岸邊集裝箱起重機電氣房自動消防系統(tǒng)

陳鵬飛+劉曉明

電氣消防是設備安全生產管理的重要環(huán)節(jié)之一。由于港口大型裝卸設備的運行機構較多，控制系統(tǒng)復雜，且驅動單元的功率較大，在長時間作業(yè)過程中會產生大量熱能，加之設備可能存在電路元件老化或接線松動等問題，當大電流通過時容易因短路而引發(fā)火災。本文分析引發(fā)岸邊集裝箱起重機電氣火災的主要原因，介紹天津港集裝箱碼頭有限公司（以下簡稱天津港集裝箱碼頭）岸邊集裝箱起重機電氣房消防安全現狀，并針對其存在的不足之處，提出岸邊集裝箱起重機電氣房自動消防系統(tǒng)設計方案。

1 引發(fā)岸邊集裝箱起重機電氣火災的主要原因

（1）散熱不良 散熱不良會造成設備過熱，進而可能引發(fā)火災。

（2）短路 當設備發(fā)生短路時，線路中的電流強度往往是正常情況下的數倍甚至數十倍，導致設備溫度急劇上升，大大超出允許范圍。如果溫度達到自燃點，就會引發(fā)火災。

（3）接觸不良 電路接觸部分極易因接觸不良而發(fā)生溫度過高的情況，進而引發(fā)火災。接觸不良的情況包括：固定接頭連接不牢，焊接不良，或接頭處有雜質；可拆卸的接頭連接不緊密或由于設備震動而松動；活動觸點（如接觸器、閘刀開關等）缺乏足夠的接觸壓力或接觸面。

2 天津港集裝箱碼頭岸邊集裝箱起重機

電氣房消防安全現狀

2.1 電氣房消防報警系統(tǒng)及滅火措施

（1）電氣房消防報警系統(tǒng) 電氣房消防報警系統(tǒng)具備超溫報警和煙霧報警功能。電氣房內裝有19個溫度傳感器和2個煙霧傳感器，可實時檢測室內溫度和環(huán)境；并裝有4臺空調，可將室內溫度和濕度保持在一定范圍內。當電氣房內溫度高于設定值（55℃）或煙霧量達到一定程度時，司機室和電氣房的聲光報警器動作并切斷各機構運行聯鎖，使設備及時停止作業(yè)，防止發(fā)生重大安全事故。

（2）滅火措施 當司機室和電氣房的聲光報警器動作時，作業(yè)司機按照操作規(guī)程檢查電氣房情況，并斷開主電路和輔助電路變壓器；如果發(fā)生火災，則使用干粉滅火器（電氣房和司機室內各常備2瓶）迅速控制火勢，直至火勢被徹底撲滅。

2.2 不足之處

（1）電氣房消防報警系統(tǒng)設計復雜且不穩(wěn)定。溫度傳感器和煙霧傳感器信號先經過可編程邏輯控制器處理后，再輸出至司機室和電氣房的聲光報警器。由于中間環(huán)節(jié)較多，聲光報警器誤報警或不報警的情況時有發(fā)生。

（2）火災響應速度慢。當發(fā)生火災時，作業(yè)司機獲得報警系統(tǒng)提醒后到達電氣房所花費的時間較長，容易造成火災處置不及時。

（3）人工滅火存在較大安全隱患。由于電氣房是密閉空間，通風性能較差，加之只能利用手提滅火裝置滅火，導致大火很難被徹底撲滅，對滅火人員的人身安全構成極大威脅。

3 岸邊集裝箱起重機電氣房自動消防系統(tǒng)

本文針對天津港集裝箱碼頭岸邊集裝箱起重機電氣房原有的消防報警系統(tǒng)及滅火措施存在的不足之處，結合電氣房配電柜的分布、功能及所需達到的消防滅火效果等因素，提出岸邊集裝箱起重機電氣房自動消防系統(tǒng)設計方案。

3.1 系統(tǒng)工作原理

該系統(tǒng)主要針對電氣房配電柜區(qū)域，具備手動滅火和自動滅火功能。如圖1所示：系統(tǒng)采用優(yōu)質線性感溫電纜探測裝置探測火情；當發(fā)生火情時，控制單元（微處理器單元）發(fā)出聲光報警，同時，系統(tǒng)發(fā)出滅火電信號，啟動氮氣瓶驅動裝置驅動TITAN環(huán)保特效滅火劑，通過噴嘴裝置實施快速、有效滅火。

3.2 系統(tǒng)主要構成

（1）線性感溫電纜探測裝置 在標準大氣壓下，當環(huán)境溫度達到105℃左右或者有明火時，線性感溫電纜探測裝置發(fā)出報警信號。

（2）控制單元 控制單元通過監(jiān)視線性感溫電纜探測裝置的報警信號來判斷是否發(fā)生火災，并由其內部程序對報警信號進行處理，從而自動發(fā)出聲光報警，并實現滅火劑自動噴發(fā)。

（3）TITAN環(huán)保特效滅火劑 TITAN環(huán)保特效滅火劑的霧滴質量略大于細水霧，因而能夠更加直接地到達燃燒物體表面，并且冷卻效果更好。此外，其霧滴能夠排開氧氣，實現窒息滅火。由于具有良好的滅火和冷卻效果，TITAN環(huán)保特效滅火劑是用于滅火和抗復燃的理想制劑。電氣區(qū)域的測試結果顯示，TITAN環(huán)保特效滅火劑撲滅明火的時間為1～2 s，容器的排空時間為20～30 s。

（4）電源模塊 在岸邊集裝箱起重機正常運行的情況下，系統(tǒng)使用車載220 V電源為聲光報警器、控制單元、手動操作屏等供電；在外部電源中斷的情況下，系統(tǒng)使用自帶的不間斷電源，可維持系統(tǒng)正常運行約8 h。

3.3 系統(tǒng)優(yōu)缺點

3.3.1 優(yōu)點

（1）早期感知，智能判斷，快速滅火。

（2）滅火劑無毒性和腐蝕性，并且不導電。

（3）提供自動和手動雙重模式，使用靈活。

（4）滅火劑以液態(tài)形式存儲，噴發(fā)后呈氣態(tài)，降溫效果極佳，且噴發(fā)后無殘留。

（5）滅火劑容量可根據需求量身定制。

（6）模塊化組合，安裝方便，后期免維護。

（7）可與岸邊集裝箱起重機實現數據交換及聯動。

3.3.2 缺點

（1）無論自動模式還是手動模式均有誤動作的可能性，安全性和穩(wěn)定性有待進一步提高。

（2）由于電氣房內配電柜較多，加之受安裝位置的限制，安裝的消防管道較長，造成滅火響應不及時，滅火劑也存在很大浪費。

（3）噴嘴裝置較多，且無法單獨控制；因此，當某個配電柜發(fā)生火災時，控制單元啟動氮氣瓶驅動裝置后，所有噴嘴裝置均啟動滅火。這表明系統(tǒng)的可控性和準確性有待進一步提高。

3.4 系統(tǒng)安裝和調試

3.4.1 系統(tǒng)安裝

功率單元中的電容電解液干涸或汽化會造成內壓升高，產生噴液、鼓包等損壞情況，導致功率單元電路內部短路或對地短路，從而引發(fā)重大設備事故。近期，國內集裝箱碼頭多次發(fā)生此類事故。為此，在系統(tǒng)安裝的過程中，需要重點關注電氣房內的整流器柜、變頻器柜和各機構主接觸器柜等（見圖2）。

3.4.2 系統(tǒng)調試

（1）線性感溫電纜探測裝置調試。根據岸邊集裝箱起重機正常作業(yè)情況下電氣房內各個配電柜的溫度以及國家電氣消防安全技術指標，將報警和觸發(fā)溫度設定為85℃。

（2）控制單元調試?？刂茊卧{試主要包括在自動模式和手動模式下采集輸入輸出信號，以確保系統(tǒng)控制核心的準確性。

（3）聲光報警器調試。在聲光報警器線路間加載24 V電源，聲光報警器正常工作，以確保在控制單元有輸出的情況下，聲光報警器能夠起到報警作用。

（4）消防管道和噴嘴裝置測試。通過人工或電氣方式，確保消防管道和噴嘴裝置無堵死情況，從而使滅火劑能夠沿消防管道順利到達噴嘴裝置，及時滅火。

（5）滅火劑容量計算。通過現場測量配電柜體積、管道長度等，計算滅火劑的合理容量。

4 結束語

岸邊集裝箱起重機電氣房自動消防系統(tǒng)的設計、安裝符合國家相關規(guī)定，滿足天津港集裝箱碼頭裝卸設備消防安全要求，能夠有效減少電氣火災造成的財產損失和人身傷害；但其在細節(jié)方面還存在一定缺陷，在后期整改過程中有待進一步完善。

（編輯：張敏 收稿日期：2016-11-20）