基于可移动干式自动喷水灭火系统教学装置的设计与实践

孙俊龙

摘要：本文基于干式自动喷水灭火系统中气压罐的构造组成和工作原理设计了一套可用于教学的实物演示模型，阐明了其工作原理、设计和实施过程以及需注意的事项，并对其应用的效果及优势进行了简要分析。

关键词：干式;自动喷水灭火系统;教学装置

中图分类号：TU998.13       文献标识码：A       文章编号：2096-1227（2021）03-0008-02

自动喷水灭火系统是目前人们在生产、生活和社会活动的各个主要场所中最普遍采用的一种固定灭火设施，由于其具有灭火效率高、不污染环境、寿命长、经济适用、维护简便等优点，被认为是最有效的自救灭火设施之一，因而被广泛应用。

自动喷水灭火系统依照采用的喷头主要分为两类：采用闭式洒水喷头的为闭式系统和采用开式洒水喷头的为开式系统。而其中闭式系统基本类型又包括湿式、干式、预作用及重复启闭预作用系统等。根据设置建筑特征、环境条件和火灾特点等等不同选用不同的系统选型，一般环境温度不低于4℃且不高于70℃的场所采用湿式系统，而环境温度低于4℃或高于70℃的场所采用干式系统。

在消防专业实践课中，依据“攻防并举，固移结合”的灭火战术原则，指战员除了要发挥移动灭火技术装备灵活机动的作战特点，还要充分发挥火场已有固定消防设施的有效作用，保证灭火战斗的顺利实施。因此，熟悉和了解建筑防火设施、自动报警控制系统、自动喷水灭火系统、防排烟设施等固定消防设施具有十分重要的现实意义。但是由于干式自动喷水灭火系统次存在专业性强、复杂度高、不便于组织实地观察等特点，在现有教育培训条件下，对该系统知识和技术的主要学习方式是通过学习书面原理知识和图形或是PPT动画演示来掌握。这种教育培训模式的理论性、静态性、不直观性，使学习者难以理解干式自动喷水灭火系统结构原理及操作使用方法，导致学习使用效果很不理想，也制约了学生理论联系实际以及综合分析、解决问题能力的培养。为此，笔者研究开发了一套可视化程度高的干式灭火系统的教学装置，通过直观的教学装置演示试验，便于学习者进行演示和模拟，以克服学习方式上的不足。

一、工作原理

（一）干式自动喷水灭火系统的工作原理

干式系统主要由闭式喷头、管网、报警阀、充气设备和供水设备等组成。平时报警阀后管网充有压力气体，水源至报警阀前端的管段内充有压力水。在火灾发生时，火源处温度上升，使火源上方喷头开启，首先排出管网中的压缩空气，于是报警阀后管网压力下降，干式报警阀阀前压力大于阀后压力，干式报警阀开启，水流向配水管网，并通过已开启的喷头喷水灭火，如图1。

（二）教学装置设计

针对现有技术的不足，设计了一种可移动干式自动喷水灭火系统的教学装置，且使用方便，安全可靠，可视化程度高。其技术方案是这样实现的：可移动干式自动喷水灭火系统的教学装置包括由管道依次连接的充气泵、气压罐、干式报警阀和闭式喷头，其中干式报警阀一端通过小型水泵连接有水箱;气压罐包括罐体，罐体前端设有压力表和减压阀，罐体后端与干式报警阀充气管连接;闭式喷头旁设有若干火灾探测器;气压罐上设有控制器，控制器分别与火灾探测器、报警装置和干式报警阀电性连接;可移动干式自动喷水灭火系统的教学装置固定在小车上，该小车底部设有滚轮。

装置所用火灾探测器为感烟探测器、感温探测器和火焰探测器。气压罐外壁上设有安全阀。小型水泵为220V小型水泵，小型水泵的进水管与水箱连接，出水管与干式报警阀连接。报警装置为水力警铃。气压罐外径90～120mm，长度380～430mm，所述充气泵长260～310mm，高度160～220mm。干式报警阀和闭式喷头之间管道上设有水流指示器。管道和水箱由透明塑料制成。

（三）附图说明

如图所示的一种可移动干式自动喷水灭火系统的教学装置，包括由管道依次连接的充气泵2、气压罐3、干式报警阀6和闭式喷头7，干式报警阀6一端通过小型水泵5连接有水箱4;气压罐3包括罐体31，罐体31前端设有压力表34和减压阀35，罐体31后端与干式报警阀6充气管连接;闭式喷头7旁设有若干火灾探测器10;气压罐3上设有控制器9，控制器9分别与火灾探测器10、报警装置8和干式报警阀6电性连接;可移动干式自动喷水灭火系统的教学装置固定在小车1上，该小车1底部设有滚轮。火灾探测器10为感烟探测器、感温探测器和/或火焰探测器。小型水泵5为220V小型水泵，小型水泵5的进水管与水箱4连接，出水管与干式报警阀6连接。气压罐3外壁上设有安全阀32。报警装置8为水力警铃。气压罐3外径90～120mm，长度380～430mm，充气泵2长260～310mm，高度160～220mm。为了加强演示效果，干式报警阀6和闭式喷头7之间管道上设有水流指示器，管道和水箱由透明塑料制成，水箱内水用红色颜料染红。控制器9为常规的PLC控制器或单片机。

二、实施过程

（一）实施原理

演示火灾发生时，火灾探测器10探测出烟雾、温度或火焰，發出火警信号并传送给控制器9，控制器9指令闭式喷头7开启，首先排出管网中的压缩空气，于是干式报警阀6后管网压力下降，干式报警阀6由于前后管道的压力差，开启，小型水泵5将水箱4内的水加压泵入管道，并通过已开启的闭式喷头7进行喷水灭火。由于干式自动喷水灭火系统的管网平时的气压应保持在一定的范围，当气压下降到一定值时，充气泵2能检测压力变化，当管道由于轻微漏气，压力缓慢下降到一定值时，充气泵2启动对气压罐3和管道充气加压，维持系统的压力平衡。通过设置压力表33和减压阀34，使压力维持在一定范围内。

（二）实施步骤

实施时，先调试好干式自动喷水灭火系统的教学装置，观察装置各部分罐体有无明显破损，闭式喷头是否处于关闭状态，减压阀34是否处于关闭状态，压力表33是否处于正常压力范围。当罐体31压力超过规定值时，安全阀打开，将罐体31中一部分气体排出，使气压罐压力不超过允许值，从而保证不因压力过高而发生事故。检查完毕后，在水箱中注入混有红色染料的水适量，不超过水箱指示线;开始试验演示时，根据火灾探测器10的类型（感烟探测器、感温探测器或火焰探测器），利用喷烟器或是酒精灯在探测器10周围进行感应启动;报警装置8启动后，注意观察闭式喷头将在控制器9的作用下开启，并进行排气;最后，由于压力差，小型水泵5启动，并将水箱4中的水加压泵入管道，由于管道选用透明材质，其中的水被红色染料染色，可明显观察其流动，亦可通过干式报警阀6和闭式喷头7之间管道设置的水流指示器观察。

（三）注意事项

每次试验演示以班组为单位安排10名左右指战员参加，注意维持现场秩序，保证演示效果;使用喷烟器或是酒精灯时，要注意操作安全，防止造成人员伤害和环境设备损坏;在对火灾探测器10进行启动时，喷烟器和酒精灯外焰不应离探测器太近，以免造成损坏;设置的安全阀32在能起到安全保护气压罐作用，当罐体31压力超过规定值时，安全阀打开，将罐体31中一部分气体排出，使气压罐压力不超过允许值，从而保证不因压力过高而发生事故，安全可靠;教学装置使用完毕后，要检查减压阀、安全阀、闭市喷头是否处于关闭状态，还要及时清理水箱4中的水，防止设备生锈、腐蚀。

三、应用的效果及优势

本文所述的可移动干式自动喷水灭火系统的教学装置是可用于教学的实物演示模型，其根据相似性理论将建筑中复杂、庞大的系统装置缩小在一辆小车上，装置体积小，质量轻，安全可靠，使用方便，便于集中演示，解决了不便于组织指战员实地参观学习系统的实际问题。通过课堂演示试验，立体、直观、透明地展现了干式自动喷水灭火系统中气压罐的构造组成和工作原理，将晦涩难懂的知识直观生动地展现出来，把抽象的事物具体化，增强了指战员对理论知识的理解，提高了对系统组成的认识，提升了工作中使用该系统的实践操作能力，达到符合专业特色培养的目的。

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