铁路大型养路机械自动灭火装置选择及灭火模拟实验研究

何学科，张明容

（1.广州铁路职业技术学院，广州 510430；2.广州城市理工学院，广州 510800）

近年来，随着我国铁路建设事业的蓬勃发展，为保障铁路车辆运行的安全性和舒适性，各类铁路大型养路机械的应用愈加广泛，其保有量和作业量也得以迅速增长。但伴随铁路大型养路机械的繁忙运行和作业，消防安全事故也随之增多，因此要求其须配备可靠的消防灭火设备。

铁路大型养路机械一般采用柴油发动机作为驱动动力和发电设备。柴油发动机内部空间狭小、油电路复杂、火灾隐患多且不易察觉，加之长时间运行，易发生火灾[1,2]。而目前绝大多数铁路大型养路机械采用手提式灭火器进行消防灭火，一旦发生火灾，由于行驶过程条件所限，灭火人员往往无法接近火源现场，导致火势迅速蔓延，造成严重的经济损失。因此，研制开发针对大型养路机械火灾特点的消防灭火设备非常必要。自动灭火设备可在火灾发生时自动启动进行灭火，提高灭火安全性和设备保护及时性。

1 自动灭火设计

1.1 灭火方式选择

以DWL-48 捣固稳定车为例，其由稳定车和捣固车组成，消防保护对象为车上柴油发动机及发电机（见图1）。由于保护对象均处在不完全密封状态，因此本设计采用局部灭火方式，即在规定时间内喷射一定浓度的灭火剂，使其最短时间喷洒到保护区，将固定设备位置的火灾迅速扑灭。针对柴油发动机舱油、电路复杂，顶部开口大的特点，设计采用向下覆盖喷射和横向切割喷射模式，增加灭火剂用量，保证灭火效果。

图1 DWL-48 捣固稳定车灭火系统整体布局

1.2 灭火剂选择

1.2.1 灭火剂要求

铁路大型养路机械工作环境恶劣，对灭火剂的要求也较高。（1）能较好适应环境温度。铁路大型养路机械经常在严酷的气候环境下工作，最低温达-40℃左右，最高温达70℃左右。灭火剂的适应范围需低于-40℃，高于70℃。（2）具有局部保护灭火性能。很多型号的铁路大型养路机械的消防灭火保护区域密封情况不好，只能采用局部灭火保护。（3）灭火时不能产生水渍。高速运转的铁路大型养路机械的柴油发动机壳体和内部表面温度很高，灭火时若产生水渍将造成柴油发动机出现爆缸等二次损害。（4）灭火效率高、用量省。铁路大型养路机械结构紧凑，空间有限，没有多余的地方安装大型灭火设备。因此要求灭火剂效率高、用量省，节省安装空间。（5）绝缘性能好。灭火剂应具有良好的电气绝缘性能，灭火中和灭火后不能造成电气设备短路等故障。

1.2.2 灭火剂品种选择

目前市面上的灭火剂种类繁多。常用的有七氟丙烷灭火剂、超细干粉灭火剂、气溶胶灭火剂和超细水雾灭火剂。由于超细干粉灭火剂能在-45℃～90℃环境温度下工作，灭火时能绕开障碍物，漂浮到障碍物背面实施灭火，不产生水渍，因此被选作铁路大型养路机械灭火剂。它的原理为：当火灾发生时，超细干粉粉体与高温燃烧物体表面接触，阻断燃烧链式反应[3,4]。在保护对象表面高温作用下被熔化并形成玻璃状覆盖层将固体表面与周围空气隔开，使燃烧窒息。

1.2.3 超细干粉用量计算

超细干粉灭火剂用量参照《干粉灭火系统设计规范》GB50347-2004[5]、《干粉灭火装置》GA602-2013[6]标准计算。局部干粉灭火剂用量按式1 进行计算。

式中：m 为超干粉的计算用量（kg）；K1为配置场所危险登记补偿系数，该处选择严重危险级，K1=1.5；C 为超干粉灭火剂设计灭火浓度，按规定局部灭火浓度为300 g/m3，即C=0.3 kg/m3；V 为防护区体积，即房子的长、宽、高相乘。

超细干粉灭火剂用量应根据车型结构设计。以DWL-48 捣固车为例，根据式1 超细干粉探火管式灭火装置设计配备计算如表1 所示，捣固车的超细干粉量为3.24 kg，稳定车为1 kg，因此捣固车和稳定车的超细干粉设计用量分别为10.4 kg和5.2 kg。选用型号为TH-J-C-5.2/1.6/160 超细干粉探火管式灭火装置，捣固车2 套，稳定车1 套。

表1 超细干粉用量

1.3 自动灭火装置选择

为提高灭火系统的安全性，本研究采用了探火管式自动灭火装置[7]。它是一种无电源自动探测火灾装置，由充装有灭火剂的压力容器、容器阀、探火管及释放管、喷嘴等组成（见图2）。它将探火管作为启动元件，火灾时通过感温自动启动探火管，利用探火管中的压力下降启动容器阀，将灭火介质通过释放管、喷嘴释放到保护区域。

图2 探火管式灭火装置

根据《气体灭火系统及部件》GB25972-2010及《探火管式灭火装置》GA1167-2014[8,9]标准对探火管式灭火装置的容器、容器阀、虹吸管等进行了设计计算，选用了型号为TH-J-C-5.2/1.6/160的超细干粉探火管式灭火装置。

为提高自动效能和灭火启动的可靠性，设计了手动启动。它是在特殊情况下通过手动开启泄压阀将探火管中的气体释放，启动容器阀。

2 自动灭火系统模拟实验及效果

2.1 模拟实验

为验证自动灭火系统的可靠性，进行模拟实验。采用1 970×1 230×2 900 mm 的铁皮棚模拟捣固车机舱，400×300 mm 油盆和出口直径80 mm的油壶起火模拟柴油机着火（见图3）。在铁皮棚上面安装ABC 超细干粉探火管式灭火装置，在旁边安装手动泄压阀启动盒（见图4）。

图3 实验场地

图4 灭火系统

实验一：验证探火管的自动启动。对油壶嘴和油盆进行点火，5s 以后探火管启动，灭火成功。实验二：验证手动启动。对油壶嘴和油盆进行点火，扳动扳手，探火管正常启动，灭火成功。

2.2 实验效果

实验采用ABC 超细干粉探火管式灭火装置对模拟捣固车柴油发动机舱进行消防灭火保护（见图5）。从启动方式看，探火管的自动感温和手动启动效果均良好，启动及时，达到预期效果，灭火剂量也充足。从灭火效果看，灭火速度快且彻底，5s 熄火且没有留下小火星。整个模拟舱布满超细干粉，说明超细干粉可达隐蔽地方实现全方位灭火，但缺点是不便清洁。

图5 实验现场

3 结论

针对发动机内部空间狭小的特点，采用超细干粉探火管式灭火装置对捣固车柴油发动机舱、稳定车柴油发动机及发电机分别进行消防灭火保护；灭火系统采用探火管感温自动启动和手动应急启动方式。模拟实验证明，两种方式都能很好地启动探火管进行灭火，实现对被保护对象的保护。因此，本文研究选用的探火管式超干粉灭火系统适合在铁路大型养路机械中推广。