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陸用CO2固定式滅火系統(tǒng)遙控閥組的設(shè)計(jì)

來(lái)源: 上海閥門(mén) 時(shí)間: 2012-04-30 點(diǎn)擊: 7,312

1．概述

陸用CO₂固定式滅火系統(tǒng)(機(jī)械執(zhí)行部分)與火災(zāi)自動(dòng)探測(cè)、報(bào)警及控制系統(tǒng)(電子執(zhí)行部分)，組成了機(jī)電一體化的產(chǎn)品——陸用CO₂固定式自動(dòng)滅火系統(tǒng)，該系統(tǒng)能對(duì)火災(zāi)進(jìn)行自動(dòng)探測(cè)、自動(dòng)報(bào)警、自動(dòng)記錄和自動(dòng)滅火。

2．工作原理

陸用CO₂固定式自動(dòng)滅火系統(tǒng)，見(jiàn)圖1，I號(hào)防護(hù)區(qū)為重點(diǎn)防護(hù)區(qū)，一旦發(fā)生火災(zāi)，20瓶組的CO₂滅火劑瓶組將自動(dòng)進(jìn)行滅火；Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ號(hào)防護(hù)區(qū)為一般防護(hù)區(qū)，任何一個(gè)防護(hù)區(qū)發(fā)生火災(zāi)，10瓶組的CO₂滅火劑瓶組將自動(dòng)進(jìn)行滅火，但不具備同時(shí)撲滅3個(gè)防護(hù)區(qū)火災(zāi)的功能。

陸用CO₂固定式自動(dòng)滅火系統(tǒng)的工作原理：當(dāng)Ⅱ號(hào)防護(hù)區(qū)發(fā)生火災(zāi)，感煙探測(cè)器動(dòng)作，控制器自動(dòng)發(fā)生聲光報(bào)警信號(hào)；當(dāng)防護(hù)區(qū)因火災(zāi)室溫上升到一定溫度時(shí)，感溫探測(cè)器動(dòng)作，Ⅱ號(hào)N₂啟動(dòng)瓶上的電磁電動(dòng)氣瓶閥接收到電信號(hào)，電磁電動(dòng)氣瓶閥動(dòng)作，釋放出N₂。在N₂氣體壓力的作用下，Ⅱ號(hào)氣動(dòng)施放閥的氣缸動(dòng)作，使施放閥由關(guān)閉狀態(tài)進(jìn)入待開(kāi)啟狀態(tài)，并連鎖關(guān)閉風(fēng)機(jī)、門(mén)窗，發(fā)出CO₂施放聲光報(bào)警信號(hào)。N₂氣體通過(guò)Ⅱ號(hào)止回閥進(jìn)入N₂啟動(dòng)管路，在N₂氣體壓力的作用下，10瓶組CO₂儲(chǔ)瓶上的氣動(dòng)氣瓶閥被打開(kāi)，施放出CO₂氣體；CO₂氣體通過(guò)止回閥，進(jìn)入CO₂集合管，并頂開(kāi)Ⅱ號(hào)氣動(dòng)施放閥，通過(guò)管路及噴嘴，噴入Ⅱ號(hào)防護(hù)區(qū)，進(jìn)行自動(dòng)滅火。

序號(hào)	名稱	主要技術(shù)參數(shù)	備注
1	電動(dòng)氣瓶閥	PN7.9MPa DN6	D·C 24V
2	氣動(dòng)氣瓶閥	PN7.9MPa DN10	自帶氣缸差壓式
3	氣動(dòng)施放閥	PN14.7MPa DN25	螺紋連接，根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算選用
4	氣動(dòng)施放閥	PN14.7MPa DN32	螺紋連接，根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算選用
5	氣動(dòng)施放閥	PN14.7MPa DN40	法蘭連接，根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算選用
6	氣動(dòng)施放閥	PN14.7MPa DN50	法蘭連接，根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算選用
7	氣動(dòng)施放閥	PN14.7MPa DN65	法蘭連接，根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算選用
8	氣動(dòng)施放閥	PN14.7MPa DN80	法蘭連接，根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算選用
9	氣動(dòng)施放閥	PN14.7MPa DN100	法蘭連接，根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算選用
10	止回閥	PN14.7MPa DN6	螺紋連接，可任意角度安裝
11	止回閥	PN14.7MPa DN10	螺紋連接，只能垂直安裝

本文將著重介紹陸用CO₂固定式滅火系統(tǒng)(機(jī)械執(zhí)行部分)中的遙控閥組的設(shè)計(jì)。

3．遙控閥組的設(shè)計(jì)

3．1 電磁電動(dòng)氣瓶閥設(shè)計(jì)

電磁電動(dòng)氣瓶閥的設(shè)計(jì)，要求性能可靠、動(dòng)作靈敏，并且具備超壓自動(dòng)釋放、電自動(dòng)啟動(dòng)、應(yīng)急手動(dòng)、N₂充裝等功能。

3.1.1 電磁電動(dòng)氣瓶閥的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、工作原理

電磁電動(dòng)氣瓶閥由右閥體、左閥體、工作膜片、閘刀、彈簧、拉鉤、電磁鐵、安全卡簧、按鈕、閥桿、安全膜片等組成，見(jiàn)圖2。

從圖l可以看出的遙控閥組由電動(dòng)氣瓶閥、氣動(dòng)氣瓶閥、氣動(dòng)施放閥和止回閥等組成。

陸用CO₂固定式滅火系統(tǒng)遙控閥組的組成和技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表1。

電磁電動(dòng)氣瓶閥的工作原理：當(dāng)電磁鐵接收到電信號(hào)后，電磁吸鐵動(dòng)作，推動(dòng)拉鉤，使拉鉤脫鉤，閘刀在壓縮彈簧的強(qiáng)力作用下，扎破工作膜片，釋放出N₂。當(dāng)電磁鐵失靈，可手動(dòng)拉掉安全卡簧，向下按動(dòng)按鈕，應(yīng)急施放N₂氣體。

電磁電動(dòng)氣瓶閥設(shè)計(jì)有安全保護(hù)裝置，當(dāng)瓶?jī)?nèi)的N₂氣體壓力達(dá)到11.7±1MPa時(shí)，安全膜片會(huì)自行爆破，以保護(hù)鋼瓶不會(huì)發(fā)生爆炸。同時(shí)設(shè)計(jì)有N₂充裝接頭，當(dāng)需要往瓶?jī)?nèi)充裝N₂時(shí)，可擰下接頭上的螺塞，擰開(kāi)閥桿，便可向瓶?jī)?nèi)充裝N₂，充裝完畢，擰緊閥桿，堵好螺塞。

3.1.2 電磁電動(dòng)氣瓶閥的設(shè)計(jì)

(1)閥體壁厚計(jì)算

按厚壁容器公式計(jì)算

式中：S_B——考慮腐蝕裕量后閥體的壁厚，mm；

D_N——閥體中腔最大內(nèi)徑，mm；

K₀——閥體外徑與內(nèi)徑之比；

C——附加厚度裕量，取C=1。

式中：P——安全膜片最高爆破壓力，取P=11.7MPa；

[σ]——閥體材料許用應(yīng)力，MPa；

[σ]值取σ_b/2.7與σ_s/1.8兩者中的較小值。

式中：σ_b——常溫下閥體材料的抗拉極限強(qiáng)度，MPa；

σ_s——常溫下閥體材料的屈服極限強(qiáng)度，MPa。

(2)工作膜片厚度計(jì)算

工作膜片厚度計(jì)算公式

式中：δ——工作膜片厚度，mm；

P₂——工作膜片最高爆破壓力，取P₂=16.2MPa；

d——計(jì)算泄放孔直徑(即承壓直徑)，取d=6mm；

τ _b——工作膜片的材料抗剪強(qiáng)度，MPa。

式中：σ_b——工作膜片的材料抗拉極限強(qiáng)度，MPa。

工作膜片應(yīng)能在常溫時(shí)，承壓直徑為6mm和壓力為16.2±1.5MPa條件下自行爆破。同一批膜片檢驗(yàn)時(shí)，隨機(jī)取樣lO％(不少于10片)，若有一個(gè)不合格，再隨機(jī)抽取10％，若仍有一個(gè)不合格，則此批膜片報(bào)廢。

(3)閘刀扎破工作膜片的力學(xué)計(jì)算

為了使閘刀扎破工作膜片，閘刀刀尖須經(jīng)熱處理后硬度為HRC45～50，遠(yuǎn)大于工作膜片的硬度；并且推動(dòng)閘刀的彈簧應(yīng)具備閘刀剪切工作膜片所做功的勢(shì)能。

因此，閘刀剪切工作膜片所做的功

式中：E_m——閘刀剪切工作膜片所做的功，N.mm；

d₁——閘刀口直徑，mm；

τ _b——工作膜片的材料抗剪強(qiáng)度，MPa；

δ——工作膜片厚度，mm；

P₃——電磁電動(dòng)瓶頭閥的正常工作壓力，MPa；

L——彈簧釋放行程，mm。

彈簧所能釋放的勢(shì)能

式中：E_t——彈簧所能釋放的勢(shì)能，N．mm；

k——彈簧剛度，N／mm；

L₀——彈簧最大工作載荷時(shí)被壓縮量，mm。

考慮介質(zhì)的壓力與流動(dòng)沖擊，取

式中：n——安全裕量，取1.3。

在型式試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)進(jìn)行動(dòng)作試驗(yàn)。閥門(mén)處于工作狀態(tài)，介質(zhì)為空氣，當(dāng)電磁鐵接通電源時(shí)，閥門(mén)應(yīng)能動(dòng)作，閘刀扎破工作膜片，釋放出氣體。

(4)彈簧計(jì)算

按照螺旋壓縮彈簧設(shè)計(jì)計(jì)算，首先確定彈簧的材料、類型和載荷分類；其次按照現(xiàn)實(shí)可用的空間，通過(guò)幾何畫(huà)圖初步確定彈簧的外徑D和彈簧釋放行程L及彈簧最大工作載荷時(shí)高度H₂，彈簧最大工作載荷時(shí)被壓縮量L₀；然后通過(guò)式(6)計(jì)算出彈簧的剛度k。

初定彈簧的自由高度H^′₀