管网式干粉灭火系统及方法

专利名称：管网式干粉灭火系统及方法
技术领域：
本发明涉及消防技术领域，具体涉及一种用于消防的管网式干粉灭火系统及方法。
背景技术：
火灾对于人们的生产生活以及经济发展均存在重大影响，因此在消防领域中，灭火设备是不可或缺的设备之一。常见的灭火设备有以下几种第一，消火栓消火栓是设置在消防给水管网上的消防供水装置，由阀、出水口和壳体等组成。消火栓按其水压可分为低压式和高压式两种；按其设置条件分为室内式和室外式以及地上式和地下式两种。第二，二氧化碳灭火器是将液态二氧化碳压缩在小钢瓶中，灭火时再将其喷出， 有降温和隔绝空气的作用。使用时先拔出保险栓，再压下压把(或旋动阀门)，将喷口对准火焰根部灭火。使用时要戴手套，以避免皮肤接触喷筒和喷射胶管，防止冻伤。使用二氧化碳灭火器扑救电器火灾时，如果电压超过600伏，应先断电后灭火。第三，干粉灭火器干粉灭火器内充装的是干粉灭火剂。干粉灭火剂是用于灭火的干燥且易于流动的微细粉末，由具有灭火效能的无机盐和少量的添加剂经干燥、粉碎、混合而成微细固体粉末组成。它是一种在消防中得到广泛应用的灭火剂，且主要用于灭火器中。在上述三种灭火设备中，对于很大的火势，用水为灭火介质时，水被气化而无法灭火；以二氧化碳为灭火介质时，其要受到断电因素的影响，这对于一些大型的例如供配电站等是不能断电进行灭火操作的，因此，以水和二氧化碳为灭火介质的灭火设备均会受到限制。对于干粉灭火器，干粉中的无机盐的挥发性分解物，与燃烧过程中燃料所产生的自由基或活性基团发生化学抑制和副催化作用，使燃烧的链反应中断而灭火；干粉的粉末落在可燃物表面外，发生化学反应，并在高温作用下形成一层玻璃状覆盖层，从而隔绝氧，进而窒息灭火。另外，还有部分稀释氧和冷却作用。干粉灭火器的使用场所基本不受限制，特别是对于一些不需要断电进行灭火的场所。传统的干粉灭火器一般是手提式和推车式。对于这两种形式的干粉灭火器，均是在有人值守时，若保护物发生火情，值守人员可取下灭火装置，拔出保险插销，灭火器对准保护物的着火点根部，按下应急启动手柄，快速灭火。但在无人值守的时候，现有的灭火装置一般不会自动喷出灭火剂，其自动化性能较低。鉴于上述干粉灭火器存在的不足之处，专利号为201020567900. 1的实用新型专利公开了一种多功能干粉灭火装置(见图1和图2)，对传统手提式的干粉灭火器提出了改进，其包括应急启动手柄1、压力表2、应急出粉软管或喷嘴3、控制阀4、贮粉罐6、保险插销 8和虹吸管10，贮粉罐6上口处安装有控制阀4，控制阀4上安装应急启动手柄1和压力表 2，应急启动手柄1上安装有保险插销8，虹吸管10设置在贮粉罐6内部，虹吸管10连接控制阀4的控制阀下端口 4-2 ；还包括干粉喷头9和感温玻璃泡11，在控制阀4的侧部有控制阀侧端口 4-1，干粉喷头9安装在控制阀侧端口 4-1外侧，干粉喷头9的喷嘴处安装有感混玻璃泡11。该多功能干粉灭火装置在使用时壁挂于防护区内(干粉喷头对准保护物)，无人值守时，当保护物发生火情，干粉喷头上的感温玻璃泡自动感应到温度破裂打开控制阀， 贮粉罐内的超细(或普通)干粉灭火剂在氮气的驱动下通过虹吸管喷出，自动灭火。在有人值守时，出现火灾，人员可以取下灭火装置，拔出保险插销，将应急出粉软管(或喷嘴)对准保护物的着火点根部，按下应急启动手柄，贮粉罐内的超细(或普通)干粉灭火剂在氮气的驱动下通过虹吸管喷出快速灭火(与手提式灭火器使用方式相同)。虽然专利号为201020567900. 1的多功能干粉灭火装置有自动灭火的功能，但这种干粉灭火器还存有以下不足之处第一，贮粉罐内预先将干粉和氮气贮存在罐内，使用时干粉在氮气的带动下喷出。 由于灭火器是长时间使用一次，贮粉罐悬挂时间长以后，干粉在重力作用下沉积在罐底，在需要灭火时，干粉没有形成一个松动的过程，致使出现气多粉少的情况，影响灭火效果。其次，控制阀门打开后，贮存在罐内的气体将全数喷出，因此只能形成一次灭火过程，当被灭的火重新复燃后，不能形成第二次或是多次灭火。第三，在灭火过程中，如有强风时，灭火器也照样喷射携带干粉的气流，由于干粉本身很轻，风力过大后对干粉的流动造成很大影响， 致使干粉无法按照预定的线路到达被保护物处，也就无法使火熄灭。第四，如果在一个灭火区内放置了 N个这样的干粉灭火器，由于感温玻璃泡一旦检测到温度后，其就打开控制阀， 这样，所有的干粉灭火器均会工作，对于火势小的情况，这将形成浪费。

发明内容
针对上述技术问题，本发明的目的在于提供一种能够进行单次或多次灭火，以及对每个划分的区域可以单独进行灭火的管网式干粉灭火系统及方法。实现本发明目的的技术方案如下管网式干粉灭火系统，包括设置于被保护区域各个分区处的火源探测器，火源探测器将检测到火焰中的光谱信号转换为电信号输出；以及设置于被保护区域处的温度探测器，温度探测器将检测到的火焰温度转换为电信号输出；以及控制器，该控制器接收来自于火源探测器和温度探测器的电信号后，或者两个以上火源探测器的电信号，发出灭火控制指令；以及与控制器电连接的供气装置，该供气装置根据控制器的指令输出具有压力的氮气；以及通过输气管与供气装置连接的雾混罐，控制器输出指令开启雾混罐上的阀门，通入供气装置提供的氮气使贮存在罐体内的干粉灭火剂松动后再与氮气充分混合形成气粉流输出；以及设置与分区数量对等的分区电动阀，分区电动阀与控制器电连接，分区电动阀通过管道与雾混罐连接；以及通过管道连接于各个分区电动阀输出端的喷嘴。管网式干粉灭火方法，包含以下步骤 步骤1，控制器判断是否有两个及以上火源探测器信号，或者同时有火源探测器信号和温度探测器信号，若判断结果为是则进入步骤2 ；步骤2，控制器控制供气装置上的电动阀门开启，控制器控制供气装置输出气体到雾混罐中，使雾混罐内的干粉灭火剂松动后再与氮气混合形成气粉流，混合达到设定的时间时，进入步骤3 ；步骤3，控制器控制雾混罐的输出电动阀以及所有分区电动阀均开启，含有干粉灭火剂的气粉流通过喷嘴喷射到被保护区域内进行首次灭火；步骤4，间隔M分钟后，控制器根据各分区的火源探测器传送的信号，判断各分区内是否还存在未灭火和/或复燃火，若判断结果为是，进入步骤5 ；步骤5，控制器控制对应于具有火源处的分区电动阀开启，含有干粉灭火剂的气粉流通过喷嘴喷射到该分区内对该分区单独进行灭火；步骤6，间隔N分钟后，控制器根据各分区的火源探测器传送的信号，判断各分区内是否还存在未灭火和/或复燃火，若判断结果为是，则返回步骤5 ；若判断结果为否，则进入步骤7 ；步骤7，控制器判断是否有停机信号输入，若判断结果为是，则返回步骤1，若判断结果为否，则返回步骤4。采用了上述方案，本发明的系统及方法具有以下优点1.具有单次或多次灭火本发明对于被保护区域无论是何处着火，对于首次灭火是开启所有分区电动阀，首次灭火是全面性地将火扑灭。当首次灭火完成后，通过各个火源探测器检测自己所在分区是否还存在未灭火和/或复燃火，如果存在，则系统又会启动对具有未灭火和/或复燃火的分区单独地再进行灭火，直到将火灭掉为止，因此，其具有重复性灭火的特点。针对这一点，与传统的手提式或推车式干粉灭火器只具备一次灭火的特性形成巨大反差，本发明对于被保护区域的火灾是完全把控在其范围内的。2.能够进行分区灭火当首次灭火完成后，通过各个火源探测器检测自己所在分区是否还存在未灭火和/或复燃火，如果存在，则系统又会启动对具有未灭火和/或复燃火的分区单独地再进行灭火，直到将火灭掉为止，因此，其具有分区灭火的优点。3.具有强风回避优点，控制器接收到风速检测器的信号后，是否暂停发出灭火控制指令信号。即在灭火过程中，如有强风袭来时，通过风速检测器的检测以及控制器的判断，控制器暂停输出灭火控制指令，这时，与控制器输出端连接的设备均停止工作，不会向被保护区域喷射灭火剂，这样能够起到节约灭火剂的作用。4.具有自动松粉并使干粉雾化优点控制器控制供气装置输出的气体首先从雾混罐的底部输入，使雾混罐内贮存的干粉灭火剂在气体的冲击以及剪切的作用下进行松动，将沉积以久的干粉灭火剂还原为本来的颗粒状，以便于使干粉灭火剂与氮气在混合时能够充分混合，该气粉流中具有一个合适的气粉比例，对于灭火效率的提高具有很大的帮助。


图1为现有技术中多功能干粉灭火装置的主视图；图2为现有技术中多功能干粉灭火装置的侧视图；图3为本发明的管网式干粉灭火系统的结构示意图4为第一种雾混罐的结构示意图；图如为第一雾化器的横向剖面结构图；图4b为第一雾化器的纵向剖面结构图；图如为第二雾化器的仰视图；图5为本发明第二种雾混罐的结构示意图；图6为本发明第三种雾混罐的结构示意图；图7a为本发明第一种喷嘴的剖面结构图；图7b为图7a的A向示意图；图7c为第二种喷嘴的实施方式一的剖视图；图7d为图7c的K向视图；图7e为图7c的A处的放大图；图7f为第二种喷嘴实施方式二的剖视图；图8为本发明的管网式干粉灭火方法的流程示意图；图9a至图9c为本发明灭火实验过程的参考图片；
具体实施例方式下面结合附图和具体实施方式
对本发明的系统和方法作出详细的说明参照图3，本发明的管网式干粉灭火系统，其主要由火源探测器10、温度探测器 20、风速检测器30、控制器40、供气装置50、雾混罐60、分区电动阀70、喷嘴80组成。本发明的图1只是示意性的画出了一个被保护区域的示意图，根据需要，还可以对系统进行扩展，即根据被保护区域的数量，在对应的被保护区域处增加雾混罐以及探测器，这些增加的混罐以及探测器均与同一个控制器40连接，即形成管网式的干粉灭火系统。下面对每部分进行详细的说明参照图3，对于一个需要被保护的灭火区域，首先对该区域进行分区，在每个分区处设置火源探测器10，火源探测器将检测到火焰中的光谱信号转换为电信号输出。火源探测器10的数量根据分区的大小进布置，从图1中的椭圆虚线框部分的表示可以看出，每个火源探测器10均有自己的探测范围。参照图3，被保护区域处的温度探测器20，温度探测器将检测到的火焰温度转换为电信号输出。参照图3，在实际的灭火过程中，风力一旦超过六级，对于干粉灭火设备来来说，喷射的灭火剂基本不起作用。因此，为了避免强风对灭火过程产生干扰，故设置了一个与控制器电连接的风速检测器30，控制器接收到风速检测器的信号后，是否暂停发出灭火控制指令信号。即在灭火过程中，如有强风袭来时，通过风速检测器30的检测以及控制器的判断， 控制器暂停输出灭火控制指令，这时，与控制器输出端连接的设备均停止工作，不会向被保护区域喷射灭火剂，这样能够起到节约灭火剂的作用。参照图3，作为本发明的核心部件控制器40，该控制器接收来自于火源探测器和温度探测器的电信号后，或者两个以上火源探测器的电信号，发出灭火控制指令。对于这些控制指令，使控制器表现出了至少具有以下特性1.具有单次或多次灭火特性；2.具有分区灭火特性；3.具有强风回避特性。
对于以上三大特性，在下面的灭火流程中进行详细阐述。供气装置50与控制器电连接，该供气装置根据控制器的指令输出具有压力的氮气。参照图3和图4，其中图4表达的是本发明第一种实施方式的雾混罐，图4表示的是单个的雾混罐。通过图3可以看出，雾混罐60通过输气管与供气装置50连接。控制器 40输出指令开启雾混罐上的阀门，通入供气装置提供的氮气使贮存在罐体内的干粉灭火剂松动后再与氮气混合形成气粉流输出。图4的雾混罐具体结构如下参照图4以及图如至图如，雾混罐60包括雾混罐体61，该雾混罐体的顶部设置有对雾混罐体内压力进行检测的压力检测器62，雾混罐体的顶部和底部分别设置有上进气口和下进气口，在雾混罐体的内部设置有使干粉雾化的雾化装置。雾化装置与雾混罐体底部的下进气口连接，雾化装置由第一雾化器63和/或第二雾化器64构成，本实施方式中， 雾化装置由第一雾化器63和第二雾化器64构成。第一雾化器63为环形管，在第一雾化器的外侧壁面上设有第一雾化孔630，该第一雾化孔的轴向与第一雾化器的水平方向平行； 第一雾化器的内侧壁面上设有第二雾化孔631，该第二雾化孔的轴向与第一雾化器的水平方向形成15° 85°的夹角。第二雾化器64为伞形的喷气管，第二雾化器的伞底上设有喷向于雾混罐体内壁面上的喷气孔641。雾混罐体的外部设有用于动力气源分配的分配装置，分配装置分别与上进气口和下进气口连接。分配装置包括与下进气口连接的第一分配管65以及与上进气口连接的第二分配管66，在第一分配管和第二分配管之间设置有电动三通阀67，还包括一个联通第一分配管和第二分配管的分配支路68，所述的分配支路上设置有电动开度阀69。一个物料输出管601的出口端从雾混罐体的侧壁穿出，物料输出管的进口端位于雾混罐体内，物料输出管的进口端呈喇叭状。控制器控制供气装置输出的气体依次通过电动三通阀67、第一分配管65进入雾混罐体61的底部，一部分氮气从第二雾化器的喷气孔喷向雾混罐体61的罐壁，这些氮气从罐壁产生一个反向的推力，将沉积在雾混罐体61的干粉灭火剂向雾混罐体61的上部推动。 另一部分氮气从第一雾化器63的第一雾化孔630和第二雾化孔631喷出，由于第一雾化孔 630与第一雾化器的水平方向平行，因此，从第一雾化孔630喷出的氮气对上升的干粉灭火剂施以水平方向的冲击力，成块或紧实的干粉灭火剂冲散；而第二雾化孔631是倾斜设置的，从第二雾化孔631喷出的氮气对干粉灭火剂施以斜下方向的冲击力，同样对成块或紧实干粉灭火剂形成冲散作用，在来自于平行、垂直、倾斜于雾混罐体61轴向的三个方向的冲击作用力下，贮存在雾混罐体61内的干粉灭火剂被还原成细小的颗粒状。松粉时间完毕后，控制器控制电动三通阀67关闭，控制电动开度阀69开启，一部分氮气依次通过分配支路68、第一雾化器、第二雾化器64输出，另一部分氮气通过第二分配管66从从雾混罐体61 的顶部输入。在上下两部份压力的作用下，使松动后的干粉灭火剂与氮气混合形成气粉流。参照图3和图5，为本发明第二实施方式的雾混罐，这种图示的雾混罐是由多个平行的雾混罐组成，因此又叫平行复合罐。其具体结构为其包括至少两个用于存储干粉并能对罐内的干粉进行雾化和混合的储粉罐61，在储粉罐61的内部设置的第一雾化器和/或第二雾化器的结构与图4中的相同，在此不再赘述。本实施方式中以两个储粉罐进行说明，所述的两个储粉罐61设置在同一水平线上，设置在同一水平线上能降低重力对干粉气流的影响，保证干粉管道集中控制器输出的干粉气流的速度均勻，两个储粉罐61的出粉口 6均通过连接管与干粉管道集中控制器6a连接。所述的干粉管道集中控制器6a为一个具有多个与储粉罐连接的连接管路，以及一种集中的输出管路，连接管路均与输出管路相通，且在连接管路上还设置有控制连接管路通断的开关装置，设置的干粉管道集中控制器能够对所有的储粉罐进行一个调度控制，根据火灾的大小，控制开启的开关装置的数量，来实现控制干粉量的大小。图5所示的平行复合罐的优点如下1、能够根据火灾的大小，通过调整干粉管道集中控制器的开关，来控制开启的储粉罐的数量，保证灭火需要的干粉量，同时也能克服储粉罐故障造成的灭火时机的延误，同时也可以先后开启储粉罐，使二次灭火成为可能。2、罐体内部设置的雾化装置，能够对长时间不用沉积在罐底的干粉进行一个松动，使干粉从新成为颗粒状，并能使干粉和气体进行一个充分的混合，形成一个合适的气粉比的灭火干粉气流。3、在罐体内部设置的导粉管能够对干粉气流进行导向，降低了干粉气流流出所需要的压力。参照图3和图6，为本发明第三实施方式的雾混罐，包括对干粉和气体进行混合的气混罐61，气混罐61的结构与图4所示的单个雾混罐的结构相同，在此不再赘述。在气混罐61上连接有两个储粉罐62，储粉罐62上设置有压力检测装置63，每个储粉罐62与气混罐61连接的管道上均设有阀门64，以便决定开启与关闭气混罐61和储粉罐62之间的通道。本实施例中设置有两个储粉罐，在使用时可根据实际的火灾的大小决定开启的储粉罐的数量，当火灾灾情较大需要大量的干粉进行灭火时，我们可以同时开启两个储粉罐，保证干粉量能满足灭火的需求，当火灾灾情较小时，我们可以开启一个储粉罐进行灭火，另一个储粉罐不动作，当检测到火灾复燃时，我们可以开启另一个储粉罐进行再次灭火，保证火灾能够得到有效的扑灭。当然，储粉罐的数量还可以再增加，并不限于图示中的两个。参照图3，分区电动阀70的数量与分区对等，以便于在喷射气粉流时能对每个分区进行覆盖喷射，实行每个分区均有一个电动阀进行管理，分区电动阀70与控制器电连接，分区电动阀通过管道与雾混罐连接。参照图3，喷嘴通过管道连接于各个分区电动阀的输出端，一个分区电动阀的输出端可以连接多个喷嘴80，这些喷嘴根据计算可以从各个分区的不同角度进行布置，以提高喷火的效率。本发明的喷嘴一种复合喷嘴，另一种是嵌套式喷嘴，下面分别对这两种喷嘴进行说明。参照图7a和图7b，为第一种复合喷嘴，其包括与干粉灭火系统管网连接的喷嘴接头81，喷嘴接头81的轴线上设置有供干粉气流流通并对干粉气流进行压缩的第一流道83， 喷嘴82固定连接在喷嘴接头81上，喷嘴82和喷嘴接头81之间采用螺纹连接，喷嘴82在连接喷嘴接头81处设置有一个腔室84，设置的腔室84能对从输送管进来的气粉混合物进行一个缓冲和混合，在腔室84内形成一个稳定的气压，保证了从喷道85流出的干粉气流的均勻性和稳定性，所述的腔室84与第一流道83连通，所述喷嘴82上还设置有多个不同方向的与腔室84连通的喷道85，设置不同方向的喷道85扩大了喷嘴所能覆盖的范围，本实施例中，在喷嘴上以喷嘴轴线为圆心，在Φ69. 5和Φ 169的圆上分别均布设置有三个喷道和六个喷道，对称的两个喷道的轴线的夹角为50°，同时喷道对气粉混合物进行导向作用，所
10述的喷道由进气段851、压缩段852、扩张段853和导向段邪4构成，所述的压缩段的截面面积由大变小，当干粉气流经过压缩段时，干粉气流的速度加大，增加了干粉气流的流速，当干粉气流经过扩张段时，扩张段的截面面积由小变大，此时气流速度会有一定的减缓，但经过压缩段和扩张段喷射出来的干粉气流的流速高于普通圆柱形管道的流速，提高了喷嘴的喷射距离，也即实现了可能覆盖较大的灭火面积，干粉气流通过扩张段后增大了喷射出去后干粉气流所能覆盖的面积，最后设置的导向段实现对干粉流的导向，同时也能防止干粉流的弥散，保证了干粉气流的灭火效果。本发明所述的腔室可以加工成不同形状的腔室，常用的有球形、锥形和圆柱形1、腔室为球形，采用球形的腔室，能满足大角度喷嘴的要求，采用球形腔室，最大能形成180°的喷射范围。2、腔室为锥形，采用锥形的腔室，一方面能对能进行预扩散，预扩散能提高气粉的混合的均勻性。3、所述的腔室为圆柱形，采用圆柱形设计，结构简单，便于加工。本实施例中的腔室采用锥形设计。所述的喷嘴接头81的第一流道83由压缩流道811和扩张流道812构成，所述的压缩流道811的直径由大变小，所述的扩张流道812的直径由小变大。所述的喷道85的出口呈圆形，采用圆形设计的喷道道口，具有较好的导向性，能防止气粉流过度弥散，保证灭火效果。所述的喷道85的出口还可以是椭圆形，椭圆形设计喷道道口能增加气粉流的速度和喷射出来时的压力，提高了喷嘴的射程。所述的喷嘴的端部呈球面状，采用球面的设计便于喷道的布置。综上所述本发明通过在喷嘴上设置了一个腔室，腔室能对从输送管进来的气粉混合物进行一个缓冲，保证从喷道喷射出去的气粉流具有均勻性，即提高了气粉的混合型， 保证了喷射出去的气粉混合物的灭火性能，另外对喷道的结构进行了改进，通过设置的压缩段来对气粉流进行一个压缩，提高了气粉流的速度，设置的扩张段突然对压缩的气粉流进行一个释放，使气粉流形成一个扩散，扩大了气粉流的能够喷射到的面积，瞬间的压缩释放也能提高气粉的喷射速度，提高了喷嘴的喷射距离，最后设置的导向段实现对干粉流的导向，同时也能防止干粉流的弥散，保证了干粉气流的灭火效果，采用多喷道设计，喷道可以布置在不同的方向，扩大的喷嘴的覆盖范围。参照图7c至图7f，为嵌套式喷嘴的结构示意，其中图7c至图7e表达了嵌套式喷嘴第一种实施方式。图7c至图7e，喷嘴82包括与管网连接的喷嘴本体821，所述的喷嘴本体内部设置有喷嘴流道822，喷嘴流道822供高速干粉气流通过，在喷嘴流道822内嵌套设置有一个喷芯823，本实施方式用采用独芯作为本实施方式的喷芯，所述的喷芯3的锥度为60°，所述的喷芯823通过固定架824固定连接在喷嘴本体821上，其为一个具有多个连接爪的连接片，喷芯823通过螺钉固定连接连接片上，连接片通过连接爪固定在喷嘴本体821上，实现对喷芯823与喷嘴本体821的固定，固定后喷嘴本体821和喷芯823之间没有接触连接，喷芯823悬空设置在喷嘴流道821内，所述的喷芯823和喷嘴本体821之间形成一个环形喷射道825，从环形喷射道喷射出来的干粉气流能形成一个气雾罩，减少外部气流吹散弥散的干粉，提高灭火效果，在喷芯823轴线上还设置有一个喷射流道826，喷射流道拟6能喷射出高压直线的干粉气流，干粉气流直接作用火源表面，干粉气流撞击后形成一个弥散的干粉区，隔绝火源燃烧的条件，进行灭火。所述的喷芯823的端部开设有一个凹槽8231，凹槽8231内设置有喷口调节块 8232，喷口调节块8232上设置有调节孔8233，调节孔与喷射流道同轴线，所述的喷口调节块8233调节孔由第一锥面孔82331和第二锥面孔82332组成，所述的第二锥面孔82332的两个锥面之间的夹角在10° -70°之间，第一锥面孔对干粉气流进行一个压缩，提高干粉气流的压力，第二锥面孔对干粉气流进行一个释放和扩散，提高了干粉气流的喷射速度，扩大了干粉气流所能覆盖的面积，对干粉进行了一扩散，也能提高其在空气中弥散的速度，能快速切断燃烧条件，实现灭弧。所述的喷嘴流道一端的内壁设置有内螺纹8211，其与管网连接，采用螺纹连接具有较好的密封性，符合干粉灭火系统对密封性能的要求，同时采用螺纹连接也便于加工，降低了制造难度。参照图7f所示，嵌套式喷嘴的实施方式二如下所述包括与管网连接的喷嘴本体821，所述的喷嘴本体内部设置有喷嘴流道822，喷嘴流道822供高速干粉气流通过，在喷嘴流道822内嵌套设置有一个喷芯823，本实施方式中所述的喷芯823为复合芯，所述的复合芯有由60°的锥形组合芯827和30°的锥形组合芯拟8构成，60°锥形组合芯827直接嵌套在喷嘴流道821内，所述的30°的锥形组合芯828 嵌套在60°锥形组合芯827内，所述的复合芯通过固定架拟4固定连接在喷嘴本体821上， 实现对喷芯823与喷嘴本体821的固定，固定后喷嘴本体821和喷芯823之间没有接触连接，喷芯823悬空设置在喷嘴流道821内，所述的60°锥形组合芯827和喷嘴本体821之间形成第一环形喷射道829，两个锥形组合芯之间形成了第二环形喷射道8210，从第一环形喷射道和第二环形喷射道喷射出来的干粉气流能形成一个气雾罩，减少外部气流吹散弥散的干粉，提高灭火效果，同时第二环形喷射道8210喷射出来的干粉气流能快速弥撒，提高灭火速度，在30°锥形组合芯的轴线上还设置有一个喷射流道，喷射流道能喷射出高压直线的干粉气流，干粉气流直接作用火源表面，干粉气流撞击后形成一个弥散的干粉区，隔绝火源燃烧的条件，进行灭火。所述的锥形组合芯的锥度的范围在30° -90°，常用的角度由90°、60°、45°和 30°，所述的锥形组合芯只能是大角度锥形组合芯中嵌套小角度的锥形组合芯。综上所述，本发明通过对喷嘴的结构进行改进，在喷芯和喷嘴本体之间形成环形喷射道，从环形喷射道喷射出来的干粉气流，能形成一个气雾罩，减少外部空气气流对弥散的干粉的吹散作用，同时也能加速干粉向四周弥散，另外，本发明采用复合芯的设计，一方面能防止外部的空气气流的影响，另一方面不同角度的设计，增大了喷嘴的覆盖范围，同时不同角度的环形喷道也能加速干粉弥散，快速的切断燃烧条件，实现快速灭火。本发明的管网式干粉灭火方法，包含以下步骤步骤1，通过火源探测器10和温度探测器20对被保护区域进行探测，将探测的信号传送至控制器40，控制器40判断是否有两个及以上火源探测器信号，或者同时有火源探测器信号和温度探测器信号。若步骤1判断结果为否，则进入步骤10通过控制器判断是否只有一个火源探测器信号或者温度探测器信号，若步骤10判断结果为是，则说明是局部的非重点区域可能出现火灾，则进入步骤100发出火灾预警信号，通过信号方式通知人工进行处理；若步骤10判断结果为否，说明没有火灾出现，则返回步骤1继续检测。若步骤1判断结果为是，则可能是重点保护区域出现火灾，则进入以下步骤对重点区域进行灭火。通过步骤1判断出重点保护区域出现火灾时，在进入步骤2之前，执行步骤11，即控制器40接收来自于风速检测器30的检测信号后，执行步骤12，控制器40根据风速检测器30提供的电信号，判断风力是否大于设定值的P级，本实施例中P值为6。若判断结果为是，则返回步骤11继续检测，这样的情况表明起火现场同时有着强风伴随，如果这时进入步骤2和3喷射气粉流灭火，强风对气粉流的影响使灭火的效率降低，甚至起不到灭火作用，从而本发明的系统具有在遇到强风时回避不灭火的强风回避特性。由于风力是随时变化的，因此，通过风速检测器30继续检测，通过控制器40进行判断，步骤12判断结果为否， 则表时风力小于P级，进入步骤13，控制器根据风力检测器检测的信号，判断风力是否有上升或下降的趋势，以便于选择对等的充分压力向雾混罐进行充气。步骤2，控制器控制供气装置上的电动阀门开启，控制器控制供气装置输出气体到雾混罐中，使雾混罐内的干粉灭火剂松动后再与氮气混合形成气粉流。控制器内设置与风力级数对等的充气压力级数，充气压力级数是根据充气的时间不同来达到充气的压力不同的，因此，在充气时，控制器选择设置的充气时间即可。控制器40是根据风力检测器30检测的风力等级，使步骤2执行选择与风力级数对等的充气压力向雾混罐内进行充气，例如， 如果当前风力为4级，则选择相当于4倍的大气压力向雾混罐输入氮气，如果当前风力为5 级，则选择相当于5倍的大气压力向雾混罐输入氮气。通过这样的方式可以应对当前的风力对灭火过程产生干扰，尽力提高灭火效率。对于步骤2的通入到雾混罐内的氮气，其方式为控制器40控制供气装置50输出的气体首先从雾混罐60的底部输入，使雾混罐60内贮存的干粉灭火剂在气体的冲击以及剪切的作用下进行松动，将沉积以久的干粉灭火剂还原为本来的颗粒状，以便于使干粉灭火剂与氮气在混合时能够充分混合。在对干粉灭火剂进行松动的过程中，也是初步地形成气粉雾化的过程，但这个初步的雾化过程的气粉比例还不理想。因此，在松粉时间完毕后， 控制器控制供气装置输出的气体一部分从雾混罐60的底部输入，另一部分从雾混罐60的顶部输入，从雾混罐的顶部输入氮气的压力要大于从雾混罐的底部输入氮气的压力，通入的氮气与干粉灭火继续混合雾化形成可以灭火的气粉流，该气粉流中具有一个合适的气粉比例，对于灭火效率的提高具有很大的帮助。混合达到设定的时间时，进入步骤3。步骤3，当气粉混合好以后，控制器控制雾混罐的输出电动阀以及所有分区电动阀 70均开启，含有干粉灭火剂的气粉流通过喷嘴喷射到被保护区域内进行首次灭火。当分区电动阀70均开启，从雾混罐60中输出气粉流的过程为由于雾混罐底部的出气口离雾混罐 60物料输出管的进口距离近，因此，在开启雾混罐上输出阀的瞬间，由于雾混罐内的压力大于外界大气压力，在这个压力差的作用下，从雾混罐底部的出气口出来的气体大部份会先进入雾混罐60的物料输出管，进而带/拉着混合的气粉流流动，而另一方面，从雾混罐60 顶部输入的氮气同时给气粉流一定压力，这样这部分气体推动着气粉流流动，在一拉一推的作用下，气粉流在物料输出管内又会形成一个混合的过程，不但使气粉流在物料输出管内畅通的流动，而且还不会于出现粉多气少，或者粉少气多的情况。对于本发明而言，可以分为单次灭火，也可以进行多次灭火，当系统首次喷射气粉流时，所有分区电动阀均要开启，以实行全面性地灭火。本发明对系统可以设置为单次灭火和多次灭火，对于单次灭火，执行完步骤3的全面开启分区电动阀后，即可进入步骤7等待停机信号输入，单次灭火的时间为60秒。但如果要实现多次灭火，提高保护的可靠性，还需要执行步骤4至步骤6。步骤4，所有分区电动阀70开启进行全面灭火完成间隔M分钟后，控制器40根据各分区的火源探测器传送的信号，判断各分区内是否还存在未灭火和/或复燃火，若判断结果为否，则说明火源已被清除，进入步骤7判断等待是否有停机信号输入，如果判断结果为是，则返回步骤1进入新一轮的监控。若判断结果为是，说明存在未灭火和/或复燃火，则进入步骤40，控制器通过风速检测器提供的信号，判断风力是否大于设定的P级，若步骤40 判断为否，则进入步骤5，对未灭火和/或复燃火继续进行清理。若步骤40判断结果为是， 则进入步骤41。步骤41，控制器通过风速检测器提供的信号，判断风力直至小于P级时，则进入步骤5，否则控制器不控制分区电动阀开启，同样地，在对分区灭火前实行强风回避。步骤5，控制器40控制对应于具有火源处的分区电动阀开启，含有干粉灭火剂的气粉流通过喷嘴喷射到该分区内对该分区单独进行灭火。对于首次灭火的未灭火和/或复燃火，本发明第二次的灭火过程是通过分区火源探测器传送的信号，控制器判断准确的火源点后，控制对应于该火源的分区电动阀开启，对未灭火和/或复燃火进行喷射气粉流。这也说明了本发明第二次灭火时无需开启所有分区电动阀，而局部开启对应火源的分区电动阀进行灭火，对于干粉灭火剂的使用能够形成有效控制。步骤6，进行第二次分区灭火后间隔N分钟，控制器40根据各分区的火源探测器传送的信号，判断各分区内是否还存在未灭火和/或复燃火，若判断结果为是，则对应的分区还存在着火点，返回步骤5开启对应的分区电动阀70继续进行灭火；若判断结果为否，则表明经过多次灭火后，所有火源均已清除，在自动模式下可以返回步骤1，进入新一轮检测，在手动模式下进入步骤7，判断人为输入信号。步骤7，控制器判断停机信号输入的情况，若步骤7判断结果为停机信号为高电平，则返回步骤1进行新一轮检测。若步骤7判断停机信号为低电平，则返回步骤4，则表明可能还有复燃火的可能。下面结合灭火实验参考图对灭火过程进行说明参见图9a至图9c，在空闲场地摆上50mmX50mm的火盆10只，每只火盆中选择注入起火后灭火难度较大变压器油。待管网式干粉灭火系统准备就绪后，对每只火盆进行点火，从图中可以看出，每只火盆中的火燃烧得均很旺盛。启动本发明的灭火系统，控制器控制供气装置向雾混罐进行充气，使氮气对干粉灭火剂进行松动后再与干粉灭火剂进行混合，然后将混合好的气粉流经喷嘴(喷嘴距最远的火盆是11米，距最近的火盆是3米)喷出。从喷嘴喷出气粉流后，整个现场白茫茫的一片，所有的火盆均被笼罩在这些气粉流中， 经过15秒的时间，所有火盆中的火均熄灭。
权利要求
1.管网式干粉灭火系统，其特征在于包括设置于被保护区域各个分区处的火源探测器，火源探测器将检测到火焰中的光谱信号转换为电信号输出；以及设置于被保护区域处的温度探测器，温度探测器将检测到的火焰温度转换为电信号输出；以及控制器，该控制器接收来自于火源探测器和温度探测器的电信号后，或者两个以上火源探测器的电信号，发出灭火控制指令；以及与控制器电连接的供气装置，该供气装置根据控制器的指令输出具有压力的氮气；以及通过输气管与供气装置连接的雾混罐，控制器输出指令开启雾混罐上的阀门，通入供气装置提供的氮气使贮存在罐体内的干粉灭火剂松动后再与氮气混合形成气粉流输出；以及设置与分区数量对等的分区电动阀，分区电动阀与控制器电连接，分区电动阀通过管道与雾混罐连接；以及通过管道连接于各个分区电动阀输出端的喷嘴。
2.根据权利要求1所述的管网式干粉灭火系统，其特征在于还包括一个与控制器电连接的风速检测器，控制器接收到风速检测器的信号后，是否暂停发出灭火控制指令信号。
3.根据权利要求1所述的管网式干粉灭火系统，其特征在于所述雾混罐包括雾混罐体，该雾混罐体的顶部设置有对雾混罐体内压力进行检测的压力检测器，雾混罐体的顶部和底部分别设置有上进气口和下进气口，在雾混罐体的内部设置有使干粉雾化的雾化装置，雾化装置与雾混罐体底部的下进气口连接，雾化装置由第一雾化器和/或第二雾化器构成，雾混罐体的外部设有用于动力气源分配的分配装置，分配装置分别与上进气口和下进气口连接，一个物料输出管的出口端从雾混罐体的侧壁穿出，物料输出管的进口端位于雾混罐体内，物料输出管的进口端呈喇叭状。
4.根据权利要求3所述的管网式干粉灭火系统，其特征在于第一雾化器为环形管， 在第一雾化器的外侧壁面上设有第一雾化孔，该第一雾化孔的轴向与盘管的径向平行；第一雾化器的内侧壁面上设有第二雾化孔，该第二雾化孔的轴向与盘管的径向形成30° 50°的夹角。
5.根据权利要求3所述的管网式干粉灭火系统，其特征在于所述第二雾化器为伞形的喷气管，第二雾化器的伞底上设有向雾混罐体内壁面喷气的喷气孔。
6.根据权利要求3所述的管网式干粉灭火系统，其特征在于所述的分配装置包括与下进气口连接的第一分配管以及与上进气口连接的第二分配管，在第一分配管和第二分配管之间设置有电动三通阀，还包括一个联通第一分配管和第二分配管的分配支路，所述的分配支路上设置有电动开度阀。
7.根据权利要求1所述的管网式分区干粉灭火系统，其特征在于所述喷嘴包括与干粉灭火系统管网连接的喷嘴接头，喷嘴接头的轴线上设置有供干粉气流进行流通并对干粉气流进行压缩的第一流道，喷嘴固定连接在喷嘴接头上，喷嘴在于喷嘴接头连接处设置有一个腔室，所述的腔室与第一流道连接，所述喷嘴上还设置有多个不同方向的与腔室连通的喷道，所述的喷道由进气段、压缩段、扩张段和导向段构成，所述的压缩段的截面面积由大变小，扩张段的截面面积由小变大。
8.根据权利要求7所述的管网式分区干粉灭火系统，其特征在于所述腔室为球形腔室或者锥形腔室或者为圆柱形腔室。
9.根据权利要求7所述的复合式喷嘴，其特征在于所述喷嘴接头的第一流道由压缩流道和扩张流道构成，所述压缩流道的截面面积由大变小，所述的扩张流道的截面面积由小变大。
10.根据权利要求7所述的复合式喷嘴，其特征在于所述喷道的出口为圆形和/或椭圆形。
11.根据权利要求1所述的智能机器人灭火系统，其特征在于所述的喷嘴本体内部设置有喷嘴流道，在喷嘴流道内嵌套设置有一个喷芯，所述的喷芯通过固定架固定连接在喷嘴本体上，所述的喷芯和喷嘴本体之间形成一个环形喷射道，在喷芯轴线上还设置有一个喷射流道。
12.根据权利要求11所述的智能机器人灭火系统，其特征在于所述的喷芯的端部开设有一个凹槽，凹槽内设置有喷口调节块，喷口调节块上设有与喷射流道同轴线的调节孔。 所述的喷口调节块调节孔由第一锥面孔和第二锥面孔组成，所述的第二锥面孔的两个锥面之间的夹角在10° -70°之间。
13.根据权利要求11所述的智能机器人灭火系统，其特征在于所述的喷芯包括独芯和复合芯。所述的复合芯由多个不同角度的锥形组合芯构成，所述的小角度锥形组合芯嵌套在大角度的锥形组合芯内。
14.一种管网式干粉灭火方法，其特征在于，包含以下步骤步骤1，控制器判断是否有两个及以上火源探测器信号，或者同时有火源探测器信号和温度探测器信号，若判断结果为是则进入步骤2 ；步骤2，控制器控制供气装置上的电动阀门开启，控制器控制供气装置输出气体到雾混罐中，使雾混罐内的干粉灭火剂松动后再与氮气充分混合形成气粉流，混合达到设定的时间时，进入步骤3 ；步骤3，控制器控制雾混罐的输出电动阀以及所有分区电动阀均开启，含有干粉灭火剂的气粉流通过喷嘴喷射到被保护区域内进行首次灭火；步骤4，间隔M分钟后，控制器根据各分区的火源探测器传送的信号，判断各分区内是否还存在未灭火和/或复燃火，若判断结果为是，进入步骤5 ；步骤5，控制器控制对应于具有火源处的分区电动阀开启，含有干粉灭火剂的气粉流通过喷嘴喷射到该分区内对该分区单独进行灭火；步骤6，间隔N分钟后，控制器根据各分区的火源探测器传送的信号，判断各分区内是否还存在未灭火和/或复燃火，若判断结果为是，则返回步骤5。
15.根据权利要求14所述的管网式干粉灭火方法，其特征在于，若步骤1判断结果为否，则进入步骤10通过控制器判断是否只有一个火源探测器信号或者温度探测器信号，若判断结果为是，则进入步骤100发出火灾预警信号，若判断结果为否，则返回步骤1继续检测。
16.根据权利要求14所述的管网式干粉灭火方法，其特征在于，提供一个风速检测器， 在步骤1和步骤2之间还设置以下步骤步骤11，在步骤1判断结果为是后，控制器接收来自于风速检测器的检测信号；步骤12，控制器根据风速检测器提供的电信号，判断风力是否大于设定值的P级，若判断结果为是，则返回步骤11继续检测；则若判断结果为否，则进入步骤2。
17.根据权利要求16所述的管网式干粉灭火方法，其特征在于，控制器内设置与风力级数对应的充气压力级数，控制器根据风力检测器检测的风力等级，使步骤2执行选择与风力级数对等的充气压力向雾混罐内进行充气。
18.根据权利要求16或17所述的管网式干粉灭火方法，其特征在于，在步骤4和步骤 5之间还设置以下步骤步骤40，控制器通过风速检测器提供的信号，判断风力是否大于设定的P级，若判断为否，则进入步骤5，或判断结果为是，则进入步骤41 ；步骤41，控制器通过风速检测器提供的信号，判断风力直至小于P级时，则进入步骤5， 否则控制器不控制分区电动阀开启。
19.根据权利要求14所述的管网式干粉灭火方法，其特征在于，在步骤2中，控制器控制供气装置输出的气体首先从雾混罐的底部输入，使雾混罐内贮存的干粉灭火剂进行松动，松粉时间完毕后，控制器控制供气装置输出的气体一部分从雾混罐的底部输入，另一部分从雾混罐的顶部输入。
20.根据权利要求14所述的管网式干粉灭火方法，其特征在于，若步骤6的判断结果为是，则对应的分区还存在着火点，返回步骤41进行风力检测后再灭火。
全文摘要
本发明公开了一种管网式干粉灭火系统，包括设置于被保护区域各个分区处的火源探测器；以及设置于被保护区域处的温度探测器；以及控制器，该控制器接收来自于火源探测器和温度探测器的电信号后，或者两个以上火源探测器的电信号，发出灭火控制指令；以及与控制器电连接的供气装置；以及通过输气管与供气装置连接的雾混罐；以及设置与分区数量对等的分区电动阀；以及通过管道连接于各个分区电动阀输出端的喷嘴。本发明的管网式干粉灭火系统能够进行单次或多次灭火，以及对每个划分的区域可以单独进行灭火的管网式干粉灭火系统及方法。
文档编号A62C37/38GK102335491SQ20111021099
公开日2012年2月1日 申请日期2011年7月27日 优先权日2011年7月27日
发明者凌文祥, 张科, 赵明洁 申请人:江苏中瑞电保智能装备有限公司