ig-541-滅火系統(tǒng)的設計及計算方法(編輯修改稿)
2025-08-31 18:32 本頁面
【文章內容簡介】 處的壓力 有關音障及其計算問題的詳情請參見我們在《亞洲消防與保安》2002年第12期中發(fā)表的“IG541滅火系統(tǒng)設計中的音障問題”。七、IG541滅火系統(tǒng)設計計算的必要性目前國內對IG541滅火系統(tǒng)是否確有必要進行精確的設計計算問題有兩種不同的意見。前一段時間，有一種頗有影響的流行觀點認為：“IG541滅火系統(tǒng)的結構形式雖然與二氧化碳及鹵代烷滅火系統(tǒng)大體相同，但在系統(tǒng)設計計算上要方便許多”。甚至認為：只要管網(wǎng)容積不大于該系統(tǒng)所用儲瓶的總容積，“系統(tǒng)流程所有的計算，包括噴射時間的計算都可以不用做了”(摘自某IG541滅火系統(tǒng)說明書)。另外一種意見則認為：IG541滅火系統(tǒng)中使用的滅火劑數(shù)量、流量及輸送管道規(guī)模都相當大，壓力也是固定滅火系統(tǒng)中最高的；而且管件的當量長度值與沿程損失之比也相當大，絕對不能忽略，不進行設計計算無法確保質量。如果IG541系統(tǒng)的設計計算果真如前一種論點所說的那樣輕易地就“可以不用做了”，那么國外的著名消防公司為何還要把IG541滅火系統(tǒng)的設計計算方法視為珍寶，壟斷起來，即使在美國NFPA標準中也要為其計算方法保密。因為缺乏設計計算方法，我國上海市地方標準惰性氣體《IG541滅火系統(tǒng)技術規(guī)程》中也無可奈何地將設計計算問題推到國外那一家公司去。IG541滅火系統(tǒng)的設計計算是否必須進行？設計計算要解決的核心問題又何在呢？IG541是單相氣體流，為了盡量減小儲存容器的容積，就必須盡可能地提高儲存壓力。現(xiàn)在通用的儲存壓力為15Mpa。與此同時，為了減小IG541在管道內傳輸過程中的壓力，又必須在儲罐出口處通過減壓—單向閥將壓力從15MPa快速減小到7MPa。然后再進入集流管。與其它固定滅火系統(tǒng)相比較，IG541滅火系統(tǒng)不僅系統(tǒng)壓力高、管網(wǎng)尺寸也龐大得多。此外，即使是在設計計算條件下，噴嘴出口處的壓力也需要降到近2MPa?？梢姡瑝毫ο陆档姆确浅Ｖ?。壓力大幅度下降帶來的必然結果是：IG541氣體在管道中流動的同時，其體積迅速膨脹，因而在管徑不變的管道中，質量流量不變的條件下，隨著管長的增加，IG541在管道中的體積流量和流速都將迅速增大。當管長增加到某一數(shù)值時，流速就會達到音速。一旦某一管段中的某個截面的流速達到了音速，就會出現(xiàn)“音障”阻礙流體流動，流速突破音障時還將產(chǎn)生劇烈的“爆震”。這兩種現(xiàn)象都可能給系統(tǒng)造成嚴重破壞，甚至失去滅火能力。目前，我國已建成的一些IG541滅火系統(tǒng)集流管中未設減壓孔板，其結果是開始噴放時管道中的瞬時壓力特別高、壓降特別大，高壓在較長的管道中渲泄時體積流量和流速也隨之增加，且增大的梯度也相當大。因此，這種不設孔板的設計方案會帶來整個系統(tǒng)的沿程壓降梯度都相當大、爆震問題也特別嚴重。但是，這一問題一直未得到國內同行的充分注意。此外，由于IG541的管網(wǎng)一般都比較龐大，干管和支管一般都比較長，所以國外IG541滅火系統(tǒng)的集流管中除了必須采用減壓孔板外，通常還要將孔板下游主干管的管徑加粗，用以降低IG541在干管中的流速。理論計算表明：產(chǎn)生爆震的管道長度與管徑成正比。即管徑越大，產(chǎn)生爆震的危險越小。遺憾地是：迄今，還有些人對這一問題的嚴重性認識不足。甚至還有人說：“不至于那么嚴重吧，超音速？哪至于？”現(xiàn)在來看一個示例：某個典型的IG541滅火系統(tǒng)，其儲存壓力為15MPa，減壓—單相閥出口壓力為7MPa，集流管管徑為100mm，設計時考慮兩種情況：分別代表集流管中設和不設減壓孔板。1．集流管中不設減壓孔板：為了便于比較，假定設計工況下，瞬時流量為平均流量1200kg/min。2．集流管中設減壓孔板：如果同一系統(tǒng)在集流管中安裝了應有的減壓孔板，在集流管管徑不變的條件下，達到音速的管長可增大6倍。如果更進一步，再將孔板下游集流管的管徑增大，則達到音速的臨界管長會隨著管徑的增大成正比增加。從上海市地方標準惰性氣體《IG541滅火系統(tǒng)技術規(guī)程條文說明》中的IG541滅火系統(tǒng)管道流量允許范圍表內即可清楚地看出，對于不同管徑的各類管材，亦即管長增大到原來的6倍時，該管段允許的最大體積流量也增大了6倍?？梢娫贗G541滅火系統(tǒng)中流速大是一個突出特點，并且很容易產(chǎn)生音障和爆震。這種情況絕對不能忽視。我國已建成的許多IG541系統(tǒng)都忽視了這個問題。其突出表現(xiàn)是在集流管中未設減壓孔板，并且忽視了孔板下游集流管的管徑是否該加大的問題，從而導致IG541在下游管道中快速降壓和流速迅速增大，以至噴放時產(chǎn)生爆震的問題比較普遍也相當嚴重。由此可見，IG541滅火系統(tǒng)必須進行嚴格設計計算，否則可能產(chǎn)生的嚴重問題也就十分明顯了。另一方面，國外在設計IG541滅火系統(tǒng)時都要求進行設計計算。由于IG541滅火系統(tǒng)是單相氣體流動，而且在1分鐘左右的噴射過程中管網(wǎng)中的壓力和流量都同時迅速下降，要保證IG541能在適當時間內以適當?shù)膲毫土髁繃娚涞奖Ｗo區(qū)內，其流體力學計算過程要比水滅火系統(tǒng)復雜得多。因而，不進行足夠精確的設計計算，就無法確保滅火系統(tǒng)能按規(guī)范要求進行工作。這也就是國外標準中迄今不公開設計計算方法，一直為個別公司的設計計算方法保密以便維護其技術壟斷地位的主要原因。這也是我國獨立解決了IG541設計計算方法和開發(fā)出具有自主知識產(chǎn)權的IG541滅火系統(tǒng)設計計算軟件的重大意義之所在。有了具有自主知識產(chǎn)權的設計計算軟件，不僅解決了我國國內所有IG541滅火系統(tǒng)的質量保證問題，同時還解決了我國設計單位設計國外IG541滅火系統(tǒng)的知識產(chǎn)權問題。打破IG541滅火系統(tǒng)設計計算方法的國際壟斷，還意味著我國的設計部門可直接打入國外IG541滅火系統(tǒng)的設計市場，我國的IG541硬件產(chǎn)品也可隨之進入國外消防工程市場，從而可帶來巨大的經(jīng)濟效益。對此我們必須有充分的認識。八、IG541滅火系統(tǒng)設計計算要解決的核心問題從以上分析可見，IG541滅火系統(tǒng)必須進行設計計算的主要原因有二：其一是防止發(fā)生爆震；其二是傳統(tǒng)流體力學計算。這也就是IG541滅火系統(tǒng)設計計算要解決的核心問題。1．首
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