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七氟丙烷氣體滅火系統在內燃機車(chē)上的應用
來(lái)源:氣體滅火維保 時(shí)間:2019-07-22 10:32:17
由于鐵路運輸裝備長(cháng)時(shí)間大負荷、高頻率運轉,發(fā)生火災的危險程度高。鐵路機車(chē)車(chē)輛火災事故,不但給財產(chǎn)造成巨大損失,而且也嚴重威脅人民生命財產(chǎn)安全,給鐵路運輸的聲譽(yù)帶來(lái)惡劣影響。對于內燃機車(chē),火災防控的重點(diǎn)部位是柴油機室、供配電設備間等。對于電力機車(chē),防控的重點(diǎn)部位是整個(gè)機械間。所以,非常有必要在鐵路機車(chē)車(chē)輛上配備科學(xué)、有效的自動(dòng)消防滅火系統。
一、內燃機車(chē)內的火災危險性及其特點(diǎn)
鐵路內燃機車(chē)是目前我國鐵路運輸中的主力機車(chē),全國大約有近4萬(wàn)輛,該機車(chē)內部的主要火災危險性和隱患如下:
(1)機車(chē)內部溫度較高。機車(chē)高速運行中車(chē)內的平均溫度在50℃~70℃,其中廢氣管的局部溫度高達600℃,因此,只要有燃油泄漏,極易發(fā)生火災。
(2)油路較復雜。由于機車(chē)高速運行時(shí),產(chǎn)生振動(dòng),容易發(fā)生柴油跑、冒、滴、漏等現象。
(3)電路較復雜。機車(chē)內的電氣室有大量的變配電設備,由于機車(chē)運行振動(dòng)或動(dòng)物咬傷而造成電器短路或漏電的現象時(shí)有發(fā)生。
(4)由于運行中鐵路部門(mén)規定列車(chē)運行速度大于120km/h時(shí)不能進(jìn)行巡視檢查。而機車(chē)內又沒(méi)有安裝相應的火災探測報警系統和滅火系統。所以對火災的初期很難發(fā)現。存在嚴重的火災隱患。
(5)滅火器材不能有效地發(fā)揮作用。由于機車(chē)內空間狹小,而車(chē)內火災易發(fā)區又較長(cháng)(近8.1m),目前常用的滅火設備是手提式滅火器,由于滅火人員無(wú)法接近火源,所以很難對發(fā)生的火災實(shí)施撲救,導致火勢迅速蔓延。
目前,電力機車(chē)數量正在增加,電力機車(chē)的電路更復雜,電流更大,部分車(chē)型的速度高于內燃機車(chē),其火災事故的危險性不亞于內燃機車(chē),所以配備消防設施也是十分重要。
綜上所述,由于機車(chē)內具有較大的火災危險性,而車(chē)內用于預防和保護措施的消防設備又嚴重不足,每年大約要造成幾十臺機車(chē)發(fā)生火災事故,造成上億元的損失(每臺內燃機車(chē)總造價(jià)為600萬(wàn)元/臺~1000萬(wàn)元/臺)。因此加強對機車(chē)消防設施的配備,保證列車(chē)安全正常運行顯得越來(lái)越重要。
二、機車(chē)選擇七氟丙烷氣體滅火系統的依據
對于機車(chē)的消防設施,應優(yōu)先選用七氟丙烷氣體滅火系統,因為七氟丙烷滅火劑具有以下優(yōu)點(diǎn):
(1)七氟丙烷滅火劑具有無(wú)色、無(wú)味,是ISO/CD/14520《氣體滅火系統——物理性能及系統設計》認可潔凈氣體滅火劑,對大氣的臭氧層沒(méi)有破壞作用。
(2)七氟丙烷是一種高效潔凈的氣體滅火劑,能夠用于撲救可燃液體和可熔化固體的火災、可燃固體的表面火災、電氣火災。七氟丙烷液相儲存具有良好的穩定性,應用于全淹沒(méi)系統,滅火機理為化學(xué)過(guò)程,打斷燃燒化學(xué)反應鏈,并輔以冷卻作用,滅火效果好。
(3)七氟丙烷滅火劑是不導電介質(zhì),不含水性物質(zhì),不含有固體粉塵、油漬,它是液態(tài)儲存,氣態(tài)釋放。噴放后可自然排出或由通風(fēng)系統迅速排除?,F場(chǎng)無(wú)殘留物,不會(huì )受到污染,善后處理方便。其物理特性見(jiàn)下表:
七氟丙烷滅火劑物理性質(zhì)
(4)七氟丙烷滅火濃度低,充裝密度較大,儲存壓力較低,藥劑儲存位置較小,很適合機車(chē)空間小的特點(diǎn)。
綜上分析,針對機車(chē)上內部空間陜小,沒(méi)有太多的位置安裝滅火藥劑貯瓶,溫度較高并長(cháng)期受到運行振動(dòng),不宜采用受溫度影響較大、壓力過(guò)高的系統。如CO2系統和IG541系統,由于其受溫度影響大,滅火劑用量過(guò)大,盡管CO2系統和IG541系統有較好的綠色環(huán)保性能,但其應用量相對容積比過(guò)高,要占用較大的空間,因此要在列車(chē)上使用有較大的困難,而七氟丙烷則在環(huán)保和使用環(huán)境上都比較適合,如滅火體積分數較小,使用量不大,占用空間小,而且系統壓力不高,受溫度影響小,基本適宜在機車(chē)上采用。
三、滅火系統應用在鐵路內燃機車(chē)上解決的關(guān)鍵技術(shù)難題
白沙消防工貿有限公司生產(chǎn)的“遠紅”牌機車(chē)七氟丙烷氣體報警滅火系統在南車(chē)戚墅堰機車(chē)有限公司東風(fēng)11G準高速內燃機車(chē)上運用始于2004年,為了達到預期的質(zhì)量要求,針對機車(chē)的特點(diǎn)解決了以下幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)難題:
(1)機車(chē)高速運行時(shí)平均溫度為50℃~70℃,七氟丙烷滅火系統的常規使用溫度為0~50℃。要求該系統零部件的材料必須能承受70℃的高溫,而系統設計工作壓力應不高于七氟丙烷滅火劑儲瓶的大工作壓力值,這樣才能確保系統的安全性。因此,對系統中采用的密封元件要選擇耐高溫材料,在保證滅火性能、噴射性能的前提下,合理調整滅火劑的充裝量。
(2)滅火系統具有較高的抗振性能,為此對該系統中零部件和安裝組件進(jìn)行了如下改進(jìn):
一是對滅火劑瓶組中采用的容器閥結構采用導向型浮動(dòng)式自壓密封結構。這種密封結構的大特點(diǎn)是無(wú)論溫度變化怎樣,閥瓣活塞組件上始終有一個(gè)作用力,作用在閥門(mén)密封口上,結構簡(jiǎn)單,不易掉零件,可靠性高。使瓶組密封性得到大大提高,完全能克服因振動(dòng)引起滅火劑泄漏的缺點(diǎn),經(jīng)地面和機車(chē)上試驗效果很好;
二是各零件采用防松動(dòng)和脫落結構,并增涂密封厭氧膠;
三是增設低壓防泄漏措施,以確保系統不泄漏。
(3)滅火系統的具有更高的可靠性、安全性,為此對該系統中的密封部件、啟動(dòng)部件等進(jìn)行了如下改進(jìn):一是對閥門(mén)的運動(dòng)部件采用固體粉末材料潤滑,永無(wú)潤滑干涸、硬化、凝固、卡塞之慮,保證系統啟動(dòng)性能;二是系統取消附設氮氣啟動(dòng)小鋼瓶驅動(dòng)裝置,改用滅火劑貯存大鋼瓶啟動(dòng)裝置,既簡(jiǎn)化結構,又保證了足夠的啟動(dòng)氣源;三是通過(guò)電磁驅動(dòng)裝置,手動(dòng)機械啟動(dòng)操作靈活簡(jiǎn)單。
(4)根據機車(chē)內油電路復雜的情況,系統設計專(zhuān)用噴頭,對發(fā)動(dòng)機的油槽、排氣管和氣缸蓋等火災易發(fā)部件實(shí)施重點(diǎn)保護、定點(diǎn)噴射。
(5)為確保滅火的有效性和準確性,配套采用了紫外火焰探測報警系統,安裝3個(gè)紫外火焰探測器,經(jīng)過(guò)探測器三次相應才確認發(fā)生火災,大大降低了系統的誤報和誤動(dòng)作。另系統設有自動(dòng)、手動(dòng)及機械應急啟動(dòng)三中方式,確保了滅火動(dòng)作順利進(jìn)行。
(6)根據機車(chē)的特殊性,白沙消防工貿有限公司研制了機車(chē)專(zhuān)用氣體滅火控制器,采用RISC單片機控制技術(shù),具有火災探測、火災報警、聯(lián)動(dòng)控制、故障判斷等多種功能。針對列車(chē)機車(chē)的使用環(huán)境惡劣的情況,為避免產(chǎn)生誤報警、誤動(dòng)作,對本氣體滅火控制器進(jìn)行了優(yōu)化設計,并做多項強化。如:1、針對機車(chē)上干擾源多干擾強度大的情況,采取了多級EMC措施和多重預警處理,極大地減少了誤報警的機率,大程度避免了對司機的干擾。2、針對可能出現的誤動(dòng)作情況,增加了多級安全防護,配備有授權硬件電路,杜絕在非報警情況下的誤動(dòng)作。3、增加了手動(dòng)自動(dòng)切換的方法,減少了按鍵誤操作的可能。4、自動(dòng)儲存近500多次發(fā)生的系統事件,完整再現啟動(dòng)過(guò)程,確定啟動(dòng)原因,可用于追溯已發(fā)生事件的原因和過(guò)程。數據掉電100年不丟失。
四、火車(chē)機車(chē)監控、報警與滅火系統
火車(chē)機車(chē)監控、報警、滅火綜合系統系統由機車(chē)氣體滅火控制器與七氟丙烷氣體滅火系統和視頻監控系統組成。三個(gè)子系統有機結合,各自發(fā)揮其作用,相互支持、互補,形成完整的、科學(xué)的滅火系統,確?;馂募皶r(shí)撲滅,保護機車(chē)的安全。
火車(chē)機車(chē)火災自動(dòng)報警系統主要功能:探測火災、啟動(dòng)滅火系統、接收手動(dòng)啟動(dòng)和其他手動(dòng)操作。白沙消防工貿有限公司已在DF11G機車(chē)批量安裝火災自動(dòng)報警系統,該系統一直正常運行?;疖?chē)機車(chē)火災視頻監控系統主要功能:可通過(guò)顯示屏在時(shí)間觀(guān)察到火災視頻,使火車(chē)司機及時(shí)停車(chē)并手動(dòng)啟動(dòng)滅火系統進(jìn)行滅火,減少損失。
白沙消防工貿有限公司已在DF4機車(chē)上安裝視頻監控系統,目前運行正常?;疖?chē)機車(chē)七氟丙烷滅火系統的主要功能:有效滅火。白沙消防工貿有限公司七氟丙烷氣體滅火系統已在DF11G機車(chē)批量安裝,系統長(cháng)期工作,深受用戶(hù)好評。
五、“遠紅”牌火車(chē)機車(chē)自動(dòng)報警滅火系統在東風(fēng)11G準高速內燃機車(chē)上的應用
白沙消防工貿有限公司生產(chǎn)的“遠紅”牌火車(chē)機車(chē)自動(dòng)報警滅火系統與2004年開(kāi)始應用在南車(chē)戚墅堰機車(chē)有限公司東風(fēng)11G準高速內燃機車(chē)上,對動(dòng)力室和供電室進(jìn)行保護,總共安裝218臺機車(chē),該產(chǎn)品通過(guò)不斷改進(jìn),經(jīng)受機車(chē)運行的嚴酷考驗,整個(gè)氣體報警滅火系統運行穩定可靠,并在關(guān)鍵時(shí)刻起到關(guān)鍵作用。公司在開(kāi)發(fā)火車(chē)機車(chē)自動(dòng)報警滅火系統,投入大量的人力、物力,集中公司的所有技術(shù)力量,進(jìn)行研發(fā)。并得到南車(chē)戚墅堰機車(chē)有限公司的大力支持。
六、滅火系統在其他內燃機車(chē)上的應用
白沙消防工貿有限公司的火車(chē)機車(chē)自動(dòng)報警滅火系統在DF4機車(chē)上的運用,紫外火焰探測器分別對電阻柜、電氣柜、整流柜、同步牽引電機等部位進(jìn)行監控,噴嘴分別也安裝在上述部位進(jìn)行保護。同時(shí)增設視頻監控系統,攝像頭2只,分別安裝在電氣柜與同步牽引電機上部,兩端駕駛室的顯示屏每隔10S,切換一個(gè)攝像頭的圖像。顯示屏安裝在駕駛室,以便駕駛員及早發(fā)現火災,進(jìn)行手動(dòng)操作滅火。
火車(chē)機車(chē)自動(dòng)報警滅火系統按上述產(chǎn)品安裝。
因為是舊車(chē)改造,條件較差,又不允許改變機車(chē)的任何結構,給安裝帶來(lái)許多不便,較難處理,外觀(guān)也較難做得整潔。
DF4機車(chē)上安裝的火車(chē)機車(chē)火災自動(dòng)監控報警滅火系統,歷經(jīng)一年半,目前系統運行正常,沒(méi)有發(fā)現故障。這對白沙消防工貿有限公司開(kāi)發(fā)的火車(chē)機車(chē)自動(dòng)報警滅火系統的升級、推廣提供重要技術(shù)依據,也取得了豐富經(jīng)驗??梢灶A計,在原有其他車(chē)型的機車(chē)上增加火車(chē)機車(chē)自動(dòng)監控報警滅火系統是可行的。