鐵路大型養(yǎng)路機(jī)械自動(dòng)滅火裝置選擇及滅火模擬實(shí)驗(yàn)研究

何學(xué)科，張明容

（1.廣州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣州 510430；2.廣州城市理工學(xué)院，廣州 510800）

近年來，隨著我國(guó)鐵路建設(shè)事業(yè)的蓬勃發(fā)展，為保障鐵路車輛運(yùn)行的安全性和舒適性，各類鐵路大型養(yǎng)路機(jī)械的應(yīng)用愈加廣泛，其保有量和作業(yè)量也得以迅速增長(zhǎng)。但伴隨鐵路大型養(yǎng)路機(jī)械的繁忙運(yùn)行和作業(yè)，消防安全事故也隨之增多，因此要求其須配備可靠的消防滅火設(shè)備。

鐵路大型養(yǎng)路機(jī)械一般采用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)動(dòng)力和發(fā)電設(shè)備。柴油發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部空間狹小、油電路復(fù)雜、火災(zāi)隱患多且不易察覺，加之長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，易發(fā)生火災(zāi)[1,2]。而目前絕大多數(shù)鐵路大型養(yǎng)路機(jī)械采用手提式滅火器進(jìn)行消防滅火，一旦發(fā)生火災(zāi)，由于行駛過程條件所限，滅火人員往往無法接近火源現(xiàn)場(chǎng)，導(dǎo)致火勢(shì)迅速蔓延，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。因此，研制開發(fā)針對(duì)大型養(yǎng)路機(jī)械火災(zāi)特點(diǎn)的消防滅火設(shè)備非常必要。自動(dòng)滅火設(shè)備可在火災(zāi)發(fā)生時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)進(jìn)行滅火，提高滅火安全性和設(shè)備保護(hù)及時(shí)性。

1 自動(dòng)滅火設(shè)計(jì)

1.1 滅火方式選擇

以DWL-48 搗固穩(wěn)定車為例，其由穩(wěn)定車和搗固車組成，消防保護(hù)對(duì)象為車上柴油發(fā)動(dòng)機(jī)及發(fā)電機(jī)（見圖1）。由于保護(hù)對(duì)象均處在不完全密封狀態(tài)，因此本設(shè)計(jì)采用局部滅火方式，即在規(guī)定時(shí)間內(nèi)噴射一定濃度的滅火劑，使其最短時(shí)間噴灑到保護(hù)區(qū)，將固定設(shè)備位置的火災(zāi)迅速撲滅。針對(duì)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)艙油、電路復(fù)雜，頂部開口大的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)采用向下覆蓋噴射和橫向切割噴射模式，增加滅火劑用量，保證滅火效果。

圖1 DWL-48 搗固穩(wěn)定車滅火系統(tǒng)整體布局

1.2 滅火劑選擇

1.2.1 滅火劑要求

鐵路大型養(yǎng)路機(jī)械工作環(huán)境惡劣，對(duì)滅火劑的要求也較高。（1）能較好適應(yīng)環(huán)境溫度。鐵路大型養(yǎng)路機(jī)械經(jīng)常在嚴(yán)酷的氣候環(huán)境下工作，最低溫達(dá)-40℃左右，最高溫達(dá)70℃左右。滅火劑的適應(yīng)范圍需低于-40℃，高于70℃。（2）具有局部保護(hù)滅火性能。很多型號(hào)的鐵路大型養(yǎng)路機(jī)械的消防滅火保護(hù)區(qū)域密封情況不好，只能采用局部滅火保護(hù)。（3）滅火時(shí)不能產(chǎn)生水漬。高速運(yùn)轉(zhuǎn)的鐵路大型養(yǎng)路機(jī)械的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)殼體和內(nèi)部表面溫度很高，滅火時(shí)若產(chǎn)生水漬將造成柴油發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)爆缸等二次損害。（4）滅火效率高、用量省。鐵路大型養(yǎng)路機(jī)械結(jié)構(gòu)緊湊，空間有限，沒有多余的地方安裝大型滅火設(shè)備。因此要求滅火劑效率高、用量省，節(jié)省安裝空間。（5）絕緣性能好。滅火劑應(yīng)具有良好的電氣絕緣性能，滅火中和滅火后不能造成電氣設(shè)備短路等故障。

1.2.2 滅火劑品種選擇

目前市面上的滅火劑種類繁多。常用的有七氟丙烷滅火劑、超細(xì)干粉滅火劑、氣溶膠滅火劑和超細(xì)水霧滅火劑。由于超細(xì)干粉滅火劑能在-45℃～90℃環(huán)境溫度下工作，滅火時(shí)能繞開障礙物，漂浮到障礙物背面實(shí)施滅火，不產(chǎn)生水漬，因此被選作鐵路大型養(yǎng)路機(jī)械滅火劑。它的原理為：當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時(shí)，超細(xì)干粉粉體與高溫燃燒物體表面接觸，阻斷燃燒鏈?zhǔn)椒磻?yīng)[3,4]。在保護(hù)對(duì)象表面高溫作用下被熔化并形成玻璃狀覆蓋層將固體表面與周圍空氣隔開，使燃燒窒息。

1.2.3 超細(xì)干粉用量計(jì)算

超細(xì)干粉滅火劑用量參照《干粉滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50347-2004[5]、《干粉滅火裝置》GA602-2013[6]標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算。局部干粉滅火劑用量按式1 進(jìn)行計(jì)算。

式中：m 為超干粉的計(jì)算用量（kg）；K1為配置場(chǎng)所危險(xiǎn)登記補(bǔ)償系數(shù)，該處選擇嚴(yán)重危險(xiǎn)級(jí)，K1=1.5；C 為超干粉滅火劑設(shè)計(jì)滅火濃度，按規(guī)定局部滅火濃度為300 g/m3，即C=0.3 kg/m3；V 為防護(hù)區(qū)體積，即房子的長(zhǎng)、寬、高相乘。

超細(xì)干粉滅火劑用量應(yīng)根據(jù)車型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。以DWL-48 搗固車為例，根據(jù)式1 超細(xì)干粉探火管式滅火裝置設(shè)計(jì)配備計(jì)算如表1 所示，搗固車的超細(xì)干粉量為3.24 kg，穩(wěn)定車為1 kg，因此搗固車和穩(wěn)定車的超細(xì)干粉設(shè)計(jì)用量分別為10.4 kg和5.2 kg。選用型號(hào)為TH-J-C-5.2/1.6/160 超細(xì)干粉探火管式滅火裝置，搗固車2 套，穩(wěn)定車1 套。

表1 超細(xì)干粉用量

1.3 自動(dòng)滅火裝置選擇

為提高滅火系統(tǒng)的安全性，本研究采用了探火管式自動(dòng)滅火裝置[7]。它是一種無電源自動(dòng)探測(cè)火災(zāi)裝置，由充裝有滅火劑的壓力容器、容器閥、探火管及釋放管、噴嘴等組成（見圖2）。它將探火管作為啟動(dòng)元件，火災(zāi)時(shí)通過感溫自動(dòng)啟動(dòng)探火管，利用探火管中的壓力下降啟動(dòng)容器閥，將滅火介質(zhì)通過釋放管、噴嘴釋放到保護(hù)區(qū)域。

圖2 探火管式滅火裝置

根據(jù)《氣體滅火系統(tǒng)及部件》GB25972-2010及《探火管式滅火裝置》GA1167-2014[8,9]標(biāo)準(zhǔn)對(duì)探火管式滅火裝置的容器、容器閥、虹吸管等進(jìn)行了設(shè)計(jì)計(jì)算，選用了型號(hào)為TH-J-C-5.2/1.6/160的超細(xì)干粉探火管式滅火裝置。

為提高自動(dòng)效能和滅火啟動(dòng)的可靠性，設(shè)計(jì)了手動(dòng)啟動(dòng)。它是在特殊情況下通過手動(dòng)開啟泄壓閥將探火管中的氣體釋放，啟動(dòng)容器閥。

2 自動(dòng)滅火系統(tǒng)模擬實(shí)驗(yàn)及效果

2.1 模擬實(shí)驗(yàn)

為驗(yàn)證自動(dòng)滅火系統(tǒng)的可靠性，進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)。采用1 970×1 230×2 900 mm 的鐵皮棚模擬搗固車機(jī)艙，400×300 mm 油盆和出口直徑80 mm的油壺起火模擬柴油機(jī)著火（見圖3）。在鐵皮棚上面安裝ABC 超細(xì)干粉探火管式滅火裝置，在旁邊安裝手動(dòng)泄壓閥啟動(dòng)盒（見圖4）。

圖3 實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地

圖4 滅火系統(tǒng)

實(shí)驗(yàn)一：驗(yàn)證探火管的自動(dòng)啟動(dòng)。對(duì)油壺嘴和油盆進(jìn)行點(diǎn)火，5s 以后探火管啟動(dòng)，滅火成功。實(shí)驗(yàn)二：驗(yàn)證手動(dòng)啟動(dòng)。對(duì)油壺嘴和油盆進(jìn)行點(diǎn)火，扳動(dòng)扳手，探火管正常啟動(dòng)，滅火成功。

2.2 實(shí)驗(yàn)效果

實(shí)驗(yàn)采用ABC 超細(xì)干粉探火管式滅火裝置對(duì)模擬搗固車柴油發(fā)動(dòng)機(jī)艙進(jìn)行消防滅火保護(hù)（見圖5）。從啟動(dòng)方式看，探火管的自動(dòng)感溫和手動(dòng)啟動(dòng)效果均良好，啟動(dòng)及時(shí)，達(dá)到預(yù)期效果，滅火劑量也充足。從滅火效果看，滅火速度快且徹底，5s 熄火且沒有留下小火星。整個(gè)模擬艙布滿超細(xì)干粉，說明超細(xì)干粉可達(dá)隱蔽地方實(shí)現(xiàn)全方位滅火，但缺點(diǎn)是不便清潔。

圖5 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)

3 結(jié)論

針對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部空間狹小的特點(diǎn)，采用超細(xì)干粉探火管式滅火裝置對(duì)搗固車柴油發(fā)動(dòng)機(jī)艙、穩(wěn)定車柴油發(fā)動(dòng)機(jī)及發(fā)電機(jī)分別進(jìn)行消防滅火保護(hù)；滅火系統(tǒng)采用探火管感溫自動(dòng)啟動(dòng)和手動(dòng)應(yīng)急啟動(dòng)方式。模擬實(shí)驗(yàn)證明，兩種方式都能很好地啟動(dòng)探火管進(jìn)行滅火，實(shí)現(xiàn)對(duì)被保護(hù)對(duì)象的保護(hù)。因此，本文研究選用的探火管式超干粉滅火系統(tǒng)適合在鐵路大型養(yǎng)路機(jī)械中推廣。