長江車客渡船消防噴淋系統(tǒng)優(yōu)化

李燁淳

(南京市板橋汽渡服務中心，江蘇 南京 210039)

0 引言

近年來，物流業(yè)高速發(fā)展以及長江大橋?qū)Τ挢涇嚒⑽ｋU品車輛限制通行，長江汽車渡運有很大發(fā)展。車客渡船是一種穿越主航道從事短途載運汽車(包括危險品車輛)、渡運旅客的特種船舶，車客渡船在航運過程中易發(fā)生碰撞、危險品泄漏、燃油泄漏、觸損、擱淺、火情等事故，這些事故嚴重威脅著人民群眾的生命安全及國家財產(chǎn)安全。因此，規(guī)范對車客渡船的安全要求逐年提高，如必須配備機艙CO2滅火系統(tǒng)、火災探測報警系統(tǒng)、機艙滑動水密門開閉指示及控制(駕駛室)等系統(tǒng)。按照《內(nèi)河法定技術(shù)檢驗規(guī)則》(2011)的規(guī)定，航行時間不大于0.5 h的車客渡船屬于第五類客船[1]。目前長江上運營的該類船有些只配1臺消防泵，但在應用中發(fā)現(xiàn)如果發(fā)生火情特別是橋架下發(fā)生火情，該消防泵作用偏弱不能立即將火情消滅在萌芽中，火情如不能控制會迅速蔓延至上層甲板及駕駛甲板。為此，本文以長江49 m全回轉(zhuǎn)車客渡船為研究對象，從消防噴淋設備配備的布置、電站負荷分配、自動化控制等方面進行分析和改進，實現(xiàn)了消防噴淋系統(tǒng)的優(yōu)化，在實際使用中具有重要意義。

1 消防噴淋動力設備配置和控制模式

1.1 動力設備配置

該船機艙設1臺電動消防/艙底泵，電機功率為11 kW，額定電流20 A；設2臺電動消防/甲板噴淋總用泵，電機功率15 kW，額定電流30 A。3臺水泵入口各安裝1只電動碟閥，出口匯總為消防總管總管上安裝1只電動碟閥。

1.2 控制模式

消防噴淋系統(tǒng)設有聯(lián)動模式和單動模式。駕控臺、機艙入口、主配電板3處分別設置消防噴淋啟動按鈕(一鍵起動即聯(lián)動模式)。主甲板發(fā)生火情時，這3處的任何一處可以立即啟動消防噴淋系統(tǒng)。該系統(tǒng)按既定的邏輯關(guān)系分別啟動3臺水泵和4套電動碟閥，動作完畢后消防噴淋進入應急工作狀態(tài)。該系統(tǒng)保留了3臺水泵4套電動碟閥單動功能，即可以分別啟動3臺水泵和4套電動碟閥。單動模式動作比較繁瑣，可以作為調(diào)試設備用。

2 電站負荷分析

2.1 設備負荷計算

該船設置75 kW發(fā)電機2臺：工作1臺,備用1臺，電力負荷計算如下：航行工況用電30 kW，發(fā)電機負荷率為40%；進出港工況用電52 kW，發(fā)電機負荷率70%；停泊工況用電20 kW，用岸電；消防噴淋工況用電62 kW，發(fā)電機負荷率83%。

由于發(fā)電機功率較小，為減少電機啟動對電網(wǎng)的沖擊，該船電機功率11 kW以上電機啟動均采用Y-Δ 降壓方式啟動。

發(fā)電機額定電流為135 A，規(guī)范對發(fā)電機的保護功能如下：

(1)過載預報警功能：過載 1.1倍額定電流(149 A)，經(jīng)延時15 s保護裝置動作。

(2)過載長延時保護功能：過載 1.25倍額定電流(169 A)，延時20 s動作。

(3)過載短延時保護功能：過載 2.5倍額定電流(338 A)，保護裝置在0.2～0.6 s內(nèi)動作。

(4)欠壓保護功能：當發(fā)電機端電壓降到額定電壓70%～35%(280～140 V)時延時2～3 s動作。

2.2 設備負荷分析

為了減少水泵啟動對電網(wǎng)沖擊，本船的消防水泵啟動采用Y-Δ 降壓方式啟動和3臺水泵分時順序啟動這2種方式。

電動機直接啟動時啟動電流為5～7倍額定電流，Y-Δ 降壓方式啟動電流為直接啟動電流的1/3，電機啟動時間按5 s考慮。15 kW水泵Y-Δ 降壓方式啟動電流為60 A，11 kW水泵Y-Δ 降壓方式啟動，電流為40 A。使用消防噴淋系統(tǒng)的同時切斷非重要負載，這時負載總功率為26 kW，負載電流為47 A。啟動第1臺水泵時負載總電流為107 A，5 s后負載總電流為77 A；啟動第2臺水泵時負載總電流為117 A，5 s后負載總電流為97 A；啟動第3臺水泵時負載總電流為157 A，5 s后負載總電流為127 A。計算結(jié)果顯示，消防噴淋系統(tǒng)工作時的最大峰值電流為157 A，持續(xù)時間為5 s以內(nèi)，所以滿足發(fā)電機保護的整定要求。

3 消防噴淋系統(tǒng)電氣控制原理

消防噴淋系統(tǒng)工作是通過西門子模塊及控制程序完成的，流程如下：艏駕控臺、艉駕控臺、機艙入口3處設啟動和停止按鈕，發(fā)生火情時任何一處按下消防噴淋系統(tǒng)啟動按鈕則消防噴淋系統(tǒng)立即投入工作。為了減少啟動水泵對電網(wǎng)沖擊，3臺水泵均采用星三角降壓啟動，通過模塊程序可以使3臺水泵分時啟動。在3臺水泵啟動時，3臺水泵進口蝶閥分別隨泵啟動而打開，第1臺水泵啟動時消防總管電動蝶閥同時打開。3臺水泵啟動完畢，4只蝶閥也打開，消防噴淋系統(tǒng)進入工作狀態(tài)。

該系統(tǒng)特點是一鍵啟動使消防噴淋系統(tǒng)進入工作狀態(tài)，節(jié)省了操作時間；另一個特點是分時順序啟動減少了啟動水泵對電網(wǎng)的沖擊。該系統(tǒng)為一鍵啟動自動進入消防噴淋工作狀態(tài)，同時具有手動功能即3臺水泵、4只蝶閥可以分別手動控制。消防噴淋系統(tǒng)電氣控制原理圖見圖1～圖2，控制模塊圖見圖3。

PK—模塊繼電器；Q11—開關(guān)；HK—接觸器；HL—指示燈；F1—熔斷器；T1—控制變壓器；1M—電動機；SB—按鈕；KH—熱繼電器；KA—繼電器；KM—按觸器。

FU—熔斷器；T—控制變壓器； GXK、GZK、KZK、KXK—限位開關(guān)；DK—開關(guān)；KT—時間繼電器；MTH—遠程觸點；RJ—熱繼電器。

SA—開關(guān)；ESB—應急按鈕。

4 結(jié)論

49 m全回轉(zhuǎn)車客渡船2018年交付使用，模擬火情發(fā)生后該系統(tǒng)可迅速投入使用將火情消滅，消防噴淋系統(tǒng)試驗結(jié)果達到設計要求，實踐證明該系統(tǒng)非常實用。

(1)該系統(tǒng)做到了在3處任何一處一鍵啟動噴淋工作，減少了繁瑣的動作，同時保留了各個手動啟動功能。

(2)該系統(tǒng)兼顧了甲板沖洗功能。

(3)該系統(tǒng)采用分時順序啟動水泵，可減少啟動電流對電網(wǎng)的沖擊。

(4)該系統(tǒng)啟動過程中也可以對電動碟閥進行控制。

(5)該系統(tǒng)可以一鍵停止泵及電動碟閥的關(guān)閉，泵停止后關(guān)閉電動碟閥。