浅析减压孔板和节流管的减压设计计算与比较

浅析减压孔板和节流管的减压设计计算与比较【摘要】根据某项目自动喷淋系统水力计算，比较两种减压措施的优劣。【关键词】自动喷淋灭火系统；减压孔板；节流管；【Abstract】Accordingtothecalculationofhydraulicprojectofautomaticsprinklingsystem,comparisonoftwokindsofreliefmeasuresofquality.【Keywords】Sprinklersystems;Decompressionorificeplate;Throttlepipe自动喷淋灭火系统，是当今世界上公认的最为有效的自救灭火设施，是应用最广泛、用量最大的自动灭火系统。根据《自动喷水灭火系统设计规范》要求，使自动喷淋灭火系统充分达到预期灭火效果既要满足最不利点的压力和流量要求，同时又要满足配水管入口的压力平衡。由于管道局部和沿程水头损失的存在，距离水泵越近，其配水管入口压将越大。因此，在自动喷淋灭火系统中，减压措施的设计计算和选择显得尤为重要。在管道中设计减压孔板和节流管，是最为常见的两种减压措施。减压孔板和节流管减压的适用范围是对流体动力减压，其原理是当流动水经过减压孔板时，由于水头阻力损失，在减压孔板处或节流管处产生水头压力降（水头损失），从而可以降低底层的自动喷淋系统配水管和消火栓的出口压力。高层建筑由于层数较多，高低层所承受的静水压力不一样，实际出水量相差很大，作用时底层的自动喷水设备和消火栓出水量远远超过顶层的设计流量和设计压力。若不采取减压措施，将会造成同样的消防水量无法满足火灾持续时间，从而不能有效的起到灭火效果。减压孔板和节流管相对于减压阀来说，系统比较简单，投资较少，管理方便。因此本文着重介绍减压孔板和节流管的减压计算方法，减压阀减压不在讨论其中。1规范对两种减压措施的有关规定《自动喷水灭火系统设计规范》对减压孔板与节流管两种减压措施的相关规定见表1：表1 对过水管管径的要求 对孔口直径的要求 对管长的要求减压孔板 应设在直径不小于50mm的水平直管段上 孔口直径不应小于设置管段直径的30%，且不应小于20mm 前后管段的长度均不宜小于该管段直径的5倍节流管 直径宜按上游管段直径的1/2确定节流管内水的平均流速不应大于20m/s 长度不宜小于1m2设计计算以珠江国际商贸中心中区6~11号楼工程为例，本工程为一类高层，建筑性质公寓式办公楼，本项目采用自动喷淋灭火系统，火灾危险等级地下车库按中危险II级，其消防水泵房位于地下二层，喷淋水泵扬程1.2MPa，流量35L/s，其地下二层喷淋配水管入口压力达到1.1MPa，规范要求不宜大于0.40MPa，远远超过规定值，因此需要采取减压措施。减压孔板的水头损失，参照规范，按下式计算:Hk=ξ×V2k/(2g)式中:Hk—减压孔板的水头损失(10-2MPa)Vk—减压孔板后管道内水的平均流速(m/s)ξ—减压孔板的局部阻力系数，取值应按下式计算或按表2确定：表2减压孔板的局部阻力系数若采用减压孔板减压，计算如下表3减压孔板水头损失计算根据此表，由于超压1.10-0.40=0.70MPa，选择减压孔板减压，可采用设两个减压孔板，第一个孔径58mm，第二个孔径46mm。也可选择第一个孔径54mm，第二个孔径48mm等等，施工时只需注意两个孔板的间距不小于750mm即可。节流管的水头损失，参照规范，按下式计算Hg=ξ×V2g/(2g)+0.00107L×V2g/dg1.3式中:Hg—节流管的水头损失(10-2MPa)Vg—节流管内水的平均流速(m/s)ξ—节流管中渐缩管与渐扩管的局部阻力系数之和，取值0.7dg—节流管的计算内径(m)，取值应按节流管内径减1mm确定L—节流管的长度(m)图1节流管结构示意图技术要求D1=L1D3=L3节流管的计算内径取值详见表4表4节流管的计算内径取值表若采用节流管减压，根据其水头损失公式，可转换成求解节流管的长度，即L=934.6×(Hg/V2g-0.357)×dg1.3式中符号跟前式一样表5节流管长度计算表根据此表，由于超压1.10-0.40=0.70MPa，即70m，若选择节流管减压，可采用设置由一个渐缩管和一个渐扩管以及一个公称直径DN80长为36.5m的钢管组成的节流管，施工时只需注意渐缩管和渐缩管的长度等于150mm即可。3结语通过以上两种水力计算过程可知，二者的减压原理均为增大管道的水头损失来实现减压的目的，追本溯源均是以工程流体力学的伯努力方程为理论基础。但是二者也有显著的差别。首先理论上来讲，管道水头损失由两部分组成，即沿程水头损失和局部水头损失。采用减压孔板减压体现的是增加局部水头损失来实现减压效果，而节流管体现的是增加沿程水头损失来实现减压效果。其次工程实际来讲，从上述两种计算结果可知，采用减压孔板减压具有很强的灵活性，减压的范围也更扩,工程中也很容易实现；但是若采用节流管减压，由于节流管体现更多的增加沿程水头损失，所以求得的节流管管长均较长，这会导致工程实际中可能无法实现距离局限情况下的减压或者在距离局限情况下需要采用节流管与减压孔板相结合的方法来实现，这显然是不经济的。另外若采用较短的节流管，其减压的范围则更局限。因此工程实际当中，更多的是采用减压孔板来减压。当然采用减压孔板和节流管减压也有一定的局限性，二者只能减动压，不能减静压，且下游的压力随上游压力和流量而变，不够稳定。非火灾时，设备及管道承受的静压力仍然很大，这就要求使用这两种减压方式的场所和系统要定期维护，才能保证火灾时万无一失，这在工程运用中应引起重视。另外，减压孔板容易堵塞，应在水质较好和供水压力较稳定的情况下采用。不过，这在以城市自来水为消防水源的消防给水系统中，水质和水压的稳定性一般较能保证。【参考文献】[1]GB50084-2001自动喷水灭火系统设计规范(2005年版）