浅谈客滚船固定式水基灭火控制系统

盛亮鑫 周秋静

(广船国际技术中心)

0 前言

为保障船舶的安全运营和船员的安全，消灭火灾隐患，并根据SOLAS 公约、MSC（海事安全委员会）、IMO（国际海事组织）等都有详细的章节提出安装船舶固定式灭火系统的要求及建议。对于船舶而言，固定式灭火系统日益成为现代船舶必不可少的组成部分。

随着公司承接的豪华客滚船越来越多，以及“安全返港（SRtP）”的硬性要求，如何将全船性的固定式灭火控制系统进行合理的设计及应用，将直接影响船舶的安全性、建造周期及船舶的性能。本文主要以公司承接的DFDS 客滚船为例进行分析说明。

1 系统及规则、规范介绍

1.1 系统概述

对于我司常规建造的化学品/成品油船、矿砂船、散货船等，上建区域是没有设置固定式水雾灭火装置的，一般采用手提式灭火器，根据火警系统来采取人工灭火的；机舱区域只有机舱局部水雾系统（Machinery Space Local Protection System），即根据规范要求设置的机械处所固定式水雾灭火系统来保护机舱局部区域内的重要设备。

而对于客滚船（DFDS），由于功能主要是运输乘客及车辆，又涉及“SRtP”要求，因此根据LR船级社规范、丹麦挂旗国DMA、SOLAS 公约等要求，以及DFDS 客滚船的规格书要求，本船采用固定式水基灭火系统，下列空间和设备应由符合相关规定的固定式水雾灭火消防系统保护（包括安全返港要求）：住宿、公共及服务区；机械处所，全覆盖式水雾灭火；机械处所，局部水雾系统；深油炸锅和厨房管道和车辆滚装甲板区域使用水雾喷淋系统。

从以上内容可以看出客滚船和普通货船之间固定式水雾系统配置的区别，即客滚船增加了上建用的固定式水雾灭火系统、机械处所用的全覆盖式水雾灭火系统、特有的车辆滚装甲板的固定式水基喷淋系统。固定式水基灭火系统的电气控制、监测、信号传输、报警等也是基于这些分区及规则规范执行的。通过合理的分区设计，指导后期的系统设计，从而将固定式水基灭火系统合理地运用到实际的船舶中，来保障船舶和乘客的安全。

1.2 固定式水基灭火系统涉及的规则、规范

1.2.1 住宿、公共服务区域

用于住宿及公共服务区域的固定式水雾灭火系统；

深油炸锅和厨房管道。

本区域需要满足：

MSC Circ.1432 和 1516 规则要求；

SOLAS chapter II-2 and IMO resolution A.800(19)；

SOLAS “SRtP”安全返港要求；

DMA 丹麦挂旗国要求；（以项目船挂旗国为准的要求）

ISO 15371:2015（Deep fat fryers and galley ducts）。

1.2.2 机械处所区域（DFDS 船指机舱区域）

全浸没式固定式水雾消防灭火系统；

固定式局部水雾消防灭火系统。

本区域需要满足：

MSC/Circ.1165 规则要求（Total）；

MSC/Circ.1387 和 913 规则要求（Local）；

SOLAS“SRtP”安全返港要求；

DMA 丹麦挂旗国要求；（以项目船挂旗国为准的要求）

IMO 的相关要求。

1.2.3 车辆滚装甲板区域

车辆滚装甲板的水基喷淋系统。

本区域需要满足：

MSC/Circ.1430；

2018 年 3 月 15 日 IMO 会议就 MSC/Circ.1430 有部分修改和建议；

SOLAS：International Convention for the Safety of Life at Sea

Consolidated Edition 2014 as amended；

SOLAS“SRtP”安全返港要求；Regulations II-1/8-1,II-2/21 and II-2/22

MSC.1/Circ.1369；

DMA 丹麦挂旗国要求；（以项目船挂旗国为准的要求）

IMO 的相关要求。

1.2.4 DFDS 客滚船需要满足LR 船级社的相关要求（不在此处罗列）

1.3 丹麦挂旗国（DMA）对于水雾系统电气部分的相关要求

根据DFDS 客滚船的挂旗国为丹麦旗，因此，本船需要对于挂旗国（DMA）的相关要求进行解读。通过研究DMA 的要求，主要是针对机械处所的局部水雾系统（LOCAL）提出了一些特殊的要求。而其它区域或者分区依然按照前文提过的规范等执行。下面我们将着重对DMA 内局部水雾系统电气部分的要求进行解读：

（1）要求来源：DMA 要求中的注意事项B 中的描述，英文要求名称为“Notice B from the DMA,chapter II-2，part C，regulation 10.5.6.”

（2）规定中的1.1 要求：局部水雾系统应该具备手动释放的功能，当系统失电时，可以手动打开电磁阀，使得系统可以释放。

（3）规定中的1.5 要求：安装在机械处所中的相关元器件的防护等级需要IP54。

（4）规定中的1.6 要求：局部水雾系统内的泵浦需要安装在被保护区域的外部。

（5）规定中的1.8 要求：局部水雾系统单元供电，无需应急配电板供电。如果有从应急配电板和主配电板同时供电，则系统需要有自动电源转换装置或开关。

（6）规定中的1.10 要求：系统应该可以从机械控制室和进入被保护区域的入口处可以进行水雾的释放。

（7）规定中的1.13 要求：如果船舶有无人机舱要求，则局部水雾系统需要具备自动释放功能。

（8）规定中的1.14 要求：局部水雾系统的探测功能必须要独立在船舶火警系统之外的一个独立的回路，不可以和火警系统共用探头，该水雾系统的探头不能使用感烟探头，需要使用一个感温探头和一个火焰探头组合的形式，功能为：当第一个探头动作时，应提供一个可视的和能轻易听到的声光报警在被保护的区域，当第二个探头动作时，系统运行自动释放灭火。

（9）规定中的1.15 和1.16 要求：在集控室和驾驶室分别布置一个局部水雾系统的声光报警控制面板。

在集控室的面板功能要求：可以从此面板内控制各个区域的释放，并且需要指示哪个区域进行了释放，以及需要输出运行状态指示给船上的轮机员呼叫系统。

在驾驶室的面板功能要求：可以从此面板内显示哪些区域进行了释放，不可以有控制功能（即系统不可以从此面板进行释放）。

（10）规定中的1.17 要求：对于局部水雾系统电缆的要求为阻燃，满足IEC：332-3A 的标准，用于检测回路的电缆为IEC:331 标准的耐火电缆。

（11）规定中的1.18 要求：局部水雾系统的操作说明应该在每一个操作位置都要张贴或安装。

从以上DMA 的规定中分析可知，公司内产品船的水雾系统的要求都是高于DMA 的要求的，但有几条需要特别注意，即规定中的1.5、1.14、1.15 和1.16。以上4 条实现起来并不困难，但需要设计人员充分了解DMA 的要求，防止设计差错。

2 固定式水基灭火系统的分区设计

如何针对项目船舶进行合理的水雾系统设计，首先要了解项目船舶的结构、舱室分区及需要保护的区域，其次是要根据实际的船体结构、舱室分区及保护区域来制定水雾系统的设计分区。下面我们将通过实船的设计图例进行分析，见图1 至图4 所示。

根据DFDS 船的舱室分区及布置、规格书要求及规范要求进行如下分区设计，这也是之后所有设计的依据：

（1）机舱区域局部水雾系统的分区：

1 号主机区域；2 号主机区域；3 号主机区域；4 号主机区域；

1 号发电机区域；2 号发电机区域；3 号发电机区域；

后机舱锅炉区域；前机舱锅炉区域；左舷轴系区域；

1 号和2 号燃油分油机区域；3 号燃油分油机区域；

1 号燃油供给泵单元区域；2 号燃油供给泵单元区域；

（2）机舱区域全覆盖式固定式水雾系统的分区：

前主机舱区域；后主机舱区域；泵舱区域；燃油处理舱；左减摇鳍舱；右减摇鳍舱

艏部1 号机械设备间；艏部2 号机械设备间；

前机舱变压器配电板间；后机舱变压器配电板间；

左舵机舱；右舵机舱；应急发电机室；

基于SOLAS 公约中的“第21 条事故界限、安全返港和安全区域”中的第3 项关于“事故界限”的定义：

“原发处所受损直至最近的“A”级边界，该边界可以是原发处所的一部分，只要原发处所受固定式灭火系统保护；原发处所和相邻处所受损直至最近的“A”级边界，该边界不是原发处所的一部分。”

图1 方框阴影区域即为局部水雾系统所保护的范围及重要设备

图2 方框阴影区域即为全覆盖式固定式水雾灭火系统保护的区域

因此，DFDS 船在设置水雾灭火保护分区时都是遵循上述要求来定义的，包括上建的水雾灭火系统以及车辆甲板的水雾喷淋系统。可以从图2 中看出，机舱区域基本都被全覆盖式固定式水雾系统所保护。这样做的好处，一是可以满足规则规范的而要求，二是在安全返港分析时，可以清晰地定义事故发生的边界，为安全返港报告及后期的安全返港试验提供依据及帮助。

（3）上建区域固定式水雾灭火系统分区：

所有的住宿及公共服务区域；11 甲板的空调机室；3 甲板左舷后侧的液压间；安全返港阀控间；

12 甲板的厨房排风风机室；12 甲板的空调系统进出风口房间；12 甲板的厨房空调机室；

4 甲板FR222-FR231 的电气设备间；3 甲板的燃料站及岸电控制站房间；

上建分区也是参考SOLAS“事故界限”的定义来最终确定的，其它的满足规范及规格书要求。

车辆甲板水雾喷淋系统分区：

1 号车辆甲板，1 甲板—3 甲板，FR88-FR198

2 号车辆甲板，3 甲板—5 甲板，FR-6-FR249

3 号车辆甲板，5 甲板—7 甲板，FR-6-FR249

4 号车辆甲板，7 甲板—9 甲板，FR102-FR225

图3 蓝色阴影区域即为上建固定式水雾灭火系统保护的区域

图4 紫色阴影区域为2 号分区5 甲板喷淋系统示意图

图5 全覆盖式和局部固定式灭火电气系统图

3 DFDS 船固定式水基灭火系统的电气控制设计原理

3.1 固定式水基灭火系统的泵浦单元划分

由于DFDS 船的应急发电机容量为1000kW 左右，水雾系统的泵浦都要接入应急电源和正常电源，因此，从系统的供电、系统的容量、系统泵浦的功率大小、系统泵浦的安装区域、系统的分区布置等，尤其是要考虑到安全返港要求以及其它规则规范的要求，最终确定系统配备如下：

上建的住房和服务区域采用固定式水雾灭火系统，英文描述为“Fixed water mist sprinkler system for accommodation and service areas”；

机舱区域为全浸没式固定式水雾灭火系统和固定式局部水雾灭火系统，英文描述为“Fixed fire fighting total flooding water mist system”和“Fixed water mist local application fire-fighting system”；

车辆甲板区域为滚装甲板的水雾喷淋系统，英文描述为“Fixed water Drencher system for RoRo decks”。

其中明确上建及机舱区域的水雾系统共用一套泵组，泵组的功能需要满足相关的规则规范要求；

车辆甲板区域的水雾喷淋系统为一套独立系统，单独使用自己系统的水基喷淋泵组。

3.2 固定式水基灭火系统的释放形式

3.2.1 上建区域的水雾灭火系统

管路为湿式，采用温度感应熔断式水雾喷头，无需传感器反馈控制，当火灾发生时，温度达到设定值，熔断水雾喷头内的玻璃管，即可以自动释放。

3.2.2 机舱区域的全浸没式水雾灭火系统

管路为干式开放式，采用遥控按钮释放的形式。当火灾发生时，需要人工在被保护区域外使用本地释放按钮释放水雾用于灭火，并且在本地配备有声光报警。

3.2.3 机舱区域的局部水雾灭火系统

管路为干式开放式，采用双探头感应自动释放水雾用于灭火的形式，并且可以在本地通过释放按钮进行手动释放水雾用于灭火。另外，在本地配备有声光报警灯笛，本地释放按钮和声光报警灯笛和全浸没式的形式一致。

我们可以通过图5 所示，清晰的看到全浸没式和局部水雾灭火系统的电气逻辑。

3.2.4 车辆甲板区域固定式喷淋系统

管路为干式，采用开启分区阀遥控释放，分区阀为电动阀，船上消防员可以从本地手动、集控室和驾驶室远程遥控开启分区阀，从而将水释放出来用于灭火。

3.3 固定式水基灭火系统的电气设备配置和控制

3.3.1 上建及机舱区域水雾系统电气设备配置和控制

（1）本地控制

水雾系统的本地控制，主要指的是对水雾泵组的本地控制功能和分区阀的本地手动控制。

根据DFDS 船配置，本地泵组由2 套泵组单元组成（冗余配置），根据“SRtP”分析分别将2 套泵组布置在艏部1 号设备间和艉部设备间，控制柜集成在泵组单元上。由于水雾系统要求是全自动化系统，因此，本地控制箱的电源一直是闭合状态，并且遥控选择开关长期是打到“AUTO”状态的，只有在检修或者灾后的检查时才会切换至本地状态。

根据规范要求，水雾泵组必须两路供电，即一路正常，一路应急。包括系统内的淡水输送泵也要两路供电，因此，系统设计都会将淡水输送泵的供电和控制一起做到水雾系统中，这样就满足了规范的要求。

对于分区阀或隔离阀等阀件，在本地手动扳动或者旋转既可以打开和关闭。根据原理，上建区域的分区阀一般为常开状态，而机舱区域的分区阀一般为常闭状态。所有分区阀和隔离阀的状态都要在远程控制站可以看到，或者输入到机舱IAS 系统中进行监测。

（2）远程控制

水雾系统远程遥控板共配置3 套，分别位于驾驶室的安全台，集控室的集控台，第二桥楼的SRtP控制台；

水雾系统远程遥控板功能：压力显示功能、声光报警及显示功能、LOCAL 保护区域远程释放功能、TOTAL FLOODING 保护区域远程释放功能、水雾泵组的远程启/停控制和运行状态的指示功能。

水雾系统MIMIC 触摸屏共配置2 套，分别位于驾驶室的安全台、集控室的集控台。

水雾系统MIMIC 触摸屏的功能：其主要指示的是系统内泵组的运行情况，以及所有水雾系统分区阀及隔离阀的状态，状态一般指的是这些阀的OPEN/CLOSE 的状态；根据不同的船级社或者挂旗国的要求，对于可以和火警系统共用探头的LOCAL系统，可以将分区阀和隔离阀的指示统一集成到火警系统的电脑显示中；但是鉴于DMA 的要求，LOCAL 水雾保护探头需要独立提供，不可以与火警共用，因此，对于DFDS 的水雾系统，也只能采用独立的显示系统进行监测，即这个MIMIC 触摸屏。

对于分区阀和隔离阀，根据DFDS 客滚船的规格书要求，全部采用电动阀，因此，这些阀门的开启可以从远程控制站进行遥控，也就是从上面提到的水雾系统远程遥控板进行控制。一般的，机舱局部水雾系统都会采用电动阀保证自动释放；机舱全浸没式的是否采用电动阀要结合规格书的要求，采用手动阀也是满足规范要求的；上建区域的分区阀是常开的，因此没有特殊要求，也可以选用手动阀。

3.3.2 货舱喷淋系统电气控制的系统配置和控制

（1）本地控制

喷淋系统的本地控制，主要指的是对货舱喷淋系统泵组的本地控制功能和分区阀、隔离阀的本地手动控制功能。

DFDS 客滚船的2 套喷淋泵组（冗余配置）根据“SRtP”分析分别布置在船舶的艏部1 号设备间和艏部2 号设备间。本地控制箱也随泵组进行布置，消防员可以在本地启动/停止货舱喷淋泵组。

根据规范要求，喷淋泵组并没有要求两路供电，但是由于本船是冗余设计以及规格书的要求，设计时我们将艉部的泵组接入一路主电源，而艏部的泵组接入一路应急电源。由于喷淋泵组的功率比较大，在应急电路做负荷计算时必须严格控制，对于应急发电机的容量要特别注意。

货舱喷淋系统的隔离阀和分区阀，布置在船舶的Drencher room 内，这个房间定义为安全区域（既无失火危险的区域），根据Solas 和LR 的规范要求，属于消防系统一部分的设备或者组成部分是允许放置在定义为安全区域的房间内的。这些分区阀平时是常闭的，当火灾发生时可以手动开启。而隔离阀是常开的，当一套泵组故障时，或者一边主管路泄露时，则可以手动关闭对应的隔离阀。

（2）远程遥控控制

DFDS 客滚船一共配置了2 套远程遥控面板，分别安装在驾驶室的安全台和机舱集控室的集控台上。远程遥控面板的功能是远程遥控喷淋泵的启停、分区阀和隔离阀的开关、监控喷淋系统的状态（泵浦的运行状态、管路的压力等）等。

分区阀和隔离阀本船全部采用电动阀的形式，可以在阀本地进行开闭，也可以在控制站进行开闭，并且阀的状态信号可以送出到远程控制站和机舱的IAS 系统，可以较好的辅助消防员对货舱区进行灭火保护。规范对于这些阀没有强制要求其为电动阀，因此在设计时应结合规格书的要求来执行，电动阀会增加船舶的成本，但可以提高船舶的安全性和实效性。

3.3 固定式水基灭火系统的电气相关接口

（1）与机舱监测系统（IAS）的接口，接口形式：硬点、MODBUS RTU RS485 或 MODBUS TCP/IP；

（2）与VDR系统的接口，接口形式：NMEA 0183、MODBUS RTU RS485 或 422；

（3）与火警系统的接口，接口形式：MODBUS RTU RS485/422 或MODBUS TCP/IP。值得注意的是，原则上火警系统和固定式灭火系统是两个相互独立的系统，并不需要建立通讯。DFDS 船预留了水雾和火警的接口，在后期可以对功能和通讯起到补充作用。但是，随着科技的发展，水雾系统内的相关探头通过设计可以和火警供用探头，这样虽然增加了接口但是可以切实的减少探头数量从而节省成本。本船不共用的原因可以参考前面1.3 章节的解析。

（4）与SMS 系统的接口，接口形式：MODBUS RTU RS485/422 或MODBUS TCP/IP。如果客滚船有船舶安全管理系统，则此接口必须提供，而且要明确输入的信息，在前期设计时至关重要。（DFDS 船无需此接口设计）

（5）与IT/OT 系统的接口，接口形式：MODBUS TCP/IP。如果船舶有此系统则根据规范要求需要有相关接口。（DFDS 船无需此接口设计）

4 结束语

通过标准的系统设计，DFDS 船的水雾系统满足了LR 船级社、SOLAS 公约、DFDS 船规格书、DMA丹麦挂旗国、“SRtP”安全返港等的相关规则规范要求，为船舶和乘客的安全提供了有力的保障。

注：

DMA:Danish Maritime Authority 丹麦海事当局

SOLAS: Convention on the Safety of Life at Sea 海上人命安全公约（联合国IMCO）

MSC:Marine safety Committee 海事安全委员会

IMO:International Maritime Organization 国际海事组织

SRtP：Safety Return to Port 安全返港

SRtP 的基本概念为：把船舶看作是一艘大型的救生艇，当局部发生破损或者失火时，船舶仍有能力安全返回港口。