研究高层建筑消防给水系统的可靠性外文翻译资料

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Fire Technology, 38, 71–79, 2002

copy; 2002 Kluwer Academic Publishers. Manufactured in The United States.

研究高层建筑消防给水系统的可靠性

摘要 本文提出了在高层建筑消防给水的可靠性的研究意义，作为探索消防供水系统的可靠性来吸引专家关注这个问题。简要介绍了系统的可靠性模型和计算，分析系统的功能应用程序进程和概率特性。它提出了可靠性设计的原则和提高可靠性受益于消防给水系统的优化设计。此外，本文也展望了可靠性研究的发展。

关键词：可靠性、消防给水系统、消火栓供水、火灾自动喷水灭火系统给水

前言

高层建筑消防给水系统(HFWS)的基本元素是高层建筑的消防系统。其特性是高耗水量,较高的水压力和自我疏通的能力。其可靠性对高层建筑消防有决定性影响。高层建筑消防给水系统的可靠性意味着能在固定的时间内执行一系列高层建筑消防给水系统的活动。高层建筑消防给水系统的可靠性设计不仅优化了消防供水系统,而且还改变了系统的可靠性分析事故影响事故的预防措施。从整个系统分析和评价消防供水系统的可靠性不仅可以提高系统的工作特性,而且也有基本的技术经济分析。可靠性设计是现代设计方法之一不仅可以优化消防供水系统,而且也使分配和预测系统的可靠性。更重要的是，我们可以防止火灾的发生,而不是分析火灾的发生。然后可以提高整个系统的性能,这样整个系统将更安全、更经济。

可靠性、安全、经济

在高层建筑消防给水系统,区域更大、供水方法复杂,可靠性要求高。它会给系

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统带来说不出的损失,任何一个环节发生故障。除了学习每个组件的可靠性,应研究了整个系统的可靠性。在狭义上,消防给水系统本身有一个正常的概率(结构可靠性)和概率满足精度要求(性能可靠性)。广泛意义上的消防给水系统的可靠性包括狭义综合考虑可靠性、系统维护、有效性和持久性。

安全意味着控制消防给水系统危险的可能性 (FWS)即在生活和工作中可接受的危害程度。一般来说,消防给水系统是由经营者确保正常运行,防止错误动作的系统。可以定量地描述安全风险值。经济不仅意味着系统本身的成本,还包括使用成本和维护成本。

可靠性、安全性和经济是相互联系的。可靠性是安全的前提。但可靠性和安全性是一个相对的概念,。消防水源为高层建筑的生活和生产服务。消防投资应该与社会经济条件和适应中国国情相匹配。此外,应该考虑消防的发展,具有一定的超级进步。主要意味着可以用来改善消防安全的好处是提高安全可靠水平,安排适当数量的消防设备以节约成本。但是我们需要设置关注消防水系统有限的投资在整个消防系统和影响将是显而易见的。

消防给水系统的可靠性模型和计算

功能的可靠性

消防给水系统的可靠程度通常是由R（t）表示。在一个固定的时间内消防给水系统设置功能的执行概率。R(t)是一个表示随机事件发生的可能性的值。这是一个时间的函数。可靠性R(t),累积失效概率(不可靠)F（t）,故障密度函数F（t）和失败率lambda;（t）是四个基本函数的可靠性特征值。对于消防供水系统,使用可靠性、维护和有效性判断整个系统的可靠性是不够的。综合系统动作的概率应该被研究。

消防给水系统的可靠性流程图

为了研究系统的可靠性,系统的性能和故障模式应充分理解,可靠性流程图应该准确地绘制和功能单位的系统的可靠性和可靠性之间的关系(组件)应该研究。每个单元的功能(阀、消火栓、洒水喷头、管道等)或设备(泵、水池、水箱,等等),包括在消防给水系统确定可靠性的关系流程图。在图1中,泵供水方式,虽然结构模式是相同的,功能性的关系是不同的,由此产生的可靠性流程图是不同的。

消防给水系统的可靠性度量【1】

Fire Water Supply System

消防给水系统的可靠性是制止每个单元的函数关系。系统将每个单元可靠度的产品组合。

消防给水系统

图1所示。流程图的功能和可靠性。

计算串联系统的可靠性。系列系统是指整个系统能正常工作只有当所有组件在系统正常工作。如果串联系统是由n个单位,第i个单元的可靠性被认为R_i （t），

然后系统的可靠性是所有单位产品的可靠性。

计算并联系统的可靠性。并联系统意味着系统可以正常工作,只有当每个单元系统的正常工作。这样的系统只要一个单位正常工作就可以正常工作。系统的可靠性

注意到并联系统是指逻辑图的并联,有时不一致的平行安装图。例如,系列止回阀

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或闸阀平行系统逻辑图

计算混合连接系统的可靠性。串并联连接系统,提供一个特定单元的可靠性是Rij,这里共有N分行系统串联连接,那么整个系统的可靠性

并串联连接系统,提供N分行系统并行连接,每个分支系统由N个单元,然后

消防给水系统的功能操作过程和函数概率特征

功能特性和消防给水的基本状态

消防给水系统的用水量是随机的和不可控制的。它属于分类的服务体系。实际的工作条件将取决于灭火过程中每个用水点随机流随时间收集。换句话说,消防给水系统的工作特性是一个独特的随机过程。

高层建筑消防给水系统功能操作过程的索引:流(水需求)qn,用水量的持续时间,频率供水消防和火灾发生的频率同步m。据俄罗斯研究信息[2],消防水源流的随机值可以表示一个积分函数的概率分布。这是服从指数法。消防的持续时间可以通过指数表示。同时当火灾发生,供水系统的服务流程泊松流的稳定性质。此外, 工作量分配的大多数组件消防给水系统在故障发生之前是服从指数分布规律。

消防给水系统的可靠性指标和随机过程分析

系统组件的可靠性是系统可靠性评估的基础。在消防给水系统中,每一种组件的实际工作状态,可以通过各种方法根据其功能性质。信息消火栓、洒水喷头、报警阀、水泵、电机、阀门、配件和其他标准组件可以从工厂测试。但对于非标准组件,管道的可靠性指数(管部分),在消防给水管网应确定组件的管子(管材、配件、配件)和管网中管道的位置也随着条件在系统操作[2]。

Fire Water Supply System

消防给水系统的可靠性设计

分析和预测可靠性

可靠性的分配应当合理的按照消防给水系统的可靠性的要求,每个单元的重要性和复杂程度和技术水平的单位选择。消防给水系统的可靠性预测是系统可靠性分析的分支(或单元组件)通用系统。转换从分布预测的最终目的是获得更满意的可靠性指数成立后的系统。利用分布和预测的过程中,一个相对优化的方法可以获得三种类型的垂直区域的供水(水箱区,减压阀区和泵区)高层消防给水系统。

工程设计的可靠性

消防给水系统应当首先确定可靠性设计指标,如可靠性、故障率、平均无故障时间、维护和有效性等。然后设计理论的基础上,通过重复分布和预测,需要系统的可靠性指数可以达到。在可靠性设计的过程中,环境因素对建筑物的影响,还应考虑和系统应保证的良好的维护功能。设计的基本思想是考虑所涉及的参数随机变化,能反映项目的实际情况。

消防给水系统的可靠性设计不仅在设计和评价的体系也在评估和优化单元和组件的系统。

应用的例子

消防供水泵房存储方式和可靠性评价

存储在消防给水泵房在于保证泵(Q)的水流及其提升(H)达到的固定概率P Qge;Qa;Hge;公顷;tge;ti }。存储、修改管道的布局和模型泵和服务条件等的变化可以用来提升泵房的可靠性。第7章的“高层建筑设计防火规范”(gb50045 - 95)规定“备用消防泵应提供消防供水系统,其工作能力不得低于最大的消防泵工作之一。”“水吸入管道在一组消防泵应不少于两个管道。当一个水吸入管损坏或检修时,所有其他水流还可以通过管道。没有两个供水管道在消防泵室应当连接到环形管网。“这是结构存储。它使用冗余组件例如泵、管道、控制调整阀等。它的功能是存储多个值。采用存储方法可以提高没有失败的表现,提高泵的其他功能的泵房。它与存储的使用概率指数来评估。单一指数的可靠性消防泵房应无故障概率P（t） 泵房操作和持续时间分区的情况下改革。特征值是多个存储。微分方程可以用来描述第i个组件的过程改变了。泵房的一般正常工作的概率可以表示通过以下全概率公式[2]:

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Hk是组成的泵房的第k个不相容条件，Hk是由类似于Pi(t)/P₁(t)hellip;Pi﹢₁(t)的公式而确定的。

表1

当m台泵在安装n台水泵中同时操作时，无故障工作概率值表

注：当f = 0.8时，数值为f的全部数值。

在消防给水泵房、消防水泵的操作是基于并联组件之间的关系。当m水泵同时运行在n水泵安装、m水泵可作为基本组件和任何基本组件可以被任何其他水泵所取代。该系统应确定的可靠指数的方法分析系统的概率可能状态。如果单个水泵的索引值的可靠性是f,无故障概率值f(简单的成分,类似的水泵可以上市,请参考表1。

由此可见,系统的可靠性增加并联组件的数量增加。可以显示在这张桌子上,系统的可靠性上升到0.9当两个泵操作的同步以及三个泵安装,它上升到0.96当一个泵操作以及两个泵安装。(单级泵安装时的可靠性是0.8)所以我们可以纹一个结论:备用组件越多,可靠性越高。然而可靠性的增加不是直线上升。事实上,在相同的情况下,消防泵的工作条件相同的非常相似。当采用不同的不同组件的结合,互为补充的时候。例如,两个驱动的消防泵类型的柴油和电力。

Fire Water Supply System

消防给水管网的优化存储。消防给水的管网，连接管道常用的形式。它有利于形成至少消耗和产品可靠的存储。这是一个优化问题。

环形管网的连接管道,当部分管道发生故障时，损坏的管道或消防设备将不会关闭整个管网。虽然增加连接管道的数量后系统的影响程度降低,不利于系统的优化是不必要地增加连接管道的数量,而不是采取某些措施(阀门合理安装)

图2 阀门在环式管网中连接管的布局。

当连接管道上安装两个消防给水管道、阀门必须安装在关节的位置,如图2所示。一个阀应安装在两端分别为原始管道的起点。此外连接管道受损时,阀门应安装在两端的连接管道,所以三个阀门将提供在每个连接的连接管道和原来的管道。在图2(a),当失败发生在管道时,两个阀门(1、2)必须在同一时间关闭。相对而言,故障发生的可能性大于管道的阀门。在图2(b),当失败发生在接头时,正常的供水管网只能结束后保证相邻的三个阀门(1、2、3)在同一时间。当然,之间有不同的阀门和管道的维护消防给水管网,在建筑,在城市干线。

自动喷水灭火系统部件的可靠性优化。在我们的高层建筑的设计中自动喷水灭火系统尚未成为主要消防给水方式。从可靠性的角度分析,这是一个串联系统的模式。自动喷水灭火系统的措施,提高可靠性。

bull; 减少组件的数量。减少系列连接组件自动喷水灭火系统,也就是说,提高系统的可靠性。喷洒技术的新发展,报警阀的功能是相对减少[3]和喷灌泵的控制方法也发生了变化。因此,有必要重新认识报警阀的功能。

bull; 提高组件的可靠性与最小的自动喷水灭火系统的可靠度。因为串联系统的可靠性比任何组件的可靠性、小部件的可靠性与最小可靠度提高,那么可以大大提高整个喷水灭火系统的可靠性。

在高层建筑设计中自动喷洒系统装置了更多的洒水装置,报警阀的数量也更多,位置很高。系统的可靠性会减少距离与事故报警阀供水管道很长。在图3中,(a)是正常的方法。情况会有所不同,如果管道并联,如图3(b)。

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图3 喷水灭火系统的连接关系。

如果一个代表泵,B代表供水管道,C代表整个报警阀,我们可以获得函数图如图4,这也是一系列系统。假设每个组件的可靠性是0.8,所以:

R1 =0.96times;0.8times;0.8=0.64

R2 =0.96times;0.96times;0.8=0.74

因此,第二种方法的可靠程度的并联管道增加21%。所以组件的可靠性增长与最小的可靠性支持整个系统的可靠性提高。

发展趋势和前景

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