閆磊 祖健 王文健

細(xì)水霧滅火系統(tǒng)在城軌車輛上的應(yīng)用設(shè)計(jì)

閆磊 祖健 王文健

細(xì)水霧滅火系統(tǒng)在火災(zāi)初期即可進(jìn)行準(zhǔn)確探測，擁有比較完善有效的預(yù)防和滅火措施，及時(shí)采取安全措施可以防止火情擴(kuò)大。介紹細(xì)水霧滅火系統(tǒng)在城軌車輛上的設(shè)計(jì)方案、工作原理，從設(shè)計(jì)方案上改善和提高城市軌道交通車輛的防火及滅火措施。

細(xì)水霧；城軌車輛；火災(zāi)聯(lián)控裝置；氮?dú)馄?/p>

0 引言

城市軌道交通作為快速運(yùn)輸高密集乘客的交通運(yùn)輸設(shè)備，運(yùn)營的安全性關(guān)系國計(jì)民生。城市軌道交通車輛現(xiàn)有消防設(shè)施防御突發(fā)火災(zāi)能力相對薄弱，迫切需要設(shè)置安全可靠、節(jié)能環(huán)保的消防系統(tǒng)應(yīng)對各類突發(fā)火災(zāi)。

城市軌道交通發(fā)生火災(zāi)的時(shí)間和地點(diǎn)都具有不確定性，同時(shí)在火災(zāi)發(fā)生初期具有很高的隱蔽性，不易察覺。一旦火災(zāi)火勢過猛，達(dá)到了一定的危害程度和范圍時(shí)才能被發(fā)現(xiàn)，極易造成群死群傷、嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失和重大的社會(huì)影響。有效控制火災(zāi)發(fā)生概率、減小生命財(cái)產(chǎn)損失，最基本的途徑是在火災(zāi)初期準(zhǔn)確探測，并及時(shí)采取安全措施防止火情擴(kuò)大。因此，城軌車輛設(shè)置細(xì)水霧滅火系統(tǒng)具有重大現(xiàn)實(shí)意義。

1 城軌車輛發(fā)生火災(zāi)的主要起因

（1）電氣設(shè)備線路老化或短路。

（2）機(jī)械碰撞、摩擦引起的火花引燃易燃的裝修材料或其他化學(xué)物品。

（3）乘客吸煙時(shí)火星或隨便亂丟煙頭，或攜帶易燃、易爆物品。雖然地鐵運(yùn)營管理要求禁止旅客攜帶易燃、易爆等危險(xiǎn)品，但還是經(jīng)常會(huì)有此類事故發(fā)生。

（4）人為故意縱火或恐怖襲擊。

2 細(xì)水霧滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

細(xì)水霧不僅具有高效節(jié)水、安全環(huán)保的滅火功能，而且具備特殊的降煙、降溫、降毒功能?？煽焖俑綦x火源、對火災(zāi)現(xiàn)場煙霧和有毒氣體進(jìn)行有效降解和封堵；形成逃生通道，有利于人員疏散和保護(hù)消防隊(duì)員的生命安全。細(xì)水霧技術(shù)在不同場所實(shí)現(xiàn)的各種靈活應(yīng)用，體現(xiàn)了“滅火效果、人身安全和環(huán)境保護(hù)”三位一體的發(fā)展思路。

2.1 細(xì)水霧滅火系統(tǒng)的功能要求

城軌車輛細(xì)水霧滅火系統(tǒng)作為車載的滅火系統(tǒng)對提高列車自防自救能力具有重要意義?？紤]到城市軌道交通站站運(yùn)行時(shí)間一般不超過3 min，因此選取滅火系統(tǒng)的持續(xù)作用時(shí)間為10 min，以滿足城市軌道交通列車的消防需求。消防系統(tǒng)的主要目的是該系統(tǒng)能夠極早發(fā)現(xiàn)火災(zāi)并立即啟動(dòng)細(xì)水霧系統(tǒng)進(jìn)行滅火，行駛在兩站區(qū)間的城市軌道交通列車一旦發(fā)生火災(zāi)，為使乘客能夠在下一站安全撤離，細(xì)水霧滅火系統(tǒng)能夠啟動(dòng)10 min及時(shí)滅火或抑制火勢發(fā)展。同時(shí)避免火苗在個(gè)別地方熄滅后再次燃起，必須等待消防隊(duì)到達(dá)車站，細(xì)水霧系統(tǒng)控制火勢最長可保持20 min。

所設(shè)計(jì)的消防系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)下列功能：（1）出現(xiàn)火災(zāi)（冒煙）時(shí)立即報(bào)警。（2）細(xì)水霧滅火系統(tǒng)啟動(dòng)后能夠極大減小火源規(guī)模，10 min后消滅或抑制火源。（3）火源不擴(kuò)散到主火區(qū)以外的其他地方（即不點(diǎn)燃另外一個(gè)位置）。（4）不形成黑煙、不形成有毒可燃煙氣，火源1 m之外的距離不提高溫度。

2.2 細(xì)水霧滅火系統(tǒng)方案的確定

城軌車輛采用瓶組式細(xì)水霧滅火系統(tǒng)，該方式是一種利用貯存在高壓氣瓶內(nèi)的高壓氮?dú)鉃閯?dòng)力，將貯存在常壓容器內(nèi)的水壓出，并將一部分氣體混入水流中，通過管道輸送到噴頭，從噴頭的噴嘴孔中高速噴出形成水霧的滅火系統(tǒng)。

以3節(jié)車廂為一個(gè)單元系統(tǒng)，單元內(nèi)車廂之間管道由軟管連接，采用開式噴嘴保護(hù)的全淹沒滅火方式。瓶組通過特殊的外殼固定到車廂底部，每個(gè)車廂有管道與瓶組系統(tǒng)相連，通過區(qū)域選擇閥控制噴水區(qū)域（見圖1）。

高壓氣瓶和水瓶放置于車廂底部，在鋼瓶與車體之間加裝防護(hù)裝置，減少振動(dòng)對鋼瓶帶來的影響。該系統(tǒng)載荷適中，對現(xiàn)有牽引系統(tǒng)的影響小，每3節(jié)車廂一套系統(tǒng)也可以保證自動(dòng)滅火系統(tǒng)末端噴頭到壓力源的距離較短，保證整個(gè)系統(tǒng)在各個(gè)位置滅火的可靠性，同時(shí)兩個(gè)單元系統(tǒng)還可以互為備用，保證整個(gè)列車滅火的可靠性。

2.3 基于整列車的細(xì)水霧滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)

火災(zāi)報(bào)警滅火聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)主要由三部分組成：火災(zāi)探測報(bào)警系統(tǒng)、聯(lián)動(dòng)控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、自動(dòng)滅火系統(tǒng)，其中火災(zāi)探測報(bào)警系統(tǒng)以1節(jié)車廂為單位，每節(jié)車廂都是一個(gè)獨(dú)立的火災(zāi)探測報(bào)警系統(tǒng)，負(fù)責(zé)和監(jiān)測車廂中的火情狀態(tài)。自動(dòng)滅火系統(tǒng)以每3節(jié)車為一個(gè)單元，每節(jié)車和自動(dòng)滅火系統(tǒng)之間由區(qū)域選擇閥控制，自動(dòng)滅火系統(tǒng)包括瓶組式細(xì)水霧裝置、連接管路、區(qū)域選擇閥及噴頭。其中瓶組式細(xì)水霧滅火系統(tǒng)每3節(jié)車有一套，其余裝置每節(jié)車都含有一套。聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)將火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)、自動(dòng)滅火系統(tǒng)連接起來，在單節(jié)車廂中組成完整的自動(dòng)報(bào)警滅火系統(tǒng)。聯(lián)動(dòng)控制器之間又通過網(wǎng)絡(luò)連接起來，使整個(gè)列車組成了完整的火災(zāi)報(bào)警滅火聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)。通過網(wǎng)絡(luò)，司乘人員可以在司機(jī)駕駛室內(nèi)通過音視頻等實(shí)時(shí)監(jiān)測各個(gè)車廂的火情狀態(tài)，并可以手動(dòng)或自動(dòng)控制細(xì)水霧滅火系統(tǒng)的啟動(dòng)，同時(shí)在每個(gè)車廂預(yù)留人工啟動(dòng)滅火系統(tǒng)的接口，提高滅火系統(tǒng)的可靠性?；馂?zāi)報(bào)警滅火聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)見圖2。

2.4 細(xì)水霧滅火系統(tǒng)工作原理

圖1 滅火系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

圖2 火災(zāi)報(bào)警滅火聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)

單節(jié)車廂的瓶組式細(xì)水霧滅火系統(tǒng)的工作原理見圖3。系統(tǒng)由兩部分組成，一部分是由氮?dú)馄?、水瓶、啟?dòng)裝置和各種閥門組成的瓶組系統(tǒng)，用來控制裝置的啟動(dòng)，產(chǎn)生高壓汽水流，控制噴射區(qū)域；另一部分為由管路及噴頭組成的管網(wǎng)系統(tǒng)，使高壓汽水流形成細(xì)水霧，噴灑到滅火區(qū)域。

當(dāng)啟動(dòng)裝置的電磁閥收到車輛火災(zāi)聯(lián)控裝置的動(dòng)作命令后，電磁閥打開，啟動(dòng)裝置內(nèi)的高壓氣體驅(qū)動(dòng)氣動(dòng)閥，高壓氣體通過分流閥，一部分注入水瓶將水瓶中的水加壓、壓出，另一部分與由高壓氣體壓出的水混合形成高壓汽水流進(jìn)入管路，流進(jìn)區(qū)域閥，通過開式高壓細(xì)水霧噴頭形成細(xì)水霧，向目標(biāo)噴射，完成自動(dòng)滅火動(dòng)作。

圖3 細(xì)水霧滅火系統(tǒng)工作原理

2.5 水箱和氮?dú)馄康脑O(shè)計(jì)

根據(jù)某一地區(qū)冬季的環(huán)境溫度，適當(dāng)采取防凍措施，以避免水結(jié)冰。水箱采用三層保溫結(jié)構(gòu)和裝配了電加熱器，由一個(gè)PT100溫度傳感器觸發(fā)，當(dāng)水溫下降到一定溫度（如5 ℃）時(shí)水箱就開始加熱，當(dāng)水溫升至一定溫度（如25 ℃）時(shí)電加熱器停止加熱。一旦水箱的保溫條件不夠時(shí)，為了避免水箱里的水凍結(jié)，水箱裝配了一個(gè)緊急排放口。并且水箱配備了一個(gè)半自動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行加水和排水，不用將水箱從車上拆卸下來。

另外，水箱裝配有水位電子監(jiān)控系統(tǒng)。如果水位降低超過10%以上，在火災(zāi)報(bào)警面板上即顯示故障信息（水損失），但是剩余水量仍能允許細(xì)水霧滅火系統(tǒng)可靠運(yùn)行。

使用氮?dú)庾鳛橥七M(jìn)劑，它把水從水箱推進(jìn)管道系統(tǒng)，在細(xì)水霧釋放管道系統(tǒng)中與水流混合生成雙流體。通過使用兩個(gè)限流器，保證水箱釋放的水流能持續(xù)10 min，混合在水流中的氮?dú)鈹?shù)量正好。將氮存儲(chǔ)在兩個(gè)容量為50 L的缸瓶內(nèi)，壓力為20 MPa。該鋼瓶配備由一個(gè)電磁控制器控制的排放閥。一旦在防護(hù)區(qū)域確認(rèn)有火警，消防報(bào)警面板將啟動(dòng)電磁控制器，即可打開氮鋼瓶排放閥。該鋼瓶排放閥采用恒定排放技術(shù)，并按照恒定的流量和3 MPa的壓力從鋼瓶中釋放推進(jìn)劑。在鋼瓶的排放閥上安裝一個(gè)壓力表，包括一個(gè)壓力開關(guān)。如果鋼瓶壓力降低超過鋼瓶工作壓力的10%時(shí)，火災(zāi)報(bào)警面板上即顯示故障消息（推進(jìn)劑丟失）。但是剩余壓力仍能允許細(xì)水霧滅火系統(tǒng)可靠運(yùn)行。

3 結(jié)束語

細(xì)水霧滅火系統(tǒng)用于城市軌道交通車輛火災(zāi)防護(hù)、滅火控火的業(yè)績已得到國外城市軌道交通行業(yè)的普遍認(rèn)可和應(yīng)用，它代表著城市軌道交通火災(zāi)防護(hù)技術(shù)的發(fā)展方向。

城市軌道交通車輛上設(shè)置細(xì)水霧滅火系統(tǒng)，在火災(zāi)初期即可進(jìn)行準(zhǔn)確探測，擁有比較完善有效的預(yù)防和滅火措施，及時(shí)采取安全措施可以防止火情擴(kuò)大，對火災(zāi)防護(hù)具有重大現(xiàn)實(shí)意義。

[1] 劉明坤． 2013第十屆世界軌道交通發(fā)展研究會(huì)年會(huì)論文集[C]． 北京，2013．

[2] 徐國，金怡． 高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)在地鐵車輛中的應(yīng)用[J]． 武警學(xué)院學(xué)報(bào)，2010(6)：18-20．

[3] NFPA 750—2006 美國國家消防協(xié)會(huì)細(xì)水霧滅火系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)[S]．

[4] GB 50898—2013 細(xì)水霧滅火系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范[S]．

閆 磊：南車青島四方機(jī)車車輛股份?有限公司技術(shù)中心，高級工?程師，山東?青島，?266111

祖 ?。耗宪嚽鄭u四方機(jī)車車輛股份?有限公司技術(shù)中心，工程?師，山東?青島，?266111

王文?。耗宪嚽鄭u四方機(jī)車車輛股份?有限公司技術(shù)中心，教授級?高級工程師，山東?青島， 266111

責(zé)任編輯楊倩

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1672-061X（2014）04-0069-03