某船機(jī)艙局部細(xì)水霧滅火系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)分析和應(yīng)對(duì)措施

王鳳良夏文迅武興偉

（1.海軍駐上海滬東中華造船（集團(tuán)）有限公司軍事代表室 上海 200129；

2.滬東中華造船（集團(tuán)）有限公司 上海 200129；3.中國(guó)船舶及海洋工程設(shè)計(jì)研究院 上海 200011）

某船機(jī)艙局部細(xì)水霧滅火系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)分析和應(yīng)對(duì)措施

王鳳良1夏文迅2武興偉3

（1.海軍駐上海滬東中華造船（集團(tuán)）有限公司軍事代表室 上海 200129；

2.滬東中華造船（集團(tuán)）有限公司 上海 200129；3.中國(guó)船舶及海洋工程設(shè)計(jì)研究院 上海 200011）

機(jī)艙局部細(xì)水霧滅火系統(tǒng)具有環(huán)保、高效、靈活等優(yōu)勢(shì)，已廣泛應(yīng)用于船舶消防系統(tǒng)中，近幾年在軍用艦船上也得到運(yùn)用。文中介紹了機(jī)艙局部細(xì)水霧滅火系統(tǒng)的原理和應(yīng)用特性，結(jié)合某型船的實(shí)際運(yùn)用情況，分析了影響系統(tǒng)安全使用的風(fēng)險(xiǎn)因素及應(yīng)對(duì)方案。為更好地發(fā)揮該系統(tǒng)在船舶消防系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)，提出了若干設(shè)計(jì)改進(jìn)意見。

細(xì)水霧系統(tǒng)；火焰探頭；感煙探頭

引 言

機(jī)艙作為高風(fēng)險(xiǎn)失火區(qū)域，通常設(shè)置有1301 或CO2純手動(dòng)滅火系統(tǒng)作防護(hù)。但該系統(tǒng)有一旦釋放，必須停止船舶主動(dòng)力運(yùn)行的特點(diǎn)。鑒于軍船的機(jī)動(dòng)性、生命力等使用特性，若小范圍失火時(shí)，采用局部細(xì)水霧滅火方式，使其既能有效滅火又不影響船舶執(zhí)行任務(wù)。民船是這方面的先行者。早在2002年，SOLAS公約第Ⅱ-2章第10條就專門規(guī)定：對(duì)于2002年7月1日或以后鋪龍骨或出于建造階段建造的500總噸及以上的客船和2 000總噸以上貨船，凡是A類機(jī)器處所容積超過500 m3的船舶，除應(yīng)裝設(shè)公約要求的主固定式滅火系統(tǒng)外，還應(yīng)根據(jù)國(guó)際海事組織IMO制定的指南MSC/Circ.1387，由一個(gè)經(jīng)認(rèn)可的固定式水基或等效的局部滅火系統(tǒng)來保護(hù)［1］。

目前民船較多采用機(jī)艙局部細(xì)水霧滅火作為機(jī)艙主固定滅火系統(tǒng)外的補(bǔ)充。在機(jī)艙局部高風(fēng)險(xiǎn)失火部位如主機(jī)增壓器、發(fā)電機(jī)的柴油機(jī)、焚燒爐、鍋爐等部位布置細(xì)水霧系統(tǒng)［2］；利用細(xì)水霧吸收火場(chǎng)熱能后水微粒容易汽化、蒸發(fā)產(chǎn)生水蒸汽，水蒸汽膨脹后（約1 700倍）既稀釋了火焰附近氧氣的濃度，又阻擋了外部氧氣進(jìn)入火焰內(nèi)部的原理，從而窒息燃燒，達(dá)到控制、抑制并撲滅火災(zāi)的防火目標(biāo)［3-4］。

1 某船機(jī)艙局部細(xì)水霧滅火系統(tǒng)

1.1 系統(tǒng)原理簡(jiǎn)介

某船機(jī)艙吸取民船經(jīng)驗(yàn)，采用的是局部自動(dòng)高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)，系統(tǒng)工作壓力8～10 MPa。在2臺(tái)主機(jī)、前2臺(tái)發(fā)電機(jī)組和后2臺(tái)發(fā)電機(jī)組這三個(gè)局部區(qū)域布置該系統(tǒng)，利用來自火焰探頭和感煙探頭兩者釋放的信號(hào)啟動(dòng)自行釋放細(xì)水霧，達(dá)到撲滅火災(zāi)（初火）的目的。

系統(tǒng)主要包括供水單元、噴嘴組單元、電磁閥組單元、檢測(cè)單元、控制及報(bào)警單元和管路。高壓細(xì)水霧管系原理圖見圖1。

圖1 某船機(jī)艙局部高壓細(xì)水霧管系原理圖

1.2 主機(jī)局部保護(hù)區(qū)域布置簡(jiǎn)介

以主機(jī)區(qū)域?yàn)槔汗?臺(tái)主機(jī)，每臺(tái)主機(jī)均為一個(gè)獨(dú)立的保護(hù)區(qū)。根據(jù)主機(jī)長(zhǎng)度和噴頭的特性，分別布置有6個(gè)噴頭。每臺(tái)主機(jī)各布置2個(gè)探頭，其中一個(gè)是感煙探頭，另一個(gè)是火焰探頭，分別布置在主機(jī)兩側(cè)。

主機(jī)正上方是供主機(jī)燃燒及冷卻用的主送風(fēng)管道，四周布置有用于推動(dòng)機(jī)艙內(nèi)空氣流動(dòng)防止通風(fēng)死角的射流噴嘴，再加上其他管路，布置錯(cuò)綜復(fù)雜。參見圖2。

圖2 某船主機(jī)局部布置圖

細(xì)水霧系統(tǒng)探頭和噴頭的布置也有具體的要求。為使細(xì)水霧滅火系統(tǒng)在設(shè)計(jì)、施工和試驗(yàn)階段避免出現(xiàn)難以布置、探測(cè)和實(shí)船驗(yàn)證難等問題，并且最大程度地發(fā)揮其功能性，就必須對(duì)一些影響系統(tǒng)的因素予以分析和控制，以確保系統(tǒng)的安全性、可靠性和可操作性，保障艦船的戰(zhàn)斗力。

2 系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)因素及應(yīng)對(duì)措施

2.1 探頭及噴頭布置有效性

從圖2可見，主機(jī)細(xì)水霧噴頭及風(fēng)口的布置交錯(cuò)。由于兩個(gè)系統(tǒng)均服務(wù)于主機(jī)，細(xì)水霧噴頭為有效保護(hù)主機(jī)，其布置位置要求靠近主機(jī)；主風(fēng)管為供主機(jī)燃燒用也要求靠近主機(jī)增壓器側(cè)；射流噴嘴為擾動(dòng)兩主機(jī)間死角區(qū)域的空氣，也要布置在被保護(hù)區(qū)。因此布置是首要問題，其應(yīng)對(duì)措施如下：

（1）被保護(hù)區(qū)域采用跨專業(yè)綜合布置。噴嘴的間距復(fù)合距離要求本船噴嘴的有效使用距離為3 m ，覆蓋角150°；并應(yīng)避免將水霧直接噴射到增壓器、柴油機(jī)的進(jìn)氣口、發(fā)電機(jī)等不宜進(jìn)水的部位。探頭的布置需能覆蓋被保護(hù)區(qū)范圍。

（2）經(jīng)放樣后的探頭位置及噴頭位置分別提交廠家，讓廠家進(jìn)行復(fù)算是否滿足覆蓋被保護(hù)區(qū)要求。

（3）裝船后若發(fā)現(xiàn)噴嘴被遮擋物阻擋且無法避免，則需經(jīng)相應(yīng)的檢方認(rèn)可，可以適當(dāng)調(diào)整這類噴頭的位置，或通過增設(shè)附加噴頭加以解決。

2.2 探頭及噴頭選型

感煙探頭易受環(huán)境因素影響而不易動(dòng)作：本船感煙探頭要求風(fēng)速不大于3 m/s，在主機(jī)主通風(fēng)系統(tǒng)（約6 m/s送風(fēng)風(fēng)速）不能切斷的狀態(tài)下，感煙探頭的工作肯定受通風(fēng)系統(tǒng)的影響不易動(dòng)作。本船系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原理是：當(dāng)一個(gè)探頭動(dòng)作，系統(tǒng)報(bào)警后人員前去檢查，根據(jù)情況手動(dòng)釋放細(xì)水霧系統(tǒng)；當(dāng)兩個(gè)探頭動(dòng)作，則自動(dòng)釋放水霧系統(tǒng)。具體應(yīng)對(duì)措施可借鑒GL規(guī)范要求，采用兩個(gè)火焰探頭。

2.3 易受通風(fēng)系統(tǒng)的影響

根據(jù)前述，該系統(tǒng)與通風(fēng)系統(tǒng)均服務(wù)于主機(jī)，且需同時(shí)運(yùn)行。因此通風(fēng)系統(tǒng)對(duì)高壓細(xì)水霧系統(tǒng)的干擾很大，因本船采用主通風(fēng)供燃燒及冷卻+內(nèi)循環(huán)射流防死角的方式。主機(jī)主送風(fēng)管布置在被保護(hù)區(qū)內(nèi)，一方面約6 m/s的風(fēng)速非常不利于高壓細(xì)水霧形成霧氣“屏障”阻擋外部氧氣起到窒息燃燒的作用；另一方面被保護(hù)區(qū)內(nèi)新風(fēng)源源不斷送來，不利于火災(zāi)的控制；內(nèi)循環(huán)射流噴嘴處出風(fēng)風(fēng)速約30 m/s，該風(fēng)速下帶動(dòng)的機(jī)艙氣流非常不利于火災(zāi)的控制。具體的應(yīng)對(duì)措施為：

（1）主機(jī)主送風(fēng)管盡量布置在主機(jī)側(cè)面，被保護(hù)區(qū)域外。

（2）關(guān)閉內(nèi)循環(huán)射流通風(fēng)機(jī)。

（3）其他新造船舶建議主機(jī)輔機(jī)采用舷外進(jìn)氣方式：機(jī)艙送風(fēng)主要用于設(shè)備冷卻。當(dāng)高壓細(xì)水霧系統(tǒng)動(dòng)作，則可直接切斷機(jī)艙送風(fēng)機(jī)，但主機(jī)利用舷外進(jìn)氣正常運(yùn)行。充分利用細(xì)水霧的冷卻作用——細(xì)水霧平均直徑約200 μm，大大增加了單位體積水的表面積，容易吸收火場(chǎng)熱量的同時(shí)也吸收了主機(jī)等設(shè)備的散熱。

2.4 水 質(zhì)

本船系統(tǒng)用水來自淡水，為保證水質(zhì)，在系統(tǒng)管路進(jìn)儲(chǔ)水箱前設(shè)置了過濾器，見圖1。但由于系統(tǒng)固體顆粒物的累積可能造成系統(tǒng)水頭損失的增大或失靈并可能造成噴頭堵塞。其應(yīng)對(duì)措施如下：

（1）在噴嘴前增設(shè)過濾器，濾網(wǎng)最大網(wǎng)眼尺寸不大于噴嘴過水通徑的80%［5］。

（2）改水源自飲用水。

2.5 系統(tǒng)的測(cè)試

由于該系統(tǒng)初步開始運(yùn)用于軍船，還無具體的相關(guān)規(guī)范或標(biāo)準(zhǔn)。因此當(dāng)系統(tǒng)的測(cè)試在廠家進(jìn)行、系統(tǒng)測(cè)試方案也由廠家編制時(shí)，該系統(tǒng)測(cè)試實(shí)際上不足以驗(yàn)證其是否合格，應(yīng)對(duì)措施如下：

（1）直接選用民規(guī)認(rèn)證過的廠家。

（2）廠家嚴(yán)格按MSC/Circ.1387規(guī)定的系統(tǒng)滅火試驗(yàn)要求做型式試驗(yàn)，并經(jīng)國(guó)家認(rèn)可的部門和船檢予以認(rèn)證；參考GB/T22241-2008、GB/T25012-2010標(biāo)準(zhǔn)做系泊效用試驗(yàn)。

（3）借鑒民規(guī)并結(jié)合軍船特點(diǎn)，編制相應(yīng)的軍船測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。

2.6 系統(tǒng)的有效使用

綜上所述，高壓細(xì)水霧系統(tǒng)的有效運(yùn)行是需要與其他系統(tǒng)配合的，因此如何讓操作人員正確使用該系統(tǒng)是系統(tǒng)有效使用的關(guān)鍵，應(yīng)對(duì)措施如下。

2.6.1 編制使用手冊(cè)

使用手冊(cè)具體內(nèi)容：

（1）規(guī)定若只有一個(gè)探頭動(dòng)作，需定員前去檢查，根據(jù)檢查失火情況，采取相應(yīng)滅火措施；

（2）培訓(xùn)定員手動(dòng)釋放操作功能；

（3規(guī)定若系統(tǒng)自動(dòng)釋放，定員需首先關(guān)閉機(jī)艙射流通風(fēng)機(jī)；

（4）定期進(jìn)行滅火消防演習(xí)，一旦局部小火沒滅到，在不影響人員安全的前提下需定員前去手動(dòng)滅火；

（5）定員維護(hù)細(xì)水霧管路（高壓細(xì)水霧管路較小且易堵塞）等。

2.6.2 定員觀察系統(tǒng)使用時(shí)間

本船設(shè)計(jì)的高壓細(xì)水霧系統(tǒng)的目標(biāo)是撲滅火災(zāi)，因此設(shè)計(jì)系統(tǒng)的工作時(shí)間是20 min。培訓(xùn)定員觀察，一旦該系統(tǒng)運(yùn)行20 min后［6］，火災(zāi)仍未撲滅，則需釋放主滅火系統(tǒng)，有效撲滅火災(zāi)。

3 結(jié) 論

通過上述努力：前期設(shè)計(jì)中風(fēng)險(xiǎn)分析精細(xì)選擇、詳細(xì)設(shè)計(jì)中整體考慮綜合布局、型式試驗(yàn)中有據(jù)可循，該局部細(xì)水霧滅火系統(tǒng)順利通過了系泊效用試驗(yàn)。

為使該系統(tǒng)在船上能有效使用，不僅編制相應(yīng)教材交付軍方，而且分別請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)院及船廠設(shè)計(jì)人員給接船人員進(jìn)行8小時(shí)的培訓(xùn)課時(shí)，以期使用方重視。

［1］ 中國(guó)船級(jí)社.國(guó)際海上人命安全公約［M］.北京：人民交通出版社，2004.

［2］ 中國(guó)船級(jí)社. CCS通函（第018號(hào)）［S］. 2007.

［3］ 鄭金明.機(jī)艙固定式水基局部滅火系統(tǒng)及其檢查［J］.中國(guó)水運(yùn)，2010（6）：24-25.

［4］ 王蓉.淺談高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)與海上細(xì)田常用滅火系統(tǒng)比較［J］.船舶，2013（1）：59-62.

［5］ 劉志.細(xì)水霧——21世紀(jì)的綠色消防技術(shù)［J］.給水排水，2007（33）：171-178.

［6］ 王文錦. 船舶機(jī)艙水霧滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)與安裝檢查［J］.中國(guó)水運(yùn)，2011（4）：17-18.

Risk analysis of local fi ne water sprinkling system in machinery space and countermeasures

WANG Feng-liang1XIA Wen-xun2WU Xing-wei3
(1. Naval Representative Offi ce in Hudong-zhonghua shipbuilding (Group) Co. Ltd., Shanghai 200129, China; 2. Hudong-zhonghua shipbuilding (Group) Co. Ltd., Shanghai 200129, China; 3. Marine Design & Research Institute of China, Shanghai 200011, China)

The local fi ne water sprinkling system in machinery space has been widely applied in the ship fi re extinguisher system due to the advantages of environmental protection， high effi ciency and fl exibility. And it is also used in warships in the recent years. This paper introduces the principles and application characteristics of the local fi ne water sprinkling system. It analyzes the risk factors which infl uence the system safety and the corresponding countermeasures according to the system used in a frigate. It also proposes some advice for the optimization design in order to make better use of the fi ne water sprinkling system in the fi re extinguisher system.

fi ne water sprinkling system； fl ame detector； smoke detector

U664.844

A

1001-9855（2015）06-0064-04

2015-10-22；

2015-11-03

王鳳良（1965-），男，高級(jí)工程師，研究方向：船舶系統(tǒng)及機(jī)電工程。

夏文迅（1966-），男，高級(jí)工程師，研究方向：船舶動(dòng)力裝置設(shè)計(jì)。

武興偉（1987-），男，工程師，研究方向：船舶動(dòng)力裝置設(shè)計(jì)。