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UL安全:高性能水喷淋灭火系统与UL相关标准解析

 百战归来 2016-04-12
水喷淋灭火系统用以降低火灾造成的生命和财产损失已有100多年的历史,水喷淋灭火系统一直被认为是一种能有效防止生命和财产不受火灾之潜在毁灭性影响的重要工具。然而在广泛的应用和不断变化的安装环境,这些产品要满足较高水平的安全性能,针对安全标准所涵盖的构造和性能必须进行持续的监督与评估。


UL通常考虑新技术及其在现场使用环境中的性能,以评估对产品要求或安装标准进行修订的需求。自2000年以来,UL已研议出几次进行这些改善的契机,并采取措施以提高水喷淋灭火系统产品的性能要求。
水喷淋头标准和要求

纵观全球,各标准组织均出版了不同的水喷淋头产品标准。例如,ISO最近出版了新版国际标准ISO 6182-1,“消防- 自动水喷淋灭火系统- 第1部分:水喷淋头要求及测试方法”和ISO 6182-10,“消防-自动水喷淋灭火系统- 第10部分:家用水喷淋头要求及测试方法。英文版的水喷淋头欧洲标准为BS EN 12559-1,“固定消防系统 – 水喷淋头与淋水系统组件- 第1部分:水喷淋头”。

(注:国内标准术语为洒水喷头)

目前,UL出版了数种水喷淋灭火系统产品相关标准,其中三个主要标准包括
  • 消防自动水喷淋头标准,ANSI/UL 1994

  • 住宅用消防水喷淋头标准,ANSI/UL 16265

  • 早期抑制快速反应消防水喷淋头标准,ANSI/UL 17676

UL标准所涉及的水喷淋头通常根据全国认可的安装标准(由美国国家消防协会(NFPA)出版)来安装,包括自动水喷淋灭火系统安装标准NFPA 137、单户及双户居室和厂房自动水喷淋灭火系统安装标准NFPA 13D8、及低层住宅自动水喷淋灭火系统安装标准NFPA 13R9。水喷淋灭火系统检验、测试及维护标准NFPA 2510,包含综合评估要求,用以评估自动水喷淋灭火系统,确定保持预期的设计效能。
针对新技术进行产品标准更新非常重要,本文主要说明了被纳入UL标准的几个要求,旨在提升水喷淋头在现场环境中的通用操作性能。
  • 防漏防裂测试

  • 水喷淋头控制火场或抑制火场能力评估测试

  • 样本暴露于盐雾、硫化氢及二氧化碳- 二氧化硫环境的一般腐蚀测试。

  • 铜合金及不锈钢组件的应力腐蚀测试

  • 样本暴露于93℃(200 ℉)、98% 相对湿度环境下(的耐环境测试)

  • 各温度等级的高温暴露测试

  • 振动耐受

  • 抗冲击性

  • 粗暴使用

尽管这些测试被认为极具挑战性,更重要的是持续不断监控水喷淋头在现场实际使用环境中的性能,如此才能使水喷淋头标准在达成预期的安全性能中仍相对有效。
UL水喷淋头标准修订实例
根据业主、水喷淋头承包商、有司法权主管机关及其他相关单位提供的报告,早在21世纪初期人们就已确定了增强水喷淋头运行性能的两个关键领域,与此同时UL在众多安装位置中的无数样本进行测试,并对这两个领域进行了进一步的强化。这些修订包括针对水密封组件释放以及避免过早(意外)作动水喷淋头相关的新增结构和性能标准。
水密封组件释放
在20世纪60年代初期以前,水喷淋头防漏主要通过金属压封实现,常见的做法是使用铜垫片。目前,带有特氟龙(PTFE)薄膜垫圈的锥形弹簧为最常见的水喷淋头防漏方式。图1给出的是多年来常用的水密封结构原理图。自20世纪90年代末期,UL已通过现场抽样的方式对大量采用O型密封圈的水喷淋头进行了动行测试。
在大多数的安装地点,所有样本均按预期操作,而在另一些地方,所有样本均遭受升高的运行压力。根据不同安装位置水喷淋头的实际测试结果,该水喷淋头的UL测试显示,大量采用动态O型密封圈的水喷淋头必须提高水喷淋头的入口压力以释放水密封,才能允许其进行水喷淋。事实上,在有些情况下,即使对入口施加6.8 bar(100 psig)的压力,O型密封圈仍无法释放。
由于O型密封圈可应用在干式和湿式水喷淋头,大部分1970年至21世纪初期生产的干式水喷淋头使用O型密封圈。除了少数状况,自动水喷淋头在严峻的环境条件下通常会采用干式水喷淋头,特别是温度、湿度及易腐蚀的多变环境下使用,如简易车库、停车场、装货码头、户外帐篷及走道等。经过无数个O型密封圈干式水喷淋头运行测试,结果显示约50%的水喷淋头会因水密封组件不按预期方式释放而影响其正常运行。
根据分析实际安装过的干式和湿式水喷淋头样本,水喷淋头入口处可能会残留广泛而又不明确的材料和化学品,包括各种油类、表面活性剂、与水处理相关的化学品及管道密封化合物、硬水沉淀物、沙子、灰尘等。这些材料与化学品可能会加速水喷淋头运行零部件的腐蚀过程并影响其正常作动。
根据以上分析,UL归纳出四个影响水喷淋头正常作动的关键因素:
  • 运行零部件间的缝隙内有腐蚀物和其他杂物沉积

  • O型材料转移(黏附)至扣合密封面

  • 脱锌

  • 穿过O型密封圈的微渗漏至无水侧所导致的腐蚀和沉积

为解决这些问题,UL在2001年出版的水喷淋头标准进行了几处修订,针对提高水密封组件操作性能所采用的修订总结如下表。 继这些修订实施后,对现场安装的水喷淋头进行UL实际操作测试,其结果所产生的大量数据确定了这些增订要求的必要性。


水喷淋头抗过早运行性


21世纪初期,UL收到了很多关于水喷淋头无明显操作原因而出现水喷淋现象的现场报告。这些情况通常被称为水喷淋头过早运行。此类问题中,关注的焦点大多在冷冻设施内安装的干式水喷淋头及玻璃球水喷淋头。
图4:新的实验室沉淀形成测试所产生的沉积程度图示。暴露于沉积形成环境后,水密封组件需按预期释放压力,入口气压为0.48 bar(7 psig)。

关于冷冻设备内安装的干式水喷淋头,其内外部堆积的冰块可对运行零部件施加过度应力。由于水喷淋头外部可能会堆积冰块,因此,正确安装水喷淋头非常重要。安装干式水喷淋头的孔应适当阻绝和密封,这一点很关键。如果水喷淋头和冷冻设备之间的环隙未适当密封,水喷淋头周围会因进入冷冻设备的湿热空气冷凝而形成大量冰块。

图5为未进行适当密封的干式水喷淋头图片。



图5:水喷淋头周围未适当密封而引起外部堆积冰块的干式水喷淋头图。在自动水喷淋灭火系统检视中,该情况应很容易发现。
根据相同的空气运动原理,如果水喷淋头水密封组件和加长接管连接处未完全密封,则其外部可能会堆积有冰块。 为防止水喷淋头内空气交换及由此形成的冰块堆积,UL水喷淋头标准要求在连接处应彻底密封。

由于几十年来水喷淋头的玻璃球一直用作感温组件,这些玻璃球在最近几年中已被微型化,从而增强对火灾情况的灵敏度。就水喷淋头的寿命周期而言,玻璃球发生损坏或应力超载的情况很多。

图6说明了玻璃球感温组件损坏的几种潜在原因及水喷淋头过早作动的原因。

图6:玻璃球感温组件损坏的潜在原因及水喷淋头意外喷水原因图表
针对在生产过程中潜在的损坏性,UL水喷淋头标准纳入了一项试验,在水喷淋头组装完成并且工厂进行了所有其他生产检测后,再确认玻璃球的完整性。该要求对于水喷淋头在出厂时无损且玻璃球功能完全正常上,提供了一定程度的保证。

此外,为了避免水喷淋头出厂后,种种运送过程对玻璃球造成的潜在损坏,UL水喷淋头标准要求所有玻璃球水喷淋头均应安装防护壳。
结论
安全标准要求的及时更新刻不容缓,如此才能使标准切中问题达到维护安全的目标。在UL水喷淋头标准首次纳入表1和2中所述的要求时,整个消防领域都已意识到适用这些要求的重要性。此外,本文中所述的大部分增订的水喷淋头结构及性能要求也被纳入最新版的ISO 6182-11和ISO 6182-102。

几十年来,水喷淋灭火系统在保护财产和生命安全上成效卓著,整体而言,水喷淋灭火系统的效能仍保持在较高水平。通过不断的推广,将水喷淋灭火系统作为一种防护工具,将使我们的世界成为一个更安全的生活港湾。

本文原摘自UL News Issue 54     微信号:UL美华认证

(注:国内标准术语为洒水喷头)

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