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七氟丙烷氣體滅火系統(tǒng)在內(nèi)燃機(jī)車上的應(yīng)用
來(lái)源：氣體滅火維保 時(shí)間：2019-07-22 10:32:17
由于鐵路運(yùn)輸裝備長(zhǎng)時(shí)間大負(fù)荷、高頻率運(yùn)轉(zhuǎn)，發(fā)生火災(zāi)的危險(xiǎn)程度高。鐵路機(jī)車車輛火災(zāi)事故，不但給財(cái)產(chǎn)造成巨大損失，而且也嚴(yán)重威脅人民生命財(cái)產(chǎn)安全，給鐵路運(yùn)輸?shù)穆曌u(yù)帶來(lái)惡劣影響。對(duì)于內(nèi)燃機(jī)車，火災(zāi)防控的重點(diǎn)部位是柴油機(jī)室、供配電設(shè)備間等。對(duì)于電力機(jī)車，防控的重點(diǎn)部位是整個(gè)機(jī)械間。所以，非常有必要在鐵路機(jī)車車輛上配備科學(xué)、有效的自動(dòng)消防滅火系統(tǒng)。
一、內(nèi)燃機(jī)車內(nèi)的火災(zāi)危險(xiǎn)性及其特點(diǎn)
鐵路內(nèi)燃機(jī)車是目前我國(guó)鐵路運(yùn)輸中的主力機(jī)車，全國(guó)大約有近4萬(wàn)輛，該機(jī)車內(nèi)部的主要火災(zāi)危險(xiǎn)性和隱患如下：
(1)機(jī)車內(nèi)部溫度較高。機(jī)車高速運(yùn)行中車內(nèi)的平均溫度在50℃～70℃，其中廢氣管的局部溫度高達(dá)600℃，因此，只要有燃油泄漏，極易發(fā)生火災(zāi)。
(2)油路較復(fù)雜。由于機(jī)車高速運(yùn)行時(shí)，產(chǎn)生振動(dòng)，容易發(fā)生柴油跑、冒、滴、漏等現(xiàn)象。
(3)電路較復(fù)雜。機(jī)車內(nèi)的電氣室有大量的變配電設(shè)備，由于機(jī)車運(yùn)行振動(dòng)或動(dòng)物咬傷而造成電器短路或漏電的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。
(4)由于運(yùn)行中鐵路部門規(guī)定列車運(yùn)行速度大于120km/h時(shí)不能進(jìn)行巡視檢查。而機(jī)車內(nèi)又沒(méi)有安裝相應(yīng)的火災(zāi)探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)和滅火系統(tǒng)。所以對(duì)火災(zāi)的初期很難發(fā)現(xiàn)。存在嚴(yán)重的火災(zāi)隱患。
(5)滅火器材不能有效地發(fā)揮作用。由于機(jī)車內(nèi)空間狹小，而車內(nèi)火災(zāi)易發(fā)區(qū)又較長(zhǎng)(近8.1m)，目前常用的滅火設(shè)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(duì)發(fā)生的火災(zāi)實(shí)施撲救，導(dǎo)致火勢(shì)迅速蔓延。
目前，電力機(jī)車數(shù)量正在增加，電力機(jī)車的電路更復(fù)雜，電流更大，部分車型的速度高于內(nèi)燃機(jī)車，其火災(zāi)事故的危險(xiǎn)性不亞于內(nèi)燃機(jī)車，所以配備消防設(shè)施也是十分重要。
綜上所述，由于機(jī)車內(nèi)具有較大的火災(zāi)危險(xiǎn)性，而車內(nèi)用于預(yù)防和保護(hù)措施的消防設(shè)備又嚴(yán)重不足，每年大約要造成幾十臺(tái)機(jī)車發(fā)生火災(zāi)事故，造成上億元的損失(每臺(tái)內(nèi)燃機(jī)車總造價(jià)為600萬(wàn)元/臺(tái)～1000萬(wàn)元/臺(tái))。因此加強(qiáng)對(duì)機(jī)車消防設(shè)施的配備,保證列車安全正常運(yùn)行顯得越來(lái)越重要。
二、機(jī)車選擇七氟丙烷氣體滅火系統(tǒng)的依據(jù)
對(duì)于機(jī)車的消防設(shè)施，應(yīng)優(yōu)先選用七氟丙烷氣體滅火系統(tǒng)，因?yàn)槠叻闇缁饎┚哂幸韵聝?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(tǒng)——物理性能及系統(tǒng)設(shè)計(jì)》認(rèn)可潔凈氣體滅火劑，對(duì)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(zāi)、可燃固體的表面火災(zāi)、電氣火災(zāi)。七氟丙烷液相儲(chǔ)存具有良好的穩(wěn)定性，應(yīng)用于全淹沒(méi)系統(tǒng)，滅火機(jī)理為化學(xué)過(guò)程，打斷燃燒化學(xué)反應(yīng)鏈，并輔以冷卻作用，滅火效果好。
(3)七氟丙烷滅火劑是不導(dǎo)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(chǔ)存，氣態(tài)釋放。噴放后可自然排出或由通風(fēng)系統(tǒng)迅速排除?，F(xiàn)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(chǔ)存壓力較低，藥劑儲(chǔ)存位置較小，很適合機(jī)車空間小的特點(diǎn)。
綜上分析，針對(duì)機(jī)車上內(nèi)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(zhǎng)期受到運(yùn)行振動(dòng)，不宜采用受溫度影響較大、壓力過(guò)高的系統(tǒng)。如CO2系統(tǒng)和IG541系統(tǒng)，由于其受溫度影響大，滅火劑用量過(guò)大，盡管CO2系統(tǒng)和IG541系統(tǒng)有較好的綠色環(huán)保性能，但其應(yīng)用量相對(duì)容積比過(guò)高，要占用較大的空間，因此要在列車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?jǐn)?shù)較小，使用量不大，占用空間小，而且系統(tǒng)壓力不高，受溫度影響小，基本適宜在機(jī)車上采用。
三、滅火系統(tǒng)應(yīng)用在鐵路內(nèi)燃機(jī)車上解決的關(guān)鍵技術(shù)難題
白沙消防工貿(mào)有限公司生產(chǎn)的“遠(yuǎn)紅”牌機(jī)車七氟丙烷氣體報(bào)警滅火系統(tǒng)在南車戚墅堰機(jī)車有限公司東風(fēng)11G準(zhǔn)高速內(nèi)燃機(jī)車上運(yùn)用始于2004年，為了達(dá)到預(yù)期的質(zhì)量要求，針對(duì)機(jī)車的特點(diǎn)解決了以下幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)難題：
(1)機(jī)車高速運(yùn)行時(shí)平均溫度為50℃～70℃，七氟丙烷滅火系統(tǒng)的常規(guī)使用溫度為0～50℃。要求該系統(tǒng)零部件的材料必須能承受70℃的高溫，而系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作壓力應(yīng)不高于七氟丙烷滅火劑儲(chǔ)瓶的大工作壓力值，這樣才能確保系統(tǒng)的安全性。因此，對(duì)系統(tǒng)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(diào)整滅火劑的充裝量。
(2)滅火系統(tǒng)具有較高的抗振性能，為此對(duì)該系統(tǒng)中零部件和安裝組件進(jìn)行了如下改進(jìn)：
一是對(duì)滅火劑瓶組中采用的容器閥結(jié)構(gòu)采用導(dǎo)向型浮動(dòng)式自壓密封結(jié)構(gòu)。這種密封結(jié)構(gòu)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，作用在閥門密封口上，結(jié)構(gòu)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(jī)車上試驗(yàn)效果很好;
二是各零件采用防松動(dòng)和脫落結(jié)構(gòu)，并增涂密封厭氧膠;
三是增設(shè)低壓防泄漏措施，以確保系統(tǒng)不泄漏。
(3)滅火系統(tǒng)的具有更高的可靠性、安全性，為此對(duì)該系統(tǒng)中的密封部件、啟動(dòng)部件等進(jìn)行了如下改進(jìn)：一是對(duì)閥門的運(yùn)動(dòng)部件采用固體粉末材料潤(rùn)滑，永無(wú)潤(rùn)滑干涸、硬化、凝固、卡塞之慮，保證系統(tǒng)啟動(dòng)性能;二是系統(tǒng)取消附設(shè)氮?dú)鈫?dòng)小鋼瓶驅(qū)動(dòng)裝置，改用滅火劑貯存大鋼瓶啟動(dòng)裝置，既簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，又保證了足夠的啟動(dòng)氣源;三是通過(guò)電磁驅(qū)動(dòng)裝置，手動(dòng)機(jī)械啟動(dòng)操作靈活簡(jiǎn)單。
(4)根據(jù)機(jī)車內(nèi)油電路復(fù)雜的情況，系統(tǒng)設(shè)計(jì)專用噴頭，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的油槽、排氣管和氣缸蓋等火災(zāi)易發(fā)部件實(shí)施重點(diǎn)保護(hù)、定點(diǎn)噴射。
(5)為確保滅火的有效性和準(zhǔn)確性，配套采用了紫外火焰探測(cè)報(bào)警系統(tǒng),安裝3個(gè)紫外火焰探測(cè)器，經(jīng)過(guò)探測(cè)器三次相應(yīng)才確認(rèn)發(fā)生火災(zāi)，大大降低了系統(tǒng)的誤報(bào)和誤動(dòng)作。另系統(tǒng)設(shè)有自動(dòng)、手動(dòng)及機(jī)械應(yīng)急啟動(dòng)三中方式，確保了滅火動(dòng)作順利進(jìn)行。
(6)根據(jù)機(jī)車的特殊性，白沙消防工貿(mào)有限公司研制了機(jī)車專用氣體滅火控制器，采用RISC單片機(jī)控制技術(shù)，具有火災(zāi)探測(cè)、火災(zāi)報(bào)警、聯(lián)動(dòng)控制、故障判斷等多種功能。針對(duì)列車機(jī)車的使用環(huán)境惡劣的情況，為避免產(chǎn)生誤報(bào)警、誤動(dòng)作，對(duì)本氣體滅火控制器進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，并做多項(xiàng)強(qiáng)化。如：1、針對(duì)機(jī)車上干擾源多干擾強(qiáng)度大的情況，采取了多級(jí)EMC措施和多重預(yù)警處理，極大地減少了誤報(bào)警的機(jī)率，大程度避免了對(duì)司機(jī)的干擾。2、針對(duì)可能出現(xiàn)的誤動(dòng)作情況，增加了多級(jí)安全防護(hù)，配備有授權(quán)硬件電路，杜絕在非報(bào)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(chǔ)存近500多次發(fā)生的系統(tǒng)事件，完整再現(xiàn)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(shù)據(jù)掉電100年不丟失。
四、火車機(jī)車監(jiān)控、報(bào)警與滅火系統(tǒng)
火車機(jī)車監(jiān)控、報(bào)警、滅火綜合系統(tǒng)系統(tǒng)由機(jī)車氣體滅火控制器與七氟丙烷氣體滅火系統(tǒng)和視頻監(jiān)控系統(tǒng)組成。三個(gè)子系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合，各自發(fā)揮其作用，相互支持、互補(bǔ)，形成完整的、科學(xué)的滅火系統(tǒng)，確?；馂?zāi)及時(shí)撲滅，保護(hù)機(jī)車的安全。
火車機(jī)車火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)主要功能：探測(cè)火災(zāi)、啟動(dòng)滅火系統(tǒng)、接收手動(dòng)啟動(dòng)和其他手動(dòng)操作。白沙消防工貿(mào)有限公司已在DF11G機(jī)車批量安裝火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，該系統(tǒng)一直正常運(yùn)行?；疖嚈C(jī)車火災(zāi)視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要功能：可通過(guò)顯示屏在時(shí)間觀察到火災(zāi)視頻，使火車司機(jī)及時(shí)停車并手動(dòng)啟動(dòng)滅火系統(tǒng)進(jìn)行滅火，減少損失。
白沙消防工貿(mào)有限公司已在DF4機(jī)車上安裝視頻監(jiān)控系統(tǒng)，目前運(yùn)行正常?；疖嚈C(jī)車七氟丙烷滅火系統(tǒng)的主要功能：有效滅火。白沙消防工貿(mào)有限公司七氟丙烷氣體滅火系統(tǒng)已在DF11G機(jī)車批量安裝，系統(tǒng)長(zhǎng)期工作，深受用戶好評(píng)。
五、“遠(yuǎn)紅”牌火車機(jī)車自動(dòng)報(bào)警滅火系統(tǒng)在東風(fēng)11G準(zhǔn)高速內(nèi)燃機(jī)車上的應(yīng)用
白沙消防工貿(mào)有限公司生產(chǎn)的“遠(yuǎn)紅”牌火車機(jī)車自動(dòng)報(bào)警滅火系統(tǒng)與2004年開始應(yīng)用在南車戚墅堰機(jī)車有限公司東風(fēng)11G準(zhǔn)高速內(nèi)燃機(jī)車上，對(duì)動(dòng)力室和供電室進(jìn)行保護(hù)，總共安裝218臺(tái)機(jī)車，該產(chǎn)品通過(guò)不斷改進(jìn)，經(jīng)受機(jī)車運(yùn)行的嚴(yán)酷考驗(yàn)，整個(gè)氣體報(bào)警滅火系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠，并在關(guān)鍵時(shí)刻起到關(guān)鍵作用。公司在開發(fā)火車機(jī)車自動(dòng)報(bào)警滅火系統(tǒng)，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)。并得到南車戚墅堰機(jī)車有限公司的大力支持。
六、滅火系統(tǒng)在其他內(nèi)燃機(jī)車上的應(yīng)用
白沙消防工貿(mào)有限公司的火車機(jī)車自動(dòng)報(bào)警滅火系統(tǒng)在DF4機(jī)車上的運(yùn)用，紫外火焰探測(cè)器分別對(duì)電阻柜、電氣柜、整流柜、同步牽引電機(jī)等部位進(jìn)行監(jiān)控，噴嘴分別也安裝在上述部位進(jìn)行保護(hù)。同時(shí)增設(shè)視頻監(jiān)控系統(tǒng)，攝像頭2只，分別安裝在電氣柜與同步牽引電機(jī)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(xiàn)火災(zāi)，進(jìn)行手動(dòng)操作滅火。
火車機(jī)車自動(dòng)報(bào)警滅火系統(tǒng)按上述產(chǎn)品安裝。
因?yàn)槭桥f車改造，條件較差，又不允許改變機(jī)車的任何結(jié)構(gòu)，給安裝帶來(lái)許多不便，較難處理，外觀也較難做得整潔。
DF4機(jī)車上安裝的火車機(jī)車火災(zāi)自動(dòng)監(jiān)控報(bào)警滅火系統(tǒng)，歷經(jīng)一年半，目前系統(tǒng)運(yùn)行正常，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)故障。這對(duì)白沙消防工貿(mào)有限公司開發(fā)的火車機(jī)車自動(dòng)報(bào)警滅火系統(tǒng)的升級(jí)、推廣提供重要技術(shù)依據(jù)，也取得了豐富經(jīng)驗(yàn)。可以預(yù)計(jì)，在原有其他車型的機(jī)車上增加火車機(jī)車自動(dòng)監(jiān)控報(bào)警滅火系統(tǒng)是可行的。
