CN205024770U - 一种用于寒区消防供水管道的防冻系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种用于寒区消防供水管道的防冻系统，特别适于高速公路隧道、铁路隧道消防，在防冻系统内充装消防水与防冻液两种液体，初始时，两种液体所在管路由电动阀隔离不连通。消火栓启动后，对于高位蓄水池来说，防冻液罐液面下降，通过自控装置监测液位至低于阈值时，控制电动阀开启，使消防水与防冻液一同输出。而对于低位蓄水池来说，防冻系统中管道压力下降，通过自控装置监测压力，直至低于阈值时，控制电动阀与消防水泵开启，使消防水与防冻液由消防水泵出。高位蓄水池的防冻系统中设有溢流罐和浮球阀实现液面控制，低位蓄水池的防冻系统中设有稳压泵和稳压罐实现压力控制。本实用新型可降低充装成本，利于环境保护，节省能源。

Description

一种用于寒区消防供水管道的防冻系统

技术领域

本实用新型涉及消防行业，具体来说,是一种应用于寒区消防供水管道的冬季防冻系统,解决消防用水在冬季防冻问题，可应用于所有零度以下有冻结之虞的所有非饮用水管道的防冻，如：车库、住宅、办公楼、各种工业建筑及公共建筑的消防设施，特别适用于地处野外的高速公路隧道、铁路隧道的消防管道系统的防冻。

背景技术

在寒冷地区的冬季如果发生火灾，贮存于消防管道内的水将冻结，此时就会无法为火场提供消防水源，从而造成火势的失控与蔓延，给周边安全造成极大威胁。目前对于寒冷地区消防管道通常采用的防冻方法包括：

1、保温防冻：

对管道系统采用外保温进行防冻，由于此方法没有外加能量，在液体静止的条件下，只能抵御低于液体冰点5度左右的环境最低温度。所以无法满足寒区消防管路的防冻要求。

2、伴热防冻：

在管道系统使用伴热的方法，通常采用电加热来提供热源。实际工程中采用自控温伴热带，具有施工灵活、运行简单的优势。但是该方法一次性投资巨大，并且在使用过程中需要消耗大量的电能，使得系统运行成本大幅度上升。而在供电发生故障时，由于失去热源供应，易造成管路结冰，使得消防管路系统失效。

3、全系统充装防冻液：

此方案是对整个消防系统全部充装防冻液，所以需向容积巨大的消防水池内大量充填防冻液，使系统的一次性投资上升。并且当发生火警后，再次充装的费用也相对较高。由于价格较高的防冻液向消防水池内充装，对水池的防渗也提高了要求，使得总体投资进一步上升。

4、系统排放冷水：

该方法是从消防管道末端将冷却到接近冰点的水排放出系统，此方法需要有可靠的深井供水水源和可靠的电源供应，日常供水水泵的操作则需要消耗较多的电力，而且此方案会造成大量水资源的浪费，由于三北地区的水资源相对紧缺，其使用受到限制。

5、将有冻结危险的管道排空：

此方法是在每年秋季冰冻之前，将裸露和冰冻线之上的管道内所有存水排空，此方法具有成本低廉，操作简单的优势。但是由于在发生火警时管道需要用水重新充满耗时较长，特别是对于长隧道而言，漫长的充水时间必然会贻误宝贵的火场抢险时间。而且在消火栓打开初期，水枪喷出的是管道内所存空气，对于火场抢险人员的心理也会造成负面影响。

实用新型内容

针对上述问题,本实用新型提出一种应用于寒区消防供水管道的冬季防冻系统,在消防供水管道中引入防冻液罐2，为消防供水管道内提供防冻液,且为适应消防系统通常所采用的高位蓄水池和低位蓄水池两种不同的布置方案,本实用新型防冻系统具有两种不同形式。

一种用于寒区消防供水管道的防冻系统，包括防冻液罐、蓄水池出口阀门、电动阀。

对于低位蓄水池的消防供水管道来说，还包括:消防水泵、电动阀、消防干管止回阀、稳压罐、稳压泵、稳压泵止回阀。其中，在与低位蓄水池相连的消防干管入口端至出口端依次安装有、消防水泵、电动阀与消防干管止回阀。电动阀与消防干管止回阀间的消防干管通过溢流管与防冻液罐相连；防冻液罐还通过供给管道与止回阀出口处消防干管相连，且供给管道上安装有稳压泵；稳压罐通过稳压管道与止回阀出口处消防干管相连。

在正常备用情况下，整个防冻系统内全部充满液体，电动阀前为消防水，电动阀后为防冻液，电动阀处于关闭状态，避免电动阀两侧消防干管内不同液体的相互混合。在发生火情时随着消火栓的使用，消防系统内压力随之下降，由于消火栓排出流量较大，而稳压泵的流量较小，使电动阀后的消防干管内压力到达设定阈值a后，在开启稳压泵的情况下仍继续下降，直至到达设定阈值b时，此时控制消防水泵启动，水泵与电动阀同时开启，使电动阀前后的消防干管连通，消防水经常开的蓄水池出口阀门、消防水泵、电动阀、消防干管止回阀在启动后消防水泵的作用下将消防水连同防冻液一并由消防干管以额定压力送至消火栓。

对于高位蓄水池的消防供水管道来说，还包括溢流罐、溢流液输送泵、溢流液高位罐和浮球阀。其中，在与高位蓄水池相连的消防干管的入口端至出口端依次安装有蓄水池出口阀门与电动阀；防冻液罐通过管路与电动阀出口处的消防干管连通；浮球阀安装于防冻液罐内；浮球阀的浮球飘浮于防冻液液面上；溢流液高位罐内存放有防冻液，底部的出口管伸入防冻液罐内，出水口与浮球阀连接；溢流罐与溢流液高位罐通过回液管路连通，回液管路上安装有溢流液输送泵。

在正常备用情况下，整个防冻系统内全部充满液体，电动阀前为消防水，电动阀后为防冻液。电动阀处于关闭状态，避免消防水段与防冻液段内的不同液体的相互混合。

在发生火情时随着消火栓的使用，防冻液罐内的防冻液液位随之下降，由于消火栓排出流量较大，而防冻液罐的直径较小，防冻液罐的液面就以很快的速度下降，当液位达设定阈值后，由自控装置控制电动阀开启，使电动阀前后的消防干管连通，高位蓄水池中的消防水在位差的作用下将消防水连同防冻液一并由消防干管以额定压力送至消火栓。

本实用新型的优点为：

1、本实用新型防冻系统，采用自动切换装置，实现防冻液和水的自动连续切换，只在消防管道部分充入防冻液，水池内充水，与全部充装防冻液相比，大幅度降低了系统的充装成本，同时在使用过程中减少防冻液排放，有利于环境保护。

2、本实用新型防冻系统，利用溶液自身物性进行防冻，不需外加能源加热，实现节省能源的目的；

3、本实用新型防冻系统，与传统相比，只增加少量设备，所以系统简单，投资较低，具有良好的相容性便于维护。

附图说明

图1为本实用新型对于具有低位蓄水池的消防供水管道防冻系统结构示意图；

图2为本实用新型对于具有高位蓄水池的消防供水管道防冻系统结构示意图。

图中：

1-低位蓄水池2-防冻液罐3-蓄水池出口阀门

4-消防水泵5-电动阀6-消防干管止回阀

7-稳压罐8-稳压泵9-稳压泵出口管

10-稳压罐出口管11-溢流管12-稳压泵进口管

13-高位蓄水池14-溢流罐15-溢流液输送泵

16-溢流液高位罐17-浮球阀18-消防干管

19-自控装置20-电源

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步详细说明。

本实用新型防冻系统，在消防供水管道中引入防冻液罐为消防供水管道内提供防冻液。

如图1所示，对于具有低位蓄水池1的消防供水管道来说，除防冻液罐2外，还具有:蓄水池出口阀门3、消防水泵4、电动阀5、消防干管止回阀6、稳压罐7、稳压泵8、稳压泵止回阀9以及与之配套的自控装置19、电源20，还有消防干管18。

在与低位蓄水池1相连的消防干管18入口端至出口端依次安装有蓄水池出口阀门3、消防水泵4、电动阀5与消防干管止回阀6。其中，蓄水池出口阀门3位于低位蓄水池1的出水口处，用来控制低位蓄水池1的水流通断；在消防供水管道中处于常开状态。在发生火情后消防水泵4用来泵送低位蓄水池1中的消防用水。电动阀5和消防干管止回阀6组成的阀组用来阻止防冻液倒流进入低位蓄水池1，避免不同液体的相互混合。上述蓄水池出口阀门3与电动阀5间的消防干管18作为消防水段，内部充满消防水，备用时处于低压状态。电动阀5与消防干管止回阀6间的消防干管18作为过渡段，过渡段与低位蓄水池1等压，内部充满防冻液，通过电动阀5实现过渡段与消防水段间的通断控制。止回阀6出口处直至各个消火栓的消防干管18作为防冻液段，此段为高压段。过渡段通过溢流管11与防冻液罐2相连，在压差的作用下，消防干管止回阀6泄漏进过渡段的少量防冻液，经溢流管11进入低位防冻液罐2。防冻液罐2还通过供给管道与防冻液段相连，令连接处为A处；且供给管道上安装有稳压泵8。稳压罐7通过稳压管道与防冻液段相连，另连接处为B处，则B处位于止回阀6出口与A处之间。由此，防冻液罐2的防冻液可通过稳压泵8加压泵送至防冻液管道内，使防冻液管道内充满防冻液，且此过程中，使防冻液段内压力提高，在压力的作用下，少量防冻液经稳压管路进入稳压罐7内对稳压罐7内气体进行压缩，利用缓冲罐内的压缩气体的弹性对防冻液段内的压力波动进行缓冲；而在防冻液段内部压力下通过止回阀6内漏进入过渡段的防冻液，可通过溢流管道返回到防冻液罐2内。

通过上述防冻系统，当消防干管止回阀6内漏时，靠稳压罐7内的气体膨胀维持防冻液段内压力，此时防冻液段内压力会缓慢下降，当下降到设定压力阈值a时，a＝0.30MPa控制开启稳压泵8，向防冻液高压侧泵送防冻液，稳定防冻液段内压力，使之恢复至初始压力(0.5MPa)时，控制稳压泵8停止运行，实现防冻液段内压力维持正常的压力指标。

在正常备用情况下，整个防冻系统内全部充满液体，电动阀5前为消防水，电动阀5阀后为防冻液，电动阀5处于关闭状态，避免消防水段与防冻液段内不同液体的相互混合。

在发生火情时随着消火栓的使用，消防系统内压力随之下降，由于消火栓排出流量(20升/秒)较大，而稳压泵8的流量(1升/秒)较小，防冻液段内压力到达设定阈值a后，在开启稳压泵8的情况下仍继续下降，直至到达设定阈值b时，b＝0.15MPa，此时控制消防水泵4启动，水泵4与电动阀5同时开启，使消防水段过渡段连通，消防水经常开的蓄水池出口阀门3、运行的消防水泵4、开启的电动阀5、自动开启的消防干管止回阀6在启动后消防水泵4的作用下将消防水连同防冻液一并由消防干管18以额定压力送至消火栓。

本实用新型中低位蓄水池1与低位防冻液罐2处于同一高度，使得电动阀5两侧压差为最小值，减少系统内部泄漏和混合。

上述消防水泵4、稳压泵8、电动阀5与自控装置19相连，由自控装置19实现自动控制；且自控装置中的压力传感器安装于稳压罐7侧壁，对稳压管7内压力实时进行监测。本实用新型中消防水泵4,流量为50～300立方米/小时,杨程为0.3至0.8MPa。稳压泵8流量为0.1～0.72立方米/小时，杨程为0.3～1.0MPa。自控装置19可采用单片机(PLC)，其中的压力传感器可采用电触点压力表；自控装置19的控制指标设定为0.35～0.50MPa为稳压泵8的工作区间。

对于具有高位蓄水池13的消防供水管道来说，除防冻液罐外，还具有:蓄水池出口阀门3、电动阀5、溢流罐14、溢流液输送泵15、溢流液高位罐16和浮球阀17、防干管20、自控装置19与电源20。

在与高位蓄水池13相连的消防干管18的入口端至出口端依次安装有蓄水池出口阀门3与电动阀5。其中，出口阀门3位于高位蓄水池13的出水口处，用来控制高位蓄水池13的水流通断；在消防供水管道中处于常开状态。电动阀5与高位蓄水池13间的消防干管18作为消防水段，内部充满消防水。电动阀5出口处直至各消火栓的消防干管18作为防冻液段，内部充满防冻液，通过电动阀5实现消防水段与防冻液段间的通断。防冻液罐2通过管路与防冻液段连通，用于向防冻液段内注入防冻液。浮球阀17安装于防冻液罐2内；浮球阀17的浮球飘浮于防冻液液面上。溢流液高位罐16内存放有防冻液，在防冻液罐2内的防冻液液位低于浮球阀17设定液位时浮球下降，浮球阀17自动开启，溢流液高位罐16向防冻液罐2内补液。溢流液高位罐16底部的出口管伸入防冻液罐2内，且垂直于水平面；且出口管的出水口与浮球阀17连接；在防冻液罐2内液位处于正常时，浮球阀17的传动杆在浮球的作用下，使浮球阀17的阀芯与阀座相接，将出口管的出水口密封。溢流罐14通过溢流管路与防冻液罐2连通，连通处位于浮球阀17所设定的液位上方，通过溢流罐14实现防冻液罐2内的液体泄放。通过上述结构，在防冻液充装完成后，根据防冻系统和环境的温度变化，以及整个防冻系统管道内液体总量的微小泄漏，实现对防冻液系统进行补充或泄放。在防冻系统处于正常操作阶段时，当防冻液罐2内液位上升时，防冻液罐2内盈余部分的防冻液经溢流管道进入溢流罐14内；当液位低于正常液位时，浮球阀17的浮球下降，此时浮球阀17在传动杆作用下阀芯与阀座分离，使溢流液高位罐16内的防冻液由出水管的加入防冻液罐2内，直至防冻液罐2内的防冻液液位正常。上述溢流罐14与溢流液高位罐16通过溢流液输送泵15及回液管路连通，使溢流罐14内的防冻液经溢流液输送泵15和回液管路进入到溢流液高位罐16内，为其补液，满足系统容积的变化。

上述电动阀与自控装置19相连，由自控装置19控制电动阀5的开闭；自控装置19具有液位传感器，安装于防冻液罐2壁面，用来对防冻液的液位进行实时监测。过自控装置9实现防冻系统的自动控制。

在正常备用情况下，整个防冻系统内全部充满液体，电动阀5前为消防水，阀后为防冻液。电动阀5处于关闭状态，避免消防水段与防冻液段内的不同液体的相互混合。

在发生火情时随着消火栓的使用，防冻液罐2内的防冻液液位随之下降，由于消火栓排出流量(20升/秒)较大，而防冻液罐2的直径(直径300毫米至600毫米)较小，防冻液罐2的液面就以(0.1至0.3米/秒)很快的速度下降，当液位达设定阈值后(该值设定的液位低于溢流点的液位)，由自控装置19控制电动阀5开启，使消防水段与防冻液段连通，高位蓄水池13中的消防水在位差的作用下将消防水连同防冻液一并由消防干管18以额定压力送至消火栓。

本实用新型中高位蓄水池13与防冻液罐2处于同一高度，使得电动阀5两侧压差为最小值，减少系统内部泄漏和混合。自控装置19可采用单片机(PLC)，其中的液位传感器可采用电触点液位计；自控装置19的控制指标为当液位下降0.5至1米时，由自控装置19给出控制信号打开电动阀5。

上述应用于低位蓄水池1与高位蓄水池13中的防冻系统，为保证其自动控制的可靠，单独采用电动控制时，应采用双电源为自控装置19供电，正常工作时由供电电源即能为自控装置19供电，在供电电源出现故障时，采用蓄电电源为自控装置19供电。

Claims (3)

1.一种用于寒区消防供水管道的防冻系统，其特征在于：包括防冻液罐、蓄水池出口阀门、电动阀；

对于低位蓄水池的消防供水管道来说，还包括:消防水泵、电动阀、消防干管止回阀、稳压罐、稳压泵、稳压泵止回阀；其中，在与低位蓄水池相连的消防干管入口端至出口端依次安装有、消防水泵、电动阀与消防干管止回阀；电动阀与消防干管止回阀间的消防干管通过溢流管与防冻液罐相连；防冻液罐还通过供给管道与止回阀出口处消防干管相连，且供给管道上安装有稳压泵；稳压罐通过稳压管道与止回阀出口处消防干管相连；

对于高位蓄水池的消防供水管道来说，还包括溢流罐、溢流液输送泵、溢流液高位罐和浮球阀；其中，在与高位蓄水池相连的消防干管的入口端至出口端依次安装有蓄水池出口阀门与电动阀；防冻液罐通过管路与电动阀出口处的消防干管连通；浮球阀安装于防冻液罐内；浮球阀的浮球飘浮于防冻液液面上；溢流液高位罐内存放有防冻液，底部的出口管伸入防冻液罐内，出水口与浮球阀连接；溢流罐与溢流液高位罐通过回液管路连通，回液管路上安装有溢流液输送泵。

2.如权利要求1所述一种用于寒区消防供水管道的防冻系统，其特征在于：所述低位蓄水池与高位蓄水池的消防供水管道中均具有自控装置与电源；

对于低位蓄水池的消防供水管道来说，自控装置与消防水泵、稳压泵、电动阀相连；且自控装置具有压力传感器，安装于稳压罐侧壁；电源与自控装置相连；

对于高位蓄水池的消防供水管道来说，自控装置与电动阀相连；且自控装置具有液位传感器，安装于防冻液罐侧壁上；电源与自控装置相连。

3.如权利要求2所述一种用于寒区消防供水管道的防冻系统，其特征在于：所述电源具有互为备份的供电电源与蓄电电源。