特种船细水雾灭火及电气控制系统浅析

刘文浩　黄庆鹏

（广船国际技术中心 )

特种船细水雾灭火及电气控制系统浅析

刘文浩黄庆鹏

（广船国际技术中心 )

细水雾灭火系统作为重要的水消防系统之一，具有非常优越的特点。本文主要对船用细水雾灭火系统的定义、特性及分类作简单介绍，并结合我司特种船的实际应用，对本电气控制系统进行技术要求上的解读。

细水雾 灭火 电气 系统 应用

0　前言

船舶火灾安全性能对船舶的生存能力起着至关重要的作用，如何更好的防范船舶火灾的发生一直是国际海事界关注的焦点。根据SOLAS公约Ⅱ-2章（消防篇）修改的正式文本，要求船舶A类机器处所必须加装机舱固定式局部水雾灭火系统，在机器设备不关闭，人员不撤离的情况下，扑灭处于初级阶段的火灾，减少损失，为船舶航行安全提供保障。

1　细水雾灭火系统

细水雾灭火系统的出现，有效满足SOLAS公约的要求。细水雾灭火系统是一种利用细水雾喷头在一定压力下将水流分解成细小的水雾滴进行防火保护的灭火系统，它是一套具有供水设备、分配管网和探测、报警装置，并与一个或多个细水雾喷头相连，能够喷放细水雾来控火、抑火或灭火的系统。

1.1灭火剂介绍

能够有效地在燃烧区破坏燃烧条件，达到抑制燃烧或中止燃烧的物质称作灭火剂。灭火剂有水、泡沫、二氧化碳、干粉、卤代烷灭火剂等。水是最广泛的灭火剂，它能迅速冷却物体，隔绝空气，使燃烧窒息。水是既经济又实惠的灭火剂，效能高，取用方便，对人体和物体基本无害，成本低廉。本系统的灭火介质是水。

1.2细水雾灭火特性

细水雾灭火系统的性能特点如下：

⑴ 细水雾可有效吸收和降低火灾区烟气中的固体悬浮颗粒浓度，提高能见度，减小烟粒对人体的损坏，有利于人员的安全撤离；

⑵ 具有良好的电气绝缘性能，扑救电气设备火灾安全性好；

⑶ 系统灭火后，几乎无水渍损失，对环境、保护对象、保护区人员均无损坏和污染，是环保型灭火系统；

⑷ 灭火用水量少，系统不需要庞大的储水设施，在相同的灭火时间内，耗水量比舱室喷淋灭火大大减少；

⑸ 作为灭火的水价格低廉、来源广泛；

⑹ 系统构成灵活，可以是开式系统，也可以是闭式系统，组成简单，维护方便，工作可靠；

⑺ 降温作用强，火场周围的环境温度低，便于救灾人员接近。

1.3细水雾灭火分类

细水雾灭火系统根据不同的分类方法可分为多种类别，具体分类可按表1所示。

2　特种船实例分析

下面将结合我司特种船高压细水雾灭火系统设计情况，具体分析一下细水雾灭火的选用及组成。

表1　细水雾灭火系统分类表

2.1设计原则

⑴ 细水雾灭火系统的设计依据SOLAS公约的新规定，选择固定式局部灭火系统必须满足IMO海上安全MSC/Circ.913及安全规则（FSS）要求；

⑵ 细水雾灭火系统的设计同时需依据GJB4000-2000舰船通用规范，第521篇水消防系统，并需满足GB/T 22241-2008《船用细水雾灭火系统通用技术条件》所规定的要求；

⑶ 设计应考虑可靠性、安全性、经济性和实际的灭火效果；

⑷ 机器处所选型还应考虑机舱排水能力，要充分考虑到接受灭火的电气设备防护等级的要求，防护等级越高电气设备越贵，经济性必须综合考虑；

⑸ 设计必须满足规格书的要求。

2.2系统简介

2.2.1选型

根据SOLAS新增规范MSC Circ.913的规定，局部细水雾灭火系统主要保护在A类机器处所的高危设备和区域。本船主、辅机舱的几个高危设备及易燃区域包括主推进柴油机组、柴油发电机组、燃油分油机、燃油辅锅炉、焚烧炉等。细水雾灭火系统种类较多，系统参数差别大。由纯水液压泵驱动的高压单相流细水雾灭火系统是所有细水雾灭火系统产品中最具竞争力的一种，符合设计原则及船舶机舱被保护对象的特点，通过此套系统可迅速地灭火，人员不必撤离机舱，同时不损坏被保护的机器，并能由损管中心遥控和本地手动释放，所以最终确定采用泵式高压细水雾灭火系统。

2.2.2系统组成

本系统由高压泵组、细水雾喷头、报警灭火控制器、报警灭火操作面板、报警灭火单元接线箱、选择阀组、选择阀组接线箱、手动控制盒、火灾探测器、释放声光报警器、管系等部件组成，系统组成原理图如图1所示。主要部件介绍如下：

高压泵组：泵组各部件安装在机架上，包含高压泵、滤清器、电机、安全阀、联轴器及各种配件等。高压泵根据计算所需的流量，按泵的技术参数选型。在满足压力与流量情况下，选择PAH80标准型水泵，Y200L-4-H型电机。由于系统定位为初步局部灭火，故无配置备用泵组。

细水雾喷头：采用离心式喷嘴，实现液体雾化的目的。它结构简单，动力消耗低，雾化效率高，雾滴直径Dv0.9≤120μm。

报警灭火控制器及电气控制附件：用于接收和处理火警信号，控制信号，综合故障信号；实现控制及报警功能。

管系：组成供应用水的管道部件总称，管径小，压力大，须采用无缝不锈钢管。管道各连接处应无滴漏，管道应无变形。否则会出现腐蚀隐患或高压危险等。

2.2.3系统工作过程

本系统通过高压泵组将船上的淡水加压到8～10 Mpa，经过管路组合，将高压淡水送至各个保护区内的细水雾喷头，由喷头喷射雾滴直径很小的高压细水雾，覆盖在失火部位，高压细水雾在热能的作用下汽化，吸收大量的热量，使失火部位温度骤降，细水雾喷入失火部位后，汽化成比原来体积大1000多倍的水蒸气，迅速排斥火场的空气，阻止新鲜空气进入火场，火焰被窒息，有效阻隔火焰的热辐射，达到灭火、防止火焰蔓延的目的。船上压缩空气系统为本系统提供压缩空气，用于吹除管路的残存水。

图1　泵式高压细水雾灭火系统组成

3　电气控制系统浅析

GB/T 22241-2008《船用细水雾灭火系统通用技术条件》中，关于电气系统设计的规范摘要如下：

⑴ 系统压力源布置在被保护处所内时，电气元件的电源至少具有IP54的防护等级。系统应有主电源和应急电源同时供电，并能自动转换。

⑵ 系统的启动功能应满足下列要求：

① 系统应能手动启动。手动启动应具有防止误动作的措施，并用文字或图形符号表明操作方法。

② 系统的自动启动应具有延迟功能。延迟时间在0 S～30 S范围内可调，分档可调时每档间隔应不大于5 S，延迟时间设定误差应不大于设定时间的20%。

⑶ 泵组应具有手动、自动两种启动方式，并具有启、停按钮及运行、故障状态显示，还应具有运行、故障信号远传等功能。

⑷ 火警报警设备应符合GB 4717、GB 16806、GB 17429等标准的要求。

图2为特种船高压细水雾灭火电气控制原理及组成。

3.1控制箱及电源

见图3所示，为高压泵组实物图，高压泵组包含水泵、马达、水泵控制箱、过滤器、阀组及其它管子附件。由于高压泵组安装在局部水基灭火室，系统压力源布置在保护区外，电气元件——水泵控制箱防护等级不需要达到IP54，在此仅选用IP44防护等级。

图2　高压细水雾灭火电气系统图

船上电站为系统提供三相AC380V/50 Hz主电源和应急电源两路电力，当主电失去时，系统内部可自动转换到备用电源供电，符合规范A要求。

高压泵控制箱设置启、停按钮及运行、泵故障、水位高、水位低、水位超低等故障状态显示。系统接通电源后，通过控制箱内空气开关实现手动启泵功能，也可通过西门子S7-224可编程控制器实现自动启泵功能。满足规范C中手动、自动启动方式及相关功能要求，远传输出功能见下文。

图3　高压细水雾高压泵组实物图

3.2自动控制灭火

火警自动探测分系统由烟雾探头、火警探测报警控制箱、报警器等组成，系统设备需满足GB 4717、GB 16806、GB 17429等标准的要求。该系统具有寻址功能，能准确提供火灾发生的区域。

高压泵控制箱接通电源以后，通过RS485接口自动接收来自火警探测报警控制箱的火警信号。当某一保护区发生火情时，高压泵组控制箱发出联动指令。报警灭火控制板向所保护的处所和连续有人值班的处所发出光报警信号和独特的声响报警信号。高压泵控制箱发出灭火指令至控制盒，控制盒首先发出启动水泵、打开水泵电磁阀和相应保护区的选择阀指令，通过延时开关的设定保证水泵正常运行后，关闭水泵电磁阀，水泵升压至设定压力的同时，通过选择阀向相应保护区喷射细水雾实施灭火。灭火完成后关闭水泵，停止释放细水雾。控制盒断电，选择阀复位。自动控制灭火示意框图见图4。

图4　自动控制灭火示意框图

3.3手动控制灭火

本系统手动控制可分为应急控制、本地控制以及遥控灭火三种。优先级别为应急控制，其次为本地控制，最后是遥控。

全船设置2个选择电磁阀组共10位选择电磁阀，布置在高压泵组附近。每位选择电磁阀自带手动操作装置（即手动杆）。紧急情况下，船员将对应选择阀的手动杆转至“开”位置，打开选择电磁阀；按下阀板上应急启动按钮盒上的“启动”按钮；高压泵组启动，释放细水雾灭火。

全船共7个本地灭火按钮盒，分别布置在每个保护区现场附近。按下某一保护区本地手动灭火控制盒上“灭火”按钮，系统即可按预定程序启动灭火系统，释放细水雾实施灭火。火在扑灭后，按下手动灭火控制盒上的“泵停止”按钮，高压泵停止工作，选择电磁阀组及压力开关自动复位。手动灭火按钮盒按钮均安装防止误动作的保护罩，并用文字简单说明操作方法。满足规范B (I)的要求。

为满足规范C中运行、故障信号远传等功能的要求，系统设置灭火操作板一块，如图5所示，安装于损管控制台内，主要用于遥控手动灭火控制，细水雾释放信号、系统工作状态及综合故障信号的显示与报警等。另高压泵控制箱通过一根2×2×0.75的CAN网线将施放报警及综合报警信息提供给损管系统。

图5　高压细水雾灭火操作板效果图

4　结束语

船舶的火灾给船舶安全营运带来了严重的威胁，一旦发生，将造成巨大的经济损失。船用细水雾系统以其安全、环保的特点，凸显其美好的应用前景，但也有其局限性，高压系统的管路、配件及水泵的工作压力高，水质不好易造成喷嘴堵塞，难以推广等。设备厂商、船厂、船员、及有关部门需共同努力，充分发挥细水雾灭后系统在机舱局部性火灾中的关键作用。

[1] GJB4000-2000舰船通用规范

[2]《船用细水雾灭火系统通用技术条件》（GB/T 22241-2008）

[3]《钢质海船入级规范》（2006年版）

[4]《某型船技术规格书》

10.3969/j.issn.2095-4506.2016.03.002

刘文浩（1988--），男，助理工程师，船舶电气设计。黄庆鹏（1981--），男，工程师，船舶轮机设计。

（2016-2-23）