邮轮建造过程中临时消防水系统的设计和管理

陈飞,周旋,王亦田,张强

(上海外高桥造船有限公司,上海 200137)

大型邮轮建造过程中具有较大的火灾风险,历史上大型邮轮修造过程中产生的火灾事故,往往造成巨大的经济损失,见表1。所以拥有一套不同于往的船坞临时消防系统十分必要。

表1 邮轮建造过程中发生火灾事故统计表

1 大型邮轮建造过程中的火灾原因

1)造船过程中上船的火灾载荷过大,因生产进度及生产需求的客观影响,尤其是进内装阶段后,可燃物上船无法避免。

2)交叉作业多,尤其是动火作业产生的火星、热量失控,由于邮轮板薄,热量会轻易通过钢板进行传导至相邻舱室。

3)船体自带防火/灭火系统无效,大型邮轮随设计过程中具备有防火分区、消防系统等防灭火系统,但在建造过程中由于工况影响,往往无法随建造进度同步安装。

大型邮轮由于船型高度较高,内部结构复杂,常规的 “坞边临时消防泵+皮管”消防保障方式无法做到船上消防水覆盖,且大型邮轮建造在国内属首次,相关工程临时消防保障措施缺乏设计依据及参考;而建造过程中,临时消防水系统往往需要让步于现场施工干涉,带来的消防安全管控盲区也需要管理手段进一步弥补,以确保项目的全生命周期消防安全。

2 临时消防水系统设计

2.1 系统参数确定

设计参数的确定来源于实际消防使用需求,大型邮轮属火灾高风险场所,存在多点动火且火灾蔓延迅速的特点,因此所设计的配套消防水系统需要能满足快速扑救的要求,且需考虑在船上正式管路完工前实现水路的布设问题。

为解决系统设计缺乏依据的问题,经咨询国内外专家,结合上海市消防协会意见,最终确定在参考《建设工程施工现场消防安全技术规范》的基础上设计一套由坞边固定水箱供水,坞边泵组加压,通过过桥上船(见图1)、船上各层布置支管(见图2、3)的临时消防水系统,此系统可满足使用末端使用流量在不低于15 L/s的前提下,满足扑灭火灾延续时间不小于1 h的火灾,末端压力不低于0.35 MPa。

图1 临时水系统通过过桥上船

图2 船上临时消防水管路

图3 船上临时消防水阀门

为实现项目迅速扑救、快速出水要求,系统管网设计为为湿式,当末端消火栓打开的情况下在10 s内自动启动大泵,满足灭火用水所需的压力参数。

2.2 系统实现原理

坞边的泵组撬块作为整套系统的核心,承担主要的供压供水的功能,其组成见图4,由两台消防稳压泵及两台消防增压泵组成,泵前进水管从两个水箱的连通管中引出,其中设置滤器防止水箱内异物堵塞泵体叶轮。泵前及泵后设置压力表用于观察进水压力以及出水压力。同时,泵后压力表为电接点压力表,当管路压力下降到设定值时,稳压泵率先启动,压力继续下降到下限值时,增压泵启动;反之,当管系内由于泵组增压压力达到上限值时,稳压泵自动停泵。四台泵出水管联通且设置有排水阀防止管路超压,管道连接至一个3 L的压力罐用于防止因管路内压力下降而导致的频繁启泵。

图4 坞边泵组设计示意

以“固定管路-临时管路-水带”形式进行管路布置。泵组撬块内经加压的消防水通过硬管进入船坞旁廊道内,廊道内设置有DN100硬管延申到登船过桥放置处,通过地面栓头连接临时软管上船。船上软管管路沿0甲板敷设,在各层楼梯梯道口分开布置,用水时使用栓头周围水带内的水带进行救火线路布设。

在确保消防水系统可成功出水保压后,为实现整套系统有效可控,需配备相应的电控设备及检测设备,而相关的设备有较高的防尘、防震要求,为此,需要在坞边建设一处可放置控制设备的场所。同时兼顾坞边消防应急及安放保障功能,作为消防站进行使用。临时消防水系统的基本构成框架见图5,实现以下功能:由坞边的消防水箱供水开始,再由坞边消防水泵房加压,经由坞边总管通过布设的过桥到达船上,船上管路经0甲板延伸,再通过各个梯道到达各层,末端为消火栓,消防人员通过消火栓旁放置的水带进行现场进攻路线的布置。一旦船上消火栓开启,管路整体压力降低,在消防泵房内设置的电接点压力表在下降达到设定压力时向泵组及消防站发出电信号,启动增压泵并于消防站内的声光报警器报警。

图5 临时消防水系统构成

3 临时消防水系统应用与管理

火灾发展阶段见图6:阴燃、初期增长、充分发展、火势减弱。现有所有消防管控措施都是为了将火灾控制、扑灭在初期增长阶段。由临时火灾探测系统探测到阴燃现象,作业人员随身携带便携灭火器对阴燃火灾进行扑灭。明焰产生后,由现场接受消防培训的人员或安全员使用船上布置临时灭火器进行灭火,当火灾无法通过灭火器控制时,工作人员通过触发船上设置的报警系统来调动厂内消防力量,使用船上临时消防水系统进行灭火。当火灾失去控制时,呼叫外部消防救援力量进行救火。目前所有消防管控措施都是为了将火灾控制、扑灭在初期增长阶段。

图6 火灾发展阶段示意

由于临时消防水系统自身的应急特性,临时消防水系统在平时无险情时通过坞边消防站操作柜实现实时水位、压力数据监测,时刻确保管路内保水保压。因此,管路完整性及泵组完好性成为临时消防水系统日常管理过程中的重点。

考虑建造现场环境,虽建造进度不断变化,临时消防水软管由于船体结构及舾装施工需要进行改道,调整。如何判断管道调整影响范围并确保其受影响范围内消防保障措施成为管理过程中的重中之重。为此,针对临时消防水系统改动,制定了《临时系统变更管理规定》,通过管理制度规范临时系统变更流程。基本实现“管路改动审批-影响区域消防措施确保-管路恢复”的流程,确保船上所有建造区域处于消防管控内,管控措施从看火人员增加到专业动火方案出具、消防员增防、消防车战备、应急水带拉设至动火现场等逐步升级,实现针对动火风险不同的风级管控。针对消防泵组,实现“人技结合”管控机制,以消防员日常巡逻检查加临时视频监控系统监控泵组状态形式,来确保泵组运行完好。

测试表明,增压泵可在末端压力降低后10 s内稳定运行出水,20 s内达到工作压力1.6 MPa,出水流量可达15 L/s。高层甲板出水试验也证明,系统消火栓栓头接水枪出水后,充实水柱可达20 m,可充分满足大型邮轮建造过程中消防应急需求。

4 临时消防水系统的拆除

临时消防软管在船上甲板面布置是通过S勾固定于反顶各类结构与舾装支架上,上下通道主要是通过乘客、船员梯道扶手间隙进行走线。但由于邮轮舾装件物量巨大,随着建造进度的推进,临时消防水在布置过程中往往会遇到各种干涉。最为突出的便是与乘客梯道包安装的干涉:临时消防管路的上下路径是通过艏、中、艉乘客梯道上下扶手的间隙走线,当乘客梯道开始进行龙骨安装时,上下扶手的间隙便不能满足管路的走线要求,如强行执行该线路务必会对乘客梯道装修造成破坏,但在结构风道已封舱完工、trunk围井已封板的情况下,又往往只有梯道是上下的唯一通道。通过工艺策划,拆除临时消防管路,使用坞边消防泵房+船上消防管路+实船消防龙头+临时消防水带的方案为最优解。随着建造进度的增加,船上正式消防管路的也逐层完工,临时消防水系统管路具备了相应的拆除条件。

1)消防水供水方面。通过建造口反馈的数据,将实船消防管路分为试压报验完成区域与非试压报验完成区域。船上对于各个试压报验完成区域的消防水供水通过直接使用正式实船消防管实现,可拆除对应区域的临时消防水软管、临时消火栓;对非报验区域的实船管路进行临时软管的暂时性过渡引水至临时消防栓,待正式船用消防管路报验结束后拆除。邮轮正式消防管路中,0甲板及5甲板的两条环路是影响船上消防水平面覆盖范围的重要因素,因此,消防水环路的完工状态直接决定了临时消防水与正式消防水的切换时机,施工过程中与建造口沟通优先确保消防水环路的完整性。

2)消防栓点位覆盖方面。通过正式消防管路的逐步替换,正式消防栓点位更加贴近安环的要求,点位可选取梯道外的其他的区域,如第四主竖区无梯道位置,覆盖面更广。

3)稳定性方面。前期为避让舾装安装,消防管路不得不在各个点位配合着进行拆装,这会导致①末端消防栓无压力,如发生火情将无水源可用;②管路内都为淡水保压,拆管不可避免产生淡水泄漏,可能存在对贵重内装设备、电气设备、绝缘棉等造成破坏,导致财产损失。邮轮实船管路替换后,消防管路基本没有发生拆装事宜,大大提高了系统的稳定性。

5 改进及展望

1)系统布设时间优化。由于前期船上火灾风险并不突出,为减少临时消防水管路与现场作业干涉,可考虑在船体整体结构贯通后在进行临时消防水系统安装。同时可与建造口沟通进行消防系统工序前移,在通过试压包分包,在总段阶段完成邮轮消防水系统的试压工作,通过提前推进“三通一排”进展,确保正式消防水能用、可用。

2)上船管线走线的优化。现有临时消防水管路以船体内梯道作为主要布设节点,因此必然与梯道施工相冲突。建议在后续船型建设过程中,考虑利用登船塔消防水管路进行消防水传输,由外侧进行消防水供给,最大程度减少临时管路与现场作业干涉。

临时消防水系统,作为船上正式系统启用前的保障手段,可确保结构、舾装、内装阶段的火灾具备迅速扑灭的条件,就经济实用性而言,此系统在维保良好的前提下,可通过更换部分船上设置管道达到2号船重复使用的效果。临时消防水系统是整体邮轮消防管控系统中不可或缺的一环,仅靠临时消防水系统,是无法做到灾前预防,检测等流程的。只有结合临时消防报警、临时广播、临时烟感探头等一系列系统才能做到火灾从预防到扑灭的闭环。同时此系统的应用不可或缺的还有使用人员的消防素质加强,不论是消防站内报警信号的处理以及泵组启泵时机的判断,还是现场发生火情后选取最近消火栓的判断能力,都需要在一次次演习中不断加强提高。