论文部分内容阅读
摘要：本文讲述一种测试准确、操作简单的洒水喷头试压测试设备，包括供水装置、测试装置和控制装置，供水装置包括依次顺序连接的水箱、水泵、稳压罐、供水管和排水管；测试装置包括测试水管，测试水管上设置用于固定洒水喷头的喷头固定装置；测试水管与稳压罐连通；控制装置通过压力传感器进行实时压力信息传输，通过变频器控制电机转速以控制供水管的升压速度和保压时间，通过泄压组件控制供水管的泄压压力；实现测试过程的自动化，测试准确、操作简单，测试后可生成压力随时间变化的曲线图；喷头固定装置可快速拆装洒水喷头；安装了固定架子和水槽，可增加喷头的安装密度和方便排水。
关键词：洒水喷头；自动喷水灭火系统；压力传感器；输入模块；输出模块；变频器；显示器；控制器；稳压罐
1技术背景
自动喷水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。国内外应用实践证明：该系统具有安全可靠，经济实用、灭火成功率高等优点。是扑救、控制建筑物初期火灾最为有效的自救灭火设施，自动灭火系统具有自动探测火灾、自动灭（控）火的双重效能、具有安全可靠、经济实用、灭火成功率高等优点。洒水喷头是自动喷水灭火系统最基础、最关键的执行元件，其质量好坏影响自动喷水灭火系统的安全性和可靠性。而洒水喷头的水压密封和耐水压强度性能试验是保证洒水喷头质量的关键。因此，需要设计一种测试准确、操作简单的洒水喷头试压测试设备。
根据GB5135.1-2003《自动喷水灭火系统第1部分：洒水喷头》水压密封和强度试验要求，喷头试样安装在试验装置上，使管路充满清水，排除管路中的空气。以（0.1±0.025）MPa/s的速率升压至3.0MPa，保持压力3min，然后降压至0。再在5s内使压力从0升至0.05MPa，保持压力15s后，以（0.1±0.025）MPa/s的速率升压至1.0MPa，保持压力15s后降压至0。喷头在整个试验过程中应无渗漏。现有的洒水喷头试压设备不能满足标准要求的升压速率，且喷头固定装置一般是个可与洒水喷头螺纹连接的接头，拆卸洒水喷头需要的时间很长，试压效率低下。
2试验设备内容介绍
本试验设备的目的在于克服上述不足，提供一种测试准确、操作简单的洒水喷头试压测试设备。
为实现上述目的，本试验设备的技术解决方案是：洒水喷头试压测试设备，包括供水装置、测试装置和控制装置，供水装置包括依次顺序连接的水箱、水泵、稳压罐、供水管和排水管；测试装置包括测试水管，测试水管上设有用于固定洒水喷头的喷头固定装置；测试水管与供水管连通；控制装置包括变频器、压力传感器、泄压组件、显示器和控制器；变频器与水泵的电机连接；压力传感器设于供水管上；泄压组件设于排水管上；控制器与变频器、压力传感器、泄压组件、显示器连接。
压力传感器可输出实时压力，变频器可输出电机转速信息；
控制器包括：
计时模块，用于输出时间信息；
输入模块，用于输入设定压力、设定时间；
控制模块，连接变频器、压力传感器、泄压组件、显示器、计时模块、输入模块，用于将设定压力与实时压力的偏差值进行PID运算，并将计算结果转为电机所需的转速和时间输送给变频器和/或将计算结果的泄压组件所需的泄压信息输送给泄压组件，还用于根据实时压力和时间信息生成压力随时间变化的曲线图数据，还用于将实时压力、设定压力、设定时间、压力随时间变化的曲线图数据、电机转速信息输送给显示器显示，如图1所示。
图1
泄压组件包括设于排水管上的气动球阀和设于气动球阀气路上的电磁阀，电磁阀与控制器连接。
机架包括底座、设于底座上方的水槽和设于水槽内的安装架，测试水管设于安装架上，水槽与水箱之间通过回水管连通；安装于机架的前后侧均设有倾斜的面板，测试水管设于面板的内侧，喷头固定装置的上端穿过面板伸到面板的外侧。水槽可收集测试水管漏出的水并回收至水箱。倾斜状的面板既方便上下布设的测试水管上的洒水喷头的安装，又可使洒水喷头拆卸时的漏水顺着面板流入水槽内。安装架的前后侧均设有面板，可同时在安装架的前后侧设置测试水管，增加测试水管的集中度，减少安装架的体积，如图2所示。
图2
喷头固定装置包括阀体、活塞和阀座，阀座固定在测试水管上，阀体的下部固定在阀座上，阀体的上部设有容纳洒水喷头连接部的槽口，槽口的两侧壁上均设有用于卡住洒水喷头连接部的凹槽；阀体在槽口与阀座之间设有阀腔，阀座内设有连通阀腔和测试水管的第一通道，活塞可滑动设于阀腔内，活塞与阀座之间设有弹簧，活塞与阀腔内壁之间设有阀腔密封圈，活塞内设有连通顶面和底面的第二通道，活塞的上部为锥台形状，活塞的上部设有喷头密封圈。洒水喷头的连接部插入槽口后旋转，使洒水喷头的连接部卡在凹槽内，拆装方便，快速。
控制器包括开关模块，开关模块可开关控制器。
供水装置上设有排水阀、压力表、压力传感器及压力泄放阀；测试装置包括若干个测试水管，每个测试水管的一端设有进水阀门、另一端设有排水阀门，这样在试压过程中可以排出管道内的空气，使管道内不会因有空气原因而影响压力的稳定性；可同时对多组测试水管进行测试，也可单独对一组测试水管进行测试。
测试水管由复数段测试支管串接组成，复数段测试支管并排设置。可减少测试水管的长度，增加测试水管的纵向分布密度。
稳压罐包括罐体，罐体的下部设有出水口，罐体的中下部设有进水口，罐体的上部设有电触点压力表和气阀，控制器与电触点压力表连接。电触点压力表可观察稳压罐内的压力状况，当压力超过设定值时，可向控制器发出电信号使水泵停止工作，从而起到保护罐体安全作用。
控制装置、水泵、水箱均设于机架上，机架上设有控制台，控制台上设有显示器、压力表、电触点压力表和开关模块。整个测试设备集中在机架上，既减少了空间也方便移动。 通过采用上述的方案，本试验设备的有益效果是：本试验设备的控制装置对比压力传感器的实时传输压力信息，通过变频器控制电机转速以控制供水管的升压速度和保压时间，通过泄压组件控制供水管的泄压压力；实现测试过程的自动化，测试准确、操作简单，测试后可生成压力随时间变化的曲线图；喷头固定装置可快速拆装洒水喷头；安装架和水槽结构简单、美观实用，可增加喷头固定装置的安装密度和方便排水。
图3
如图3所示，本洒水喷头试压测试设备，包括供水装置、测试装置和控制装置，供水装置包括依次顺序连接的水箱11、水泵12、稳压罐2、供水管31和排水管36；测试装置包括测试水管41，测试水管41上设有固定洒水喷头的喷头固定装置42；测试水管41与供水管31连通；控制装置包括变频器56、压力传感器53、泄压组件54、显示器52和控制器51；变频器56与水泵12的电机121连接；压力传感器53设于供水管上；泄压组件54设于排水管36上；控制器51与变频器56、压力传感器53、泄压组件54、显示器52连接；控制器51对比压力传感器53的实时压力与控制器51内的设定压力计算电机121需要的转速和时间，将转速和时间信息输送给变频器56，由变频器56控制电机121的转速和时间来控供水管31的升压速度和保压时间，显示器52可用于显示实时压力和电机转速等信息。
3试验步骤实现
3.1前期准备：将洒水喷头安装在喷头固定装置42，打开控制器51电源；
3.2设置试压参数：设定压力、保压时间、泄压门限、电机最大转速及最小转速；
3.3点击系统启动，点击开泵，系统将按设定压力与实时压力的偏差值进行PID运算，并将计算结果转为电机所需的转速和时间输送给变频器56和/或将计算结果的泄压组件54所需的泄压信息输送给泄压组件54；系统还根据实时压力和时间信息生成压力随时间变化的曲线图数据，将实时压力、设定压力、设定时间、压力随时间变化的曲线图数据、电机转速信息输送给显示器52显示。
3.4过程实现：系统以（0.1±0.025）MPa/s的速率升压至3.0MPa，进入保压倒计时从180s→0，然后系统泄压，降压至0。系统再在5s内使压力从0升至0.05MPa，进入保压倒计时从15s→0，系统以（0.1±0.025）MPa/s的速率升压至1.0MPa，进入保压倒计时从15s→0，然后泄压至0；观察实验喷头，喷头在整个试验过程中无渗漏为合格；
3.5点击系统停止，卸下洒水喷头，试验结束。
4结论
该洒水喷头试压测试设备经过我公司一年多的运用，完全能满足国标GB5135.1-2003规定的要求，实现洒水喷头测试过程的自动化，测试准确、操作简单，测试后可生成压力随时间变化的曲线图；喷头固定装置可快速拆装洒水喷头；安装架和水槽结构简单、美观实用，可增加喷头固定装置的安装密度和方便排水。
参考文献：
[1]GB50084-2001，自动喷水灭火系统设计规范.
[2]GB5135.1-2003，自动喷水灭火系统第1部分：洒水喷头.
[3]公安部消防局，消防安全技术实务.
[4]公安部消防局，消防安全技术综合能力.
关键词：洒水喷头；自动喷水灭火系统；压力传感器；输入模块；输出模块；变频器；显示器；控制器；稳压罐
1技术背景
自动喷水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。国内外应用实践证明：该系统具有安全可靠，经济实用、灭火成功率高等优点。是扑救、控制建筑物初期火灾最为有效的自救灭火设施，自动灭火系统具有自动探测火灾、自动灭（控）火的双重效能、具有安全可靠、经济实用、灭火成功率高等优点。洒水喷头是自动喷水灭火系统最基础、最关键的执行元件，其质量好坏影响自动喷水灭火系统的安全性和可靠性。而洒水喷头的水压密封和耐水压强度性能试验是保证洒水喷头质量的关键。因此，需要设计一种测试准确、操作简单的洒水喷头试压测试设备。
根据GB5135.1-2003《自动喷水灭火系统第1部分：洒水喷头》水压密封和强度试验要求，喷头试样安装在试验装置上，使管路充满清水，排除管路中的空气。以（0.1±0.025）MPa/s的速率升压至3.0MPa，保持压力3min，然后降压至0。再在5s内使压力从0升至0.05MPa，保持压力15s后，以（0.1±0.025）MPa/s的速率升压至1.0MPa，保持压力15s后降压至0。喷头在整个试验过程中应无渗漏。现有的洒水喷头试压设备不能满足标准要求的升压速率，且喷头固定装置一般是个可与洒水喷头螺纹连接的接头，拆卸洒水喷头需要的时间很长，试压效率低下。
2试验设备内容介绍
本试验设备的目的在于克服上述不足，提供一种测试准确、操作简单的洒水喷头试压测试设备。
为实现上述目的，本试验设备的技术解决方案是：洒水喷头试压测试设备，包括供水装置、测试装置和控制装置，供水装置包括依次顺序连接的水箱、水泵、稳压罐、供水管和排水管；测试装置包括测试水管，测试水管上设有用于固定洒水喷头的喷头固定装置；测试水管与供水管连通；控制装置包括变频器、压力传感器、泄压组件、显示器和控制器；变频器与水泵的电机连接；压力传感器设于供水管上；泄压组件设于排水管上；控制器与变频器、压力传感器、泄压组件、显示器连接。
压力传感器可输出实时压力，变频器可输出电机转速信息；
控制器包括：
计时模块，用于输出时间信息；
输入模块，用于输入设定压力、设定时间；
控制模块，连接变频器、压力传感器、泄压组件、显示器、计时模块、输入模块，用于将设定压力与实时压力的偏差值进行PID运算，并将计算结果转为电机所需的转速和时间输送给变频器和/或将计算结果的泄压组件所需的泄压信息输送给泄压组件，还用于根据实时压力和时间信息生成压力随时间变化的曲线图数据，还用于将实时压力、设定压力、设定时间、压力随时间变化的曲线图数据、电机转速信息输送给显示器显示，如图1所示。
图1
泄压组件包括设于排水管上的气动球阀和设于气动球阀气路上的电磁阀，电磁阀与控制器连接。
机架包括底座、设于底座上方的水槽和设于水槽内的安装架，测试水管设于安装架上，水槽与水箱之间通过回水管连通；安装于机架的前后侧均设有倾斜的面板，测试水管设于面板的内侧，喷头固定装置的上端穿过面板伸到面板的外侧。水槽可收集测试水管漏出的水并回收至水箱。倾斜状的面板既方便上下布设的测试水管上的洒水喷头的安装，又可使洒水喷头拆卸时的漏水顺着面板流入水槽内。安装架的前后侧均设有面板，可同时在安装架的前后侧设置测试水管，增加测试水管的集中度，减少安装架的体积，如图2所示。
图2
喷头固定装置包括阀体、活塞和阀座，阀座固定在测试水管上，阀体的下部固定在阀座上，阀体的上部设有容纳洒水喷头连接部的槽口，槽口的两侧壁上均设有用于卡住洒水喷头连接部的凹槽；阀体在槽口与阀座之间设有阀腔，阀座内设有连通阀腔和测试水管的第一通道，活塞可滑动设于阀腔内，活塞与阀座之间设有弹簧，活塞与阀腔内壁之间设有阀腔密封圈，活塞内设有连通顶面和底面的第二通道，活塞的上部为锥台形状，活塞的上部设有喷头密封圈。洒水喷头的连接部插入槽口后旋转，使洒水喷头的连接部卡在凹槽内，拆装方便，快速。
控制器包括开关模块，开关模块可开关控制器。
供水装置上设有排水阀、压力表、压力传感器及压力泄放阀；测试装置包括若干个测试水管，每个测试水管的一端设有进水阀门、另一端设有排水阀门，这样在试压过程中可以排出管道内的空气，使管道内不会因有空气原因而影响压力的稳定性；可同时对多组测试水管进行测试，也可单独对一组测试水管进行测试。
测试水管由复数段测试支管串接组成，复数段测试支管并排设置。可减少测试水管的长度，增加测试水管的纵向分布密度。
稳压罐包括罐体，罐体的下部设有出水口，罐体的中下部设有进水口，罐体的上部设有电触点压力表和气阀，控制器与电触点压力表连接。电触点压力表可观察稳压罐内的压力状况，当压力超过设定值时，可向控制器发出电信号使水泵停止工作，从而起到保护罐体安全作用。
控制装置、水泵、水箱均设于机架上，机架上设有控制台，控制台上设有显示器、压力表、电触点压力表和开关模块。整个测试设备集中在机架上，既减少了空间也方便移动。 通过采用上述的方案，本试验设备的有益效果是：本试验设备的控制装置对比压力传感器的实时传输压力信息，通过变频器控制电机转速以控制供水管的升压速度和保压时间，通过泄压组件控制供水管的泄压压力；实现测试过程的自动化，测试准确、操作简单，测试后可生成压力随时间变化的曲线图；喷头固定装置可快速拆装洒水喷头；安装架和水槽结构简单、美观实用，可增加喷头固定装置的安装密度和方便排水。
图3
如图3所示，本洒水喷头试压测试设备，包括供水装置、测试装置和控制装置，供水装置包括依次顺序连接的水箱11、水泵12、稳压罐2、供水管31和排水管36；测试装置包括测试水管41，测试水管41上设有固定洒水喷头的喷头固定装置42；测试水管41与供水管31连通；控制装置包括变频器56、压力传感器53、泄压组件54、显示器52和控制器51；变频器56与水泵12的电机121连接；压力传感器53设于供水管上；泄压组件54设于排水管36上；控制器51与变频器56、压力传感器53、泄压组件54、显示器52连接；控制器51对比压力传感器53的实时压力与控制器51内的设定压力计算电机121需要的转速和时间，将转速和时间信息输送给变频器56，由变频器56控制电机121的转速和时间来控供水管31的升压速度和保压时间，显示器52可用于显示实时压力和电机转速等信息。
3试验步骤实现
3.1前期准备：将洒水喷头安装在喷头固定装置42，打开控制器51电源；
3.2设置试压参数：设定压力、保压时间、泄压门限、电机最大转速及最小转速；
3.3点击系统启动，点击开泵，系统将按设定压力与实时压力的偏差值进行PID运算，并将计算结果转为电机所需的转速和时间输送给变频器56和/或将计算结果的泄压组件54所需的泄压信息输送给泄压组件54；系统还根据实时压力和时间信息生成压力随时间变化的曲线图数据，将实时压力、设定压力、设定时间、压力随时间变化的曲线图数据、电机转速信息输送给显示器52显示。
3.4过程实现：系统以（0.1±0.025）MPa/s的速率升压至3.0MPa，进入保压倒计时从180s→0，然后系统泄压，降压至0。系统再在5s内使压力从0升至0.05MPa，进入保压倒计时从15s→0，系统以（0.1±0.025）MPa/s的速率升压至1.0MPa，进入保压倒计时从15s→0，然后泄压至0；观察实验喷头，喷头在整个试验过程中无渗漏为合格；
3.5点击系统停止，卸下洒水喷头，试验结束。
4结论
该洒水喷头试压测试设备经过我公司一年多的运用，完全能满足国标GB5135.1-2003规定的要求，实现洒水喷头测试过程的自动化，测试准确、操作简单，测试后可生成压力随时间变化的曲线图；喷头固定装置可快速拆装洒水喷头；安装架和水槽结构简单、美观实用，可增加喷头固定装置的安装密度和方便排水。
参考文献：
[1]GB50084-2001，自动喷水灭火系统设计规范.
[2]GB5135.1-2003，自动喷水灭火系统第1部分：洒水喷头.
[3]公安部消防局，消防安全技术实务.
[4]公安部消防局，消防安全技术综合能力.