系统,无需外部供电,系统简单,节能环保,能够实现水消防系统的自稳压、自防冻。
Description
技术领域
本发明涉及隧道工程水消防领域,具体涉及一种隧道水消防用自防冻模块及隧道水消防系统。
背景技术
随着经济及社会的发展,越来越多的隧道工程被建设,包括铁路隧道、公路隧道及城市轨道交通隧道等,上述隧道绝大部分设置有消火栓等水消防系统。寒冷地区的隧道,为了防止冻害,水消防系统管道及设施在隧道两端洞口附近需要加装电伴热系统。电伴热系统需要外部供电,一方面,增加了隧道日常运营成本;另一方面,增加了运营维护的难度。尤其是高速公路隧道由于隧道数量较多,隧道养护管理中心布置集中,造成日常运营维护不便,隧道电伴热系统故障得不到及时排除,给整条高速公路的消防安全造成极大隐患。
发明内容
为了解决严寒地区隧道水消防电伴热防冻系统存在的能耗大、故障率高、运营维护不便等缺点,进一步降低隧道运营能耗,提高隧道消防安全稳定性,本发明提供了一种零能耗、高安全性、自防冻的隧道水消防用自防冻模块及隧道水消防系统。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是:
一种隧道水消防用自防冻模块,包括防冻液承压水箱、自动排气阀、浓度在线监测仪、防冻液加料接口、防冻液放空管、防冻液出水管、稳压补水管、蝶阀、止回阀和阻尼减压装置;所述防冻液承压水箱用带缓释孔的中隔板分隔成防冻液储存区和防冻液稀释区,所述防冻液储存区内储存有所述防冻液,在所述防冻液储存区的防冻液承压水箱上设置所述自动排气阀、浓度在线监测仪、防冻液加料接口和防冻液放空管,在所述防冻液稀释区的防冻液承压水箱上设置所述防冻液出水管和稳压补水管,所述防冻液出水管连接消防供水干管,所述稳压补水管连接所述消防供水干管并将接口设置在所述防冻液出水管与消防供水干管接口的上游,两个所述接口中间设置所述阻尼减压装置,所述稳压补水管与消防供水干管接口上游的消防供水干管上设置所述止回阀,所述止回阀上游的消防供水干管上设置所述蝶阀。
进一步的,所述防冻液为可溶解于水的高分子缓释防冻液。
进一步的,所述防冻液加料接口上设置加料截止阀;所述防冻液放空管上设置放空截止阀;所述防冻液出水管上设置出水截止阀;所述稳压补水管上设置补水截止阀。
包含以上任一所述隧道水消防用自防冻模块的一种隧道水消防系统,包括消防供水干管、高位水池、连通管和所述自防冻模块,所述高位水池连接所述消防供水干管并提供消防水源,所述消防供水干管在隧道内成环状布置,在隧道洞口附近为洞口防冻保护段,两个所述洞口防冻保护段的中间为非保护段,所述连通管连通所述消防供水干管,所述自防冻模块设置在所述洞口防冻保护段的所述消防供水干管上,所述自防冻模块内充满防冻液,所述洞口防冻保护段的消防管道内充满所述防冻液的水溶液,所述非保护段的消防管道内充满消防水。
进一步的,在正常状态下,所述放空截止阀、加料截止阀常闭,所述蝶阀常开,所述出水截止阀、补水截止阀常开,整个所述洞口防冻保护段的消防供水管道内充满含所述防冻液的水溶液。
本发明采用的高分子防冻液可溶解于水,形成的水溶液可降低液体的冰点,从而实现管道防冻目的,其水溶液冰点与其浓度成反比,具体防冻温度如下表所示。
冰点(℃) | 防冻液含量(V%) | 冰点(℃) | 防冻液含量(V%) |
≧-45 | 60 | ≧-20 | 32 |
≧-40 | 57 | ≧-15 | 27 |
≧-35 | 47 | ≧-10 | 22 |
≧-30 | 42 | ≧-8 | 17 |
≧-25 | 37 | ≧-5 | 15 |
当隧道的洞口防冻保护段因管道跑冒滴漏等原因,局部压力下降时,在自防冻模块阻尼减压装置的减压阻尼作用下,上游补水会沿稳压补水管→防冻液稀释区→防冻液出水管→消防供水干管的路径实现稳压补水,从而依靠防冻液水溶液对洞口防冻保护段消防供水干管实现压力补给,自防冻模块实现防冻液水溶液的自稳压。
当洞口防冻保护段发生火灾,消火栓或灭火设施发生动作参与灭火时,自防冻模块下游发生大量失水,稳压补水管补水不足以满足下游灭火需求,自防冻模块上下游产生压差,阻尼减压装置打开,消防供水干管实现自主供水,自防冻模块实现火灾工况下的自供水。
防冻液承压水箱上的浓度在线监测仪可对防冻液浓度进行实时监测,当防冻液浓度低于防冻需求时,可远程报警提醒更换防冻液。更换防冻液时,关闭补水截止阀、出水截止阀,打开放空截止阀,放空防冻液承压水箱里的防冻液后关放空截止阀,打开加料截止阀,通过防冻液加料接口向防冻液承压水箱加注高浓度防冻液。防冻液加注完毕恢复各阀门状态。
本发明同现有技术相比具有以下优点及效果:
本发明在隧道洞口防冻保护段用高分子防冻液水溶液替代水作为灭火介质,一方面,在非火灾工况下,在洞口防冻保护段,能够通过自防冻模块实现水消防供水管道及设施的防冻液自补给、自稳压,在无需加装电伴热系统的前提下,实现了水消防系统的自防冻;另一方面,在火灾工况下,灭火设施动作后,主管道自动供水,能够满足灭火用水需求。在无需外部供电的前提下,实现了水消防系统的自防冻,既满足了灭火需求,又响应了国家节能减排的要求。
本发明所述隧道水消防系统依靠向洞口防冻保护段消防供水管补充防冻液水溶液降低水溶液冰点,从而达到防冻目的,不需要外接电源,不需要耗费电能,属于零碳防冻技术,节能高效。
自防冻模块能够实现整个洞口防冻保护段正常工况下的防冻液水溶液的自补给、自稳压,同时又能够保证火灾状态下的消防水的有效供给,安全可靠。
自防冻模块能够实现防冻液的实时监测,能够实现防冻效果的自检测,能够大幅提高洞口防冻保护段的防冻效果。
综上所述,本发明能够在解决目前隧道消防供水系统常用防冻保温系统存在的各类问题的同时,大幅提高隧道消防供水的系统的安全性、稳定性及可靠性,能够实现整个防冻保温系统的零碳排放。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为隧道水消防用自防冻模块的结构示意图;
图2为隧道水消防系统的结构示意图。
标号说明:
A、洞口防冻保护段;B、非保护段;
1、防冻液承压水箱;2、自动排气阀;3、浓度在线监测仪;4、防冻液加料接口;5、加料截止阀;6、中隔板;7、缓释孔;8、防冻液储存区;9、防冻液稀释区;10、防冻液放空管;11、放空截止阀;12、防冻液出水管;13、出水截止阀;14稳压补水管;15、补水截止阀;16、蝶阀;17、止回阀;18、阻尼减压装置;19、消防供水干管;20、高位水池;21、连通管;22、左线隧道;23、右线隧道。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明,以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
实施例1
如图1所示,一种隧道水消防用自防冻模块,包括防冻液承压水箱1、自动排气阀2、浓度在线监测仪3、防冻液加料接口4、防冻液放空管10、防冻液出水管12、稳压补水管14、蝶阀16、止回阀17和阻尼减压装置18;所述防冻液承压水箱1用带缓释孔7的中隔板6分隔成防冻液储存区8和防冻液稀释区9,所述防冻液储存区8内储存有所述防冻液,在所述防冻液储存区8的防冻液承压水箱1上设置所述自动排气阀2、浓度在线监测仪3、防冻液加料接口4和防冻液放空管10,在所述防冻液稀释区9的防冻液承压水箱1上设置所述防冻液出水管12和稳压补水管14,所述防冻液出水管12连接消防供水干管19,所述稳压补水管14连接所述消防供水干管19并将接口设置在所述防冻液出水管12与消防供水干管19接口的上游,两个所述接口中间设置所述阻尼减压装置18,所述稳压补水管14与消防供水干管19接口上游的消防供水干管19上设置所述止回阀17,所述止回阀17上游的消防供水干管19上设置所述蝶阀16。
进一步的,所述防冻液为可溶解于水的高分子缓释防冻液。
进一步的,所述防冻液加料接口4上设置加料截止阀5;所述防冻液放空管10上设置放空截止阀11;所述防冻液出水管12上设置出水截止阀13;所述稳压补水管14上设置补水截止阀15。
实施例2
如图2所示,包含以上任一所述隧道水消防用自防冻模块的一种隧道水消防系统,包括消防供水干管19、高位水池20、连通管21和所述自防冻模块,所述高位水池20连接所述消防供水干管19并提供消防水源,所述消防供水干管19在隧道内成环状布置,在隧道洞口附近为洞口防冻保护段A,两个所述洞口防冻保护段A的中间为非保护段B,所述连通管21连通所述消防供水干管19,所述自防冻模块设置在所述洞口防冻保护段A的所述消防供水干管19上,所述自防冻模块内充满防冻液,所述洞口防冻保护段A的消防管道内充满所述防冻液的水溶液,所述非保护段B的消防管道内充满消防水。
进一步的,在正常状态下,所述放空截止阀11、加料截止阀5常闭,所述蝶阀16常开,所述出水截止阀13、补水截止阀15常开,整个所述洞口防冻保护段A的消防供水管道内充满含所述防冻液的水溶液。
本发明采用的高分子防冻液可溶解于水,形成的水溶液可降低液体的冰点,从而实现管道防冻目的,其水溶液冰点与其浓度成反比,具体防冻温度如下表所示。
冰点(℃) | 防冻液含量(V%) | 冰点(℃) | 防冻液含量(V%) |
≧-45 | 60 | ≧-20 | 32 |
≧-40 | 57 | ≧-15 | 27 |
≧-35 | 47 | ≧-10 | 22 |
≧-30 | 42 | ≧-8 | 17 |
≧-25 | 37 | ≧-5 | 15 |
本发明是通过以下操作实现功能的:
(1)日常状态
当隧道的洞口防冻保护段A因管道跑冒滴漏等原因,局部压力下降时,在自防冻模块的阻尼减压装置18的减压阻尼作用下,上游的消防供水无法通过阻尼减压装置18,上游补水会沿稳压补水管14→防冻液稀释区9→防冻液出水管12→消防供水干管19的路径实现稳压补水,从而依靠防冻液水溶液对洞口防冻保护段A消防供水干管19实现压力补给,自防冻模块实现防冻液水溶液的自稳压。消防供水在经过防冻液稀释区9时,会造成防冻液稀释区9内的防冻液浓度下降,位于防冻液储存区8内的高分子浓缩防冻液会通过缓释孔7进入防冻液稀释区9,最终使位于防冻液储存区8、防冻液稀释区9的防冻液浓度达到平衡。
通过上述步骤,在非消防日常状态下,实现对隧道洞口防冻保护段A水消防系统的自稳压、自防冻。
防冻液承压水箱1上设置有浓度在线监测仪3,可对防冻液浓度进行实时监测,当防冻液浓度低于防冻需求时,可远程报警提醒更换防冻液。更换防冻液时,关闭补水截止阀15、出水截止阀13,打开放空截止阀11,放空防冻液承压水箱1里的防冻液后关放空截止阀11,打开加料截止阀5,通过防冻液加料接口4向防冻液承压水箱1加注高浓度防冻液。防冻液加注完毕恢复各阀门状态。
(2)消防状态
当洞口防冻保护段A发生火灾,消火栓或灭火设施发生动作参与灭火时,自防冻模块下游发生大量失水,稳压补水管14补水不足以满足下游灭火需求,自防冻模块上下游产生较大压差,阻尼减压装置18打开,消防供水干管19实现自主供水,自防冻模块实现火灾工况下的自供水。
此外,需要说明的是,本说明书中所描述的具体实施例,其零、部件的形状、所取名称等可以不同。凡依本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化,均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代,只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围,均应属于本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种隧道水消防用自防冻模块,其特征在于:包括防冻液承压水箱(1)、自动排气阀(2)、浓度在线监测仪(3)、防冻液加料接口(4)、防冻液放空管(10)、防冻液出水管(12)、稳压补水管(14)、蝶阀(16)、止回阀(17)和阻尼减压装置(18);所述防冻液承压水箱(1)用带缓释孔(7)的中隔板(6)分隔成防冻液储存区(8)和防冻液稀释区(9),所述防冻液储存区(8)内储存有所述防冻液,在所述防冻液储存区(8)的防冻液承压水箱(1)上设置所述自动排气阀(2)、浓度在线监测仪(3)、防冻液加料接口(4)和防冻液放空管(10),在所述防冻液稀释区(9)的防冻液承压水箱(1)上设置所述防冻液出水管(12)和稳压补水管(14),所述防冻液出水管(12)连接消防供水干管(19),所述稳压补水管(14)连接所述消防供水干管(19)并将接口设置在所述防冻液出水管(12)与消防供水干管(19)接口的上游,两个所述接口中间设置所述阻尼减压装置(18),所述稳压补水管(14)与消防供水干管(19)接口上游的消防供水干管(19)上设置所述止回阀(17),所述止回阀(17)上游的消防供水干管(19)上设置所述蝶阀(16)。
2.根据权利要求1所述一种隧道水消防用自防冻模块,其特征在于:所述防冻液为可溶解于水的高分子缓释防冻液。
3.根据权利要求1所述一种隧道水消防用自防冻模块,其特征在于:所述防冻液加料接口(4)上设置加料截止阀(5);所述防冻液放空管(10)上设置放空截止阀(11);所述防冻液出水管(12)上设置出水截止阀(13);所述稳压补水管(14)上设置补水截止阀(15)。
4.包含权利要求1-3任一所述隧道水消防用自防冻模块的一种隧道水消防系统,其特征在于:包括消防供水干管(19)、高位水池(20)、连通管(21)和所述自防冻模块,所述高位水池(20)连接所述消防供水干管(19)并提供消防水源,所述消防供水干管(19)在隧道内成环状布置,在隧道洞口附近为洞口防冻保护段(A),两个所述洞口防冻保护段(A)的中间为非保护段(B),所述连通管(21)连通所述消防供水干管(19),所述自防冻模块设置在所述洞口防冻保护段(A)的所述消防供水干管(19)上,所述自防冻模块内充满防冻液,所述洞口防冻保护段(A)的消防管道内充满所述防冻液的水溶液,所述非保护段(B)的消防管道内充满消防水。
5.根据权利要求4所述一种隧道水消防系统,其特征在于:在正常状态下,所述放空截止阀(11)、加料截止阀(5)常闭,所述蝶阀(16)常开,所述出水截止阀(13)、补水截止阀(15)常开,整个所述洞口防冻保护段(A)的消防供水管道内充满含所述防冻液的水溶液。
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