上汽通用五菱汽車股份有限公司 王興能

■引言

合理判定發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)室火災(zāi)危險(xiǎn)性，制定可行的消防設(shè)計(jì)策略，不僅確保臺(tái)架試驗(yàn)室消防設(shè)計(jì)合規(guī)性，更能體現(xiàn)項(xiàng)目投入的經(jīng)濟(jì)性，避免冗余設(shè)計(jì)。因此在項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)室工藝要求以及工程設(shè)計(jì)時(shí)采取的安全措施，結(jié)合GB 50016—2018《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》要求確定試驗(yàn)室的火災(zāi)危險(xiǎn)性，從而確定臺(tái)架試驗(yàn)室的消防設(shè)計(jì)策略并分析其可行性。

■發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)室的火災(zāi)危險(xiǎn)性判定

發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)室一般使用的發(fā)動(dòng)機(jī)燃油有92#/95#汽油等，發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)室燃油耗量約50～70kg/h。根據(jù)GB 50016—2018《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》,汽油92#/95#是甲類火災(zāi)危險(xiǎn)性油品。在設(shè)計(jì)發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)室時(shí)火災(zāi)危險(xiǎn)性不能根據(jù)汽油定性為甲類，合理的定性說明如下：

（1）發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)室是進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)性能以及可靠性等系列試驗(yàn)的場所。試驗(yàn)室里主要設(shè)備有試驗(yàn)臺(tái)架、測功機(jī)、試驗(yàn)控制系統(tǒng)、供油系統(tǒng)和送排風(fēng)系統(tǒng)。供油系統(tǒng)將發(fā)動(dòng)機(jī)燃油（92#/95#汽油等）由燃油站房通過供油泵、供油管道引入試驗(yàn)室，再通過油耗儀按需可控的給發(fā)動(dòng)機(jī)提供燃油。試驗(yàn)室內(nèi)燃油均在密閉的管道和試驗(yàn)設(shè)備里面，除了油耗儀有少量存油外，沒有汽油存放。油耗儀里存放一般不大于800ml，試驗(yàn)室的大小一般為6m×7m×5.4 m。試驗(yàn)室內(nèi)存放的汽油與試驗(yàn)室的容積比為：800ml/（6.3 m×7.5 m×5.2 m）=0.00326L/m3＜0.004 L/m3。

（2）根據(jù)GB 50016—2018《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》第3.1 .2 條第2條，發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)樓可以不按汽油來確定火災(zāi)危險(xiǎn)性，詳見條文解釋。試驗(yàn)時(shí)，更換發(fā)動(dòng)機(jī)安裝油管時(shí)會(huì)有極少量汽油泄漏（＜5ml），為了避免燃油蒸汽聚集，試驗(yàn)室內(nèi)要求設(shè)置強(qiáng)制機(jī)械通風(fēng)，換氣次數(shù)不小于3次/小時(shí)。所以在試驗(yàn)里不會(huì)形成汽油蒸汽聚集，少量的燃油蒸汽濃度遠(yuǎn)低于汽油爆炸下限的

25%。

（3）GB 50016—2018《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》第3.1 .1條，生產(chǎn)的火災(zāi)危險(xiǎn)性分類中丁類第2條的描述：“雖然利用氣體、液體或固體為原料進(jìn)行燃燒，是明火生產(chǎn)，但均在固定設(shè)備內(nèi)燃燒，不易造成火災(zāi)”。發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)室里燃油由輸油管道直接送到發(fā)動(dòng)機(jī)里，試驗(yàn)時(shí)燃油在發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞缸里燃燒做功，發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)室火災(zāi)危險(xiǎn)性符合丁類第2條的描述。根據(jù)以上分析，將發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)室火災(zāi)危險(xiǎn)性定性為丁類。

■發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)消防設(shè)施設(shè)計(jì)

根據(jù)GB 50016—2018《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》，發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)室應(yīng)至少設(shè)置有以下消防設(shè)施：室內(nèi)、外消火栓系統(tǒng)，火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，消防排煙系統(tǒng)，滅火器，應(yīng)急照明，疏散指示系統(tǒng)，消防廣播系統(tǒng)等。目前各設(shè)計(jì)單位對設(shè)置自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)或細(xì)水霧滅火系統(tǒng)、火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)、送排風(fēng)/排煙系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求存在較大差異，是我們重點(diǎn)討論內(nèi)容。

1.自動(dòng)滅火系統(tǒng)

根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)室火災(zāi)危險(xiǎn)性（丁類），主要存在燃油泄漏火災(zāi)及電氣火災(zāi)。根據(jù)GB 50016—2018《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》8.3 .1條規(guī)定，當(dāng)試驗(yàn)樓屬于高層建筑時(shí)，按照丁類高層廠房設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)設(shè)置自動(dòng)滅火系統(tǒng)，且宜設(shè)置自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)。然而國內(nèi)絕大部分試驗(yàn)樓不是高層建筑，設(shè)計(jì)時(shí)就不能簡單套用規(guī)范，需要考慮發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)室實(shí)際存在的風(fēng)險(xiǎn)及使用單位對風(fēng)險(xiǎn)的接受程度進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)。

1.1 自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)

根據(jù)GB50084—2017《自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》附錄 A 設(shè)置場所火災(zāi)危險(xiǎn)等級分類，發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)室應(yīng)按嚴(yán)重Ⅰ級設(shè)計(jì)，噴水強(qiáng)度不小于12L/min·m2，作用面積：260m2或整個(gè)房間，發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)室內(nèi)環(huán)境溫度設(shè)計(jì)溫度在20～40℃，依據(jù)規(guī)范應(yīng)采用濕式系統(tǒng)，如試驗(yàn)室設(shè)備有嚴(yán)禁誤噴或嚴(yán)禁管道/噴頭滴漏要求時(shí)可采用預(yù)作用系統(tǒng)。

1.2 高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)

目前高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)趨于成熟，不僅對電氣系統(tǒng)無損壞，同時(shí)試驗(yàn)室屬于密閉空間，能滿足高壓細(xì)水霧使用條件，基于以上特點(diǎn)國內(nèi)很多試驗(yàn)室選擇使用了高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)。依據(jù)GB 50898—2013《細(xì)水霧滅火系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》第3.4 .4條，采用全淹沒應(yīng)用方式的開式系統(tǒng)，噴霧強(qiáng)度不小于2 L/min·m2，系統(tǒng)的設(shè)計(jì)持續(xù)噴霧時(shí)間不應(yīng)小于 20min，其防護(hù)區(qū)數(shù)量不應(yīng)大于3個(gè)。

基于以上兩種系統(tǒng)，自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)滅火效果較好，工程造價(jià)成本相對低，但噴淋系統(tǒng)容易損壞電氣設(shè)備，造成電氣系統(tǒng)故障等；高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)霧化效果好，具有電氣絕緣性，但工程造價(jià)高，同等防護(hù)面積工程照價(jià)約是噴淋系統(tǒng)的3倍，且該系統(tǒng)保護(hù)區(qū)最多不大于3個(gè)，防護(hù)范圍有限。綜上所述，建議采用自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)，對電氣設(shè)備有保護(hù)要求的區(qū)域可選擇預(yù)作用系統(tǒng)。

2.火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)

根據(jù)《火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)》設(shè)計(jì)要求，發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)室內(nèi)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)至少應(yīng)設(shè)置預(yù)警系統(tǒng)（可燃?xì)怏w探測器、中毒氣體探測器）和報(bào)警系統(tǒng)（如煙感）。發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)室內(nèi)存在的可燃?xì)怏w、可燃蒸汽或有毒氣體主要是汽油、CO，汽油源于輸油管道及發(fā)動(dòng)機(jī)滲漏，而CO主要是發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)燃油不完全燃燒的產(chǎn)物。

2.1 汽油蒸汽

汽油蒸汽具有易燃易爆特性，密度比空氣重，應(yīng)在發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)間水平地面（安裝高度：水平地面上方6英尺）、以及地溝下部（距底部6英尺）根據(jù)氣體探測器保護(hù)范圍分布設(shè)置CH可燃?xì)怏w探測器，報(bào)警值按照爆炸下限的20%為低限報(bào)警，40%為高限報(bào)警。

2.2 CO氣體

CO具有易燃易爆性、毒性，依據(jù)GB 50493—2009 《石油化工可燃?xì)怏w和有毒氣體檢測報(bào)警設(shè)計(jì)規(guī)范》第3.0 .1條，有毒氣體或含有可燃?xì)怏w的有毒氣體泄漏時(shí)，有毒氣體濃度可能達(dá)到最高容許濃度，但可燃?xì)怏w濃度不能達(dá)到25%爆炸下限時(shí)，應(yīng)設(shè)置有毒氣體探測器。CO有毒濃度遠(yuǎn)小于爆炸下限濃度，因此必須按有毒氣體探測器設(shè)計(jì)。CO報(bào)警設(shè)定值設(shè)置，依據(jù)GB 50493—2009 《石油化工可燃?xì)怏w和有毒氣體檢測報(bào)警設(shè)計(jì)規(guī)范》，CO直接致害濃度為1700mg/m3，即1360ppm。依據(jù)GBZ/T 223—2009《工作場所有毒氣體檢測報(bào)警裝置設(shè)置規(guī)范》，有人工作場所CO最高容許濃度MAC=30mg/m3，即24ppm。常用CO探測器設(shè)置為一級報(bào)警24ppm，二級報(bào)警160ppm。CO氣體特性如表1所示。

表1 CO氣體特性

2.3 聯(lián)動(dòng)控制設(shè)計(jì)

自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)應(yīng)與試驗(yàn)室燃油供油系統(tǒng)和排風(fēng)系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，發(fā)生火災(zāi)時(shí)能自動(dòng)聯(lián)動(dòng)控制燃油供應(yīng)及排風(fēng)系統(tǒng)：

（1）當(dāng)可燃?xì)怏w濃度達(dá)到爆炸下限40%時(shí)，應(yīng)能通過聯(lián)動(dòng)控制自動(dòng)關(guān)閉除排風(fēng)系統(tǒng)以外的所有測試設(shè)備。

（2）當(dāng)火災(zāi)探測器探測到起火時(shí)，也需要聯(lián)動(dòng)關(guān)閉所有測試設(shè)備。

（3）當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，供油管上的閥門必須能夠主動(dòng)關(guān)閉，通常由電磁切斷閥或氣動(dòng)閥完成，且在發(fā)出火警后不能通過電控自動(dòng)關(guān)閉供油閥門。

（4）當(dāng)通風(fēng)失效時(shí)，應(yīng)能通過聯(lián)動(dòng)控制，自動(dòng)停止測試作業(yè)，并關(guān)閉相應(yīng)的燃油供應(yīng)裝置，可通過風(fēng)帆開關(guān)的方法實(shí)現(xiàn)。

3.送排風(fēng)/排煙系統(tǒng)

目前國內(nèi)絕大多數(shù)發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)室送排風(fēng)系統(tǒng)采用上送上抽系統(tǒng)，排風(fēng)效果較差，同時(shí)還有采用發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣排氣管和排風(fēng)系統(tǒng)兼作為消防排煙系統(tǒng)，導(dǎo)致下部的CH探測器、CO探測器頻繁報(bào)警，尤其是CO報(bào)警頻次最高。

根據(jù)汽油蒸汽（比空氣重）、CO（與空氣比重相當(dāng)）的物理性質(zhì)，發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)間送排風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)采用上送下抽排風(fēng)系統(tǒng)，當(dāng)排風(fēng)系統(tǒng)和尾氣排氣系統(tǒng)滿足消防排煙系統(tǒng)要求時(shí)可兼作為排煙系統(tǒng)。根據(jù)《民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》，結(jié)合汽油蒸汽、CO低限報(bào)警值設(shè)計(jì)送排風(fēng)系統(tǒng)換氣次數(shù)不得小于6次/小時(shí)，事故通風(fēng)換氣次數(shù)不得小于12次/小時(shí)。

■小結(jié)

（1）在設(shè)計(jì)發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)室消防設(shè)計(jì)時(shí)，判定其火災(zāi)危險(xiǎn)性不能根據(jù)汽油定性為甲類，在單位容積的最大允許量和總最大允許量小于規(guī)范要求時(shí)，可不按照火災(zāi)危險(xiǎn)性較大的物質(zhì)判定其火災(zāi)危險(xiǎn)類別，并按照丁類進(jìn)行設(shè)計(jì)。

（2）發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)室在設(shè)計(jì)自動(dòng)滅火系統(tǒng)時(shí)，需要從防護(hù)等級或要求、滅火效果及工程照價(jià)等方面綜合考慮，此外我們推薦要設(shè)計(jì)自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)。

（3）根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)室內(nèi)存在的可燃?xì)怏w或可燃蒸汽或有毒氣體的理化性質(zhì)，合理選擇適用的預(yù)警報(bào)警系統(tǒng)以及探測器設(shè)置高度，當(dāng)氣體同時(shí)存在易燃易爆和有毒特性時(shí)，因優(yōu)先考慮有毒預(yù)警報(bào)警系統(tǒng)，試驗(yàn)室內(nèi)的自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)應(yīng)能實(shí)現(xiàn)與燃油供油系統(tǒng)和排風(fēng)系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)。

（4）臺(tái)架試驗(yàn)室內(nèi)設(shè)置的送排風(fēng)/排煙系統(tǒng)，應(yīng)根據(jù)汽油、CO的物理性質(zhì)設(shè)置合理的送排風(fēng)系統(tǒng)，且應(yīng)采用上送下抽排風(fēng)系統(tǒng)，正常換氣次數(shù)及事故換氣次數(shù)應(yīng)滿足規(guī)范要求。