研究纯水液压及高效细水雾灭火系统
文章来源:网络  人气:  发表时间:2019-04-18 22:22
    在20世纪,由于耐油合成橡胶的出现以及石油加工的日趋成熟,矿物型液压油因具备良好的综合理化性能取代了水而成为了最主要的工作介质。但油压传动存在着严重的环境污染及易燃问题,这同社会无公害绿色环保发展趋势有着很大的矛盾;相对油而言,水本身独有清洁和阻燃等特点,正好满足了现代社会对工业工程提出的安全、环境友好的要求,这也是最近20年来纯水液压传动技术持续复苏的根本动力。加之新型材料的发展、精密加工技术的进步和新结构的液压元件研制成功,基本克服了初始水压传动存在的诸如易腐蚀、易磨损、泄漏大、效率低等缺点,使纯水液压传动技术在最近十年内取得了长足的进步,并重新开始广泛进入食品、造纸、纺织、医疗器械、消防、冶金、采矿、原子能动力厂、海洋开发等领域。具有十分诱人的发展前景。应指出的是:文章中“纯水液压传动”中的“纯水”是指纯粹的天然水,即不含任何添加剂的水。
2 纯水液压传动的研究内容及应用趋势
      因为水所固有的物理特性,故纯水液压传动技术的研究主要集中在介质、材料、元件、控制等方面如图1所示。
图1 纯水液压传动的研究内容
      纯水液压传动的应用趋势可分为几个阶段,如图2示。目前纯水液压传动已经进入了实际应用的第一阶段,应用场台主要包括几个小的特殊应用领域:喷雾、消防灭火、货物的装卸;原子反应堆的冷却;船舶、飞机的高压清洗;食品加工行业。
图2 纯水液压传动的应用比重与趋势
3 高压高效细水雾灭火系统的研究意义及研究概况
3.1 细水雾灭火技术的复出
      早在20世纪40年代,人们就提出了细水雾灭火.并应用于轮船上。但在当时,由于水喷淋是灭火技术的主要发展方向,细水雾系统的研究遭到了搁浅的命运。到了加世纪90年代,随着科学技术的进步、人们防、灭火观念的转变,加之哈龙替代问题的提出(至今仍广泛使用的卤代烷系列灭火系统严重地破坏大气臭氧层,1987年的联合国环境保护公约—— “蒙特利尔公约”已明确对各签约国提出具体目标,要求在21世纪初叶取代卤代烷系列),呼唤着这一古老而又崭新的灭火技术的复出。
      国际上推崇的卤代烷替代系统包括细水雾系统、低压二氧化碳系统、快速喷水灭火系统和混合气系统。传统的气体灭火技术对消防人员有很大的危害,并且二氧化碳的大量排放可使地球表面的温度升高;灭火用水量高、水渍损失大、误动作后果严重等问量则是水喷淋系统难以解决的,而细水雾系统在灭火效能、工程造价、释放后二次灾害等方面均优于水喷淋系统,它还具有无环境污染(不破坏大气臭氧层) 灭火迅速、灭火用水量和系统储水量少、水渍损失极小、不需水池、安装十分便捷以及适用于特殊火灾(如计算机房、航空器火灾等)等特点,另外,细水雾灭火系统的适用范围非常广泛,一般包括:A类火灾中一般固体物质表面的火灾;B类火灾;C类火灾;D类火灾。此外,ABB Stromberg Research Center的带电I吱放细水雾试验表明.细水雾具有良好的电绝缘性能。可见甩胡水雾灭油火和电器火灾是很有效的。因此它已成为发达国家应用最为广泛的哈龙替代系统之一,现在正对其在民用建筑、可燃液体储存空间及电气设备问的应用进行研究。
3.2 系统应用于高屡建筑中小型初发火变的灭火
      我国现代建筑正逐渐向高层化发展,但高层建筑的消防灭火问题却存在着严重的隐患。高层建筑起火而无法迅速有效扑灭的其中一个原因是高层消防用水压力不足,特别是在灭火的中后期。即使在装有自动喷水灭火系统的地方,由于水压较低,水碛淋系统所喷出的水覆盖的空间小,这样,灭火效果的提高则需要以缩小住户的有效住宅空间来作为代价。
而纯水液压传动的基本特征就是能够输出高压水流,如果采用高压高效纯水液压灭火系统的话,则不必和现有的喷水灭火系统一样,在楼层中间再额外地设置几个中转加压泵站机房,这样不仅可以显著提高高层建筑喷水灭火系统的灭火效果,大大减少灭火系统成本,而且还有效地扩大了高层楼房的实际使用面积。同时,高压水雾化具有动力消耗小、系统简单、占用空间小、布置方便等优点,但其形成条件是消防水必须具有足够高的压力,一般来说,不得低于10 MPa,纯水液压系统的输出压力通常在10—32 MPa,这正好满足高压水雾化的基本条件。
因此,采用纯水液压传动技术的高压高效灭火系统在高层建筑的中小型初发火灾灭火中,将会有着其他灭火系统所无法比拟的优越性。
3.3 国内外研究概况
      目前国外只有美国、日本、德国、芬兰和丹麦等少数几个国家掌握了该技术。为了占领这一新的消防灭火应用领域市场份额,国外公司有关的关键技术资料处于保密阶段,且其产品价格也很昂贵。德国和丹麦于近年各自推出了轻便易操作的高压高效细水雾灭火机,而国内尚无纯水液压细水雾灭火设备生产和销售,但浙江大学现已着手进行高压高效细水雾灭火系统的研制。
4 高压高效细水雾灭火系统介绍
4.1 系统简夼
      选定易远距离操纵的细水雾灭火机作为近期研究阶段的实际研制对象,它是一种可移动式灭火设备,适用于扑灭易燃、可燃液体和特殊产品保护的中小型初发火灾。系统由高压纯水液压泵、高压纯水液压阀、水箱、喷嘴、不锈钢管道等组成,白备一个100 L的水箱,图3为其系统组成原理图。
图3 纯水液压高效细水雾灭火机原理图
      灭火系统工作时,由一台汽油机驱动九柱塞式纯水液压泵,产生持续均匀无波动的高压水,当水流经特殊喷嘴时,迅速生成均匀的充分雾化的雾状团块并喷出,厚厚的水雾使火场及火源迅速降温并与空气隔绝,从而达到短时间扑灭火的效果。它的用水量只有普通喷水灭火系统的1/10左右,效率相当高。其自备的100 L水约可实现6 rain的有效灭火。系统工作压力为14MPa。
      另外,为使其通用性较强,在结构设计时.应注意系统与消防车的匹配和与消防水龙的对接.以胜任持续性灭火。该灭火机能在狭小的困难区域使用,特别是在保护人员安全的灭火应用场合非常有效。
4.2 系统独特之处
      工作上常见的雾化方法有:压力式、气动式、旋转式以及对冲式和振动式。一般消防用水雾都是通过气动式来形成的,这种系统体积很大,只适用于固定式的灭火,且水雾粒径很大,与水喷淋系统差不多;而纯水灭火系统则是直接对水的高压雾化,水雾粒径极细,一般在100Ⅻ,左右,在喷嘴的构成及成雾原理上均有着质的区别。
4.3 系统优势
      1)能迅速抑制和去除火场的空气;
      2)能非常有效地降低热辐射引起的危害;
      3)能方便地到达火场隐蔽的角落,碱小重新起火的危险;
      4)高速的完全雾化喷射可彻底渗透到深层的余烬中,也可起清洁作用;
      5)水的消耗少,水的危害也低;
      6)生产设备经常能在短期内迅速恢复使用;
      7)环境友好、价格低廉。
4 结论
      高压细水雾灭火系统在喷水方式、成雾原理、灭火机理、灭火效能、应用范围及系统经济性能比上均产生了质的飞跃,工程应用前景十分乐观,同时,水的高压雾化也是射流技术在灭火领域新的应用。应用纯水液压技术的细水雾灭火系统将会在未来一段时间内,成为哈龙灭火系统的有效替代物


 
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