中铁建工集团有限公司深圳分公司 广东深圳 518000
摘要：众所周知，泵组式高压细水雾灭火系统是水灭火系统的一种新技术，是采用以水为介质，采用特殊喷头在特定的工作压力下喷洒细水雾，进行灭火或控火的一种固定式灭火装置。该系统具有压力高、水雾微粒超细的特点。随着国际社会对环境保护问题的日益关注，传统的卤代烷等气体灭火系统因对大气臭氧层具有破坏作用而逐渐被淘汰，代之以新型、环保的灭火系统。其中，高压细水雾灭火技术作为卤代烷灭火系统最具潜力的替代技术获得了广泛关注，已被应用在国内外多个调度中心、地铁、信息处理中心、档案图书博物馆等场所的消防保护中。
关键词：泵组式；高压细水雾；灭火系统
1、工法特点
1.1本工程根据消防性能化设计报告及复核评估报告并结合中标单位的设备供应商芬兰Marioff公司的高压细水雾设备产品技术数据以及第三方权威机构出具的类似应用场所的实体火灾试验报告，给出了本工程调度大厅（含备用调度大厅）高压细水雾系统深化设计方案。
1.2高压细水雾灭火系统由于喷头孔径小，当管道、设备、阀组等出现锈蚀或安装过程中管道内杂物未冲洗干净时，很容易造成喷头堵塞，最终影响喷雾效果。本工法总结了近年来在消防喷淋灭火系统安装施工经验的基础上，从系统的管道及设备、配件的选材、进场质量验收、安装工艺、调试及维护保养多方面进行严格控制。管道选用满足喷头工作压力不小于10MPa和良好耐腐蚀性能的316不锈钢管，阀门及配件选用耐腐蚀、高承压的产品。并且，所有设备及管材管件都采用芬兰Marioff公司的原装进口产品，主要施工机具也是该公司配备。
1.3 针对不锈钢管网施工工艺要求高的特点，所有管道连接不采用焊接处理，而是采用高压卡套螺纹连接（配件是成品螺母，管材不需套丝）。管材从切割、去毛刺到弯管、管接头卡套制作都采用原厂家配备机具精心加工，有效避免了管道施工环节产生杂物、管接头位置锈蚀等而造成堵塞喷头。同时，针对高压细水雾喷头对水质要求较高的特点，在高压细水雾泵组前设100μ精密进水过滤器，并对储水水箱中的水定期检查更换，保证了泵组式高压细水雾灭火系统用水水质的要求。
1.4鉴于高压细水雾系统在国内使用时间不长，国内无统一的国家施工验收标准，且本工程所有设备及管材管件均采用国外原装进口，所有施工操作人员均是在国外专家培训合格后方可上岗作业，并对各施工环节进行强化跟踪监督。系统安装完成后，也是在国外专家的现场指导下进行各级系统调试，确保系统的安全稳定运行。
2、工艺原理
2.1为确保系统供水安全可靠，泵房内设不锈钢水箱、100μ精密进水过滤器及补水增压泵，高压细水雾泵组起动时，补水增压泵同时起动；系统设备、阀门、管材和配件均采用耐腐蚀、高承压产品；对不锈钢管施工工艺、管网系统冲洗、试压、系统联调等环节加强控制，以确保高压细水雾系统的正常运行。
2.2高压细水雾系统工作原理图见图2.2所示。
图2.2 HI-FOG 高压细水雾系统工作原理图
3、施工工艺流程及操作要点
3.1 工艺流程
施工工艺流程见图3.1所示。
图3.1 施工工艺流程图
3.2 操作要点
3.2.1管道支吊架制作与管道固定
①确定标高。管道支吊架制作前，首先应按设计要求定出支吊架的位置，再参照土建基准线找出管线标高。
②标高确定后，按照管线系统所在的空间位置，确定管道支、吊架形式。管道支吊架的制作严格按照施工图集02S402。
③型钢的切断和打孔。型钢的切断使用砂轮切割机切割，使用台钻钻孔。支架的焊缝必须饱满，保证具有足够的承载能力。
④支吊架安装前，应进行外观检查，外形尺寸及形式必须符合设计要求，不得有漏焊或焊接裂纹等缺陷。
⑤支吊架位置正确，安装平整牢固，管子与支架接触良好，一般不得有间隙。支吊架最大间距应符合下表要求，管道末端处应采用支架固定。
⑥管道支吊架至喷头的无支撑管道长度不得超过0.3 m。
靠近侧墙安装的喷头
⑦标准管道固定夹具
3.2.2管道预制与安装
①管道连接采用高压螺纹连接，选用标准的渐进环型密封件，材质为AISI 316不锈钢（满足DIN 2353要求）。
②应按标准和施工要求，将管道弯曲成标准形状，而除非Marioff确认，否则不得使用弯管管接头。
③所有连接都应使用工装设备或工装工具进行预装配，以确保了管道连接紧密。
④管道预制与安装
主要施工工具：
管道预制与安装工艺包括：
◇弯管
◇管道切割和去毛刺
◇管道清洁
◇切割环的预装
◇管道连接
◇弯管
a.采用专门用于不锈钢管的弯管机，将管道弯成标准形状。
b.管道外径不大于60mm的不锈钢管，其弯管半径（R/D）≥2.5，管道外径大于60mm的不锈钢管，其弯管半径（R/D）≥4.0。
管道切割和去毛刺
a..采用专门用于不锈钢管切割的钢锯式切割机。
b.锯片与不锈钢管垂直切割。
c.采用电动去毛刺机去除内、外毛刺。
管道清洁
a.采用高压清洗枪进行管道清洗。
b.在管道切割、弯管和预装后，用高压清洗枪从管道一侧吹入两颗清洗弹到另一侧，清洗管道。
c.用高压清洗枪向管道内吹气，以确保没有清洗弹遗留在管道内。
d.在管道两头塞上塑料塞，在管道安装之前不要取出塑料塞。
切割环的预装
a.预装前，应润滑所有规格的连接部件，以便于装配。对于连接主体的螺纹，建议使用高品质的润滑油润滑（例如Niromont）。
b.滑动螺母，然后将切割环滑至管道上。务必确保切割环的方向正确。
c.将管道插入专用的卡套预装机，并将切割环压入管道内。注意：如果管道未靠近硬质工装工具的管道挡块，则会导致错误的预装。
d.检查切割环预装正确：切割环较厚的一侧靠近螺帽一侧。
管道连接
a.所有管道在连接前，必须采用预紧机或预紧工具预紧，确保切割环与不锈钢管咬紧。
b.管道连接件包括直通、三通、四通等，但一般情况下，不选用弯头。
c.朝顺时针方向拧紧螺母，直至感觉到一定的阻力为止，并在螺母和管道上标记下该位置。再将螺帽向超过标记的方向拧1¼转。
d.为了实现必要的装配力，预装外径大于等于20mm的管道时，有必要使用辅助的扳手工具。
喷头安装
a.喷头的规格型号应符合设计要求。
b.在施工图中，指定了每个喷头的具体位置，并且必须按图施工。喷头安装不得超过其最大安装间距、安装高度等。根据现场情况，如果需要对图纸进行更改，则必须获得Marioff的书面许可。
c.喷头安装时，不得对喷头进行拆装、改动。
d.系统管道试压、冲洗和吹扫后，方可安装喷头，以避免管道堵塞喷头。
e.喷头安装时应采用与喷头配套的专用连接件，请在喷头安装之前进行检查。
f.每种喷头的安装都有专用工具，请注意不同的安装工具适用于不同类型的喷头。请在喷头安装之前进行检查。
喷头附近的障碍物应符合以下要求：
a.处于喷头正下方的障碍物，其宽度不得超过其至喷头垂直距离的0.5倍，而且喷头与障碍物上部的最小距离不得小于0.5 m。
c.处于喷头侧面的障碍物，如照明装置和通风道等，喷头与障碍物之间的最小水平距离不小于0.2 m，或者为屋顶至障碍物下边缘距离的2倍，以距离大者为准。
SBA40 常开型分区控制阀的操作空间要求
4.待供水管道试验、冲洗完成后，方可将分区控制阀与管网相连。
5.应使用Marioff所提供的标签清楚识别。标签的固定应当使用永久固定方法，例如防锈金属丝或链。
3.2.4泵组的安装
1.高压细水雾泵组（含控制柜、进水过滤器等）应符合设计要求。
2.采用膨胀螺栓或焊接的方式将高压细水雾泵组牢靠地固定在地面或基础上，并且在设备周围应预留足够的操作空间，以便于安装、检查和维护保养。请在泵组安装之前进行检查。
E01570进水过滤器（100u）的操作空间要求
3.泵组设备区域的照明设备应当适于操作、阅读标识、检查和维护保养等等，房间应当良好通风，房间应当拥有合适的排水设施。
4.与市政供水或储水水箱、空压机和系统排放管网的连接应当完整，并应在Marioff调试工程师在场的情况下进行最终的连接。
3.2.5管网冲洗与压力测试
管道注水并冲洗系统
①将系统与主供水源或水箱或气瓶相连之前，需要进行冲洗。而在进行冲洗之前，应将每个开式喷头都拆下，并插入盲板。应使用固定管道或者合适的高压软管将排污阀与排水管相连。
②使用低压水来充装管道系统，使其内部充满水；或者如果管道已经被清理过了，则直接使用一个高压泵来充装系统管网。然后，安装公司应当在每个分管处的闭式喷头，通过使用闭式喷头冲洗工具，打开闭式喷头使空气排出，从而将每个分管中的空气排干。此时，管道系统就可以进行系统冲洗测试了。
③冲洗持续时间应当足够长，以确保清理完全，通常不短于2分钟。
④请务必在冲洗完成后关闭排污阀。
⑤冲洗步骤应当在冲洗记录表中记录并归档。
管网测试
应遵照下述方法测试管网。静水压测试本身具有一定的危险性，因此必须采取适当的安全措施。请注意：管道应且只能用水做高压（例如静水压）测试，并且任何情况下，都不得使用气体进行压力测试。
通常情况下，闭式喷头可以安装好之后进行压力测试，但如有需要，也可用测试盲板替代。开式喷头必须先拆下，用测试盲板堵上，再进行压力测试。
测试步骤：
①.对安装完毕的管网系统必须进行目测，以确保每个连接都连接好且均已拧紧。应检查每个阀门，以确保其处于正确位置。
②.测试管网必须用低压供水源充满水。
③.用于测试的管网内不得留有空气，可通过排污阀对管道系统进行冲洗完成。在湿式管网系统，可使用闭式喷头冲洗工具对每分支的闭式喷头进行排气处理。请注意，冲洗的目的是因管网压力测试所需而进行排气。因此，在系统完工之前，必须再次进行冲洗以确保将所有污垢都从管道系统中清除。
④.在进行主压力测试之前，必须给测试管网施以5 – 40 bar的较低压力，目测每个连接件是否存在泄漏。如发现任何泄漏情况，应当先释放管网压力，再拧紧连接件或重新进行适当地制作合适的连接件。重新制作后，应当重新进行测试。
⑤.如压力测试暂停，必须通知客户，同时测试区内应清理所有非必要员工。请确保遵守所有有关压力测试的当地的法律法规要求。
⑥.压力测试泵应当进行校准并使其处于良好的工作状态。
⑦.应当对管网系统进行1.5倍最大工作压力的测试，或者如果工作压力大于140 bar，则测试压力需再加上70 bar。测试压力必须维持120分钟（或者根据其他适用的测试要求），且压降不得超过5 bar。
⑧.进行压力测试的管道应时刻固定牢固。对于环境温度较高的区域，压力可能会升高超过测试范围，请与Marioff讨论，寻求解决方案。
⑨.相关的地方管理部门和评定机构应当见证该压力测试过程，同时应当将测试结果填写在在压力测试表格上，并签字确认。
⑩.如果不存在泄漏问题，则按照制造商提供的泵组使用手册所述的步骤释放压力。如果发现任何泄漏问题（压降超过5 bar），则应将管道系统内的压力全部排出，然后再将连接拧紧或重新制作。注意：请根据制造商提供的泵组使用手册所述的步骤释放压力。核实系统中压力是否为零（0 bar）。拧紧所有泄漏的连接件并重复压力测试过程。当泄漏被堵住后，根据制造商提供的泵组使用手册所述的步骤释放压力。
4、 效益分析
（1经济效益
采用高压细水雾系统后，相比较于常规的气体灭火系统，节约了工程造价，降低了后期的运营维护费用。现就进口高压细水雾和进口气体灭火系统（IG-541）的经济性作简要对比如下：
1、高压细水雾泵组是采用集成壳块形式，占地面积少，加上水箱及维护检修空间不超过十平方。对于调度中心、地铁、档案等重要性建筑大楼而言，高压细水雾一个系统就能满足消防要求；而采用气体灭火系统一般都需要大量的钢瓶和相应的钢瓶间，建筑面积多达四五十平方，甚至还多。故高压细水雾系统，大大节约了设备用房空间，极大降低了工程成本造价。另外，细水雾系统因用水量关系，主管不超过DN40，支管不超过DN20。对于空间管线布设及综合管线来说，类同于综合监控管线的布设特点，灵活而不存在管线冲突，这也降低空间要求及工程造价。
2、一套高压细水雾系统可以组合分配保护数十个分区；而气体灭火系统一个系统最多只能组合分配保护8个分区，若超了8个分区，则需要另外增加系统。系统越多，增加的气体设备及管网就越多，故，对于诸如铁路调度所等极为重要的大体量建筑物而言（一般指超过8个分区），气体灭火系统设备及管网的一次性投入和安装工程造价远远高于高压细水雾系统。
3、由于高压细水雾系统以自来水为灭火剂，在高压细水雾系统泵组前设置的进水精密过滤器以确保系统水质，需要定期维护或更换，除此之外不需要更换其它任何设备。当系统动作后，系统复位简便，不需要更换任何元件，不存在固定的维护成本。通常所采用的泵组、阀门及管道接触水部件全部为不锈钢管材，使用年限达50年而不需要更换，符合调度中心百年工程的设计要求。但是，气体灭火系统每年都要定期维护、更换部件、补充药剂，且一般气体设备10年就要大量更换，运营维护成本相当高，常规年限内维护每年也不低于5万。
从以上对比可以看出，不论是初期的土建规模，还是后期的维护，高压细水雾系统的整体运行成本都非常低，经济效益明显。
（2 社会效益
1泵组式高压细水雾灭火系统的应用对推广应用新技术起到了示范带头作用，加快了工程进度，提高了调度中心运营的安全系统。在此区域应用高压细水雾灭火系统比较好，不仅可形成自动的灭火系统，有效地保护人员和设备，而且在灭火过程中不会影响整个铁路的调度控制，不会造成一处着火、全线停运的情况，这对于保证铁路的安全具有重要意义。
2该工法有效地缩短了工期，确保了施工质量，使得各工序之间交叉作业少并有序进行。所施工的泵组式高压细水雾灭火系统安装项目质量、进度、安全均得到建设单位、铁道部的一致好评。同时，该系统的应用为类似工程的设计及施工提供了宝贵的经验借鉴。
5、应用实例
本工法成功地应用于新建客运专线广州调度所工程（以下简称广州调度所），工程质量满足规范要求，满足《广州铁路调度所消防安全性能化设计复核评估报告》，工法关键技术成熟可靠，在类似工程上具有推广应用价值。
5.1 工程概况
广州调度所工程为铁道部规划及投资兴建的四大区域性调度所之一，总建筑面积为49610.82m2，东西向长91m，南北向宽61m，地下室两层，地上六层，主体高度56m。其中，六层调度大厅面积2600m2，净空高度为11m；五层备用调度大厅面积700m2，净空高度为8.9m。
高压细水雾系统设计：对六层调度大厅和五层备用调度大厅的工作层采用高压细水雾开式系统进行保护，对六层调度大厅地板层采用高压细水雾闭式湿式系统保护，同时在六层调度大厅和五层备用调度大厅的工作层设置高压细水雾喷枪。六层调度大厅和五层备用调度大厅工作层采用开式分区应用的灭火方式，将六层调度大厅分成24个灭火分区，备用调度大厅分成6个灭火分区。泵组设在负二层，分区控制阀分别设在同楼层的水管井内。当发生火灾时，经过人工确认，手动启动着火点所对应的灭火分区以及与其相邻的2个灭火分区。并且可以同时使用着火点附近的两支高压细水雾喷枪进行灭火。
5.2 现场施工情况
广州调度所施工任务重、工期紧张，为了配合整体的施工进度，也为了确保工程质量，项目部组织专业施工单位、设备厂家、公司专业技术负责人等相关人员，在国外专家的现场指导下，统一进行岗前培训，并按样板先行的原则，精心组织施工，严格把控每一道施工工序。通过及时总结施工过程中的经验，减少了施工交叉作业中窝工、返工的情况，保质保量完成了施工任务。
5.3 工程评价
在广州调度所的施工管理过程中，由于较好的控制了泵组式高压细水雾灭火系统的施工质量，取得了较好的社会效益、经济效益。得到了建设单位、监理单位的一致好评。
6、结束语
随着高铁、地铁、电力等系统的快速发展，以及人们对通透开阔的视觉效果的追求，今后会有越来越多的诸如调度大厅等高大净空类场所出现，高压细水雾技术也必将是此类场所消防保护的优选方案。针对高大净空类场所高压细水雾系统应用，提出如下建议，供大家参考：
（1）高压细水雾系统是基于性能的系统设计，设计参数应依据由国际权威试验机构出具的所选设备针对类似应用场所的实体火灾试验报告而确定。
（2）系统选型问题：基于对高大净空类场所火灾蔓延特点及环境特点的分析，闭式系统也是可选的方案，而且闭式系统具有如下优势：运营维护更方便；对火灾探测系统要求更低；可有效防止因火灾报警系统误报警、人为因素等原因造成的系统误喷；更经济。
（3）考虑到此类场所内放置了大量的电气设备及贵重设备，应选择质量可靠的高压细水雾系统设备，能确保系统喷放初期所喷出的为有效细水雾，以最大程度降低系统喷放对电气设备的影响。
论文作者:郑才磊
论文发表刊物:《基层建设》2016年9期
论文发表时间:2016/7/28
标签：水雾论文; 管道论文; 喷头论文; 系统论文; 高压论文; 管网论文; 灭火系统论文; 《基层建设》2016年9期论文;