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建筑工程学报
定期检查的消防泵系统的可用性
aISEL机械工程系 - 里斯本高等工程学院，葡萄牙里斯本
b里斯本大学InstitutoSuperiorTeacute;cnico海洋技术与海洋工程中心（CENTEC），里维埃拉大学Rovisco Pais，1049-001，
葡萄牙
cFEUP机械工程系 - 葡萄牙波尔图波尔图大学工程学院
文章信息
文章历史：
2015年12月31日收到修订后的表格2016年3月16日 2016年9月1日接受 2016年9月3日在线提供 文章历史：2015年12月31日收到修订后的表格 2016年3月16日 2016年9月1日接受 2016年9月3日在线提供
关键词：消防安全消防泵可用性可靠性
摘要: 消防泵系统通常用于大多数建筑物中的消防，可以是住宅，商业，工业或任何其他类型。这些系统负责为安装保护目的而安装的手动或自动设备所需的水流量和压力。因此，当发生不期望的火灾事件时，确保它们的可用性是非常重要的。本文重点介绍了消防泵系统在定期检查或测试时的可用性。执行这些检查或测试以观察系统行为并检测某些组件或子系统的潜在隐藏故障。本文提出的方法主要集中在分析关键设备需求失败概率和分析这一重要阶段成功概率的第一阶段。还显示了检查或测试频率对消防泵系统的期望可用性的影响。 ＆2016 Elsevier Ltd.保留所有权利
1.介绍
火灾一直是人类的重要事件。它创造，改造和毁灭的力量意味着有用或邪恶的东西，取决于它是否受到控制。火为人类留下了神圣而神秘的意义，成为一种共同的经济因素。当火灾不受控制时，大多数情况下都是不良件。
与此同时，水也是人类的一个重要元素，由于其丰富性和与火相关的相反特性，它几个世纪以来一直被用来控制火灾事件。有时，由于火力很大，需要大量的水。消防泵是确保所需水量接近火灾事件的非常有用的手段。通常使用手动（消防水带卷轴）或自动（洒水）设备作为保护装置。已经制定了一些标准和规定，以确保此类系统的正确设计，安装，维护和操作，并避免，限制或减轻火灾事件。美国国家消防协会（NFPA）在研究和开发这些措施以及发布有关它的文件方面具有领导作用。在欧洲的协调这些问题由欧洲委员会（CEA）进行。
虽然这些标准和努力找到有效的解决方案 -设备设计非常重要，以确保所有这些设备都正确安装和维护良好。通常，大多数这些安全屏障（消防系统）在真正需要或进行检查或测试之前一直处于休眠模式。在这些检查或测试中经常检测到隐藏的故障，这表明对消防设备的良好成功操作提供了保证。因此，假设检查或测试之间的时间越长，某些组件，子系统或系统发生故障的风险就越高。
关于消防泵系统，在消防战斗期间找到一种评估其按需可用性及其可靠性的方法非常重要。这项工作的目的是提出一种方法来评估这些关键绩效指标，并评估检查或测试频率是否足够。根据这些信息，可以评估建筑物未受到保护的固有风险。
本文分为五个部分。第二部分涉及火灾风险评估和消防安全屏障行为的消防安全，第三部分指出消防泵及其一些特征。在第四部分中，提出了评估可用性的方法或方法以及演示示例的表示。第五部分介绍了有关工作的一些结论。
n通讯作者：ISEL机械工程系 - 里斯本高等工程学院，RuaConselheiroEmiacute;dioNavarro，1959-007葡萄牙里斯本。
电子邮件地址：jsobral”dem.isel.ipl.pt（J。sobral）lferreir”fe.up.pt（洛杉矶费雷拉）。
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- ＆2016 Elsevier Ltd.保留所有权利。
2.消防安全
由于世界各地普遍关注住宅，商业，工业或其他类型建筑物发生火灾，因此认为消防安全问题和火灾风险评估是重要议题，也是开放研究和开发的开放领域。新方法。在大多数情况下，火灾事件可能对人类生活，商业，建筑结构，基础设施和设备造成灾难性后果，甚至对环境造成影响。这个主题的重要性可以通过保险公司为支付这类风险所需的巨额资金来表达。
2.1火灾风险评估
一般而言，火灾的潜在风险可以表示为两个因素的结果：火灾的可能性及其后果的严重程度。采取适当的措施可以减少任何这些因素，提高安全水平。当降低发生火灾的可能性时，人们在“预防”中起作用，当试图降低其后果的严重性时，人们就会在“保护”的背景下行动。
火灾的可能性通常与所考虑的空间中存在的可燃物的类型和数量以及点火源的存在有关，而后果的严重性与保护措施或安全屏障及其效率严格相关。在接下来的段落中，简要描述了一些关于发生概率和火灾严重程度的研究，显示了这一专题的重要性。
拉马钱德兰[1] 指的是火点火的概率与建筑物的面积和风险类别有关。Rahikainen和Keski-Rahkonen[2] 说明点火频率遵循一周中的月，周或星期以及一天中的特定小时的变化。根据另一项研究[3]1985年至2001年期间，在台湾的工业企业登记平均每年发生1578起火灾，并与它们发生的区域（约117.809米2）建立关系，它给出了1.34E-2的速率火灾/米2 （年），相对于其他类型的建筑物（住宅，商店，公共建筑和其他）最高。按照奥尔贝克[4] 在点火源方面，统计数据显示，电力原因位于列表的首位，对应于美国这些火灾每年造成约2.72亿美元损失的后果。
蒂兰德[5] 提出了自1996年以来芬兰国家事故数据库（Pronto）的火灾风险分析，获得了火灾风险的新信息，并提出了评估的定量方法。这项研究的重点是点火频率，经济损失和安全部门的表现。在这种方法中，作者区分了具有自动灭绝的建筑物和没有它的建筑物。结论是，最重要的因素是从火灾开始到消防员到来的交付时间。在此范围内，缺少故障检测和/或较慢的答案将显着降低成功假设。
Fontana等。[6] 参考瑞士（1986-1995）进行的一项研究，包括建筑物内约335,000起火灾。只有在伯纳州，工业部门发生了1538起火灾，相当于损失约450.7亿美元。根据在英国进行的另一项研究[7]由于火灾事故，每年约有800人死亡，约15,000人受伤。平均而言，每年约有120万磅的直接损失和约1.2亿磅的间接损失。在英国，火灾造成的损失占英国GDP（国内生产总值）的0.21％。Shaluf等人。[8] 说明在炼油厂发生的12起较大的火灾事故中，共有101人死亡，111人受重伤，约150,000人需要疏散，未提及物质损失和经济损失。根据Kim等人的说法。[9] 据报道，1983年至1997年期间，化学设施发生了40起火灾事故，导致设备损失16.17亿美元，生产损失23.7亿美元。
2.2消防安全屏障
一旦它们能够影响火灾后果的严重性或重要性，安全障碍就会在降低风险方面发挥重要作用。因此，在生命周期中确保维护是非常重要的，只是为了增加成功的可能性。
迪肯[10] 指出在火灾情况下，由于检查，测试或维护不当，三分之一的安全屏障无法正常工作。作者还提到，由于维护不当，大约49％的燃气轮机灭火系统在需要时失效，并且由于该财产损失达到1590万美元。
通常，可以认为安全屏障的状态对应于在精确时刻执行其功能的条件或能力。基本上，关于安全屏障可用性（不可用或可用）可能出现两种情况。
众所周知，这种类型的设备在其生命周期中经常长时间处于休眠状态，处于其操作和正常配置，但不是有效操作。因此，只有在真实情况下或在进行检查或测试时发生需求时才会发现安全屏障的故障。关于处于休眠状态的安全屏障，重要的是参考这些安全屏障的不合时宜的“安全故
障”发生概率而没有动机。由于其低临界性，它们未被分析并且在本研究中未被考虑。
测试频率是安全屏障分析中需要考虑的重要因素。预计频率越高，揭示的隐藏失败越快。然而，当频率增加时，也会提出在测试期间引入人为错误的假设，并且必须考虑更高的维护成本。
3.消防泵
第一个已知的代码或建议形式的泵送系统属于国家消防协会（NFPA），并于1896年出版。如今，消防系统中使用的泵需要一些特殊的特性。
当发生火灾并出现问题时，消防泵系统的可操作性是保险公司首先要分析的问题之一。诺兰[11] 指出，100起重大消防工业事故中有12起与消防安全屏障的失效有关。同一作者参考了消防泵系统失效的原因表格1.
对于消防泵系统，检查和测试的频率非常重要。NFPA 25[12] 为水基消防系统的检查，测试和维护提出了建议，尽管有其他具体和当地的法规，但它仍是一些国家的参考。在欧洲，CEA 4001的使用越来越多[13] 作为规划和安装洒水系统的技术规则，规定了建筑物和工业厂房中固定式消防水喷淋系统的设计，安装和维护的要求并提出了建议。它包括危险分类，供水供应，使用的组件，
表格1泵送系统故障原因[11].
原因 百分比
规格 44.1
调试（交付）后的修改 20.6
操作和维护 14.7
设计和实施 14.
安装和测试系统，维护和扩展现有系统，并确定建筑物的结构细节，这些都是符合这些规则的喷水灭火系统令人满意的性能所必需的。这些规则旨在供有关采购，设计，安装，测试，检查，批准，操作和维护自动喷水灭火系统的人员使用，以使这些设备在其整个生命周期内按预期运行。
通常，消防泵系统包括离心泵，因为它们具有促进压力变化小的特性，尽管流量的量存在一些差异。泵的选择非常重要，应根据建筑和防火安装特性来决定。NFPA 20[14] 也是安装用于防火的固定泵的参考。消防泵系统可以具有不同的配置，可以设计和安装包括以下系统的系统：
- 一个主要的电动泵thorn;辅助（骑师）泵;
- 一个主要的柴油泵thorn;辅助（骑师）泵;
- 两个主要的电动泵thorn;辅助（骑师）泵;
一个主要的电动泵thorn;主要柴油泵thorn;一个辅助（骑师）泵。
bull;
根据该领域的具体标准（例如NFPA，CEPREVEN，CEA），可以考虑其他不同的配置。当存在包括两个主泵的配置时，其中一个被假定为储备。除了泵之外，还有许多其他组件，如管道和配件，阀门，电气和电子控制器，仪表或电线。图。1 图1显示了消防泵系统的示意图。
应从故障概率的角度分析所有这些组件，并且必须以确定的频率对其进行测试和检查，以确保其运行。
4.可用性
在研究通常可用的安全屏障时处于休眠状态的最大困难是获取信息
关于失败和他们的概率。一些方法基于操作状态上的类似项目的失败率将休眠因子（alpha;）应用于组件。如果休眠因子假定值为零，则称为冷备
用，直到它为止开始运作。如果休眠因子是1，则称为热备用，这意味着它可能以相同的概率失败一个有效的。休眠因子在0和1之间的每个项目称为暖备用。
消防泵系统的需求失败与其不可用性有关，而服务失败则意味着其
不可靠性。按需故障（PFOD）或系统不可用的概率取决于支持组件处于休眠状态时的故障特征。必须定期检查或测试这些支持组件以检测隐藏的故障。一旦系统运行，则假设这些支撑部件将不再影响安全屏障的操作。消防泵系统的总体成功取决于在成功的需求之后成功的可能性。因此，PFOD被认为是整个过程的重要阶段。它需要进行
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