2 000 kW移动式发电车自动灭火系统设计

王国强

（神华准能集团有限责任公司黑岱沟露天煤矿，内蒙古鄂尔多斯010300）

2 000 kW移动式发电车自动灭火系统设计

王国强

（神华准能集团有限责任公司黑岱沟露天煤矿，内蒙古鄂尔多斯010300）

黑岱沟露天煤矿现使用2 000 kW移动式发电车，主要为露天大型采掘设备（电铲）供电。其作业现场尘土大，发电机组散热差，极易引发火灾，急需设计一套自动灭火系统，该系统采用抗干扰、灵敏度高且动作可靠、稳定的外部探测器；采用能及时有效扑灭电气类、油脂类火灾的灭火介质，且不对发电机组的部件造成二次污染。

移动式发电车；发电机组；高温环境；自动灭火系统；外部探测器

0 引言

该地区冬季时间长且寒冷，夏季短且酷热，白天与夜间的温差较大，设备在露天条件下使用，现场道路颠簸，煤尘大，春季风沙大，最大风速23 m/s。环境温度为－34～+39.4℃，平均温度为5.3～7.6℃，海拔1 100～1 310 m，年降水量231.00～459.05 mm，最大降水量37 mm，最大降雪深度150 mm，最大冻结深度1 490 mm，年蒸发量1 824.7～2 896.1 mm。建议采用单温感或温度+红外火焰等多组合的外部探测方式及管网式脉冲超细干粉和自启动气体灭火组合系统[2]，当探测器探测到火情时，将火警信号传输至火灾报警控制器并发出声光报警，提醒发电车操作人员采取措施并安全撤离，由控制器联动超细干粉灭火装置，延时0～30 s对发电机组保护区域进行全淹灭式灭火，该系统具有手动、自动和应急机械启动3种操作模式，拥有在火灾无法避免的情况下进行及早探测、智能动作、迅速扑灭、高效安全等显著特点[3]。

1 系统构成及工作方式

1.1 系统构成

1.1.1 直接式温度探测灭火系统

该系统由温度探测装置和管网式脉冲超细干粉及自启式气体灭火系统组成。当温度探测装置探测到火情时将火警信号直接传输至超细干粉自启动装置直接启动灭火，自启动气体灭火探测至火情时直接自启动灭火，同时将灭火动作信号发出声光报警[4]。

系统布置：

1）系统由火灾探测系统和管网式脉冲超细干粉系统及自启动气体灭火装置组成，管道直接延伸至发电机组集装箱内的柴油机组、发电机组、电气控制柜等区域。

2）根据保护区域点位布置机组集装箱内设有隔爆型温度探测器用于实现火情的探测功能，同时将报警信号传送至超细干粉灭火装置。直接启动，无延时。

3）集装箱出入口设有紧急启动按钮，一旦人员发现火灾，按下紧急启动按钮，直接启动超细干粉灭火装置进行灭火。

4）电气探测柜由自启式气体灭火系统单独保护。

5）机组集装箱的出入口及驾驶室设置声光报警器，当超细干粉系统启动后发出声光报警，提醒操作人员。

优点：施工简单、造价低。

缺点：被动探测、响应时间慢、直接启动无预警功能，易误报误喷，气体灭火动作无反馈，不易察觉，依赖系统自身电池供电。

1.1.2 温度探测自动报警灭火系统

该系统由温度自动探测报警控制系统和管网式脉冲超细干粉及自启式气体灭火系统组成。当探测到火情时，探测器将火情信号传送至控制主机，主机发出声光报警提醒操作人员进行火灾确认及撤离，30 s内如无人为终止，系统将启动超细干粉灭火装置进行灭火。同时，当自启式气体灭火装置启动后，控制主机接收反馈后发出放气指示，提醒操作人员采取相应措施。

系统布置：

1）根据保护区域点位布置机组集装箱内设有隔爆型温度探测器用于实现火情的自动探测功能，同时将报警信号上传到火灾报警控制器上，由控制器驱动灭火装置进行灭火动作，并由控制器智能报警和动作，同时联动其他设备。

2）集装箱出入口设有紧急启停按钮，一旦发现火灾，按下紧急启动按钮，通过30 s的延时启动超细干粉灭火装置进行灭火。同时具有紧急停止功能，在延时期间如发现火灾未发生，可以通过按下停止按钮进行停止喷放。

3）机组集装箱的出入口设有大功率声光报警器，当探测器探测到火情反馈到控制器后，控制器自动启动声光报警器发出声光信号，提醒操作人员采取相应的措施。

4）驾驶室内设置声光报警器，当探测器探测到火情反馈到控制器后启动声光报警，提醒操作人员采取相应的措施。

5）机组集装箱内设有布置报警灭火控制器，该控制器同时具有“手动/自动”设置功能，可以根据现场的需要设置“手动/自动”两种状态。可以实时监测现场各种设备的正常工作状态，及时提醒操作人员设备是否正常工作或是否发生火情。

6）管网式脉冲超细干粉灭火系统安装在机组集装箱尾部，管路、喷头覆盖所有保护区域，启动阀组根据控制器驱动指令或应急机械启动方式通过输送管网释放超细干粉进行灭火。

7）自启式气体灭火装置放置在电器柜侧，通过气体输送软管探入电器柜内部，当发生火情时，自动释放气体进行灭火，并将动作信号反馈至控制器发出警示。

优点：探测、报警、灭火功能齐全，有效减少误报误喷现象。

缺点：纯温度探测，响应速度慢，报警灵敏度低。

1.1.3 温度+红紫外线复合探测自动报警灭火系统

该系统由温度+红紫外线复合火焰自动探测报警控制系统和管网式脉冲超细干粉及自启式气体灭火系统组成。日常发电机机组内部长期处于高温环境，单感温探测方式容易产生误报误喷，且温度的上升需要过程，故响应速度略微滞后。增加了红紫外线火焰探测方式能迅速提高火灾探测速度，且不受自然光、环境温度等外部干扰，有效地提高了火灾报警的反应速度及可靠性[5]。

系统布置：

1）2 000 kW移动式发电车机组自动灭火系统是由火灾自动报警控制系统和管网式脉冲超细干粉系统及自启式气体灭火装置系统组成，主要保护集装箱内的柴油机组、发电机组、电气控制柜等区域。

2）根据保护区域点位布置，机组集装箱内设有隔爆型温度探测器、箱体的前端和后端布置隔爆型红紫外线复合火焰探测器等，用于实现火情的自动探测功能，同时将报警信号上传到火灾报警控制器上，由控制器驱动灭火装置进行灭火动作，上述探测器探测方式逻辑关系可根据现场实际情况灵活设定（与、或关系），并由控制器智能报警和动作同时联动其他设备。

3）集装箱出入口设有紧急启停按钮，一旦发现火灾，按下紧急启停按钮，通过30 s的延时启动超细干粉灭火装置进行灭火。同时具有紧急停止功能，在延时期间如发现火灾未发生，可通过按下停止按钮停止喷放。

4）机组集装箱的出入口设有大功率声光报警器，当探测器探测到火情反馈到控制器后，控制器自动启动声光报警器发出声光信号，提醒操作人员采取相应的措施。

5）驾驶室内设置声光报警器，当探测器探测到火情反馈到控制器后启动声光报警，提醒操作人员采取相应措施。

6）机组集装箱内设有报警灭火控制器，该控制器同时具有“手动/自动”设置功能，可以根据现场的需要设置“手动/自动”两种状态。可以实时监测现场各种设备的正常工作状态，及时提醒操作人员设备是否正常工作或是否发生火情。

7）管网式脉冲超细干粉灭火系统安装在机组集装箱尾部，管路、喷头覆盖所有保护区域，启动阀组根据控制器驱动指令或应急机械启动方式通过输送管网释放超细干粉进行灭火。

8）自启式气体灭火装置放置在电气柜侧，通过气体输送软管探入电气柜内部，当发生火情时自动释放气体进行灭火，并将动作信号反馈至控制器。

系统特点：

现场设备工作可靠性强，能适应各种恶劣环境。非插拔式接线、防拆功能、防震动结构设计等，满足现场抗震要求。现场设备内置浪涌保护措施，抗雷击、电脉冲干扰[6]。EMC优化设计，对现场电磁场辐射干扰免疫。自动、手动、机械应急等多种启动方式，可靠性高，误报率低。洁净灭火介质，无残留，无污染，避免设备二次损害。0～30 s延时，防止误操作。

优点：火灾探测、报警、灭火功能齐全，反应速度灵敏，两种探测方式组合可靠，主机自备电源，在无外部电源供应的情况下也能保证正常工作[7]。

缺点：造价较直接式温度探测灭火系统、温度探测自动报警灭火系统略高。

1.2 系统工作方式

1.2.1 自动启动

当控制器处于自动控制方式时，外部探测设备报警时启动报警装置，提示人员撤离或疏散，并将火情传输给控制器，延时0～30 s启动灭火装置后反馈信号至报警主机，自动灭火报警主机对第一火警，复合火警同时进行记忆储存，以便于事后火灾事故的调查。

1.2.2 手动启动

当保护区发生火情时，外部探测器发出火警信号，自动灭火控制器显示火情，并将火情传输给控制器联动声光报警器以声光两种信号显示火警，当现场操作人员确认火情后，迅速撤离同时按下控制器上的启动按钮或集装箱出入口处的紧急启动按钮启动灭火系统实施灭火。无火情时按下控制器上的复位键，系统重新正常运行。

1.2.3 机械启动

当系统手/自动启动失灵时，操作人员可以机械启动机组集装箱尾部灭火装置瓶组阀门，释放灭火剂直接灭火。

2 系统主要设备介绍

2.1 气体灭火控制器

该单区灭火控制器是专业为移动式发电车自动灭火系统设计的，满足移动式发电车高温、高粉尘、高震动、高强度的特殊工作需求，采用CPU超大规模集成电路设计，和现场的感烟探测器、感温探测器、紧急启停按钮、声光报警器等组成一个完整的气体灭火控制系统。现场发生火灾时，相应的火灾探测器报警，满足预设的逻辑控制功能后，驱动声光报警器现场报警，关闭保护区内相应的门窗，控制盘经过延时以后驱动灭火装置实施灭火，保护区内放气指示灯点亮，避免保护区人员进入，可接4路常规型探测器,具有手动、自动、紧急启动3种控制模式，能自动、手动、紧急输出2组24 V打阀信号，其最大电流为24 VDC/2A。能输出2组24 V联动信号，其最大电流为1 A。具有线路断路、短路自检、消音、复位功能，能接收每个防火分区急启动作及反馈信号并记录供检查使用，继电器触点容量为直流24 VDC/3A或交流220 V/1A，具有抗雷击、抗静电、抗电磁、抗电瞬变等功能，自动动作延时时间可设定（0～30 s）[8]。

2.2 高温型感温探测器

该探测器外形美观，生产工艺采用现代SMT技术，壳体采用阻燃耐高温材料，在120℃的高温下不发生变形。静态电流小，工作电压范围宽，抗潮性能优良，响应速度快,具有极高的灵敏度,探测器对非火灾干扰影响具有很强的免疫力，超大高亮环状报警指示，360°全方位可见，内置探测器采用二线制，正常时报警灯闪烁，发生火灾时常亮,使用时须与BK8800底座或编码底座及相兼容的控制器配套使用。特别适用于高温、高湿、高腐蚀性、震动强烈、粉尘干扰等恶劣工业场所。

2.3 紧急启动按钮

紧急启/停按钮通常安装在现场气体灭火控制区的出入门旁，实现现场气体装置紧急启动或紧急停止功能。当发现火灾时，按下紧急启动按钮，控制器在设定的延时下开始倒计时，倒计时结束后，开始喷放气体；若想在喷放前停止喷气，必须在延时过程中按下紧急切断按钮。

2.4 声光报警器

声光报警器是一种安装在现场的声光报警设备，当现场发生火灾并被确认后，气体灭火控制器就会启动现场的声光报警器，使现场发出震惊效果的火灾报警声响，以此达到影响人们注意的目的。声光报警器可直接由有源的24 VDC常开触点进行控制。主要特性及技术指标∶

2.5 七氟丙烷（HFC－227ea）气体灭火系统

七氟丙烷（HFC－227ea/FM200）是一种以化学灭火为主，兼有物理灭火作用的洁净气体灭火剂；它无色、无味、低毒、不导电、不污染被保护对象，不会对保护对象造成损坏；能以较低的灭火浓度，迅速的灭火速度（≤10 s），可靠的扑灭B、C类火灾及电器火灾；储存空间小，临界温度高，临界压力低，在常温下可液化储存；释放后不含粒子或油状残余物，对大气臭氧层无破坏作用，在大气层停留时间为30～40年，符合环保要求[9]。

3 结语

移动式发电车集装箱内机组运行时易积尘土、产生高温，内部空间散热差，随着长时间在高温环境下运行，相关控制线路易老化，当发生短路故障时，极易引发火灾，通过加装自动灭火系统可以及时扑灭火情，把损失降到最低，避免不必要的人身伤害和财产损失。

［1］杜兰萍，谢德隆，东靖飞，等.哈龙替代技术的研究［J］.消防科学与技术，2002，21（1）：59－60.

［2］DG/T J08－307—2002，七氟丙烷灭火系统技术规程［S］．

［3］经建生，谢德隆.七氟丙烷灭火系统应用之优化［J］.消防科学与技术，2003，22（1）：40－41.

［4］东靖飞.洁净气体灭火系统工程应用评价技术的研究［J］.消防科学与技术，2003，22（6）：483－486.

［5］许春元.七氟丙烷灭火系统设计问题探讨［J］.消防科学与技术，2003，22（4）：307－308.

［6］GB 50370—2005气体灭火系统设计规范［S］．

［7］GB 50166—2007灾自动报警系统施工及验收规范［S］．

［8］GB 50166—2007气体灭火系统设计规范［S］．

［9］赵昕．七氟丙烷气体灭火系统在工程中的应用［J］．山西建筑，2009（6）：171－172.

【责任编辑：陈毓】

表4 储量计算对照

［4］张寿涛.3DMine矿业工程软件在胜利露天煤矿的应用［J］.露天采矿技术，2011（4）：74－76.

［5］刘云，盖俊鹏，刘颖.利用3DMine软件建立矿山地质三维模型［J］.矿业工程，2009，7（5）：58－59.

［6］杨密，杨乐，柯树森.VBA从入门到精通［M］.北京：电子工业出版社，2008.

［7］罗刚君.Excel VBA范例大全［M］.北京：电子工业出版社，2008.

［8］贾智捷.基于3Dmine的煤矿三维建模研究［D］.厦门：厦门大学，2011.

［9］余牛奔，齐文涛，王立欢，等.基于3DMine软件的三维地质建模及储量估算［J］.金属矿山，2015，44（3）：138－142.

【责任编辑：解连江】

Design of automatic fire extinguishing system of 2 000 kW mobile generators

WANG Guoqiang
(Heidaigou Open-pit Coal Mine,Shenhua Zhunge'er Energy Co.,Ltd.,Ordos 010300,China)

2 000 kW mobile generator is used for large mining equipment(excavator)power supply in Heidaigou Open－pit Coal Mine.The dust of the work site is large,the power generation unit heat dissipation is poor,which is easy to cause fire.The automatic fire extinguishing system adopts anti－interference,high sensitivity and reliable action,stable external detector,which timely and effectively puts out the fire extinguishing media of electric and grease class and not causes the secondary pollution on generator unit.

mobile generator；generator unit;high temperatures environment;automatic fire extinguishing system;external detector

TD75+2.1

B

1671－9816（2017）02－0068－04

王国强.2 000 kW移动式发电车自动灭火系统设计［J］.露天采矿技术，2017，32（2）：68－71.

2016－07－20

王国强（1980—），男，内蒙古乌兰察布人，工程师，2007年毕业于辽宁工程技术大学，现从事机电管理工作。

DOI∶10.13235/j.cnki.ltcm.2017.02.019