一種船用新型防火關(guān)閉裝置的設(shè)計與應(yīng)用

熊曉陽　王冬梅　楊泳東　郝立國

摘? ? 要：本文主要介紹一種船用新型防火裝置，該裝置可用于船舶機艙通風(fēng)等防火隔斷，其與傳統(tǒng)防火風(fēng)閘相比，構(gòu)造簡單、成本低、防火隔斷速度快，能滿足船舶設(shè)計相關(guān)規(guī)則要求。

關(guān)鍵詞：防火裝置;防火風(fēng)閘;氣動傳動裝置;防火隔斷

中圖分類號：U664.88 ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標(biāo)識碼：A

Design and Application of a New Type of Marine Fire Prevention Device

XIONG Xiaoyang， WANG Dongmei， YANG Yongdong， HAO Liguo

（ CSSC Huangpu Wenchong Shipbuilding Co.， Ltd.， Guangzhou 511462 ）

Abstract： This paper mainly describes a new type of marine fire prevention device， the device can be used in the ship engine room ventilation and other fire prevention partition. Compared with the traditional fire damper， the device has the advantages of simple structure， low cost and fast fire prevention partition speed， it can meet the requirements of the relevant rules of ship design.

Key words： Fire prevention device; Fire damper; Pneumatic transmission device; Fire partition

1? ? 前言

船舶機艙作為船舶的動力中心，常用于布置發(fā)動機、鍋爐等重要機械設(shè)備。為保證其中的發(fā)動機或鍋爐在所有氣候包括惡劣氣候條件下有效運轉(zhuǎn)，以及機艙內(nèi)工作人員的安全性，需提供足夠的空氣供給。為此，機艙通常設(shè)有機械通風(fēng)裝置和通風(fēng)管道。但機艙設(shè)備往往使用燃油，同時運轉(zhuǎn)設(shè)備會向空氣散發(fā)出大量熱量，因此規(guī)則將其定義為易發(fā)生火災(zāi)的危險區(qū)域而提出了防火分隔要求，強調(diào)在機艙通風(fēng)管道上需設(shè)有防火裝置，當(dāng)其發(fā)生火災(zāi)時或采用固定氣體滅火時，能將其通風(fēng)管道進行有效隔斷。

目前，許多船舶在機艙上方設(shè)置獨立的機艙風(fēng)機室，風(fēng)機通過管路與機艙連接，并在風(fēng)機室甲板開孔，風(fēng)機室上方設(shè)通風(fēng)格柵或風(fēng)帽，以實現(xiàn)風(fēng)機對機艙進行送排風(fēng)。為滿足上述要求，傳統(tǒng)做法往往是在風(fēng)管上加裝防火風(fēng)閘，或者將風(fēng)機室通風(fēng)百葉窗或風(fēng)帽設(shè)計為可關(guān)閉式。但很多船舶因受綜合布置限制無法采用可關(guān)閉風(fēng)口型式，且采用防火風(fēng)閘成本較高。為此，本文介紹一種成本較低的新型防火裝置。

2? ? 傳統(tǒng)防火隔斷裝置設(shè)計方案

2.1? ?機艙風(fēng)機室的防火要求

很多船舶會設(shè)計獨立的機艙風(fēng)機室，在風(fēng)機室甲板開孔，設(shè)置軸流風(fēng)機對機艙進行送排風(fēng)。在防火分隔劃分時，根據(jù)國際海事安全委員會MSC.1-Circ.1239的有關(guān)機艙風(fēng)機室的防火要求，機艙風(fēng)機室通常有兩種設(shè)計方案：

（1）機艙風(fēng)機室作為機械處所，滿足風(fēng)機室與機艙之間的甲板為“A-0”級防火分隔，穿艙件滿足SOLAS II-2/9.7.3.1.2要求（風(fēng)管凈流通面積≥0.075 m2則加設(shè)擋火閘）;

（2）機艙風(fēng)機室作為機艙的一部分， 風(fēng)機室與機艙之間的甲板不要求做防火分隔，但通風(fēng)管的關(guān)閉裝置必須設(shè)置在機艙風(fēng)機室外。

方案（2）通常將風(fēng)機室百葉窗設(shè)計為可關(guān)閉式，但很多船舶受綜合布置限制，無法設(shè)置可關(guān)閉百葉窗的平臺，故不能設(shè)計成可關(guān)閉式百葉窗。為滿足規(guī)范要求，部分船舶按方案（1）進行設(shè)計，在機艙通風(fēng)系統(tǒng)中適當(dāng)處所（一般在通風(fēng)系統(tǒng)的進出風(fēng)口位置）設(shè)置防火風(fēng)閘或采取其他等效的措施。

因為機艙總通風(fēng)量需求大，根據(jù)風(fēng)量計算進行機艙風(fēng)機選型后，機艙風(fēng)機需要的甲板開孔通常超過0.075 m2。為了保證甲板的耐火完整性，對照《國際海上人命安全公約》（SOLAS）要求，如果穿過甲板的有效橫截面積超過0.075㎡， 導(dǎo)管的厚度應(yīng)至少為3 mm、長度為900 mm，同時還應(yīng)裝設(shè)擋火閘。擋火閘應(yīng)能自動工作，但也能從艙壁或甲板的兩側(cè)手動關(guān)閉。擋火閘應(yīng)裝有能指示擋火閘開閉狀態(tài)的指示器。

2.2? ?傳統(tǒng)的大型防火風(fēng)閘型式

（1）如圖1所示，在機艙風(fēng)機處配置防火風(fēng)閘。大型防火風(fēng)閘比較常見的型式為多葉片結(jié)構(gòu)，其由氣動執(zhí)行機構(gòu)、葉片、聯(lián)動機構(gòu)、易熔器等組成。通常為氣動控制形式，氣動機構(gòu)通過壓縮空氣管路連接到控制處所的閥箱;

（2）船舶在正常航行狀態(tài)時管路處于通氣狀態(tài)，防火風(fēng)閘葉片處于打開狀態(tài)。當(dāng)風(fēng)機處或機艙出現(xiàn)火災(zāi)時，可通過手動關(guān)閉控制閥使管路失氣，關(guān)閉防火風(fēng)閘，或通過防火風(fēng)閘自身設(shè)計的易熔器熔斷后關(guān)閉，達到防火要求。

（3）圖2所示為某型散貨船防火風(fēng)閘實船安裝示意圖。機艙風(fēng)機設(shè)置在風(fēng)機室內(nèi)，風(fēng)機下方安裝一只防火風(fēng)閘，機艙風(fēng)機及防火風(fēng)閘由設(shè)置在結(jié)構(gòu)風(fēng)道上的底座支撐，彼此之間采用法蘭連接。一旦機艙發(fā)生火災(zāi)，氣動防火風(fēng)閘可自動關(guān)閉或關(guān)閉快關(guān)閥箱處的閥件，起到防火的作用。

2.3? ?傳統(tǒng)防火風(fēng)閘的缺點

傳統(tǒng)防火風(fēng)閘可滿足防火分隔要求，但其也存在較為明顯的缺點：

（1）制造及檢修難度大。多葉片結(jié)構(gòu)制造程序繁雜，占用空間較大，對于葉片及本體檢修難度也較大;

（2）成本高。隨著船舶噸位的加大，機艙設(shè)置的機械設(shè)備較多，需要的機艙風(fēng)量更大，直接導(dǎo)致機艙風(fēng)機及防火風(fēng)閘外形尺寸相應(yīng)加大，增加制造成本。

（3）故障率高。由于防火風(fēng)閘的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，在實際建造、使用過程中出現(xiàn)問題相對較多。尤其是在港口國船舶檢查及船舶正常年檢時，機艙風(fēng)機處的隔斷形式的透光效果及密封性是必檢項目，如果其存在問題，將會影響船舶的正常航行，給船東帶來損失。

3? ? ?一種新型防火裝置的設(shè)計方案

3.1? 設(shè)計思路

為了改善傳統(tǒng)防火風(fēng)閘所存在的問題，提出一種新型防火裝置：機械式風(fēng)口蓋、半自動式操作方式。

風(fēng)口蓋本身采用金屬材料，達到防火要求，閥板為重力關(guān)閉式，常規(guī)情況下由鋼絲繩牽引打開，緊急情況下鋼絲繩可迅速松開，閥板依靠重力作用關(guān)閉。為了達到快速關(guān)閉的要求，該方案采用單作用氣缸，通過滑輪、氣缸、鋼絲繩與氣缸推桿相連接，將氣缸本身的推力轉(zhuǎn)換為氣缸推桿的旋轉(zhuǎn)作用力，而鋼絲繩則套在推桿上，在推桿快速收縮時鋼絲繩迅速脫離，實現(xiàn)閥板快速關(guān)閉要求;針對規(guī)范要求艙壁兩側(cè)可關(guān)閉，通過操作甲板一側(cè)布置的二位三通換向閥和甲板另一側(cè)快關(guān)閥箱布置的快關(guān)閥，即可實現(xiàn)控制管路的通氣和失氣，進而操縱防火裝置的開啟和關(guān)閉。

3.2? ?設(shè)計方案

3.2.1新型防火裝置的組件

（1）新型防火裝置主要由t=14 mm的整體閥板替代原防火風(fēng)閘設(shè)計中的多葉片結(jié)構(gòu)，如圖3所示：閥板下自帶一個筒體式艙口圍板，閥板與筒體間用鉸鏈連接，安裝在艙口圍板的上側(cè);閥板下側(cè)邊緣設(shè)有環(huán)形凹槽，與筒體式艙口圍板水平翻沿設(shè)有的凸起可凹凸配合，提高了關(guān)閉艙口閥板時風(fēng)閘板對艙口的密封效果，從而更好的滿足規(guī)范;在筒體上方設(shè)有防鼠網(wǎng)，嵌入筒體上方固定安裝的型式，很好的解決了在風(fēng)機頂部內(nèi)嵌防鼠網(wǎng)時影響風(fēng)機葉片運轉(zhuǎn)的問題;

（2）在防火裝置所在艙室的頂板上設(shè)有定滑輪，風(fēng)閘板遠(yuǎn)離鉸鏈一側(cè)設(shè)有動滑輪，滑輪之間用鋼絲繩連接，用于閥板開啟關(guān)閉時的導(dǎo)向作用;擋止結(jié)構(gòu)為“Z”字形件，下水平段與艙口圍板擋止配合，上水平段用于在風(fēng)閘板處于關(guān)閉艙口狀態(tài)帶動擋止結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)動至擋止位的配重，增加閥板關(guān)閉后的穩(wěn)定性，鋼絲繩連接“Z”字形件的上水平段;

（3）在防火裝置所在艙室的側(cè)壁上設(shè)有豎向延伸的套管，鋼絲繩穿設(shè)于套管中，可防止鋼絲繩在運動過程中意外脫出;鋼絲繩一端設(shè)有鎖止環(huán)，與同樣側(cè)壁布置的氣缸推桿插裝配合;

（4）二位三通手動換向閥布置在防火裝置空間外，通過操作手動換向閥控制氣缸的缸體充氣和排氣，進而實現(xiàn)驅(qū)動氣缸的推桿伸出和縮回，用于緊急情況下的就地操作和船舶的日常維護保養(yǎng)。

3.2.2? 新型防火裝置的操作方法

（1）防火裝置的關(guān)閉

當(dāng)機艙風(fēng)機室內(nèi)的風(fēng)機或機艙發(fā)生火災(zāi)時，船員通過操作二位三通手動換向閥，使氣動機構(gòu)處于失氣狀態(tài)，氣缸推桿收縮，解鎖與鎖止環(huán)的插裝配合，此時鋼絲繩帶動鎖止環(huán)上移至最高位置，整個風(fēng)閘板由于自身重力作用朝關(guān)閉艙口的位置快速運動，即依靠重力能夠達到更快更可靠關(guān)閉的目的，實現(xiàn)防火裝置關(guān)閉。另外，也可通過遠(yuǎn)程關(guān)閉快關(guān)閥箱處的閥件，使氣動機構(gòu)處于失氣狀態(tài)，達到風(fēng)閘板快速關(guān)閉;

（2）防火裝置的開啟

當(dāng)船舶航行時，艙口閥板保持開啟狀態(tài)，閥板通過鋼絲繩鎖止環(huán)固定在氣缸推桿上;當(dāng)需要開啟復(fù)位防火裝置時，首先需要在快關(guān)閥箱處檢查閥件是否處于打開狀態(tài)，然后一人操作二位三通換向閥使氣動機構(gòu)處于通氣狀態(tài)，另一人在氣缸處拉鋼絲繩使鎖止環(huán)對準(zhǔn)氣缸推桿位置，然后繼續(xù)拉動鋼絲繩，克服風(fēng)閘板的重力，控制氣缸的推桿伸出插裝在鎖止環(huán)中;鎖止環(huán)固定好后，以氣缸推桿完全伸出為完全復(fù)位狀態(tài)，從而使風(fēng)閘板穩(wěn)定保持在開啟艙口的狀態(tài)，如圖4。

3.3? ?新型防火裝置特點

（1）結(jié)構(gòu)簡單，制造難度降低;

（2）防火功能實現(xiàn)簡單，依靠閥板的重力可快速達到關(guān)閉狀態(tài);

（3）開啟和關(guān)閉更快速，安全性得到提升;

（4）結(jié)構(gòu)簡單，在港口國檢查時給檢驗人員帶來直觀的檢查效果;

（5）相對于大型防火風(fēng)閘取證等費用，成本上得到了節(jié)約;

（6）蓋板整體不容易生銹，簡化了維護保養(yǎng)。

4? ? 結(jié)束語

本文提出新型防火裝置，既能滿足船東的需求，也能滿足規(guī)則的要求，并且節(jié)約成本。此型裝置不僅可以用在機艙通風(fēng)，也可用于其他甲板處所通風(fēng)防火，應(yīng)用范圍廣泛。

參考文獻

[1] 陸耀慶.實用供暖空調(diào)設(shè)計手冊[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，

2020.

[2] 黃恒祥.船舶設(shè)計實用手冊 [M].北京：國防工業(yè)出版社，2000.