郵輪建造過程中臨時(shí)消防水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和管理

陳飛,周旋,王亦田,張強(qiáng)

(上海外高橋造船有限公司,上海 200137)

大型郵輪建造過程中具有較大的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn),歷史上大型郵輪修造過程中產(chǎn)生的火災(zāi)事故,往往造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失,見表1。所以擁有一套不同于往的船塢臨時(shí)消防系統(tǒng)十分必要。

表1 郵輪建造過程中發(fā)生火災(zāi)事故統(tǒng)計(jì)表

1 大型郵輪建造過程中的火災(zāi)原因

1)造船過程中上船的火災(zāi)載荷過大,因生產(chǎn)進(jìn)度及生產(chǎn)需求的客觀影響,尤其是進(jìn)內(nèi)裝階段后,可燃物上船無法避免。

2)交叉作業(yè)多,尤其是動(dòng)火作業(yè)產(chǎn)生的火星、熱量失控,由于郵輪板薄,熱量會(huì)輕易通過鋼板進(jìn)行傳導(dǎo)至相鄰艙室。

3)船體自帶防火/滅火系統(tǒng)無效,大型郵輪隨設(shè)計(jì)過程中具備有防火分區(qū)、消防系統(tǒng)等防滅火系統(tǒng),但在建造過程中由于工況影響,往往無法隨建造進(jìn)度同步安裝。

大型郵輪由于船型高度較高,內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜,常規(guī)的 “塢邊臨時(shí)消防泵+皮管”消防保障方式無法做到船上消防水覆蓋,且大型郵輪建造在國內(nèi)屬首次,相關(guān)工程臨時(shí)消防保障措施缺乏設(shè)計(jì)依據(jù)及參考;而建造過程中,臨時(shí)消防水系統(tǒng)往往需要讓步于現(xiàn)場(chǎng)施工干涉,帶來的消防安全管控盲區(qū)也需要管理手段進(jìn)一步彌補(bǔ),以確保項(xiàng)目的全生命周期消防安全。

2 臨時(shí)消防水系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)參數(shù)確定

設(shè)計(jì)參數(shù)的確定來源于實(shí)際消防使用需求,大型郵輪屬火災(zāi)高風(fēng)險(xiǎn)場(chǎng)所,存在多點(diǎn)動(dòng)火且火災(zāi)蔓延迅速的特點(diǎn),因此所設(shè)計(jì)的配套消防水系統(tǒng)需要能滿足快速撲救的要求,且需考慮在船上正式管路完工前實(shí)現(xiàn)水路的布設(shè)問題。

為解決系統(tǒng)設(shè)計(jì)缺乏依據(jù)的問題,經(jīng)咨詢國內(nèi)外專家,結(jié)合上海市消防協(xié)會(huì)意見,最終確定在參考《建設(shè)工程施工現(xiàn)場(chǎng)消防安全技術(shù)規(guī)范》的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)一套由塢邊固定水箱供水,塢邊泵組加壓,通過過橋上船(見圖1)、船上各層布置支管(見圖2、3)的臨時(shí)消防水系統(tǒng),此系統(tǒng)可滿足使用末端使用流量在不低于15 L/s的前提下,滿足撲滅火災(zāi)延續(xù)時(shí)間不小于1 h的火災(zāi),末端壓力不低于0.35 MPa。

圖1 臨時(shí)水系統(tǒng)通過過橋上船

圖2 船上臨時(shí)消防水管路

圖3 船上臨時(shí)消防水閥門

為實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目迅速撲救、快速出水要求,系統(tǒng)管網(wǎng)設(shè)計(jì)為為濕式,當(dāng)末端消火栓打開的情況下在10 s內(nèi)自動(dòng)啟動(dòng)大泵,滿足滅火用水所需的壓力參數(shù)。

2.2 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)原理

塢邊的泵組撬塊作為整套系統(tǒng)的核心,承擔(dān)主要的供壓供水的功能,其組成見圖4,由兩臺(tái)消防穩(wěn)壓泵及兩臺(tái)消防增壓泵組成,泵前進(jìn)水管從兩個(gè)水箱的連通管中引出,其中設(shè)置濾器防止水箱內(nèi)異物堵塞泵體葉輪。泵前及泵后設(shè)置壓力表用于觀察進(jìn)水壓力以及出水壓力。同時(shí),泵后壓力表為電接點(diǎn)壓力表,當(dāng)管路壓力下降到設(shè)定值時(shí),穩(wěn)壓泵率先啟動(dòng),壓力繼續(xù)下降到下限值時(shí),增壓泵啟動(dòng);反之,當(dāng)管系內(nèi)由于泵組增壓壓力達(dá)到上限值時(shí),穩(wěn)壓泵自動(dòng)停泵。四臺(tái)泵出水管聯(lián)通且設(shè)置有排水閥防止管路超壓,管道連接至一個(gè)3 L的壓力罐用于防止因管路內(nèi)壓力下降而導(dǎo)致的頻繁啟泵。

圖4 塢邊泵組設(shè)計(jì)示意

以“固定管路-臨時(shí)管路-水帶”形式進(jìn)行管路布置。泵組撬塊內(nèi)經(jīng)加壓的消防水通過硬管進(jìn)入船塢旁廊道內(nèi),廊道內(nèi)設(shè)置有DN100硬管延申到登船過橋放置處,通過地面栓頭連接臨時(shí)軟管上船。船上軟管管路沿0甲板敷設(shè),在各層樓梯梯道口分開布置,用水時(shí)使用栓頭周圍水帶內(nèi)的水帶進(jìn)行救火線路布設(shè)。

在確保消防水系統(tǒng)可成功出水保壓后,為實(shí)現(xiàn)整套系統(tǒng)有效可控,需配備相應(yīng)的電控設(shè)備及檢測(cè)設(shè)備,而相關(guān)的設(shè)備有較高的防塵、防震要求,為此,需要在塢邊建設(shè)一處可放置控制設(shè)備的場(chǎng)所。同時(shí)兼顧塢邊消防應(yīng)急及安放保障功能,作為消防站進(jìn)行使用。臨時(shí)消防水系統(tǒng)的基本構(gòu)成框架見圖5,實(shí)現(xiàn)以下功能:由塢邊的消防水箱供水開始,再由塢邊消防水泵房加壓,經(jīng)由塢邊總管通過布設(shè)的過橋到達(dá)船上,船上管路經(jīng)0甲板延伸,再通過各個(gè)梯道到達(dá)各層,末端為消火栓,消防人員通過消火栓旁放置的水帶進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)攻路線的布置。一旦船上消火栓開啟,管路整體壓力降低,在消防泵房內(nèi)設(shè)置的電接點(diǎn)壓力表在下降達(dá)到設(shè)定壓力時(shí)向泵組及消防站發(fā)出電信號(hào),啟動(dòng)增壓泵并于消防站內(nèi)的聲光報(bào)警器報(bào)警。

圖5 臨時(shí)消防水系統(tǒng)構(gòu)成

3 臨時(shí)消防水系統(tǒng)應(yīng)用與管理

火災(zāi)發(fā)展階段見圖6:陰燃、初期增長、充分發(fā)展、火勢(shì)減弱?，F(xiàn)有所有消防管控措施都是為了將火災(zāi)控制、撲滅在初期增長階段。由臨時(shí)火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)探測(cè)到陰燃現(xiàn)象,作業(yè)人員隨身攜帶便攜滅火器對(duì)陰燃火災(zāi)進(jìn)行撲滅。明焰產(chǎn)生后,由現(xiàn)場(chǎng)接受消防培訓(xùn)的人員或安全員使用船上布置臨時(shí)滅火器進(jìn)行滅火,當(dāng)火災(zāi)無法通過滅火器控制時(shí),工作人員通過觸發(fā)船上設(shè)置的報(bào)警系統(tǒng)來調(diào)動(dòng)廠內(nèi)消防力量,使用船上臨時(shí)消防水系統(tǒng)進(jìn)行滅火。當(dāng)火災(zāi)失去控制時(shí),呼叫外部消防救援力量進(jìn)行救火。目前所有消防管控措施都是為了將火災(zāi)控制、撲滅在初期增長階段。

圖6 火災(zāi)發(fā)展階段示意

由于臨時(shí)消防水系統(tǒng)自身的應(yīng)急特性,臨時(shí)消防水系統(tǒng)在平時(shí)無險(xiǎn)情時(shí)通過塢邊消防站操作柜實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)水位、壓力數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè),時(shí)刻確保管路內(nèi)保水保壓。因此,管路完整性及泵組完好性成為臨時(shí)消防水系統(tǒng)日常管理過程中的重點(diǎn)。

考慮建造現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境,雖建造進(jìn)度不斷變化,臨時(shí)消防水軟管由于船體結(jié)構(gòu)及舾裝施工需要進(jìn)行改道,調(diào)整。如何判斷管道調(diào)整影響范圍并確保其受影響范圍內(nèi)消防保障措施成為管理過程中的重中之重。為此,針對(duì)臨時(shí)消防水系統(tǒng)改動(dòng),制定了《臨時(shí)系統(tǒng)變更管理規(guī)定》,通過管理制度規(guī)范臨時(shí)系統(tǒng)變更流程。基本實(shí)現(xiàn)“管路改動(dòng)審批-影響區(qū)域消防措施確保-管路恢復(fù)”的流程,確保船上所有建造區(qū)域處于消防管控內(nèi),管控措施從看火人員增加到專業(yè)動(dòng)火方案出具、消防員增防、消防車戰(zhàn)備、應(yīng)急水帶拉設(shè)至動(dòng)火現(xiàn)場(chǎng)等逐步升級(jí),實(shí)現(xiàn)針對(duì)動(dòng)火風(fēng)險(xiǎn)不同的風(fēng)級(jí)管控。針對(duì)消防泵組,實(shí)現(xiàn)“人技結(jié)合”管控機(jī)制,以消防員日常巡邏檢查加臨時(shí)視頻監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控泵組狀態(tài)形式,來確保泵組運(yùn)行完好。

測(cè)試表明,增壓泵可在末端壓力降低后10 s內(nèi)穩(wěn)定運(yùn)行出水,20 s內(nèi)達(dá)到工作壓力1.6 MPa,出水流量可達(dá)15 L/s。高層甲板出水試驗(yàn)也證明,系統(tǒng)消火栓栓頭接水槍出水后,充實(shí)水柱可達(dá)20 m,可充分滿足大型郵輪建造過程中消防應(yīng)急需求。

4 臨時(shí)消防水系統(tǒng)的拆除

臨時(shí)消防軟管在船上甲板面布置是通過S勾固定于反頂各類結(jié)構(gòu)與舾裝支架上,上下通道主要是通過乘客、船員梯道扶手間隙進(jìn)行走線。但由于郵輪舾裝件物量巨大,隨著建造進(jìn)度的推進(jìn),臨時(shí)消防水在布置過程中往往會(huì)遇到各種干涉。最為突出的便是與乘客梯道包安裝的干涉:臨時(shí)消防管路的上下路徑是通過艏、中、艉乘客梯道上下扶手的間隙走線,當(dāng)乘客梯道開始進(jìn)行龍骨安裝時(shí),上下扶手的間隙便不能滿足管路的走線要求,如強(qiáng)行執(zhí)行該線路務(wù)必會(huì)對(duì)乘客梯道裝修造成破壞,但在結(jié)構(gòu)風(fēng)道已封艙完工、trunk圍井已封板的情況下,又往往只有梯道是上下的唯一通道。通過工藝策劃,拆除臨時(shí)消防管路,使用塢邊消防泵房+船上消防管路+實(shí)船消防龍頭+臨時(shí)消防水帶的方案為最優(yōu)解。隨著建造進(jìn)度的增加,船上正式消防管路的也逐層完工,臨時(shí)消防水系統(tǒng)管路具備了相應(yīng)的拆除條件。

1)消防水供水方面。通過建造口反饋的數(shù)據(jù),將實(shí)船消防管路分為試壓報(bào)驗(yàn)完成區(qū)域與非試壓報(bào)驗(yàn)完成區(qū)域。船上對(duì)于各個(gè)試壓報(bào)驗(yàn)完成區(qū)域的消防水供水通過直接使用正式實(shí)船消防管實(shí)現(xiàn),可拆除對(duì)應(yīng)區(qū)域的臨時(shí)消防水軟管、臨時(shí)消火栓;對(duì)非報(bào)驗(yàn)區(qū)域的實(shí)船管路進(jìn)行臨時(shí)軟管的暫時(shí)性過渡引水至臨時(shí)消防栓,待正式船用消防管路報(bào)驗(yàn)結(jié)束后拆除。郵輪正式消防管路中,0甲板及5甲板的兩條環(huán)路是影響船上消防水平面覆蓋范圍的重要因素,因此,消防水環(huán)路的完工狀態(tài)直接決定了臨時(shí)消防水與正式消防水的切換時(shí)機(jī),施工過程中與建造口溝通優(yōu)先確保消防水環(huán)路的完整性。

2)消防栓點(diǎn)位覆蓋方面。通過正式消防管路的逐步替換,正式消防栓點(diǎn)位更加貼近安環(huán)的要求,點(diǎn)位可選取梯道外的其他的區(qū)域,如第四主豎區(qū)無梯道位置,覆蓋面更廣。

3)穩(wěn)定性方面。前期為避讓舾裝安裝,消防管路不得不在各個(gè)點(diǎn)位配合著進(jìn)行拆裝,這會(huì)導(dǎo)致①末端消防栓無壓力,如發(fā)生火情將無水源可用;②管路內(nèi)都為淡水保壓,拆管不可避免產(chǎn)生淡水泄漏,可能存在對(duì)貴重內(nèi)裝設(shè)備、電氣設(shè)備、絕緣棉等造成破壞,導(dǎo)致財(cái)產(chǎn)損失。郵輪實(shí)船管路替換后,消防管路基本沒有發(fā)生拆裝事宜,大大提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

5 改進(jìn)及展望

1)系統(tǒng)布設(shè)時(shí)間優(yōu)化。由于前期船上火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)并不突出,為減少臨時(shí)消防水管路與現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)干涉,可考慮在船體整體結(jié)構(gòu)貫通后在進(jìn)行臨時(shí)消防水系統(tǒng)安裝。同時(shí)可與建造口溝通進(jìn)行消防系統(tǒng)工序前移,在通過試壓包分包,在總段階段完成郵輪消防水系統(tǒng)的試壓工作,通過提前推進(jìn)“三通一排”進(jìn)展,確保正式消防水能用、可用。

2)上船管線走線的優(yōu)化?，F(xiàn)有臨時(shí)消防水管路以船體內(nèi)梯道作為主要布設(shè)節(jié)點(diǎn),因此必然與梯道施工相沖突。建議在后續(xù)船型建設(shè)過程中,考慮利用登船塔消防水管路進(jìn)行消防水傳輸,由外側(cè)進(jìn)行消防水供給,最大程度減少臨時(shí)管路與現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)干涉。

臨時(shí)消防水系統(tǒng),作為船上正式系統(tǒng)啟用前的保障手段,可確保結(jié)構(gòu)、舾裝、內(nèi)裝階段的火災(zāi)具備迅速撲滅的條件,就經(jīng)濟(jì)實(shí)用性而言,此系統(tǒng)在維保良好的前提下,可通過更換部分船上設(shè)置管道達(dá)到2號(hào)船重復(fù)使用的效果。臨時(shí)消防水系統(tǒng)是整體郵輪消防管控系統(tǒng)中不可或缺的一環(huán),僅靠臨時(shí)消防水系統(tǒng),是無法做到災(zāi)前預(yù)防,檢測(cè)等流程的。只有結(jié)合臨時(shí)消防報(bào)警、臨時(shí)廣播、臨時(shí)煙感探頭等一系列系統(tǒng)才能做到火災(zāi)從預(yù)防到撲滅的閉環(huán)。同時(shí)此系統(tǒng)的應(yīng)用不可或缺的還有使用人員的消防素質(zhì)加強(qiáng),不論是消防站內(nèi)報(bào)警信號(hào)的處理以及泵組啟泵時(shí)機(jī)的判斷,還是現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生火情后選取最近消火栓的判斷能力,都需要在一次次演習(xí)中不斷加強(qiáng)提高。