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七氟丙烷氣體滅火系統在內燃機車上的應用

日期：2024-12-19 19:53
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摘要：
 
由于鐵路運輸裝備長時間大負荷、高頻率運轉，發生火災的危險程度高。鐵路機車車輛火災事故，不但給國家財產造成巨大損失，而且也嚴重威脅人民生命財產**，給鐵路運輸的聲譽帶來惡劣影響。對于內燃機車，火災防控的重點部位是柴油機室、供配電設備間等。對于電力機車，防控的重點部位是整個機械間。所以，非常有必要在鐵路機車車輛上配備科學、有效的自動消防滅火系統。
    一、內燃機車內的火災危險性及其特點
    鐵路內燃機車是目前我國鐵路運輸中的主力機車，國內大約有近4萬輛，該機車內部的主要火災危險性和隱患如下：
    （1）機車內部溫度較高。機車高速運行中車內的平均溫度在50℃～70℃，其中廢氣管的局部溫度高達600℃，因此，只要有燃油泄漏，極易發生火災。
    （2）油路較復雜。由于機車高速運行時，產生振動，容易發生柴油跑、冒、滴、漏等現象。
    （3）電路較復雜。機車內的電氣室有大量的變配電設備，由于機車運行振動或動物咬傷而造成電器短路或漏電的現象時有發生。
    （4）由于運行中鐵路部門規定列車運行速度大于120km/h時不能進行巡視檢查。而機車內又沒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現。存在嚴重的火災隱患。
    （5）滅火器材不能有效地發揮作用。由于機車內空間狹小，而車內火災易發區又較長（近8.1m），目前常用的滅火設備是手提式滅火器，由于滅火人員無法接近火源，所以很難對發生的火災實施撲救，導致火勢迅速蔓延。
    目前，電力機車數量正在增加，電力機車的電路更復雜，電流更大，部分車型的速度高于內燃機車，其火災事故的危險性不亞于內燃機車，所以配備消防設施也是十分重要。
綜上所述，由于機車內具有較大的火災危險性，而車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發生火災事故，造成上億元的損失（每臺內燃機車總造價為600萬元/臺～1000萬元/臺）。因此加強對機車消防設施的配備,保證列車**正常運行顯得越來越重要。
二、機車選擇七氟丙烷氣體滅火系統的依據
    對于機車的消防設施，應優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點：
    （1）七氟丙烷滅火劑具有無色、無味，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，應用于全淹沒系統，滅火機理為化學過程，打斷燃燒化學反應鏈，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，不含水性物質，不含有固體粉塵、油漬，它是液態儲存，氣態釋放。噴放后可自然排出或由通風系統迅速排除。現場無殘留物，不會受到污染，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
    （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，很適合機車空間小的特點。
綜上分析，針對機車上內部空間陜小，沒有太多的位置安裝滅火藥劑貯瓶，溫度較高并長期受到運行振動，不宜采用受溫度影響較大、壓力過高的系統。如CO2系統和IG541系統，由于其受溫度影響大，滅火劑用量過大，盡管CO2系統和IG541系統有較好的綠色環保性能，但其應用量相對容積比過高，要占用較大的空間，因此要在列車上使用有較大的困難，而七氟丙烷則在環保和使用環境上都比較適合，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，基本適宜在機車上采用。  
三、滅火系統應用在鐵路內燃機車上解決的關鍵技術難題     
    白沙消防工貿有限公司生產的“遠紅”牌機車七氟丙烷氣體報警滅火系統在南車戚墅堰機車有限公司東風11G準高速內燃機車上運用始于2004年，為了達到預期的質量要求，針對機車的特點解決了以下幾個關鍵技術難題：
    （1）機車高速運行時平均溫度為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**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行了如下改進：
    一是對滅火劑瓶組中采用的容器閥結構采用導向型浮動式自壓密封結構。這種密封結構的*大特點是無論溫度變化怎樣，閥瓣活塞組件上始終有一個作用力，作用在閥門密封口上，結構簡單，不易掉零件，可靠性高。使瓶組密封性得到大大提高，完全能克服因振動引起滅火劑泄漏的缺點，經地面和機車上試驗效果很好；
    二是各零件采用防松動和脫落結構，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、**性，為此對該系統中的密封部件、啟動部件等進行了如下改進：一是對閥門的運動部件采用固體粉末材料潤滑，永無潤滑干涸、硬化、凝固、卡塞之慮，保證系統啟動性能；二是系統取消附設氮氣啟動小鋼瓶驅動裝置，改用滅火劑貯存大鋼瓶啟動裝置，既簡化結構，又保證了足夠的啟動氣源；三是通過電磁驅動裝置，手動機械啟動操作靈活簡單。
    （4）根據機車內油電路復雜的情況，系統設計專用噴頭，對發動機的油槽、排氣管和氣缸蓋等火災易發部件實施重點保護、定點噴射。
    （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個紫外火焰探測器，經過探測器三次相應才確認發生火災，大大降低了系統的誤報和誤動作。另系統設有自動、手動及機械應急啟動三中方式，確保了滅火動作順利進行。
    （6）根據機車的特殊性，白沙消防工貿有限公司研制了機車專用氣體滅火控制器，采用RISC單片機控制技術，具有火災探測、火災報警、聯動控制、故障判斷等多種功能。針對列車機車的使用環境惡劣的情況，為避免產生誤報警、誤動作，對本氣體滅火控制器進行了優化設計，并做多項強化。如：1、針對機車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作情況，增加了多級**防護，配備有授權硬件電路，杜絕在非報警情況下的誤動作。3、增加了手動自動切換的方法，減少了按鍵誤操作的可能。4、自動儲存*近500多次發生的系統事件，完整再現啟動過程，確定啟動原因，可用于追溯已發生事件的原因和過程。數據掉電100年不丟失。
四、火車機車監控、報警與滅火系統    
    火車機車監控、報警、滅火綜合系統系統由機車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。三個子系統有機結合，各自發揮其作用，相互支持、互補，形成完整的、科學的滅火系統，確保火災及時撲滅，保護機車的**。
    火車機車火災自動報警系統主要功能：探測火災、啟動滅火系統、接收手動啟動和其他手動操作。白沙消防工貿有限公司已在DF11G機車批量安裝火災自動報警系統，該系統一直正常運行。火車機車火災視頻監控系統主要功能：可通過顯示屏在**時間觀察到火災視頻，使火車司機及時停車并手動啟動滅火系統進行滅火，減少損失。
    白沙消防工貿有限公司已在DF4機車上安裝視頻監控系統，目前運行正常。火車機車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機車批量安裝，系統長期工作，深受用戶好評。      
 “遠紅”牌氣體滅火系統的優勢  
      
    如上所介紹，“遠紅”牌氣體滅火系統被專家認定為******，多項技術為國內開創，產品可靠性高。
    “遠紅”牌與國內其他品牌固定滅火系統對比表
五、“遠紅”牌火車機車自動報警滅火系統在東風11G準高速內燃機車上的應用    
    白沙消防工貿有限公司生產的“遠紅”牌火車機車自動報警滅火系統與2004年開始應用在南車戚墅堰機車有限公司東風11G準高速內燃機車上，對動力室和供電室進行保護，總共安裝218臺機車，該產品通過不斷改進，經受機車運行的嚴酷考驗，整個氣體報警滅火系統運行穩定可靠，并在****起到關鍵作用。公司在開發火車機車自動報警滅火系統，投入大量的人力、物力，集中公司的所有技術力量，進行研發。并得到南車戚墅堰機車有限公司的大力支持。
    下圖為沙消防生產的七氟丙烷氣體滅火系統在東風11G準高速機車上應用實物照片： 
                                          
東風11G準高速內燃機車
安裝在機車上的七氟丙烷氣體自動滅火系統的滅火劑瓶組
安裝于機械室內的紫外火焰探測器
安裝于駕駛室的氣體滅火控制器
安裝在駕駛室與機械室之間的門框上的緊急啟停按鈕
安裝在機械室的七氟丙烷氣體滅火系統的噴嘴
六、滅火系統在其他內燃機車上的應用
    白沙消防工貿有限公司的火車機車自動報警滅火系統在DF4機車上的運用，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行監控，噴嘴分別也安裝在上述部位進行保護。同時增設視頻監控系統，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，切換一個攝像頭的圖像。顯示屏安裝在駕駛室，以便駕駛員及早發現火災，進行手動操作滅火。
    火車機車自動報警滅火系統按上述產品安裝。
    因為是舊車改造，條件較差，又不允許改變機車的任何結構，給安裝帶來許多不便，較難處理，外觀也較難做得整潔。 
                                              
安裝在DF4機械室內七氟丙烷氣體滅火系統的瓶組
安裝在DF4機械室內七氟丙烷氣體滅火系統的瓶組
安裝在DF4駕駛室內的氣體滅火控制器，以方便駕駛員進行操作
為安裝在DF4機車電控柜上的紫外火焰探測器與七氟丙烷滅火系統的噴嘴
安裝在DF4機車發電機室上部的高清紅外夜視攝像頭
安裝在DF4機車電控柜上部高清紅外夜視攝像頭
安裝在DF4機車發電機室的七氟丙烷滅火系統噴嘴
安裝在DF4機車駕駛室的顯示屏（屏上顯示電控柜的圖像）
安裝在DF4機車電控柜邊的電源
    DF4機車上安裝的火車機車火災自動監控報警滅火系統，歷經一年半，目前系統運行正常，沒有發現故障。這對白沙消防工貿有限公司開發的火車機車自動報警滅火系統的升級、推廣提供重要技術依據，也取得了豐富經驗。可以預計，在原有其他車型的機車上增加火車機車自動監控報警滅火系統是可行的。
來源：慧聰消防網作者：白沙消防工貿有限公司