火灾报警探测器在船舶滚装处所的快速设计方法

姜国均

（招商局金陵船舶（南京）有限公司，江苏 南京 210015）

在大型滚装船的滚装处所的车辆装载甲板层数多、船体结构复杂、设备多、管电走向错综复杂、火灾探测器数量多，涉及的规范要求多，实际设计布置中容易发生保护半径不够、覆盖面积不足等问题，在港口PSC检查中容易产生疑义，因此如何提高设计的高效性、正确性、完整性值得探讨。

1 火灾成因及危害

滚装船舶的火灾产生的主要来源于滚装处所车辆自身的燃料油、动力电池或运输货物，火灾危险源对船舶安全航行构成潜在的危险。火灾中产生的烟气、热量、燃气会对人员、船舶造成伤害，尤其是烟气的造成的伤害比例最大。

2 防范火灾探测报警的主要规范

涉及火灾探测报警的标准有：《GB50116 火灾自动报警系统设计规范》，以及GB4715/4716/4717/19880 探测器及报警按钮标准，《EN54 火灾探测和火灾报警系统标准》（简称EN54 标准）及ISO7240 系列标准等。船舶常用标准有《SOLAS 公约》《FSS 规则》，各船级社的规范或指南及国际规则等。

3 火灾探测形式及基本配置需求

船舶上火灾探测形式主要固定式探火和失火报警系统和取样探烟系统，根据滚装船的船舶半装载特点，在船舶滚装处所一般采用固定式探火和失火报警系统。

根据SOLAS 公约第II-2 章、FFS 规则，以及IMO发布的“经修订的滚装处所和特种处所固定式水基灭火系统设计和认可指南”通函要求，需配置火灾探测报警系统。

火灾报警系统主要由探测器主单元、探测器、报警器、手动按钮等必要的设备组成。

4 火灾报警探测器特性研究

经过对相关标准综合研究，本文结合EN54 系列标准研究快速、高效地在船舶滚装处所布置火灾探测报警系统。

探测器的每一探测器的最大占地面积（保护面积）、离开舱壁的最大距离（保护半径）及两探测器中心点之间的距离（探测器间距）是系统设计的基本条件，归纳其为“三要素”，三者关系如图1所示。

图1 探测器安装间距的极限曲线

A—保护面积（m²）；a、b—安装间距（m）；D1～D11（含 D9′）—各保护面积A 和保护半径下探测器之间间距a、b 的极限曲线；Y、Z—极限曲线的端点（在端点间的曲线范围内，保护面积范围最充分）

极限曲线中端点坐标所对应的数值如表1所示。

表1 极限曲线端点Yi 和Zi 坐标值（ai、bi）

根据图1“探测器安装间距的极限曲线”，安装间距、保护半径和保护面积这三要素的关系方程表达式为式（1）、式（2），安装间距为极限曲线端点的坐标值如表1所示。

表2 极限曲线对应的保护面积和保护半径

为充分利用探测器保护面积，根据区域条件选取端点a、b 相等的正方形或不相等的长方形。

感温探测器，保护面积为37m2，保护半径为4.5m，两探测器间距为9m，接近极限曲线D6 特性。感烟探测器，保护面积为74m2，保护半径为5.5m，两探测器间距为11m，接近极限曲线D7 特性。

针对FSS 规则与EN54 要求差异，进行进一步分析。

4.1 感温探测器保护面积和保护半径解析

保护面积为37m2，a、b 等于6.08m，半径为4.3m，如图2所示，其间距为6.08 米，满足FSS 规则要求。保护半径为4.5m，a、b 等于6.4m，面积为41m2，如图3所示，其间距为6.4 米，保护面积不满足37m2的要求。参照D6 极限曲线，采用图3方法布置，有单个区域不满足要求，应采用图2的方法进行快速布置。

图2 感温探测器保护面积

图3 感温探测器保护半径

4.2 感烟探测器保护面积和保护半径解析

保护面积为74m2，a、b 等于8.6m，半径为6.1 米，布置如图4所示，其间距为8.6 米，不满足半径5.5 米的要求。保护半径为5.5m，a、b 等于3.9m，面积为61m2，如图5所示，其间距为7.8 米，满足FSS 规则中要求。按D7 极限曲线，上述方案对比，图5的布置满足布置的三要素，有利于进行快速设计布置。

图4 感烟探测器保护面积

图5 感烟探测器保护半径

通过上述比对分析，在实船布置中，对于感温探测器，以面积37m2（半径4.3m、间距6.08m）为布置准则；对于感烟探测器，以半径5.5m（面积61m2、间距7.8m）为布置准则。即“感温面积法、感烟半径法”。

5 快速设计规划及校验

根据船舶建造技术规格书要求，针对船舶航行区域及自然环境要求、船舶结构形式、滚装处所条件、防火区域分隔、危险区域划分等基本信息，明确探测器的防护等级、布置高度、防爆要求，初步确定拟采用的火灾探测器的形式，如以感烟探测器为主，其它感温、火焰探测器为辅快速布置。

根据船舶的总布置图，计算每层滚装处所需保护的面积，计算每层甲板保护滚装处所区域内的探测器数量：

式中：

N— 探测器数量（只）；S— 该保护甲板区域面积（m2）；K— 修正系数，一般取1；A— 探测器的保护面积（m2）

图6为某型滚装船一层甲板滚装处所感烟式探测器快速布置示意，通过测算，需保护的区域面积S 为1476m2，单个感烟探测器保护面积A 为61 m2，根据公式（3）计算，数量N 为24 只，实际布置为33 只。

图6 快速布置示例

在实际布置中，不规则区域的普遍存在，探测器布置满会存在大量的交叉现象，实际数量会远大于理论计算数量。结合相关滚装处所布置的规范要求进行详细设计及校验，完善系统布置方案。

6 新技术动态与需求

随着新能源车的运输需求不断增加，根据新能源车电池介质性能，合理划分防火区域，通过车辆自身电池控制系统与船舶上充电桩系统、火灾探测系统进行数据共享，可触发电池温度升高报警信号，及时启动消防灭火工作。

7 结束语

探测器布置在充分理解规范、标准前提下，满足布置“三要素”，以“感温面积法、感烟半径法”进行快速布置，满足规范要求，实现系统可靠，确保人员、船舶航行安全。