泡沫罐的结构设计

泡沫罐的结构设计与计算是怎么样的？
本文简要介绍了压力罐胶囊式泡沫比例混合装置在设计、泡沫液灌装、系统应用等方面应注意的问题，提出了一些独到的经验和建议。

泡沫比例混合装置是泡沫灭火系统中一个非常重要和关键的部件。

它的设计和应用是否得当，直接关系到整个泡沫灭火系统的灭火效果和灭火成败。

压力罐胶囊式泡沫比例混合装置由泡沫液储罐和泡沫比例混合器两部分组成，实现了泡沫液储存和泡沫比例混合两种功能的合二为一。

由于其具有结构紧凑、安装使用方便、维护简单、占地面积小、泡沫液可多次使用、便于系统调试和日常试验等特点，越来越多地受到设计单位和用户的青睐，已逐渐成为固定式泡沫灭火系统的首选产品。

目前，国内生产压力罐胶囊式泡沫比例混合装置的厂家很多，各个厂家的产品设计不尽相同；同时，国内压力罐胶囊式泡沫比例混合装置的工程应用也很多，在实际安装使用过程中，各个工程的安装设计要求也不尽相同。

这样，在设计和工程使用过程中就往往存在一些不妥之处。

下面将存在的一些问题探讨如下：
一、泡沫液的灌装应严格按厂家提供的灌装程序进行。

压力罐胶囊式泡沫比例混合装置的泡沫液灌装大部分是在工程安装现场进行，一般应由生产厂家的专业人员亲自灌装或现场指导，并且要严格按程序进行。

这是由于储存泡沫液的胶囊多是用厚度1～2 mm的橡胶粘合成型，单面承受压力和拉力的强度很差。

如果在灌装泡沫液的过程中操作不当，很容易造成胶囊的撕裂破损。

据工程实例统计，约70％的胶囊破损是由于泡沫液灌装不当引起的。

严重的是，一旦胶囊破损，就会直接引起整个泡沫灭火系统的瘫痪，如不及时发现后果严重。

泡沫液灌装应该坚持的原则是，在灌装过程中，应避免胶囊单面受力。

灌装的程序一般大致分四个步骤：注水→检漏→充气→灌液。

注水是指向储罐和胶囊的夹层内充满水，其作用主要有两点：一是排掉夹层内的空气，以避免在压力较高时空气受压缩使胶囊外部局部受压形成气鼓而破裂；二是使胶囊在灌装泡沫液时可以悬浮在水中，胶囊内外壁同时受到液体的压力，可以避免因泡沫液的重力等因素造成胶囊顶部法兰连接处受到拉扯而撕裂。

所以，注水是泡沫液灌装过程中必不可少的重要步骤。

检漏是指通过向夹层的水施加适当水压，以检查胶囊是否已经破损。

主要目的是确保在灌装泡沫液前胶囊是完好的，避免向已经破损的胶囊内灌装泡沫液而造成浪费。

如果是向购买时间不长的新设备第一次灌装泡沫液，由于胶囊在出厂前一般都刚做过检漏试验，这一步骤可以酌情省略。

但是，如果是向已经使用过的设备二次灌装，或者是向购买时间较长的设备第一次灌装，都应该严格按步骤进行检漏。

充气是指向胶囊内以适当压力充填适当体积的氮气或空气。

其主要作用也有两点；一是利用气体将胶囊撑开，防止胶囊局部粘结，有利于泡沫液灌装，二是在胶囊顶部形成局部气体悬浮体积，使胶囊在泡沫液灌装过程中可以承受足够的浮力，避免胶囊法兰连接处受力过
大。

充气也是一个很重要的步骤，一般情况下都应按程序进行。

当灌装现场充气条件困难且没有进行前期检漏步骤时，充气可酌情省略。

灌液是指前期各步骤进行完毕且全部合格后，向胶囊内灌装泡沫液。

这时应该注意的是灌装压力不能太高，速度不能太快，不应超过储罐的设计储存量。

应使储罐与胶囊的夹层留有一定的储水空间，避免灌装过满造成胶囊与管壁贴紧，影响设备正常工作。

二、泡沫出液管的出口应位子储瞄顶部，出口水平管段宜设置止回阀。

压力罐胶囊式泡沫比例混合装置的泡沫比例混合器的主管道在工程安装过程中是串联在系统管网中的，为了便于安装和检修，泡沫比例混合器主管道的位置较低，一般都位于储罐的中下部。

如果泡沫出液管的出口位于储罐低部，由于在系统伺服状态下，泡沫出液管道上一般要求保持畅通。

那么，在系统没有启动时，即使没有压力水从夹层挤压胶囊，胶囊内的泡沫液由于自身液位高，根据连通器原理，在重力作用下泡沫液也会沿着泡沫出液管进入泡沫比例混合器的主管道，使系统管道内进入泡沫液，长期下去会严重腐蚀系统管网；同时，泡沫液外流会造成泡沫液的无端浪费，使灭火所需的泡沫液量不足，影响系统灭火甚至造成系统灭火失败。

所以，压力罐胶囊式泡沫比例混合装置的泡沫出液管的出口应位于储罐顶部。

在实际工程中，于生产厂家的产品自身设计不当，将泡沫出液管的出口设计在储罐低部，且出液管道上又没有任何预防泡沫液外流的措施，造成管道腐蚀、泡沫液外流的工程实例很多，希望能引起产品设计部门的注意，另外，压力罐胶囊式泡沫比例混合装置的泡沫出液管道上宜设置防止压力水回流到胶囊内的止回阀。

由于现有国家规范对此没有作出明确要求，许多厂家都没有认识到这一点；也有部分厂家认为设备用在自动控制系统中才有必要设置止回阀，其实这种认识是错误的。

这是因为：虽然在系统正常工作过程中，由于比例混合器，减压作用，泡沫液人口处消防水的压力比胶囊内泡沫液的压力低，压力水是不会进入胶囊内的；但是在系统刚刚启动或刚刚关闭的一段时间内，或系统管路发生泄露、堵塞时，都可能引起比例混合器的泡沫液人口处消防水的压力在瞬间高于胶囊内泡沫液的压力，从而造成消防水回流到胶囊内的现象，大家都知道，压力储罐式泡沫比例混合装置分有囊式和无囊式，其最大的区别就在于有囊式的剩余泡沫液可以再次使用。

而泡沫液可再次使用的前提是泡沫液不能与水混合而引起变质和下一次使用时混合比失调。

所以，每一台压力罐胶囊式泡沫比例混合装置的泡沫液出口管段上都宜设置止回阀。

三、雨淋报警阀或电动控制阀宜设置在压力罐胶囊式泡沫比例混合装置的后期管路上。

泡沫灭火系统中常常使用雨淋报警阀或电动控制阀以实现分区自动控制和管路控制。

泡沫喷淋系统的设计规范中也明确要求系统中设置雨淋报警阀。

然而，对雨淋报警阀和电动控制阀的具体设置位置，国家规范和各个设计院也都没有一个统一的要求，其实，将雨淋报警阀或电动控制阀设置在压力罐胶囊式泡沫比例混合装置的后期管路上且靠近防护区时，其效果比较好，主要好处有两点：
第一、雨淋报警阀或电动控制阀到消防水泵出口止回阀之间的管路上平时都充满压力水，压力罐胶囊式泡沫比例混合装置的储罐与胶囊的夹层中也就充满压力水，使压力罐胶囊式泡沫比例混合装置始终处于伺服状态。

系统一旦启动，省略了给储罐夹层充水升压的过程，可迅速挤压置换出泡沫液并按比例形成泡沫混合液，缩短系统的响应时间，对灭火非常有利。

第二、雨淋报警阀或电动控制阀靠近防护区，一旦发生火灾，雨淋报警阀或电动控制阀首先开启，管路中的压力水首先可以迅速喷向防护区，这对于控制火势非常有利，特别对于泡沫喷淋系统效果就更加明显。

另外，有人认为，将雨淋报警阀或电动控制阀设置在泡沫液储罐后期，使泡沫液储罐长期受压对储罐不利。

对此其实并不用担心。

根据设计规范，雨淋报警阀前端平时要求的静水压应不低于0.14MPa，实际工程事例中大部分系统设计的静水压都在0.3 MPa左右。

而泡沫液储罐的设计工作压力一般不低于1.2MPa，储罐长期承受这么低的静水压力是完全没有问题的。

四、储罐体积过大时宜采用鹰穗消防立式罐或采用分体组合式结构。

压力罐胶囊式泡沫比例混合装置的结构特点决定了卧式储罐的体积不能太大。

储罐内的胶囊平时只是通过胶囊中部两个法兰与储罐固定，中部竖直的一根带孔管是胶囊唯一的支撑。

当卧式储罐体积过大时，罐体封头处的胶囊部位距离带孔管过远，缺少必要的支撑。

在装置工作时，受夹层内压力水的挤压，胶囊很容易发生扭曲、缠绕，造成部分泡沫液无法挤出，严重时还可能造成胶囊破损，引起整个灭火系统的瘫痪。

所以，卧式储罐的体积不宜太大，体积一般不宜超过5m3，长径比不宜大于2。

采用直径不超过2.5m的立式储罐是解决大体积储液量的一个有效办法。

另外，采用分体组合式结构是解决大体积储液量的另一实用可行办法。

分体组合式结构是指将体积比较大的储罐分成两个体积较小的储罐，这两个体积较小的储罐又共用一套比例混合器。

分体组合式结构是一种比较新颖的结构，它突破了一个储罐带一个比例混合器的传统惯例。

通过大量的技术论证和工程实例证明，此种结构不会影响混合比的精确度，是一种实用可行的新型结构。

这种结构除可解决大体积储液量的问题外，还可解决工程实际中泡沫罐储存间空间有限、人口过小的难题。

另外，分体组合式结构还可以实现主泡沫罐与备用泡沫罐之间的快速切换。

压力罐胶囊式泡沫比例混合装置的确是一种功能齐全、性能优越的比例混合装置。

只要设计和使用得当.。