AP1000核電廠是美國西屋公司設(shè)計(jì)的美國第三代核電廠。我國通過技術(shù)引進(jìn)，*4臺機(jī)組已經(jīng)開工建設(shè)，后續(xù)擬批量建設(shè)。后續(xù)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)將主要由中方單位承擔(dān)。AP1000核電廠火災(zāi)自動報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要采用美國標(biāo)準(zhǔn)。考慮到中國項(xiàng)目還需遵守中國標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)強(qiáng)制性條款，而兩國標(biāo)準(zhǔn)在火災(zāi)探測器的布置要求存在差異，故本文通過對比分析中國標(biāo)準(zhǔn)和美國標(biāo)準(zhǔn)中幾種常用火災(zāi)探測器布置要求，找出適用于中國核電項(xiàng)目的探測器布置方式。
1 核電廠火災(zāi)自動報(bào)警系統(tǒng)功能
火災(zāi)自動報(bào)警系統(tǒng)是核電廠消防系統(tǒng)的重要組成部分，涉及全廠建筑物的消防安全，是重要的安全保障系統(tǒng)?；馂?zāi)自動報(bào)警系統(tǒng)能在火災(zāi)的早期階段，準(zhǔn)確地探測到火情并迅速報(bào)警，對于及時(shí)組織快速有序疏散、積極有效地控制火災(zāi)的蔓延、快速滅火和減少火災(zāi)損失、降低火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)都具有重要作用。
在核電廠各建筑物中存有火災(zāi)危險(xiǎn)的房間或區(qū)域內(nèi)，根據(jù)火災(zāi)探測區(qū)域發(fā)生火災(zāi)的特點(diǎn)合理選擇火災(zāi)探測器，應(yīng)用固定安裝的火災(zāi)探測器，進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測。一旦發(fā)生火災(zāi)，立即自動發(fā)出火災(zāi)報(bào)警信號，使操作人員和消防人員能快速、準(zhǔn)確地探知早期火災(zāi)，確定火災(zāi)的具體位置，并在火災(zāi)報(bào)警控制屏與就地模擬顯示盤上提供相應(yīng)的火災(zāi)報(bào)警和設(shè)備狀態(tài)指示。同時(shí)啟動消防聯(lián)動裝置，自動或手動控制消防滅火裝置，撲滅火災(zāi)?；馂?zāi)自動報(bào)警系統(tǒng)還能根據(jù)要求進(jìn)行消防應(yīng)急廣播，指導(dǎo)人員的疏散和消防人員的滅火行動。
2 AP1000核電廠火災(zāi)自動報(bào)警系統(tǒng)現(xiàn)狀
AP1000核電廠的火災(zāi)自動報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要采用美國標(biāo)準(zhǔn)NFPA72-2002《NationalFireAlarmCode》，而在中國的項(xiàng)目還需遵守中國標(biāo)準(zhǔn)GB50116-2013《火災(zāi)自動報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》。兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)在火災(zāi)探測器的布置設(shè)計(jì)的要求存在差異。對于核電廠中常用的幾種火災(zāi)探測器，比如感溫探測器、紅外光束感煙探測器、感溫探測器等，根據(jù)火災(zāi)探測器在不同的廠房結(jié)構(gòu)下的布置情況，對比分析中國標(biāo)準(zhǔn)和美國標(biāo)準(zhǔn)對這幾種火災(zāi)探測器的布置要求。
3 火災(zāi)探測器布置要求對比分析
3.1感煙探測器
點(diǎn)式感煙探測器的布置需要考慮周圍環(huán)境的影響。周圍環(huán)境的溫度、濕度、氣流速度等都會影響探測器的靈敏度和可靠性。
3.1.1美國標(biāo)準(zhǔn)要求
1)在天花板上布置時(shí)距離側(cè)面墻的水平距離不應(yīng)低于100mm；當(dāng)探測器布置在側(cè)面墻上時(shí)，距離天花板的高度應(yīng)在100mm至300mm之間。點(diǎn)式感煙探測器在平滑天花板上布置時(shí)，一般按標(biāo)準(zhǔn)間距S=9.1m進(jìn)行布置，探測器至墻邊的距離不超過0.5S，保護(hù)區(qū)域內(nèi)任何一點(diǎn)至探測器的距離不大于0.7S。根據(jù)布置時(shí)的實(shí)際情況，如：天花板高度、橫梁結(jié)構(gòu)、托梁結(jié)構(gòu)、氣流速度較大等，探測器的布置間距應(yīng)適當(dāng)?shù)倪M(jìn)行改變。
2)天花板高度影響探測器的布置間距，但NFPA72中并沒有給出詳細(xì)的影響數(shù)值，此處可參考天花板高度對點(diǎn)式感溫探測器的影響，見表1。同時(shí)，探測器的布置間距不小于火焰至天花板高度的0.4倍。
3)橫梁和托梁對點(diǎn)式感煙探測器布置的影響相同。
表1天花板高度對點(diǎn)式感溫探測器的影響
對于水平天花板，如果天花板高度不超過3.66m且梁高不超過300mm，則探測器布置時(shí)，在平行于梁的方向上間距仍為S，在垂直于梁的方向上，間距為S/2；如果天花板高度超過3.66m，或梁高超過300mm，點(diǎn)式感煙探測器應(yīng)布置在每個(gè)梁間區(qū)域。對于傾斜天花板且梁平行于傾斜面，探測器布置間距根據(jù)水平天花板的間距確定；天花板高度按平均高度計(jì)算；傾斜超過10°時(shí)，探測器至墻邊的距離不受0.5S的限制；間距計(jì)算時(shí)取水平投影值。對于傾斜天花板且梁垂直于傾斜面，探測器布置間距根據(jù)水平天花板的間距確定；天花板高度按平均高度計(jì)算。
表2探測器保護(hù)面積和保護(hù)半徑
3.1.2中國標(biāo)準(zhǔn)要求
1)探測器至墻壁、梁邊的水平距離不應(yīng)小于0.5m；探測器周圍0.5m內(nèi)不應(yīng)有遮擋物；探測器至空調(diào)送風(fēng)口邊的水平距離不應(yīng)小于1.5m，并宜接近回風(fēng)口安裝；探測器至多孔送風(fēng)頂棚孔口的水平距離不應(yīng)小于0.5m；2)天花板高度對探測器布置間距的影響見表2。3)在有梁的頂棚上布置探測器時(shí)，當(dāng)梁突出頂棚的高度小于200mm時(shí)，不計(jì)梁對探測器保護(hù)面積的影響；當(dāng)梁突出頂棚的高度為200～600mm時(shí)，按表3確定梁對探測器保護(hù)面積的影響和一只探測器保護(hù)的梁間區(qū)域的個(gè)數(shù)；當(dāng)梁突出頂棚的高度超過600mm時(shí)，被隔斷的每個(gè)梁間區(qū)域按獨(dú)立區(qū)域布置探測器；當(dāng)梁間凈距小于1m時(shí)，不計(jì)梁對探測器保護(hù)面積的影響。
3.1.3對比結(jié)果
通過對標(biāo)準(zhǔn)的比較可以看出，按美國標(biāo)準(zhǔn)，探測器周圍0.1m以外的范圍可以有墻、梁等結(jié)構(gòu)，按中國標(biāo)準(zhǔn)，探測器周圍0.5m以外的范圍可以有墻、梁等結(jié)構(gòu)或遮擋物，實(shí)際布置時(shí)，為了節(jié)省投資，探測器至墻壁、梁邊等的垂直距離一般取0.5S，該距離一般情況下都要大于0.5m，所以上述因素對探測器布置間距影響不大。
探測器布置間距的主要影響來自于天花板高度。以5m高度的天花板為例，美國標(biāo)準(zhǔn)中要求的探測器布置間距為6.49m，而中國標(biāo)準(zhǔn)中要求的探測器布置間距為9.57m。按美國標(biāo)準(zhǔn)，梁高超過300mm時(shí)，每個(gè)梁間區(qū)域應(yīng)作為單獨(dú)的區(qū)域進(jìn)行探測器布置；按中國標(biāo)準(zhǔn)，梁高超過600mm時(shí)，每個(gè)梁間區(qū)域作為單獨(dú)的區(qū)域進(jìn)行探測器布置。所以，在這方面美國標(biāo)準(zhǔn)比中國標(biāo)準(zhǔn)更加嚴(yán)格。
表3梁對探測器保護(hù)面積的影響
3.2紅外光束感煙探測器
光束型感煙探測器布置在水平或傾斜天花板上時(shí)可等效認(rèn)為是一排點(diǎn)式感煙探測器。
3.2.1美國標(biāo)準(zhǔn)要求
光束感煙探測器的光束長度不超過制造商確定的限值。布置時(shí)，光束間距一般取S=18.3m，光束距墻的距離不超過S/2。光束感煙探測器的發(fā)射端和接收端一般固定在兩端墻上安裝，也可懸掛在天花板上安裝，當(dāng)懸掛在天花板上安裝時(shí)，發(fā)射端和接收端距墻的距離不超過S/4。
3.2.2中國標(biāo)準(zhǔn)要求
紅外光束感煙探測器的光束軸線至頂棚的垂直距離宜為0.3～1.0m，距地高度不宜超過20m。相鄰兩組紅外光束感煙探測器的水平距離不應(yīng)大于14m。探測器至側(cè)墻水平距離不應(yīng)大于7m，且不應(yīng)小于0.5m。探測器的發(fā)射器和接收器之間的距離不宜超過100m。
3.2.3對比結(jié)果
在紅外光束感煙探測器布置方面，按中國標(biāo)準(zhǔn)要求布置時(shí)，探測器布置間距較小，布置的探測器密度更大，探測的可靠性也更高。因此，認(rèn)為該處中國標(biāo)準(zhǔn)要嚴(yán)于美國標(biāo)準(zhǔn)。此外，紅外光束感煙探測器在運(yùn)行時(shí)稍微的震動都可能影響探測器的性能，因此要求探測器應(yīng)布置在穩(wěn)固的基礎(chǔ)上，固定在實(shí)體墻面上，不推薦懸掛安裝方式。
3.3感溫探測器
3.3.1美國標(biāo)準(zhǔn)要求
1)點(diǎn)式感溫探測器在天花板上布置時(shí)距離側(cè)面墻的水平距離不應(yīng)低于100mm；當(dāng)探測器布置在側(cè)面墻上時(shí)，距離天花板的高度應(yīng)在100～300mm之間。點(diǎn)式感溫探測器的布置間距S應(yīng)符合制造商的建議距離，該距離一般以標(biāo)準(zhǔn)火災(zāi)試驗(yàn)來確定。點(diǎn)式感溫探測器在平滑天花板上布置時(shí)，探測器至墻邊的距離不超過0.5S，保護(hù)區(qū)域內(nèi)任何一點(diǎn)至探測器的距離不大于0.7S。根據(jù)天花板高度、梁結(jié)構(gòu)等的影響，探測器的布置間距S應(yīng)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。2)天花板高度對點(diǎn)式感溫探測器布置間距的影響見表1。3)對于托梁結(jié)構(gòu)，點(diǎn)式感溫探測器在平行于梁的方向上布置間距不受影響，仍為S；在垂直于梁的方向上，探測器的布置間距應(yīng)減半，為S/2。對于橫梁結(jié)構(gòu)，如果梁高不超過100mm，則按平滑天花板考慮；如果梁高超過100mm，探測器在垂直于梁的方向上布置時(shí)，間距不超過2S/3；如果梁高超過460mm且梁的中心間距大于2.4m，則每個(gè)梁間區(qū)域按單獨(dú)的區(qū)域進(jìn)行布置。
3.3.2中國標(biāo)準(zhǔn)要求
點(diǎn)式感溫探測器的布置要求參見3.1.2節(jié)。
3.3.3對比結(jié)果
通過對中美標(biāo)準(zhǔn)的比較可以看出，按美國標(biāo)準(zhǔn)，探測器周圍0.1m以外的范圍可以有墻、梁等結(jié)構(gòu)，按中國標(biāo)準(zhǔn)，探測器周圍0.5m以外的范圍可以有墻、梁等結(jié)構(gòu)或遮擋物，實(shí)際布置時(shí)，為了節(jié)省投資，探測器至墻壁、梁邊等的垂直距離一般取0.5S，該距離一般情況下都要大于0.5m，所以上述因素對探測器布置間距影響不大。
探測器布置間距的主要影響來自于天花板高度。以5m高度的天花板為例，美國標(biāo)準(zhǔn)中要求的探測器布置間距為6.49m，而中國標(biāo)準(zhǔn)中要求的探測器布置間距為6.29m。按美國標(biāo)準(zhǔn)，梁高超過460mm時(shí)，每個(gè)梁間區(qū)域應(yīng)作為單獨(dú)的區(qū)域進(jìn)行探測器布置；按中國標(biāo)準(zhǔn)，梁高超過600mm時(shí)，每個(gè)梁間區(qū)域作為單獨(dú)的區(qū)域進(jìn)行探測器布置。所以，在這方面美國標(biāo)準(zhǔn)比中國標(biāo)準(zhǔn)更加嚴(yán)格。
4 結(jié)語
通過上述對中美標(biāo)準(zhǔn)的比較可以看出，對使用比較普遍、用量zui多的點(diǎn)式感煙探測器和點(diǎn)式感溫探測器，美國標(biāo)準(zhǔn)比中國標(biāo)準(zhǔn)更加嚴(yán)格。對于紅外光束感煙探測器，中國標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的布置間距比美國標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的布置間距更嚴(yán)格。
由于美國標(biāo)準(zhǔn)和中國標(biāo)準(zhǔn)中，天花板高度對探測器布置間距的影響較大。以核島輔助廠房為例，核島輔助廠房天花板高度在4.5m至5.1m。按平滑屋頂計(jì)算，根據(jù)美國標(biāo)準(zhǔn)，感煙探測器的布置間距為7.04m至6.49m；根據(jù)中國標(biāo)準(zhǔn)，感煙探測器的布置間距為8.29m，美國標(biāo)準(zhǔn)比中國標(biāo)準(zhǔn)更加嚴(yán)格。對于感溫探測器，美國標(biāo)準(zhǔn)中的布置間距是以火災(zāi)試驗(yàn)或制造商的建議來確定的，無法與中國標(biāo)準(zhǔn)中的具體數(shù)值進(jìn)行比較。
綜上所述，對于大多數(shù)情況來說，美國標(biāo)準(zhǔn)是嚴(yán)于中國標(biāo)準(zhǔn)的，在這些方面如果參考美國標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，可以滿足中國標(biāo)準(zhǔn)的要求。由于核電廠火災(zāi)自動報(bào)警系統(tǒng)總的投資占整個(gè)項(xiàng)目投資的比例很小，因此可以在設(shè)計(jì)中同時(shí)參考中國標(biāo)準(zhǔn)和美國標(biāo)準(zhǔn)，參考其中更加嚴(yán)格的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，以保證探測火災(zāi)的及時(shí)性和系統(tǒng)的可靠性。同時(shí)，其他未在本文中提到的探測器，如火焰探測器、氣體探測器、通風(fēng)管內(nèi)安裝的感煙探測器等，在布置時(shí)應(yīng)遵循制造商給出的建議方案，以使探測器達(dá)到*性能，更加的探測火災(zāi)，保護(hù)核電廠內(nèi)的人身和財(cái)產(chǎn)安全。
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