七氟丙烷氣體滅火系統(tǒng)在深圳地鐵的應用創(chuàng)新

■ 鄭重

根據(jù)GB 50517—2013《地鐵設計規(guī)范》要求，地下車站的車站控制室、通信及信號機房、地下變電所應設置氣體自動滅火裝置。深圳地鐵三期工程11號線在“一車站一系統(tǒng)”中試驗性地取消了傳統(tǒng)型七氟丙烷氣體滅火系統(tǒng)（簡稱傳統(tǒng)滅火系統(tǒng)）的氮氣瓶啟動方式，改用主從動啟動方式，形成創(chuàng)新型七氟丙烷氣體滅火系統(tǒng)（簡稱創(chuàng)新滅火系統(tǒng)，也稱主從動滅火系統(tǒng)）。同時，創(chuàng)新滅火系統(tǒng)還增加了瓶組壓力實時網(wǎng)絡監(jiān)控，為地鐵的運營維護帶來極大便利。

1 傳統(tǒng)滅火系統(tǒng)

1.1 構成

深圳地鐵11號線地下車站的重要設備機房均設置了傳統(tǒng)滅火系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用氮氣瓶啟動，設計工作壓力5．6 MPa，主要由滅火劑瓶組、啟動氣體瓶組、單向閥、脫扣式選擇閥、減壓裝置、驅(qū)動裝置、集流管、連接管、噴嘴、信號反饋裝置、安全泄放裝置、控制盤、檢漏裝置、低泄高封閥、啟動管路管件等構成。其中，選擇閥是組合分配系統(tǒng)中用于控制滅火劑經(jīng)管網(wǎng)釋放到預定防護區(qū)的閥門，選擇閥和防護區(qū)一一對應。1套組合分配系統(tǒng)可同時為8個防護區(qū)提供保護，每個防護區(qū)對應1個啟動氣瓶[1]。

1.2 工作原理

傳統(tǒng)滅火系統(tǒng)的啟動原理見圖1，當防護區(qū)A區(qū)發(fā)生火災時，產(chǎn)生的煙霧、高溫和光輻射使感煙、感溫、感光等探測器探測到火災信號，探測器將火災信號轉變?yōu)殡娦盘杺魉偷綒怏w滅火控制器，控制器自動發(fā)出聲光報警并經(jīng)邏輯判斷后，啟動聯(lián)動裝置，經(jīng)過一段時間延時，發(fā)出系統(tǒng)啟動信號，啟動對應1號啟動瓶上的電磁閥釋放驅(qū)動氣體。驅(qū)動氣體通過銅管打開通向發(fā)生火災的防護區(qū)選擇閥，同時打開滅火劑瓶組（1—9號瓶）的容器閥，各瓶組的滅火劑經(jīng)高壓軟管匯集到集流管，通過選擇閥到達安裝在防護區(qū)內(nèi)的噴頭進行噴放滅火，同時安裝在管道上的信號反饋裝置（壓力開關）動作，將信號傳送到控制器，由控制器啟動防護區(qū)外的釋放警示燈和警鈴。同理，B、C、D、E、F區(qū)分別釋放1—7、1—4、1—2、1、1號滅火劑瓶。釋放的瓶數(shù)多少可根據(jù)防護區(qū)的大小經(jīng)計算確定。

此外，通過壓力開關檢測系統(tǒng)是否正常工作，若啟動指令發(fā)出，而壓力開關的信號未反饋，則說明系統(tǒng)存在故障，此時應手動開啟貯存容器上的容器閥，實施人工啟動滅火[2]。

圖1 傳統(tǒng)滅火系統(tǒng)啟動原理

1.3 控制方式

傳統(tǒng)滅火系統(tǒng)控制方式主要有：自動控制方式、手動控制方式、應急機械啟動工作方式、緊急啟動/停止工作方式。

2 創(chuàng)新滅火系統(tǒng)

2.1 構成

創(chuàng)新滅火系統(tǒng)主要由滅火劑瓶組、主動瓶組、單向閥、電控選擇閥、瓶組壓力網(wǎng)絡監(jiān)控系統(tǒng)、減壓裝置、集流管、連接管、噴嘴、信號反饋裝置、安全泄放裝置、控制盤、檢漏裝置、低泄高封閥、啟動管路管件等構成。

2.2 工作原理

創(chuàng)新滅火系統(tǒng)將選擇閥和電控裝置（電磁閥）組合在一起，創(chuàng)新地使用了電控選擇閥，取消與防護區(qū)一一對應的氮氣啟動瓶組，將其中1瓶滅火劑瓶設置為各防護區(qū)的啟動氣瓶（見圖2）。

當防護區(qū)A區(qū)接收到氣體滅火控制盤發(fā)出的啟動信號后，開啟電控選擇閥，同時開啟主動瓶，釋放瓶內(nèi)的滅火劑。滅火劑依次通過集流管、連接管、分流管進入到電控選擇閥閥體內(nèi)，然后通過已開啟的電控選擇閥的導氣孔，再通過控制管路將出口壓力傳至相應的1—4號從動瓶瓶頭閥，啟動從動瓶釋放滅火劑。同理，B區(qū)對應釋放1—2號滅火劑瓶。

機械應急操作時，拔下對應防護區(qū)電控選擇閥上的手動保險銷，按下手動開啟按鈕，然后拔下主動瓶驅(qū)動裝置上的軸用鋼絲擋圈，推動微電機后蓋，主動瓶開啟，滅火劑通過集流管開啟電控選擇閥及該防護區(qū)對應的滅火劑瓶組。

3 創(chuàng)新滅火系統(tǒng)的創(chuàng)新性和優(yōu)勢

3.1 創(chuàng)新性

3.1.1 電控選擇閥

創(chuàng)新滅火系統(tǒng)選用電控選擇閥作為啟動裝置。電控選擇閥是將選擇閥和傳統(tǒng)系統(tǒng)的電磁閥組合在一起，由活塞式開啟閥和電磁驅(qū)動裝置組成（見圖3）。

電控選擇閥結構具有以下特點：

（1）采用內(nèi)壓自封式角閥密封；

（2）采用活塞差力式開啟；

（3）電控（電磁鐵）開啟機構與選擇閥“內(nèi)組合”，火災信號可直接電控開啟選擇閥；

（4）開啟選擇閥、主動瓶組的同時，主動瓶內(nèi)氣體通過打開的選擇閥開啟所對應的從動瓶組，可使機械應急操作實施半自動化；

圖2 創(chuàng)新滅火系統(tǒng)啟動原理

圖3 電控選擇閥

（5）密封膜片采用盒裝式，便于用戶使用、調(diào)換。

電控選擇閥結構具有以下優(yōu)點：

（1）采用氣動活塞差力式開啟選擇閥，把電控裝置與選擇閥組合在一起，使開啟更為可靠平穩(wěn)；

（2）主動瓶用電磁鐵啟動，替代氮氣啟動瓶組，只需用一個滅火劑貯存瓶作為主動瓶就能達到控制多個防護區(qū)的目的，且系統(tǒng)中任何一個從動瓶都可以替代主動瓶，提高了控制可靠性。

3.1.2 瓶組壓力網(wǎng)絡監(jiān)控系統(tǒng)

瓶組壓力網(wǎng)絡監(jiān)控系統(tǒng)由監(jiān)控模塊、擴展模塊、顯示模塊、網(wǎng)絡模塊組成。該系統(tǒng)可實時定量監(jiān)測壓力值，實現(xiàn)鋼瓶間壓力就地顯示，對泄漏和噴放進行報警提示，也可以將監(jiān)測值遠程傳輸至消防控制中心FAS系統(tǒng)或城市遠程監(jiān)控系統(tǒng)。

在氣體滅火瓶組的瓶頭閥上裝有精度為±1%的壓力開關，用于檢測瓶組內(nèi)的壓力。當瓶組內(nèi)壓力低于設定的報警點時，壓力開關動作，輸出信號。監(jiān)控模塊檢測到信號以后，發(fā)送一個報警信號給顯示模塊，在顯示模塊上進行現(xiàn)場報警，同時顯示報警種類和故障鋼瓶瓶號。主模塊還可發(fā)送另一個報警信號，通過網(wǎng)絡模塊傳送至遠程監(jiān)控軟件上，實施遠程報警。瓶組壓力網(wǎng)絡監(jiān)控系統(tǒng)的使用，通過實時數(shù)字化“定量”顯示當前氣瓶壓力，使滅火系統(tǒng)的維護更為便捷，一改往日壓力低于某個閥值才報警的“定性式”報警，使氣瓶漏氣發(fā)現(xiàn)更及時、維護更超前。

3.2 優(yōu)勢

通過對比分析可知，傳統(tǒng)滅火系統(tǒng)設計多少個防護區(qū)就要配置多少個啟動瓶組，且要確保每個啟動瓶壓力正常，才能保證系統(tǒng)正常運行。而啟動瓶組容積小，一般只有滅火劑貯存瓶組的二十分之一，由于貯氣量少，又難以完全避免泄漏，并且地鐵設備間振動較大，啟動瓶組常出現(xiàn)壓力不足故障，無法有效保證系統(tǒng)順利噴放滅火劑。因此為確保系統(tǒng)完好運行，管理難度較大，維護費用較高。且上述控制過程中間環(huán)節(jié)多，啟動管路長、復雜，接點多，控制可靠性相對較低。

創(chuàng)新滅火系統(tǒng)無論設置多少防護區(qū)，只需設置1個主動瓶就可以實現(xiàn)多個防護區(qū)的控制，使控制更為簡化，且集中控制源，維護保養(yǎng)可突出重點。最為方便可靠的是，即使主動瓶自動、手動或機械應急操作失敗，人工啟動任意一個滅火劑瓶組，就能直接替代原設置的主動瓶，確保系統(tǒng)正常啟動。因為當任意啟動一個滅火劑瓶組，滅火劑通過集流管到達電控選擇閥時（此時在接收到火災信號時對應的電控選擇閥已由電信號打開），由于設計上將電控裝置與選擇閥結合在一起，一部分滅火劑通過啟動管路按正常模式的路徑傳送至從動瓶的啟動裝置上，啟動對應的滅火劑瓶組，達到滅火的目的。從設計源頭提高了系統(tǒng)的可靠性。更為便捷的是，該系統(tǒng)應急操作只需一步到位，既能保證系統(tǒng)有效運行，還可以保證所噴放的滅火劑量達到原設計的滅火要求。而傳統(tǒng)滅火系統(tǒng)無法在僅手動應急開啟某1瓶滅火劑時完成滅火操作。一方面需熟悉防護區(qū)對應的滅火劑瓶數(shù)并依此手動開啟，在緊急情況下難免出錯；另一方面容易出現(xiàn)多噴或少噴，少噴滅火不完全，多噴造成浪費，相比之下缺乏安全性與經(jīng)濟性。

綜上可知，創(chuàng)新滅火系統(tǒng)具有如下優(yōu)勢：

（1）采用主、從動控制和電控選擇閥省去了啟動鋼瓶中間環(huán)節(jié)，增加了啟動的氣源量，從而提高了系統(tǒng)的可靠性。

（2）組合分配系統(tǒng)（較多防護區(qū)）設置1個主動瓶控制，集中控制源，簡化了控制作業(yè)。

（3）電控選擇閥由火災信號開啟后，可使機械應急操作實現(xiàn)半自動化，使操作變得簡單、準確、迅速和可靠。

（4）機械應急操作時，任意一個滅火劑瓶均可作為主動瓶，極大提高了系統(tǒng)的控制可靠性。

以N（N≥1）個防護區(qū)為例，將傳統(tǒng)滅火系統(tǒng)和創(chuàng)新滅火系統(tǒng)進行對比（見表1）。

表1 傳統(tǒng)滅火系統(tǒng)與創(chuàng)新滅火系統(tǒng)對比

4 結束語

深圳地鐵依托工程平臺，堅持自主創(chuàng)新，做到“人無我有、人有我新、開創(chuàng)先例”，率先使用創(chuàng)新滅火系統(tǒng)。自2016年開通運營以來，創(chuàng)新滅火系統(tǒng)相較于傳統(tǒng)滅火系統(tǒng)運行更平穩(wěn)，漏氣故障率更低，日常培訓、應急操作培訓、模擬噴放試驗等操作更簡單、準確率更高。在運營維護、可靠性和性價比等方面呈現(xiàn)突出優(yōu)勢[3]。

[1] 中華人民共和國公安部．GB 50263—2007 氣體滅火系統(tǒng)施工及驗收規(guī)范[S]．北京：中國計劃出版社，2007．

[2] 公安部消防局．消防安全技術實務[M]．北京：機械工業(yè)出版社，2016．

[3] 劉力．深圳地鐵氣體滅火系統(tǒng)的應用創(chuàng)新[J]．都市快軌交通，2006(10)：129-131．