宁强县天生桥水电站消防系统设计

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宁强县天生桥水电站消防系统设计

作者：佚名文章来源：技术论文点击数：更新时间：2008-10-13 8:55:50

　   过去人们对中小型水电站的消防设计一直不够重视，特别是小型水电站的化学消防器材数量模糊、发电机水喷雾消防的操作不够明确，给业主购买化学消防器材和水电站的运行带来很多不便。本文介绍陕西省宁强县天生桥水电站的消防设计，为今后小型水电站的消防设计提供可以参考的经验。
1 电站概况
　　天生桥水电站位于陕西省宁强县西流河上，是二郎坝水电工程梯级电站中的一级电站，为坝后式，电站装有3台立式混流式机组，装机容量3×4000kW，水头范围61.39～103.02m。该电站已于1999年建成发电。
2 电站消防设计
　　电站的消防设计主要包括发电机消防、主厂房消防和副厂房消防等。根据GBJ71－84《小型水力发电站设计规范》：“水电站水头在30m以上，消防供水可采用自流供水。”该电站的水头大于30m，因此消防水源采用自流供水方式。
　　天生桥水电站为小型电站，依据SDJ278－90《水利水电工程设计防火规范》、GBJ140《建筑灭火器配置设计规范》及GBJ16－87《建筑设计防火规范》，电站的主、副厂房及安装间耐火等级和火灾危险性分类为二级／丙类，因此，除建筑物设计符合上述规范外，主厂房设置消防箱，采用水消防，消防水源由一根DN80的消防总供水管接自技术供水总管，经减压阀及安全阀后，供给厂房内消防箱；副厂房设置化学器材，采用化学器材消防；发电机装设固定式喷雾灭火系统，采用水喷雾消防。消防设备主要包括水消防设备、化学消防器材等。由于卤代烷对环境有破坏作用，从环境保护方面考虑，化学消防不选用此类消防器材。
3 电站技术供水系统设计
　　根据GBJ71－84《小型水力发电站设计规范》和电站的水头情况，天生桥水电站技术供水方式采用自流减压供水，供水系统设计为全厂1根供水干管，3个取水口设于每台机组压力钢管蝶阀前，经过滤水器后均“T”型接于供水干管，3个取水口可互为备用，保证电站厂内用水。当电站枢纽引水洞或压力钢管检修时，可由在电站尾水池处所设的备用取水口通过临时装设潜水泵的方法将水送至供水干管，以满足此时电站厂房的用水要求。
4 发电机消防设计
　　发电机采用天津发电设备厂提供的设备，发电机消防利用装设在发电机上的固定式水喷雾装置，采用水喷雾灭火，要求灭火水压0.3～0.5MPa。发电机灭火水源接自厂房消防箱，厂房消防箱为双接头消防箱。消防箱与发电机消防供水管由一段软管连接。一般情况下，软管与发电机消防供水管是断开的，当发电机发生火灾时，临时连接软管，打开与消防栓连接的闸阀，即可进行灭火；灭火完毕，关闭闸阀，断开软管。
5 主厂房消防
5．1　主厂房消防设计
　　每个机组段设1个消防箱，主厂房内设置3个消防箱，消防箱为双接头，消火软管（即水龙带）长度20m。根据厂房布置情况，消防箱安装在主厂房发电机层上游侧的墙上，消防箱下缘距地面1.0m。发生火灾时，连接消防箱内的水龙带，打开消防栓，即可进行灭火。
5．2　主厂房消防系统的水力计算
　　消防系统的水力计算目的是校核给定水头下喷射水柱的长度（或高度）能否达到灭火范围。
　　由于发电机要求灭火水压为0.3～0.5MPa，暂定减压阀后的压力为0.55MPa。
　　（1）校核给定水头下喷射水柱的长度能否达到灭火范围。
     喷射水柱的有效半径
　　 R＝L＋H_k
式中　L——消火软管长度，20m；　
　　 H_k——水柱射程，m。
　　由于地形地质所限，副厂房位于主厂房端头。主厂房长度为24.37m，副厂房长12.9m，宽14.4m，副厂房对角线长度19.33m，由此可知水柱射程应不小于19.33＋24.37＝43.7m（水柱射程如能满足副厂房需要，则副厂房可不再装设消防箱）。消火软管长度为20m，喷射水柱密集部分的长度即水柱射程应不小于H_k＝43.7－20＝23.7m。　　
    以下计算H_k是否满足此要求。减压阀后的压力为0.55MPa，由消火水头
　　H＝h₁＋h₂＋h₃＋H₀
    可求得消火软管喷嘴出口需要的压力
    H₀＝H－（h₁＋h₂＋h₃）
式中h₁——减压阀至消火软管的高程差6.645m；
    h₂——消火管网的水头损失，经计算得2.43m；　　
    h₃——消火软管的水头损失，经计算得1.875m
因此　H₀＝55－（2.43＋1.875＋6.645）＝44.05m
　　消火软管喷嘴直径

式中　n——同时工作的喷嘴数量，n＝2；　
      d——喷嘴直径，mm；　
      Q——喷嘴流量，m³／s，通常取2.5～4L／s，此处取3.5L／s，则Q＝2×3.5＝7L／s。
　　计算得d＝21.8mm，取标准直径d＝22mm，系数Φ＝0.00025／（d＋1000d³）＝0.007 657，那么消火软管喷嘴水柱射程高度：
　　H_B＝H₀／（1＋H₀×Φ）＝32.94m射流H_k＝βH_B，系数β取0.725，则H_k＝23.88m，大于厂房所需要的水柱射程23.7m。所以喷射水柱的长度达到灭火范围，主、副厂房消防均可满足。
　　（2）校核给定水头下喷射水柱的高度能否达到灭火范围。
　　当水柱垂直喷射时，再加上6～8m的裕量，那么水柱射程H_k＝23.88－8＝15.88m，而厂房高度为10.579m，因此喷射水柱的高度达到灭火范围。
　　由以上计算可知，喷射水柱的长度和高度均可达到灭火范围，减压阀后压力为0.55 MPa合理。由此可以得出结论：要同时满足发电机和厂房的消火要求，减压阀后的压力不应小于0.55MPa。
5．3　起重机消防
　　起重机消防采用化学器材消防，配置二氧化碳灭火器MT₃两个，并将灭火器放置于主厂房内。
6 副厂房消防设计
6．1　水机副厂房设计
　　油库：油库内有3台2.5m³的储油桶，其直径小于3m，因此油库内不装设水喷雾装置，而是采用化学器材灭火，即配置手提式泡沫灭火器MP₆两个、推车式泡沫灭火器MPT₆₅一台、1个砂箱，并将灭火器材放置于油库的出入口。
　　油压装置室：油压装置室配置手提式泡沫灭火器MP₆两个、推车式泡沫灭火器MPT₆₅一台，并将灭火器材放置于油压装置室的出入口。
　　空气压缩机及贮气罐室：空气压缩机及贮气罐室配置手提式干粉（贮压式）灭火器MFZ₅两个，并将手提式灭火器悬挂于空气压缩机室的墙壁上。
6．2　电气副厂房设计
　　中央控制室配置手提式干粉（贮压式）灭火器MFZ₅两个，推车式干粉灭火器MFT₇₀一台；配电装置室配置手提式干粉（贮压式）灭火器MFZ₅两个。并将手提式灭火器悬挂于各房间的墙壁上；主变压器配置手提式干粉（贮压式）灭火器MFZ₄两个，推车式干粉灭火器FT₇₀一台，并放置于变压器附近的房间内。发生火灾时，以上设备可达到消防的目的。
　　穿越各机组段之间的架空电缆，在每个机组段集中设置手提式干粉（贮压式）灭火器MFZ₅两个；电缆夹层的出入口设置砂箱一个，手提式干粉（贮压式）灭火器MFZ₅两个，推车式干粉灭火器MFT₇₀一台，并至少配备两个防毒面具。

参考文献：
［1］天津大学水利系．小型水电站中册水轮机部分［M］．北京：水利电力出版社．1999．

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