ĐẶC ĐIỂM KỸ THUẬT CỦA HỆ THỐNG CHỮA CHÁY SPRINKLER

2.1. Đặc điểm chung của hệ thống

a. Nhiệm vụ

- Hệ thống chữa cháy tự động Sprinkler có nhiệm vụ phun nước lên diện tích bảo vệ của đầu phun khi nhiệt độ môi trường tại đó đạt đến một giá trị làm việc nhất định(tùy thuộc vào việc chọn loại đầu phun).

- Khi chữa cháy, nước phun vào một khu vực có diện tích nhất định giới hạn bởi số đầu phun đã làm việc (Theo bảng 2 – TCVN 7336:2003).

- Hệ thống chữa cháy tự động Sprinkler được dùng để chữa cháy ở các cơ sở có mức độ nguy cơ cháy thấp, nguy cơ cháy trung bình và nguy cơ cháy cao (Phụ lục A – TCVN 7336:2003).

b. Đặc điểm

Hệ thống chữa cháy Sprinkler là hệ thống chữa cháy với đầu phun kín luôn có nước duy trì áp, các vòi phun chỉ làm việc khi nhiệt độ môi trường tại đó đạt đến một giá trị làm việc nhất định. Vì vậy hệ thống Sprinkler có khả năng chữa cháy theo điểm (chữa cháy cục bộ) trên một diện tích bảo vệ nhất định.

Đặc điểm chính của hệ thống này là trong đường ống luôn chứa đầy nước và được duy trì ở một áp lực nhất định theo tính toán (áp lực đó có thể được duy trì bằng bơm bù hoặc bể nước có khí nén).

c. Phân loại

- Theo phương pháp duy trì áp lực: có 2 loại

+ Duy trì áp lực bằng bơm bù.

+ Duy trì áp lực bằng bể nước có khí nén.

- Theo đặc điểm của hệ thống gồm 2 loại:

+ Hệ thống chứa đầy nước.

+ Hệ thống gồm nước và khí nén.

Trong đó ta hay phân loại hệ thống theo phương pháp duy trì áp lực.

Hệ thống chữa cháy Sprinkler duy trì áp lực bằng bể nước có khí nén có nhược điểm là: thể tích các bình khí nén thường rất cồng kềnh; thường xuyên phải bổ sung nước cho bình nước có khí nén; áp suất duy trì trên đường ống bị giới hạn không quá 10at.

Hệ thống chữa cháy Sprinkler duy trì áp lực bằng bơm bù đáp ứng được các yêu cầu đặt ra và giải quyết được những nhược điểm của hệ thống chữa cháy Sprinkler duy trì áp lực bằng bể nước có khí nén.

Trong thực tế hiện nayít sử dụng hệ thống sprinkler duy trì áp lực bằng bể nước có khí nén. Trong đồ án này nhóm sinh viên sẽ nghiên cứu, thiết kế hệ thống chữa cháy tự động Sprinkler duy trì từ áp lực bằng bơm bù.

2.2. Sơ đồ, nguyên lý làm việc của hệ thống

a. Sơ đồ cấu tạo

Hình 2-1: Sơ đồ khối hệ thống chữa cháy tự động Sprinkle duy trì áp lực bằng bơm bù

b. Nguyên lý làm việc

Bình thường trong mạng đường ống luôn được tồn tại một áp lực làm việc nhất định, áp lực này có được là do bơm bù tạo ra. Do điều kiện khách quan, luôn có sự thất thoát nước từ mạng đường ống về nguồn cấp nước do độ kín của các van. Khi đó áp lực trong hệ thống sẽ giảm chậm đến giá trị ngưỡng áp lực khởi động của công tắc áp lực điều khiển bơm bù, khi đó công tắc áp lực điều khiển bơm bù làm việc tạo tín hiệu điện truyền về trung tâm điều khiển, trung tâm điều khiển sẽ điều khiển các rơ le cấp điện cho bơm bù hoạt động bù và lượng nước bị hao hụt trên đường ống, đồng thời tạo ra tín hiệu báo chế độ làm việc của bơm bù. Khi áp lực trong đường ống đạt đến giá trị áp lực ban đầu, công tắc áp lực đạt ngưỡng ngắt bơm bù, tạo tín hiệu điện truyền về trung tâm điều khiển và qua các rơ le sẽ cắt nguồn điện cung cấp cho bơm bù, bơm bù sẽ tự ngắt.

 Do nước không chịu nén nên chúng ta dùng một bình tích áp để duy trì áp suất trong hệ thống (có thể tận dụng áp lực nước từ bể mái để duy trì áp lực cho hệ thống).

Khi xảy ra cháy, nhiệt độ nơi cháy tăng lên, tác động  lên bộ phận cảm biến của đầu phun, khi đạt đến nhiệt độ làm việc của đầu phun làm cho đầu phun mở ra và nước trong đường ống dưới áp lực qua đầu phun sẽ phun vào đám cháy, khi đó bơm bù làm việc:

+ Nếu đám cháy nhỏ, số lượng đầu phun làm việc ít, lưu động của bơm bù lớn hơn lưu lượng của các đầu thì tuỳ theo phương án thiết kế mà chỉ có một mình bơm bù hoạt động hay sau một thời gian nhất định bơm chữa cháy chính sẽ hoạt động.

+ Khi cháy lớn số lượng đầu phun làm việc nhiều làm áp suất trong hệ thống giảm rất nhanh, bơm bù không bù đủ nước cho hệ thống và áp suất này tiếp tục giảm. Khi giảm đến mức ngưỡng làm việc của công tắc áp lực của máy bơm chữa cháy chính sẽ làm việc, thông qua trung tâm điều khiển sẽ khởi động máy bơm chữa cháy chính hoạt động tiếp tục cung cấp nước cho hệ thống chữa cháy. Khi đó trung tâm điều khiển sẽ điều khiển rơ le ngắt bơm bù, máy bơm bù sẽ ngừng làm việc, đồng thời trung tâm phát ra các tín hiệu báo động và báo trạng thái làm việc của các bơm.

Để cấp điện cho máy bơm có tủ điện điều khiển, tín hiệu điều khiển lấy từ các công tắc áp lực.

Trong trường hợp máy bơm chữa cháy chính không hoạt động vì hư hỏng thì áp suất nước trong đường ống sẽ tiếp tục giảm, sau một thời gian nhất định, trung tâm điều khiển chữa cháy tự động sẽ điều khiển rơ le khởi động máy bơm chữa cháy dự phòng hoạt động cung cấp nước cho quá trình chữa.

Trong trường hợp có tín hiệu báo cháy (tín hiệu điều khiển), mà hệ thống bơm không tự động làm việc mà cần sự khởi động của con người thì ấn nút khởi động bơm ở bảng điều khiển.

Sau khi chữa cháy xong cần phải tắt bơm, thay thế các đầu phun đã làm việc, bảo dưỡng các thiết bị chính và đưa hệ thống vào trạng thái trực.

2.3. Các bộ phận chính của hệ thống

2.3.1. Đầu phun

Đầu phun của hệ thống thực hiện đồng thời 2 chức năng vừa là cảm biến nhiệt vừa là đầu phun nước. Đầu phun có nhiều loại với nhiều kích cỡ khác nhau. Đối với hệ thống chữa cháy Sprinkler đầu phun là loại kín (có khoá hãm) để nước khỏi bị phun ra đầu khi ở chế độ trực, đây là bộ phận nhạy cảm với nhiệt độ và chỉ mở ở nhiệt độ nhất định, được thiết kế khi có một nhiệt độ xác định thì làm miệng đầu phun mở và xả nước, người ta phân  bố chúng theo tuyến đường ống.

Cấu tạo gồm:

+  Đầu phun có các loại đường kính 8, 10, 12, 15, 17, 20mm.

+ Cơ cấu hãm: có 2 kiểu khoá hãm.

 Khoá hãm bằng hợp kim dễ nóng chảy

 Khoá hãm với bầu thuỷ tinh đựng chất lỏng

+ Tán đầu phun: là tấm kim loại có tác dụng làm phân tán dòng nước va đập vào nó.

- Các thông số của đầu phun Sprinkler

+ Nhiệt độ làm việc của đầu

+ Chiều cao của đầu tính từ tàn phễu dến hết phần ren

+ Đường kính miệng đầu phun

+ Ngưỡng làm việc của đầu phun được quy định trong bảng 2-2 (theo 6.12 TCVN 7336-2003).

Bảng 2-1: Quy định ngưỡng làm việc của đầu phun sprinkler

Các kiểu lắp đặt đầu phun:

+ Đầu phun nước hướng lên

+ Đầu phun nước hướng xuống

+ Đầu phun nước vách tường

2.3.2. Cụm van kiểm tra mở máy

- Nhiệm vụ:

+ Cho dòng nước chảy qua khi các đầu phun làm việc

+ Tạo ra tín hiệu truyền về trung tâm điều khiển khi hệ thống chữa cháy

+ Kiểm tra áp lực làm việc bình thường của hệ thống

- Nguyên lý làm việc: Cụm van kiểm tra mở máy ở tất cả các khu vực có cấu trúc, nguyên lý làm việc như nhau, không phụ thuộc vào vị trí đặt thiết bị kiểm tra mở máy do nguyên lý làm việc của bộ  phận này là người ta lợi dụng khi có sự chuyển động của dòng nước sẽ tạo ra sự đóng mở tại các van tiếp điểm, chính vì thế nó xuất hiện thêm đặc điểm là chỉ hoạt động khi trong đường ống luôn phải có nước áp lực

Khi các đầu Sprinkler hoạt động áp lực nước trong mạng đường ống phân chia giảm, áp lực nước trong mạng đường ống cung cấp cũng giảm. Do sự chênh lệch áp lực nước trên và dưới cụm van, đĩa van mở ra do áp lực của nước trong đường ống cung cấp phía dưới cụm van, nước được đẩy đầu mạng vòi phun cùng lúc đó đĩa giải thoát kênh tín hiệu và theo kênh đó nước chảy qua van liên kết vào bộ tín hiệu áp lực vạn năng tạo ra tín hiệu truyền về trung tâm điều khiển.

2.3.3. Máy bơm chữa cháy

Khi chọn bơm phải dựa vào hai giá trị đặc trưng là lưu lượng và cột áp  bơm, hai thông số này của máy bơm phải được lựa chọn trên cơ sở tính toán hệ thống đối với cơ sở cần bảo vệ.

Thực tế máy bơm chữa cháy dùng tốt nhất, có hiệu suất cao là bơm ly tâm. Bơm chữa cháy thường đặt cố định tại nguồn nước. Máy bơm có thể được điều khiển bằng tay hoặc tự động.

Máy bơm dùng để cấp nước chữa cháy phải có máy bơm dự phòng có công suất tương đương với công suất của máy bơm chính. Số lượng này bơm dự phòng được tính toán như sau:

- Khi số lượng máy bơm vận hành theo tính toán từ 1 đến 3 thì cần 1 máy bơm dự phòng.

- Khi số lượng máy bơm vận hành từ 4 máy trở lên thì cần 2 máy bơm dự phòng.

Máy bơm chữa cháy phải được nối với hai nguồn điện riêng biệt hoặc điện + điezen.

2.3.4. Bơm bù

Bơm bù có tác dụng bù lượng nước hao hụt trong đường ống (do rò rỉ, hao hụt, tổn thất…) hoặc có tác dụng bơm nước để chữa cháy với đám cháy nhỏ. Thông tường bơm bù chỉ có tác dụng bù lại lượng nước hao hụt trong mạng đường ống nên nó có lưu lượng nhỏ từ 0,5 – 2,5l/s.

Bơm bù được lựa chọn vào hai giá trị đặc trưng đó là lưu lượng và cột áp cần thiết.

Bơm bù được đặt cố định tại bể nước, bơm được điều khiển tự động. Khi lượng nước trong mạng đường ống hao hụt đi một lượng nhất định thì bơm tự động hoạt động bơm bù lại lượng nước bị hao hụt.

2.3.5. Van một chiều

Van được lắp trên mạng lưới đường ống dẫn. Nó có tác dụng chỉ cho nước lưu thông theo một chiều, không cho nước đi ngược lại máy bơm, bảo vệ bơm không bị va đập thuỷ lực khi ngừng hoạt động hoặc không cho nước chảy lên bể mà chỉ phục vụ trực tiếp do hệ thống chữa cháy tự động đầu phun.

2.3.6. Công tắc áp lực

Dùng để khởi động bơm chính, bơm bù. Công tắc áp lực hoạt động dựa trên sự thay đổi cột áp để đóng mở các tiếp điểm để đóng diện cho bơm chính, bơm bù làm việc.