飛機(jī)庫電氣設(shè)計(jì)要點(diǎn)剖析

肖 鎮(zhèn) 銘

(中交機(jī)場勘察設(shè)計(jì)院有限公司, 廣東 廣州 510230)

0 引 言

根據(jù)民航局發(fā)布的《2019年民航行業(yè)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)》,2019年共有3個(gè)運(yùn)輸機(jī)場、44個(gè)通用機(jī)場通航,全年在建機(jī)場項(xiàng)目126個(gè)。隨著民航十四五規(guī)劃的修改完善工作穩(wěn)步推進(jìn),民航行業(yè)將迎來更大的發(fā)展,而作為機(jī)場重要的輔助工程,飛機(jī)庫設(shè)計(jì)需要不斷進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化。

1 負(fù)荷等級劃分

飛機(jī)庫用電設(shè)備負(fù)荷按照其對供配電系統(tǒng)的可靠性要求以及中斷供電對人財(cái)物造成的損失影響程度,可以分為一級負(fù)荷、二級負(fù)荷、三級負(fù)荷。飛機(jī)庫內(nèi)常見的電力負(fù)荷等級劃分如表1所示,其中需要特別注意的是消防負(fù)荷和機(jī)庫電動(dòng)大門,這與常規(guī)工程有較大區(qū)別的。飛機(jī)庫消防負(fù)荷按照GB 50284—2008《飛機(jī)庫設(shè)計(jì)防火規(guī)范》的規(guī)定,Ⅰ類飛機(jī)庫、Ⅱ類飛機(jī)庫的消防用電負(fù)荷需要?jiǎng)澐譃橐患?Ⅲ類飛機(jī)庫消防用電負(fù)荷至少為二級。一般工程的電動(dòng)大門不會(huì)作為疏散使用,因而一般被劃為三級負(fù)荷,而飛機(jī)庫電動(dòng)大門,雖然也不作為人員疏散使用,但是需要在火災(zāi)情況下保持供電以便打開機(jī)庫大門從而轉(zhuǎn)移飛機(jī),故飛機(jī)庫電動(dòng)大門應(yīng)按照二級負(fù)荷設(shè)計(jì)。另外,在北方或高原等有降雪結(jié)冰的地區(qū),飛機(jī)庫大門的導(dǎo)軌或底部需要有融雪融冰的措施[1-5]。

表1 飛機(jī)庫常見的電力負(fù)荷等級劃分

2 負(fù)荷計(jì)算

飛機(jī)庫內(nèi)的電力設(shè)備類型較多,且有很多非常規(guī)、低使用頻次、低功率因數(shù)的電力設(shè)備,這給負(fù)荷計(jì)算帶來不少困難。因此,進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算時(shí)不能按照一般負(fù)荷來選需要系數(shù),需要根據(jù)機(jī)庫內(nèi)負(fù)荷的實(shí)際使用情況來采用合適的需要系數(shù)。飛機(jī)庫常見電力設(shè)備需要系數(shù)和功率因數(shù)如表2所示。

表2 飛機(jī)庫常見電力設(shè)備的需要系數(shù)和功率因數(shù)

3 爆炸危險(xiǎn)區(qū)域劃分及電氣防爆設(shè)計(jì)

3.1 爆炸危險(xiǎn)區(qū)域劃分

飛機(jī)庫可以根據(jù)維修的工藝分為噴漆機(jī)庫和非噴漆機(jī)庫兩類。非噴漆機(jī)庫可以按照標(biāo)準(zhǔn)GB 50284—2008《飛機(jī)庫設(shè)計(jì)防火規(guī)范》附錄A進(jìn)行爆炸危險(xiǎn)區(qū)域劃分,1區(qū)包括機(jī)庫大廳地面下的溝、坑以及與其連通的地坪下空間。2區(qū)包括機(jī)庫大廳1區(qū)以上,距地0.5 m以下的空間,以及以飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)或油箱外輪廓為基點(diǎn),向外1.5 m并向下延伸到地面的空間。而噴漆機(jī)庫除了按照以上規(guī)定進(jìn)行爆炸危險(xiǎn)區(qū)域劃分,還需按照GB 50671—2011《飛機(jī)噴漆機(jī)庫設(shè)計(jì)規(guī)范》第3.0.2條規(guī)定:以可能有可燃?xì)怏w釋放的部位外輪廓為基點(diǎn),向外半徑為3.0 m并向下延伸到地面的空間、機(jī)庫大廳地面下的溝、坑以及與其連通的地坪下空間劃分為1區(qū)。以可能有可燃?xì)怏w釋放的部位外輪廓為基點(diǎn),向外半徑為6.0 m并向下延伸到地面的、機(jī)庫大廳距地0.5 m以下的除1區(qū)外空間劃分為2區(qū)[6-9]。

3.2 電氣防爆設(shè)計(jì)難點(diǎn)

發(fā)生可燃?xì)怏w爆炸需要同時(shí)具備以下條件:存在可燃?xì)怏w混合物且濃度達(dá)到爆炸下限;有達(dá)到引燃條件的點(diǎn)火源(高溫、火花、電弧等)。因此,可采用以下防止爆炸措施:① 采取措施,不讓爆炸條件同時(shí)發(fā)生;② 通過隔絕可燃物質(zhì)、填充惰性氣體,降低可燃液體溫度或壓力等工藝措施來減少釋放源或降低釋放源等級;③ 工藝裝置設(shè)置在戶外露天場所或加強(qiáng)室內(nèi)通風(fēng),使可燃?xì)怏w混合物達(dá)不到爆炸下限;④ 采取電氣防爆措施以消除點(diǎn)火源。其中前3種措施是其他專業(yè)在設(shè)計(jì)中需要考慮的,本文從“通過采取電氣防爆措施以消除點(diǎn)火源”進(jìn)行論述[10-12]。

(1) 變電所應(yīng)設(shè)置在飛機(jī)庫靠近戶外一側(cè),并盡量遠(yuǎn)離甲類或乙類房間;當(dāng)確實(shí)無法避免時(shí),可采取單面貼鄰,并采用實(shí)體防火墻隔斷,且不應(yīng)開門窗或洞口。

(2) 不應(yīng)選用油浸式變壓器。

(3) 因航空煤油、噴漆涂料、溶劑的密度均大于空氣密度,機(jī)庫內(nèi)的配電箱、插座等電氣設(shè)備安裝高度應(yīng)盡量避開爆炸危險(xiǎn)區(qū)域,且距地不低于1.0 m。為安全考慮,靠近爆炸危險(xiǎn)區(qū)的電氣設(shè)備仍需要采用相應(yīng)防爆等級的防爆電氣設(shè)備。位于爆炸危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)的電氣線路應(yīng)采用銅芯阻燃電纜,且額定電壓和最小截面應(yīng)滿足規(guī)范GB 50058—2014第5.4.1條的要求。

(4) 電氣線路應(yīng)盡量避開爆炸危險(xiǎn)釋放源,在爆炸危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi),電氣線路應(yīng)盡量在電纜橋架內(nèi)敷設(shè),出橋架后套鋼管敷設(shè),且需要做好防爆隔離密封措施。當(dāng)機(jī)庫大廳內(nèi)電力干線在電纜溝內(nèi)敷設(shè)時(shí),電纜溝內(nèi)需要用砂石填充密實(shí),并采取措施將溝內(nèi)積水排出。電氣線路(電纜溝、導(dǎo)管、橋架等)穿越防爆區(qū)和非防爆區(qū)的墻或樓板時(shí),需要用防火密封膠泥封堵開孔和開洞。

(5) 爆炸危險(xiǎn)區(qū)內(nèi)單相回路的P線及N線需要設(shè)置兩極短路保護(hù)。爆炸危險(xiǎn)區(qū)內(nèi)電氣線路和設(shè)備應(yīng)裝設(shè)過載、短路和接地保護(hù)(本質(zhì)安全電路除外),電動(dòng)機(jī)回路還應(yīng)裝設(shè)斷相保護(hù)(消防設(shè)備除外)。

(6) 在飛機(jī)停放區(qū)、維修區(qū)、噴漆區(qū)應(yīng)安裝用來消除飛機(jī)和油箱上的靜電電荷的接地母排,并就近與機(jī)庫的接地系統(tǒng)相連。

(7) 飛機(jī)庫內(nèi)所有的電氣設(shè)備及金屬器件、構(gòu)件應(yīng)采取等電位聯(lián)結(jié)。

(8) 因機(jī)庫內(nèi)具有1區(qū)和2區(qū)爆炸危險(xiǎn)區(qū)域,且機(jī)庫為重要的建筑物,按照GB 50057—2010《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定,應(yīng)按照第二類防雷建筑物進(jìn)行設(shè)防。因機(jī)庫為大空間、大跨度建筑物,通常采用金屬屋面,為美觀以及節(jié)省工程成本,可以將金屬屋面作為防雷接閃器,但是需要確保同時(shí)滿足金屬屋面金屬厚度、金屬板無絕緣被覆層、板間連接為持久電氣貫通3個(gè)條件。

4 壓降控制

一般機(jī)庫面積都比較大,用電設(shè)備分散,供電半徑過大,導(dǎo)致線路產(chǎn)生的壓降問題比較突出,造成配電設(shè)計(jì)困難以及工程造價(jià)增加。為盡可能地減小壓降,可以采取以下控制壓降措施。

(1) 在滿足配電室的防爆要求前提下,配電室的位置應(yīng)盡量靠近主要用電負(fù)荷的幾何中心位置,并合理選擇配電箱的位置以及配電線路的長度。

(2) 優(yōu)化負(fù)荷計(jì)算,選取適當(dāng)?shù)男枰禂?shù),避免計(jì)算功率過大,導(dǎo)致電纜截面選擇過大而造成不必要的浪費(fèi)。

(3) 優(yōu)化供配電系統(tǒng)結(jié)構(gòu),減少中間配電環(huán)節(jié),級數(shù)盡量控制在3級及以下。

(4) 機(jī)務(wù)維修和噴漆作業(yè)的用電設(shè)備大多位于機(jī)庫大廳的中間區(qū)域,若采用橋架敷設(shè),無法敷設(shè)到用電點(diǎn),只能靠墻安裝,導(dǎo)致供電線路繞遠(yuǎn),增大壓降和工程造價(jià)。而采用電纜溝+地井方式,可以直接連接到供電點(diǎn),減小供電線路長度,降低壓降和工程造價(jià)。

5 機(jī)庫照明設(shè)計(jì)

根據(jù)民航規(guī)范MH 3145.86—2001《維修設(shè)施照明》,飛機(jī)庫各場所照度標(biāo)準(zhǔn)如表3所示。

表3 飛機(jī)庫各場所照度標(biāo)準(zhǔn)

機(jī)庫內(nèi)部分區(qū)域?yàn)楸ㄎｋU(xiǎn)區(qū)域,靠近或在爆炸危險(xiǎn)區(qū)域的燈具以及噴漆機(jī)庫內(nèi)燈具需要采用相應(yīng)防爆等級的防爆燈具和接線盒。在其他濕度較大、灰塵較多、有腐蝕性的場所應(yīng)采用整體密封式三防燈具。發(fā)電機(jī)試車臺(tái)的燈具應(yīng)采取防震措施。機(jī)庫大廳頂部的燈具需要增加防護(hù)罩。機(jī)庫大廳高度一般比較高,應(yīng)采用適用于高大空間的窄束角投光燈,光源可選金鹵燈或LED燈。

目前飛機(jī)庫大多為網(wǎng)架結(jié)構(gòu),燈具可以在網(wǎng)架上吊裝,若為門鋼結(jié)構(gòu),則可以在檁條上吊裝。當(dāng)機(jī)庫內(nèi)有起重設(shè)備時(shí),需要避開行走路線,燈具可吊裝在網(wǎng)架的上弦和下弦之間。如果沒有吊車,則可以直接安裝在網(wǎng)架下弦。布燈后還應(yīng)進(jìn)行照明建模,以校驗(yàn)實(shí)際的照明效果和各個(gè)區(qū)域照度。

6 火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)與控制

飛機(jī)庫內(nèi)應(yīng)設(shè)火警系統(tǒng),且Ⅰ、Ⅱ類飛機(jī)庫應(yīng)設(shè)置靠近機(jī)庫大廳的消防監(jiān)控值班室,并設(shè)置玻璃窗朝向機(jī)庫大廳。

6.1 火災(zāi)探測器的設(shè)計(jì)

飛機(jī)庫具有特殊建筑結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和使用功能,需要選擇合適的火災(zāi)探測器型號以及安裝方法?？拷蛟诒ㄎｋU(xiǎn)區(qū)的火警設(shè)備還需要采用相應(yīng)防爆等級。

(1) 在機(jī)庫大廳頂部可以設(shè)置感溫探測器。

(2) 在機(jī)庫大廳地上空間可以選擇采用三頻紅外火焰探測器和感煙探測器。在機(jī)庫網(wǎng)架距離棚頂垂直0.3～1 m處設(shè)置紅外光束的感煙探測器,當(dāng)屋頂距地超過20 m時(shí),需要分層設(shè)置探測器,確保能夠探測到各個(gè)可能的火災(zāi)點(diǎn)煙霧。

(3) 在地面以下的通風(fēng)地溝、地坑以及其他可能有可燃?xì)怏w聚集的空間、燃?xì)膺M(jìn)氣間和燃?xì)夤艿篱y門附近應(yīng)設(shè)置可燃?xì)怏w探測器,根據(jù)所在場所可能出現(xiàn)的氣體類型選擇對應(yīng)的可燃?xì)怏w探測器,接入到可燃?xì)怏w報(bào)警控制器,再由可燃?xì)怏w報(bào)警控制器與消防聯(lián)動(dòng)控制器進(jìn)行通信。

6.2 起泵按鈕和系統(tǒng)控制

消防泵或泡沫泵的起泵按鈕應(yīng)設(shè)置在消防設(shè)備附近以及機(jī)庫大廳人員操作的區(qū)域內(nèi),并需要相關(guān)的信號傳回火警系統(tǒng)。應(yīng)設(shè)置可燃?xì)怏w探測器的報(bào)警濃度值、動(dòng)作濃度值,當(dāng)超限時(shí)應(yīng)聯(lián)鎖控制啟動(dòng)相應(yīng)的事故通風(fēng)設(shè)施?；馂?zāi)確認(rèn)后,應(yīng)聯(lián)鎖開啟飛機(jī)庫電動(dòng)大門。

7 結(jié) 語

本文闡述了飛機(jī)庫電氣設(shè)計(jì)要點(diǎn)。在實(shí)際飛機(jī)庫電氣設(shè)計(jì)中,應(yīng)根據(jù)規(guī)范并結(jié)合施工,調(diào)整設(shè)計(jì)的思路、方法,優(yōu)化設(shè)計(jì)方案,以期達(dá)到安全高效、節(jié)能環(huán)保、經(jīng)濟(jì)合理的目的。