徐春峰

摘 要：水喷雾灭火系统广泛应用在变电站工程中油浸式电力变压器的保护，其应用范围和数量正在逐步扩大，但是在已经投入运行和正在施工的系统中亦存在较多问题，其中包括产品质量、施工质量等问题。本文首先介绍了水喷雾灭火系统的灭火原理、系统的组成及施工工艺，然后结合某220 kV变电站工程实际情况，重点阐述了水喷雾灭火系统在应用过程中的优缺点，最后对相应的问题提出解决方案。

关键词：水喷雾灭火系统;主变压器;施工工艺

中图分类号：TU892文献标识码：A文章编号：1003-5168（2020）31-0093-04

Application of Water Spray Fire Extinguishing System

in Substation Engineering

XU Chunfeng

（Powerchina Beijing Engineering Corporation Limited，Beijing 100024）

Abstract： Water spray fire protection system is widely used in the protection of oil immersed power transformers in substation projects. Its application scope and quantity are gradually expanding， but there are still many problems in the system that has been put into operation and under construction， including product quality and construction quality. This paper first introduced the principle of fire extinguishing system， the composition and construction technology of the water spray fire extinguishing system. Then， combining with the actual situation of a 220 kV substation， the advantages and disadvantages of the water spray fire extinguishing system in the application process were elaborated， and finally the corresponding solutions were put forward.

Keywords： water spray fire protection system;main transformer;construction technology

1 研究背景

水喷雾系统在世界上工业发达的国家应用很普遍，尤其在石油化工、电力等行业得到了广泛的应用，后续我国引进的大型成套石化、电力设备均配置了水喷雾系统。我国20世纪60年代开始研究水喷雾灭火系统，于70年代将研究成果应用在变压器的保护等方面，并从1982年开始组织相关人员对水喷雾灭火系统进行全面深入的研究，实现了产品系统的配套和工程应用技术的完善，使水喷雾系统的应用呈现出蓬勃发展的局面，保护对象包括油浸式电力变压器、液化石油气储罐、输煤装置等，其应用范围和数量正在逐步扩大。笔者所参与施工的变电站主变压器的消防保护也大都采用了该系统，但是在已经投入运行和正在施工的系统中发现了较多问题，其中包括产品质量、施工质量等方面的问题，直接影响水喷雾系统的正常工作。本文结合多年工程实践经验，以某220 kV变电站工程为例，对水喷雾系统的应用情况以及存在问题的改善进行了具体阐述，以期为相关施工人员和研究者提供有益参考和借鉴。

2 水喷雾灭火系统介绍

水喷雾灭火系统是利用水雾喷头在一定水压下将水流分解成细小的水雾滴喷射到物体表面从而进行灭火或防护冷却的一种固定式灭火系统，该系统源于自动喷水灭火系统，具有安全可靠、经济实用等特点，适用范围较广，灭火效率较高。

2.1 灭火原理

水喷雾的灭火原理包括表面冷却、窒息、乳化、稀释。这些灭火原理使水喷雾具备更加广阔的适用范围，更高效的灭火效率，并且由于它细小水雾滴的形式所具有的不会造成液体火飞溅、电气绝缘度高的特点，在扑灭可燃液体火灾和电气火灾中得到广泛的应用[1]。

2.2 系统组成

水喷雾灭火系统主要由消防水池、消防水泵、供水管网、雨淋阀组、过滤器和水雾喷头等组成。雨淋阀组是水喷雾灭火系统比较重要的组件，由雨淋阀、电磁阀、压力开关、水力警铃、压力表以及配套的阀门等部件组成[2-4]。

2.3 系统特点

水喷雾灭火系统的特点为：第一，水喷雾灭火系统构造简单，安装方便，易于操作，灭火效率高;第二，灭火介质选用水，便于取用且较为廉价;第三，保护对象主要是火灾危险性大、扑救难度大的专用设施或设备，主要扑救固体火灾、丙类液体火灾和电气火灾;第四，水喷雾不仅可用于灭火，而且可用于控火和防护冷却。

3 某220 kV變电站水喷雾系统

3.1 工程概况

某220 kV变电站室外终期布置容量180 MVA主变压器共4台，本期安装2台。主变压器水喷雾灭火系统独立设置，由消防水池、消防泵、雨淋阀组、过滤器、供水管网、水雾喷头及主变火灾报警系统组成。

为便于集中控制，将雨淋阀组集中布置在雨淋阀组间，采用规格为DN150的雨淋阀4套。蓄水池设在1#变电楼地下一层，为钢筋混凝土结构，有效容积为200 m3，满足消防要求。蓄水池进水管管径为DN50，流量为10 m3/h，消防补水时间小于48 h。进水由液位计和电动蝶阀控制，并设有人孔，以便于进行蓄水池的日常清理维护。蓄水池设有通气管、溢流排水措施及高低液位报警显示功能。蓄水池北侧消防泵房内设有2台消防水泵，1用1备。在消防水泵出口设有旁通管及电动泄水阀，连接到消防蓄水池，可满足消防系统定期自动巡检的需要。为保证水喷雾灭火系统的响应时间不大于45 s，水喷雾系统设有自动控制、手动控制和应急操作三种控制方式。主变压器设有感温探测装置，当发生火灾时，火灾报警信号传至消防控制室，自动开启雨淋阀及消防水泵，实现自动喷水灭火。当采用手动控制方式时，火灾报警信号经人工确认后，在控制室由人工远距离启动雨淋阀及消防水泵，实现水喷雾系统喷水灭火。消防泵房设有消防水泵的就地控制装置，主变压器附近设有现场应急操作消防控制柜，可以就地人为操作消防水泵和雨淋阀，实现水喷雾灭火系统的应急操作[5-7]。

3.2 施工工艺

施工准备→主干管及立管安装→喷头分层干支管安装→水泵等设备安装→管道试压、冲洗→喷头安装→系统调试联动试验→竣工验收。

3.2.1 施工准备。主变压器基础及防火墙已施工完毕，现场清理干净，管道安装需要的基准线已标明，设备基础符合设计要求，达到安装条件。

系统施工使用的材料、管材和管件进行了现场检验，符合施工设计要求和国家现行有关标准规范的规定，并具有出厂合格证。

水雾喷头、雨淋阀的规格型号符合设计要求，并附有出厂合格证;喷头的外观无加工缺陷和机械损伤现象;雨淋控制阀的阀瓣和操作机构动作灵活可靠，无卡涩现象;阀体内清洁，无异物堵塞;水力警铃的铃锤转动灵活，手动旋转轻，无阻滞现象。

3.2.2 管道安装。水喷雾系统管道采用镀锌钢管，卡箍沟槽式连接。安装时严格按施工设计图要求进行放线、敷管。管材按施工图尺寸进行下料、校直、套丝、去毛刺、飞边并清除管道内部的杂物。

卡箍沟槽式连接前对机器进行了检查，使用状况良好，准备好相应管径的成套连接件。首先将管道按照图纸要求用滚槽机压出沟槽，在滚槽机滚压沟槽过程中，严禁管子移位（纵向或角向移位）。安装时将橡胶密封圈套上接口部位的一端，移动橡胶密封圈，使橡胶密封圈位于接口中间部位，在橡胶密封圈上涂抹润滑剂，在接口位置的橡胶密封圈的外侧安放沟槽式接头，确保接头内缘卡进沟槽内，并置于沟槽中间位置，用手力压紧卡箍的耳部;在卡箍螺孔位置，穿上螺栓，并均匀轮换拧紧螺母。

管道安装前将所需支架预制加工好，在立管安装完毕对照图纸检查无误后，将支架固定在两侧防火墙上或地面预埋件上，并与管道有效连接固定。

3.2.3 设备安装。消防泵、稳压泵及气压罐等设备进场后首先要检查设备器材的三证（合格证、生产许可证和产品检测报告）是否齐全，外观有无明显的机械损伤，规格、品种、型号是否符合施工图要求，铭牌是否清晰，并报请监理验收。根据泵房设计图检查泵的基础应比泵底座宽100～150 mm，高于地面100～300 mm，并检查泵的纵横坐标、中心线、标高、基础几何尺寸、地脚螺钉孔预留位置大小、深度是否符合要求。

雨淋阀组的主要作用是接通或关断水喷雾灭火系统的供水，它能够通过远程电控信号开启，也可以接收传动管信号开启或直接通过手动应急操作阀开启。雨淋阀组安装在雨淋阀室便于操作的明显位置，距墙约1.2 m。雨淋阀旁设置标明防护区的金属标志牌。

水力警铃安装在雨淋阀室的外墙上，水力警铃和报警阀的连接管采用镀锌钢管。

3.2.4 管道试压及冲洗。水喷雾管网主管道施工完毕后按设计要求进行水压试验，管网水压强度试验压力值为1.4 MPa，缓慢升压，达到试验压力后稳压10 min，管网无泄漏和变形，且压力下降不大于0.05 MPa。然后将压力降到工作压力进行严密性试验，稳压24 h，压力不下降、无渗漏。试压合格后连续做冲洗工作，出水口设在主变附近泄水井内，出水颜色与进水颜色基本一致时，冲洗结束。

3.2.5 喷头安装。水雾喷头是变压器水喷雾系统的关键。喷头采用离心雾化型水雾喷头，规格、型号按施工设计图要求。喷头的安装间距及位置按施工图要求进行安装。安装喷头时采用工厂配备的专用扳手。喷头与被保护对象的水平距离不小于0.9 m。安装喷头时，在喷头连接螺纹处缠适量的密封带，用手将喷头拧入接管螺纹，再用专用扳手卡住喷头框架方头部分施工拧紧，拧紧力矩为10～20 N·m。

由于主变压器的设备较高，按照设计要求喷头布置3层，有的部件如油枕局部凸起较高处另设1～2个局部喷头保护，见图1、图2。

3.2.6 报警及控制。本期主变压器为室外露天设置，采用了两路感温电缆：一路为开关量感温电缆，距离变压器表面5～10 mm;另一路为模拟量温感温电缆，紧贴变压器表面布置。油枕、油箱以及输油管路等均缠绕了感温电缆。考虑到高压套管是火灾多发部位，在所有套管的根部也绕上一圈的模拟量感温电缆，实现了变压器的全方位保护，可及时感应到变压器表面温升和外部火灾。变压器的灭火启动控制流程如图3所示。

3.2.7 水喷雾系统调试。系统调试由专业技术人员、业主、监理工程师共同研究方案，并由施工方统一负责实施。调试在消防监督机构的监督下进行。

水喷雾系统调试前应对整个系统进行检查，保证供水水源、电源、水泵、报警阀组等设备设施满足调试要求，电气设备具备联动调试条件。消防水泵启动时间符合设计规定，稳压泵调试，打开水泵回流管阀门，使管网内压力下降至稳压泵启动压力时，稳压泵立即启动，當管网压力达到设计压力时，稳压泵自动停止运行;关闭水泵和末端试水阀，雨淋阀复位后水力警铃应停止报警。

由于严格按照相关施工图纸和技术规范施工，并加强过程控制，本期主变压器水喷雾试验取得了良好效果，得到了监理和业主的一致认可，并顺利通过消防部门的验收，为变电站的投产运行提供了有力的消防安全保障。

4 施工过程遇到的一些问题和经验教训

4.1 支架固定

目前，消防管道普遍使用沟槽式卡箍连接的方式，这种连接方式对于管道的安装很方便，但是支架的安装位置是必须要重视的环节。例如：连续转弯处、异径接口处的支架必须重点加固。支架固定除了按标准图规定外，变压器周围环形多层配管的支架应采取特殊措施。因为变压器周围环管必须与变压器外壳保持一定的安全距离，绝不允许晃动或跌落，而变压器远离四周墙，管道支架不能固定在墙上而挑出太远。为了避免在试喷时管道产生较大晃动，在施工中采用槽钢或角钢竖立在变压器四周焊牢，然后在该槽钢或角钢上焊接横向槽钢牵连，形成围栏式支架，然后再于其侧向布置环形管及立管，按规定距离在支架上开孔，用U形卡固定。这样固定后，经过喷雾调试的多次考验，证明支架及管道的固定非常牢固，未出现明显晃动及松脱的情况。

4.2 喷头的布置

变电站主变压器是水喷雾灭火系统重要的应用对象，其不规则的外形使水雾喷头的布置较为困难。在水喷雾系统全部安装完毕后，进行了试喷，在首次试喷过程中，雾化效果比较好，消防泵等设备的启动反应时间均满足规范要求。但由于变压器的不规则形状，其表面对喷出来的水雾干扰极大，致使局部未能被水雾完全覆盖。对此，工作人员及时与业主、监理协商，并通过设计认可，在未覆盖完全的部位增加喷头，使其能够满足水量要求并达到足够的喷雾强度和完全覆盖变压器表面。

4.3 喷头的选用

水的雾化质量好坏与喷头的性能和加工精度有关，对于特定的水雾喷头，其工作压力的大小与雾径有直接关系，水的压力越大，雾状水的粒径越小，有效射程越大，功耗越多，但是，水雾喷头的工作压力不能无限增加，否则在经济上是不合理的。

在无法提高水雾喷头工作压力的条件下，要减少雾径必须使用新型的水雾喷头，即细雾喷头，从喷头的构造上加以改进，从而使水的雾化质量更高，粒径更小。要扩展水喷雾灭火系统的应用范围，并确保其经济适用性，减小喷雾的粒径是行之有效的措施之一。因此，需要生产厂家开发研制细雾喷头，以进一步推动水喷雾灭火系统的应用。

5 結语

水喷雾灭火系统在某220 kV变电站中的成功应用，充分展示了该系统经济、有效、安全、环保的优越性能，但在具体应用过程中，仍存在一些如喷头位置的布置等问题。研究者结合多个工程的实践经验，在施工中不断摸索总结，提出了相应的解决方案，指出了施工中应该注意的细节问题，充分发挥了水喷雾灭火系统的潜力。随着水喷雾灭火系统的发展，细水喷雾灭火系统等新型水喷雾灭火系统的出现，其必将在变电站主变压器的消防保护中获得更加广泛的应用。

参考文献：

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