七氟丙烷气体灭火系统在深圳地铁的应用创新

■ 郑重

根据GB 50517—2013《地铁设计规范》要求，地下车站的车站控制室、通信及信号机房、地下变电所应设置气体自动灭火装置。深圳地铁三期工程11号线在“一车站一系统”中试验性地取消了传统型七氟丙烷气体灭火系统（简称传统灭火系统）的氮气瓶启动方式，改用主从动启动方式，形成创新型七氟丙烷气体灭火系统（简称创新灭火系统，也称主从动灭火系统）。同时，创新灭火系统还增加了瓶组压力实时网络监控，为地铁的运营维护带来极大便利。

1 传统灭火系统

1.1 构成

深圳地铁11号线地下车站的重要设备机房均设置了传统灭火系统。该系统采用氮气瓶启动，设计工作压力5．6 MPa，主要由灭火剂瓶组、启动气体瓶组、单向阀、脱扣式选择阀、减压装置、驱动装置、集流管、连接管、喷嘴、信号反馈装置、安全泄放装置、控制盘、检漏装置、低泄高封阀、启动管路管件等构成。其中，选择阀是组合分配系统中用于控制灭火剂经管网释放到预定防护区的阀门，选择阀和防护区一一对应。1套组合分配系统可同时为8个防护区提供保护，每个防护区对应1个启动气瓶[1]。

1.2 工作原理

传统灭火系统的启动原理见图1，当防护区A区发生火灾时，产生的烟雾、高温和光辐射使感烟、感温、感光等探测器探测到火灾信号，探测器将火灾信号转变为电信号传送到气体灭火控制器，控制器自动发出声光报警并经逻辑判断后，启动联动装置，经过一段时间延时，发出系统启动信号，启动对应1号启动瓶上的电磁阀释放驱动气体。驱动气体通过铜管打开通向发生火灾的防护区选择阀，同时打开灭火剂瓶组（1—9号瓶）的容器阀，各瓶组的灭火剂经高压软管汇集到集流管，通过选择阀到达安装在防护区内的喷头进行喷放灭火，同时安装在管道上的信号反馈装置（压力开关）动作，将信号传送到控制器，由控制器启动防护区外的释放警示灯和警铃。同理，B、C、D、E、F区分别释放1—7、1—4、1—2、1、1号灭火剂瓶。释放的瓶数多少可根据防护区的大小经计算确定。

此外，通过压力开关检测系统是否正常工作，若启动指令发出，而压力开关的信号未反馈，则说明系统存在故障，此时应手动开启贮存容器上的容器阀，实施人工启动灭火[2]。

图1 传统灭火系统启动原理

1.3 控制方式

传统灭火系统控制方式主要有：自动控制方式、手动控制方式、应急机械启动工作方式、紧急启动/停止工作方式。

2 创新灭火系统

2.1 构成

创新灭火系统主要由灭火剂瓶组、主动瓶组、单向阀、电控选择阀、瓶组压力网络监控系统、减压装置、集流管、连接管、喷嘴、信号反馈装置、安全泄放装置、控制盘、检漏装置、低泄高封阀、启动管路管件等构成。

2.2 工作原理

创新灭火系统将选择阀和电控装置（电磁阀）组合在一起，创新地使用了电控选择阀，取消与防护区一一对应的氮气启动瓶组，将其中1瓶灭火剂瓶设置为各防护区的启动气瓶（见图2）。

当防护区A区接收到气体灭火控制盘发出的启动信号后，开启电控选择阀，同时开启主动瓶，释放瓶内的灭火剂。灭火剂依次通过集流管、连接管、分流管进入到电控选择阀阀体内，然后通过已开启的电控选择阀的导气孔，再通过控制管路将出口压力传至相应的1—4号从动瓶瓶头阀，启动从动瓶释放灭火剂。同理，B区对应释放1—2号灭火剂瓶。

机械应急操作时，拔下对应防护区电控选择阀上的手动保险销，按下手动开启按钮，然后拔下主动瓶驱动装置上的轴用钢丝挡圈，推动微电机后盖，主动瓶开启，灭火剂通过集流管开启电控选择阀及该防护区对应的灭火剂瓶组。

3 创新灭火系统的创新性和优势

3.1 创新性

3.1.1 电控选择阀

创新灭火系统选用电控选择阀作为启动装置。电控选择阀是将选择阀和传统系统的电磁阀组合在一起，由活塞式开启阀和电磁驱动装置组成（见图3）。

电控选择阀结构具有以下特点：

（1）采用内压自封式角阀密封；

（2）采用活塞差力式开启；

（3）电控（电磁铁）开启机构与选择阀“内组合”，火灾信号可直接电控开启选择阀；

（4）开启选择阀、主动瓶组的同时，主动瓶内气体通过打开的选择阀开启所对应的从动瓶组，可使机械应急操作实施半自动化；

图2 创新灭火系统启动原理

图3 电控选择阀

（5）密封膜片采用盒装式，便于用户使用、调换。

电控选择阀结构具有以下优点：

（1）采用气动活塞差力式开启选择阀，把电控装置与选择阀组合在一起，使开启更为可靠平稳；

（2）主动瓶用电磁铁启动，替代氮气启动瓶组，只需用一个灭火剂贮存瓶作为主动瓶就能达到控制多个防护区的目的，且系统中任何一个从动瓶都可以替代主动瓶，提高了控制可靠性。

3.1.2 瓶组压力网络监控系统

瓶组压力网络监控系统由监控模块、扩展模块、显示模块、网络模块组成。该系统可实时定量监测压力值，实现钢瓶间压力就地显示，对泄漏和喷放进行报警提示，也可以将监测值远程传输至消防控制中心FAS系统或城市远程监控系统。

在气体灭火瓶组的瓶头阀上装有精度为±1%的压力开关，用于检测瓶组内的压力。当瓶组内压力低于设定的报警点时，压力开关动作，输出信号。监控模块检测到信号以后，发送一个报警信号给显示模块，在显示模块上进行现场报警，同时显示报警种类和故障钢瓶瓶号。主模块还可发送另一个报警信号，通过网络模块传送至远程监控软件上，实施远程报警。瓶组压力网络监控系统的使用，通过实时数字化“定量”显示当前气瓶压力，使灭火系统的维护更为便捷，一改往日压力低于某个阀值才报警的“定性式”报警，使气瓶漏气发现更及时、维护更超前。

3.2 优势

通过对比分析可知，传统灭火系统设计多少个防护区就要配置多少个启动瓶组，且要确保每个启动瓶压力正常，才能保证系统正常运行。而启动瓶组容积小，一般只有灭火剂贮存瓶组的二十分之一，由于贮气量少，又难以完全避免泄漏，并且地铁设备间振动较大，启动瓶组常出现压力不足故障，无法有效保证系统顺利喷放灭火剂。因此为确保系统完好运行，管理难度较大，维护费用较高。且上述控制过程中间环节多，启动管路长、复杂，接点多，控制可靠性相对较低。

创新灭火系统无论设置多少防护区，只需设置1个主动瓶就可以实现多个防护区的控制，使控制更为简化，且集中控制源，维护保养可突出重点。最为方便可靠的是，即使主动瓶自动、手动或机械应急操作失败，人工启动任意一个灭火剂瓶组，就能直接替代原设置的主动瓶，确保系统正常启动。因为当任意启动一个灭火剂瓶组，灭火剂通过集流管到达电控选择阀时（此时在接收到火灾信号时对应的电控选择阀已由电信号打开），由于设计上将电控装置与选择阀结合在一起，一部分灭火剂通过启动管路按正常模式的路径传送至从动瓶的启动装置上，启动对应的灭火剂瓶组，达到灭火的目的。从设计源头提高了系统的可靠性。更为便捷的是，该系统应急操作只需一步到位，既能保证系统有效运行，还可以保证所喷放的灭火剂量达到原设计的灭火要求。而传统灭火系统无法在仅手动应急开启某1瓶灭火剂时完成灭火操作。一方面需熟悉防护区对应的灭火剂瓶数并依此手动开启，在紧急情况下难免出错；另一方面容易出现多喷或少喷，少喷灭火不完全，多喷造成浪费，相比之下缺乏安全性与经济性。

综上可知，创新灭火系统具有如下优势：

（1）采用主、从动控制和电控选择阀省去了启动钢瓶中间环节，增加了启动的气源量，从而提高了系统的可靠性。

（2）组合分配系统（较多防护区）设置1个主动瓶控制，集中控制源，简化了控制作业。

（3）电控选择阀由火灾信号开启后，可使机械应急操作实现半自动化，使操作变得简单、准确、迅速和可靠。

（4）机械应急操作时，任意一个灭火剂瓶均可作为主动瓶，极大提高了系统的控制可靠性。

以N（N≥1）个防护区为例，将传统灭火系统和创新灭火系统进行对比（见表1）。

表1 传统灭火系统与创新灭火系统对比

4 结束语

深圳地铁依托工程平台，坚持自主创新，做到“人无我有、人有我新、开创先例”，率先使用创新灭火系统。自2016年开通运营以来，创新灭火系统相较于传统灭火系统运行更平稳，漏气故障率更低，日常培训、应急操作培训、模拟喷放试验等操作更简单、准确率更高。在运营维护、可靠性和性价比等方面呈现突出优势[3]。

[1] 中华人民共和国公安部．GB 50263—2007 气体灭火系统施工及验收规范[S]．北京：中国计划出版社，2007．

[2] 公安部消防局．消防安全技术实务[M]．北京：机械工业出版社，2016．

[3] 刘力．深圳地铁气体灭火系统的应用创新[J]．都市快轨交通，2006(10)：129-131．