細水霧系統(tǒng)在汽車發(fā)動機實驗室的應用

毛開清 劉 琴 權昕昕

（華菱星馬汽車（集團）股份有限公司 安徽馬鞍山）

發(fā)動機研發(fā)中心實驗室在發(fā)動機實驗間、樣氣間及控制室設置可燃、有害氣體檢測傳感器，檢測CH、CO氣體濃度信號。設立16個細水霧保護區(qū)（16個實驗間）。由于發(fā)動機實驗室的特殊性質，火災發(fā)生概率要遠遠高于其他場所，因此，保護實驗室內的人員生命安全是實驗室防災的第一要素。

高壓細水霧技術作為節(jié)能、環(huán)保、安全的“綠色滅火技術”，不僅具有高效的滅火降溫能力，在除煙、消毒方面也具有很大潛力?；诖耍不杖A菱星馬汽車（集團）股份有限公司發(fā)動機自主品牌研發(fā)中心實驗室針對臺架實驗間實際運行情況，經多方考察認證，確定采用高壓細水霧滅火系統(tǒng)對實驗間進行滅火。

一、發(fā)動機實驗室消防系統(tǒng)分析

1.發(fā)動機實驗室消防分析

發(fā)動機實驗室由于實驗所需，各實驗間臺架運行時均含有大量的機油、柴油及危險氣體，這些均為易燃、易爆品且相對集中。這些物品一旦燃燒，很快就會形成大火，若不及時控制，會引燃實驗間的發(fā)動機本體及相應的燃油管道甚至爆炸，危險性很大。

2.細水霧系統(tǒng)簡介

（1）細水霧定義及滅火機理。細水霧是指在最小設計工作壓力下，霧滴直徑 Dv0.50＜200 μm、DV0.99＜400 μm 的水霧，即直徑＜200 μm的霧滴占總體積的50%以上，直徑＜400 μm的霧滴占總體積的99%以上。

細水霧滅火技術是一種滅火效率高，又對環(huán)境無污染的滅火技術。細水霧滅火機理為物理滅火，主要表現(xiàn)是表面冷卻、窒息、沖擊乳化和稀釋。細水霧由于霧滴粒徑小，相同體積的水，細水霧的表面積大大增加，吸收火焰的熱量快，同時小粒徑的霧滴遇火焰高溫后迅速氣化，也吸收大量熱量，所以細水霧能使火焰的溫度迅速降低。霧滴在氣化過程中，體積可膨脹1700倍以上，形成大量的水蒸氣包圍和覆蓋在火焰周圍，使保護區(qū)的氧濃度大為降低。因此細水霧具有很強的氣化降溫作用和隔氧窒息作用，達到迅速滅火的目的。當撲救不溶于水的可燃液體火災時，霧狀水沖擊液體表面并與之混合，形成乳狀液體層，使燃燒中斷；當撲救水溶性液體火災時，霧狀水與水溶性液體混合，使可燃性液體濃度降低，從而實現(xiàn)滅火的目的。

（2）系統(tǒng)特點。細水霧滅火系統(tǒng)與其他滅火系統(tǒng)相比，具有安全環(huán)保、高效滅火、可以撲滅遮擋火、電氣火、阻隔熱輻射、撲救損失小、安裝維護方便。

（3）細水霧滅火系統(tǒng)按系統(tǒng)額定工作壓力的分類。高壓細水霧滅火系統(tǒng)，分配管網中流動介質壓力≥3.5 MPa。中壓細水霧滅火系統(tǒng)，分配管網中流動介質壓力＞1.2 MPa，但＜3.5 MPa。低壓細水霧滅火系統(tǒng)，分配管網中流動介質壓力≤1.2 MPa。按照實驗室使用特點，選用中壓、單相流、全淹沒、泵組、開式細水霧滅火系統(tǒng)。

圖1 泵組裝配圖

二、細水霧系統(tǒng)在發(fā)動機實驗室的實例應用

1.設計方案

（1）系統(tǒng)方案。發(fā)動機研發(fā)中心實驗室共包含16個實驗臺架，共設立16個細水霧保護區(qū)。實驗室采用高壓細水霧系統(tǒng)，該系統(tǒng)由高壓細水霧泵組（圖1）、分區(qū)控制閥組、高壓細水霧噴頭、消防不銹鋼水箱、不銹鋼管道及組件等組成。分區(qū)控制閥組設置在每個實驗保護區(qū)的觀察窗外。

（2）細水霧滅火系統(tǒng)選擇。對于實驗室保護區(qū)，采用開式細水霧滅火系統(tǒng)。在準工作狀態(tài)時，高壓泵組至分區(qū)電動控制閥（圖2）間的管網內，維持一定壓力，當壓力低于穩(wěn)壓泵的設定啟動壓力1 MPa時，穩(wěn)壓泵啟動，使系統(tǒng)管網維持穩(wěn)定壓力1～1.2 MPa，穩(wěn)壓泵運行超過10 s后壓力仍達不到1.2 MPa時，主泵啟動，穩(wěn)壓泵停止。設備調節(jié)水箱進水口處設有補水電磁閥，水源經過過濾器和補水電磁閥后進入水箱；水箱配有液位控制器，實現(xiàn)對水箱水位的自動控制。補水電磁閥在水箱低水位時打開，高水位時關閉。

2.系統(tǒng)控制原理

該系統(tǒng)具有自動控制、手動控制、機械應急控制3種控制方式。系統(tǒng)工作原理圖見圖3。

（1）自動控制。在自動狀態(tài)下，當防護區(qū)內的某一個探測器探測到火災信號后，啟動設在該防護區(qū)域內的聲光警報器，同一防護區(qū)內的第二個探測器探測到火災信號后，打開分區(qū)控制閥和消防泵，點亮噴灑指示燈，整個防護區(qū)域內所有噴頭釋放細水霧滅火，并將狀態(tài)信號反饋至消防控制中心。

（2）手動控制。當現(xiàn)場有人發(fā)現(xiàn)火情時，可按下相應防護區(qū)門口的氣體控制盤上的緊急啟停按鈕，同時打開分區(qū)控制閥和消防泵，點亮噴灑指示燈，整個防護區(qū)域內所有噴頭釋放細水霧滅火，同時將狀態(tài)信號反饋至消防控制中心。在自動狀態(tài)下，手動控制功能優(yōu)先。

（3）機械應急控制。當控制電路中斷，需應急操作時，可以通過機械應急手柄打開分區(qū)控制閥，釋放細水霧滅火。

3.主要設計參數(shù)

實驗室16個實驗保護區(qū)采用高壓開式細水霧噴頭（圖4），根據(jù)每個保護區(qū)面積大小設置相應數(shù)量的噴頭。細水霧噴頭采用奧氏體不銹鋼制造，由噴頭殼體、噴嘴、過濾網、墊片等部分組成。噴頭的核心部件是安裝于殼體圓錐面上的多個離心噴嘴，其霧化機理是利用噴嘴內旋流件產生的旋轉液體，經出口通道加速噴出空心擴散錐狀液膜，利用液體與外界空氣的速度差而破碎、霧化。高壓細水霧噴頭噴出的水霧具有霧滴直徑小、擴散性能好、吸熱和蒸發(fā)快等優(yōu)點。高壓細水霧噴頭性能參數(shù)見表1。細水霧系統(tǒng)持續(xù)噴霧時間 20 min，設計流量為176 L/min，系統(tǒng)設計工作壓力10 MPa，噴頭安裝高度為5.6 m，地面為環(huán)氧樹脂面，每個實驗間內均做吊頂。

圖2 閥組結構圖

圖3 開式細水霧滅火系統(tǒng)工作原理圖

圖4 高壓細水霧噴頭外形圖

4.項目實施

實驗室高壓細水霧采用滿足系統(tǒng)工作壓力要求的不銹鋼管。管道采用螺紋連接。噴頭接口螺紋為1/2英寸。穿墻及過樓板的管道必需加套管。管道與套管的空隙應用不燃材料填塞密實。管道過伸縮縫，沉降縫處需加補償裝置。區(qū)域控制閥組安裝在防護區(qū)域外操作面一側，箱底安裝高度距地面0.8 m。管道支吊架應滿足強度要求，管道最大支吊架安裝間距參見《細水霧滅火系統(tǒng)設計施工及驗收規(guī)程》DGJ32-J09-2005，可根據(jù)實際情況調整，見表2。

表1 開式高壓細水霧噴頭性能參數(shù)

表2 管道最大支吊架安裝間距

5.高壓細水霧系統(tǒng)現(xiàn)場調試實驗

項目竣工調試時，對高壓細水霧系統(tǒng)進行了滅火實驗。選擇了16個保護區(qū)中的5#實驗間作為模擬火災發(fā)生實驗間，在實驗間內堆放一定的易燃物，點燃后，當煙霧飄散到實驗間吊頂區(qū)域后，煙感探測報警系統(tǒng)首先報警，細水霧系統(tǒng)在接到此報警5 s后細水霧噴淋系統(tǒng)開始工作，噴頭開始噴霧，霧氣逐漸擴散，噴霧1 min后水霧彌漫整個實驗間，特別濃密，半米之內看不到物體，同時火熄滅。噴霧共持續(xù)5 min，地面普遍有明顯積水，室內人員衣服全沾滿霧水。噴頭開始噴淋時微弱噴霧，大約2 s后全面噴霧，這個階段有少量水噴出。停止噴霧后噴頭有水滴下，持續(xù)10 min以上。分析整個實驗情況得出：高壓細水霧滅火效果較好，但在停止噴霧后管道內存在水處理不理想的問題。

三、結語

細水霧系統(tǒng)最大的優(yōu)點是能夠以易取的水為滅火劑，對人和環(huán)境沒有任何危害，并具有洗慮煙霧中有毒成分及降塵的功能，有利于火災現(xiàn)場人員的逃生，基本適合實驗室滅火。系統(tǒng)用水量小，僅為常規(guī)噴淋系統(tǒng)用水量的1/10，水漬損失能夠得到控制?；馂暮蟮那逑垂ぷ髁啃?，并在盡可能短的時間內可恢復操作。備用狀態(tài)水容器為常壓，克服了氣體系統(tǒng)難以解決的泄漏問題，日常維護工作量和費用較氣體系統(tǒng)大大降低。由于冷卻為主要滅火機理，滅火后不會復燃。采用小直徑管道，連接布管方便且工程造價低。