某船機艙局部細水霧滅火系統的風險分析和應對措施

王鳳良夏文迅武興偉

（1.海軍駐上海滬東中華造船（集團）有限公司軍事代表室 上海 200129；

2.滬東中華造船（集團）有限公司 上海 200129；3.中國船舶及海洋工程設計研究院 上海 200011）

某船機艙局部細水霧滅火系統的風險分析和應對措施

王鳳良1夏文迅2武興偉3

（1.海軍駐上海滬東中華造船（集團）有限公司軍事代表室 上海 200129；

2.滬東中華造船（集團）有限公司 上海 200129；3.中國船舶及海洋工程設計研究院 上海 200011）

機艙局部細水霧滅火系統具有環保、高效、靈活等優勢，已廣泛應用于船舶消防系統中，近幾年在軍用艦船上也得到運用。文中介紹了機艙局部細水霧滅火系統的原理和應用特性，結合某型船的實際運用情況，分析了影響系統安全使用的風險因素及應對方案。為更好地發揮該系統在船舶消防系統的優勢，提出了若干設計改進意見。

細水霧系統；火焰探頭；感煙探頭

引 言

機艙作為高風險失火區域，通常設置有1301 或CO2純手動滅火系統作防護。但該系統有一旦釋放，必須停止船舶主動力運行的特點。鑒于軍船的機動性、生命力等使用特性，若小范圍失火時，采用局部細水霧滅火方式，使其既能有效滅火又不影響船舶執行任務。民船是這方面的先行者。早在2002年，SOLAS公約第Ⅱ-2章第10條就專門規定：對于2002年7月1日或以后鋪龍骨或出于建造階段建造的500總噸及以上的客船和2 000總噸以上貨船，凡是A類機器處所容積超過500 m3的船舶，除應裝設公約要求的主固定式滅火系統外，還應根據國際海事組織IMO制定的指南MSC/Circ.1387，由一個經認可的固定式水基或等效的局部滅火系統來保護［1］。

目前民船較多采用機艙局部細水霧滅火作為機艙主固定滅火系統外的補充。在機艙局部高風險失火部位如主機增壓器、發電機的柴油機、焚燒爐、鍋爐等部位布置細水霧系統［2］；利用細水霧吸收火場熱能后水微粒容易汽化、蒸發產生水蒸汽，水蒸汽膨脹后（約1 700倍）既稀釋了火焰附近氧氣的濃度，又阻擋了外部氧氣進入火焰內部的原理，從而窒息燃燒，達到控制、抑制并撲滅火災的防火目標［3-4］。

1 某船機艙局部細水霧滅火系統

1.1 系統原理簡介

某船機艙吸取民船經驗，采用的是局部自動高壓細水霧滅火系統，系統工作壓力8～10 MPa。在2臺主機、前2臺發電機組和后2臺發電機組這三個局部區域布置該系統，利用來自火焰探頭和感煙探頭兩者釋放的信號啟動自行釋放細水霧，達到撲滅火災（初火）的目的。

系統主要包括供水單元、噴嘴組單元、電磁閥組單元、檢測單元、控制及報警單元和管路。高壓細水霧管系原理圖見圖1。

圖1 某船機艙局部高壓細水霧管系原理圖

1.2 主機局部保護區域布置簡介

以主機區域為例：共2臺主機，每臺主機均為一個獨立的保護區。根據主機長度和噴頭的特性，分別布置有6個噴頭。每臺主機各布置2個探頭，其中一個是感煙探頭，另一個是火焰探頭，分別布置在主機兩側。

主機正上方是供主機燃燒及冷卻用的主送風管道，四周布置有用于推動機艙內空氣流動防止通風死角的射流噴嘴，再加上其他管路，布置錯綜復雜。參見圖2。

圖2 某船主機局部布置圖

細水霧系統探頭和噴頭的布置也有具體的要求。為使細水霧滅火系統在設計、施工和試驗階段避免出現難以布置、探測和實船驗證難等問題，并且最大程度地發揮其功能性，就必須對一些影響系統的因素予以分析和控制，以確保系統的安全性、可靠性和可操作性，保障艦船的戰斗力。

2 系統風險因素及應對措施

2.1 探頭及噴頭布置有效性

從圖2可見，主機細水霧噴頭及風口的布置交錯。由于兩個系統均服務于主機，細水霧噴頭為有效保護主機，其布置位置要求靠近主機；主風管為供主機燃燒用也要求靠近主機增壓器側；射流噴嘴為擾動兩主機間死角區域的空氣，也要布置在被保護區。因此布置是首要問題，其應對措施如下：

（1）被保護區域采用跨專業綜合布置。噴嘴的間距復合距離要求本船噴嘴的有效使用距離為3 m ，覆蓋角150°；并應避免將水霧直接噴射到增壓器、柴油機的進氣口、發電機等不宜進水的部位。探頭的布置需能覆蓋被保護區范圍。

（2）經放樣后的探頭位置及噴頭位置分別提交廠家，讓廠家進行復算是否滿足覆蓋被保護區要求。

（3）裝船后若發現噴嘴被遮擋物阻擋且無法避免，則需經相應的檢方認可，可以適當調整這類噴頭的位置，或通過增設附加噴頭加以解決。

2.2 探頭及噴頭選型

感煙探頭易受環境因素影響而不易動作：本船感煙探頭要求風速不大于3 m/s，在主機主通風系統（約6 m/s送風風速）不能切斷的狀態下，感煙探頭的工作肯定受通風系統的影響不易動作。本船系統設計的原理是：當一個探頭動作，系統報警后人員前去檢查，根據情況手動釋放細水霧系統；當兩個探頭動作，則自動釋放水霧系統。具體應對措施可借鑒GL規范要求，采用兩個火焰探頭。

2.3 易受通風系統的影響

根據前述，該系統與通風系統均服務于主機，且需同時運行。因此通風系統對高壓細水霧系統的干擾很大，因本船采用主通風供燃燒及冷卻+內循環射流防死角的方式。主機主送風管布置在被保護區內，一方面約6 m/s的風速非常不利于高壓細水霧形成霧氣“屏障”阻擋外部氧氣起到窒息燃燒的作用；另一方面被保護區內新風源源不斷送來，不利于火災的控制；內循環射流噴嘴處出風風速約30 m/s，該風速下帶動的機艙氣流非常不利于火災的控制。具體的應對措施為：

（1）主機主送風管盡量布置在主機側面，被保護區域外。

（2）關閉內循環射流通風機。

（3）其他新造船舶建議主機輔機采用舷外進氣方式：機艙送風主要用于設備冷卻。當高壓細水霧系統動作，則可直接切斷機艙送風機，但主機利用舷外進氣正常運行。充分利用細水霧的冷卻作用——細水霧平均直徑約200 μm，大大增加了單位體積水的表面積，容易吸收火場熱量的同時也吸收了主機等設備的散熱。

2.4 水 質

本船系統用水來自淡水，為保證水質，在系統管路進儲水箱前設置了過濾器，見圖1。但由于系統固體顆粒物的累積可能造成系統水頭損失的增大或失靈并可能造成噴頭堵塞。其應對措施如下：

（1）在噴嘴前增設過濾器，濾網最大網眼尺寸不大于噴嘴過水通徑的80%［5］。

（2）改水源自飲用水。

2.5 系統的測試

由于該系統初步開始運用于軍船，還無具體的相關規范或標準。因此當系統的測試在廠家進行、系統測試方案也由廠家編制時，該系統測試實際上不足以驗證其是否合格，應對措施如下：

（1）直接選用民規認證過的廠家。

（2）廠家嚴格按MSC/Circ.1387規定的系統滅火試驗要求做型式試驗，并經國家認可的部門和船檢予以認證；參考GB/T22241-2008、GB/T25012-2010標準做系泊效用試驗。

（3）借鑒民規并結合軍船特點，編制相應的軍船測試標準。

2.6 系統的有效使用

綜上所述，高壓細水霧系統的有效運行是需要與其他系統配合的，因此如何讓操作人員正確使用該系統是系統有效使用的關鍵，應對措施如下。

2.6.1 編制使用手冊

使用手冊具體內容：

（1）規定若只有一個探頭動作，需定員前去檢查，根據檢查失火情況，采取相應滅火措施；

（2）培訓定員手動釋放操作功能；

（3規定若系統自動釋放，定員需首先關閉機艙射流通風機；

（4）定期進行滅火消防演習，一旦局部小火沒滅到，在不影響人員安全的前提下需定員前去手動滅火；

（5）定員維護細水霧管路（高壓細水霧管路較小且易堵塞）等。

2.6.2 定員觀察系統使用時間

本船設計的高壓細水霧系統的目標是撲滅火災，因此設計系統的工作時間是20 min。培訓定員觀察，一旦該系統運行20 min后［6］，火災仍未撲滅，則需釋放主滅火系統，有效撲滅火災。

3 結 論

通過上述努力：前期設計中風險分析精細選擇、詳細設計中整體考慮綜合布局、型式試驗中有據可循，該局部細水霧滅火系統順利通過了系泊效用試驗。

為使該系統在船上能有效使用，不僅編制相應教材交付軍方，而且分別請設計院及船廠設計人員給接船人員進行8小時的培訓課時，以期使用方重視。

［1］ 中國船級社.國際海上人命安全公約［M］.北京：人民交通出版社，2004.

［2］ 中國船級社. CCS通函（第018號）［S］. 2007.

［3］ 鄭金明.機艙固定式水基局部滅火系統及其檢查［J］.中國水運，2010（6）：24-25.

［4］ 王蓉.淺談高壓細水霧滅火系統與海上細田常用滅火系統比較［J］.船舶，2013（1）：59-62.

［5］ 劉志.細水霧——21世紀的綠色消防技術［J］.給水排水，2007（33）：171-178.

［6］ 王文錦. 船舶機艙水霧滅火系統設計與安裝檢查［J］.中國水運，2011（4）：17-18.

Risk analysis of local fi ne water sprinkling system in machinery space and countermeasures

WANG Feng-liang1XIA Wen-xun2WU Xing-wei3
(1. Naval Representative Offi ce in Hudong-zhonghua shipbuilding (Group) Co. Ltd., Shanghai 200129, China; 2. Hudong-zhonghua shipbuilding (Group) Co. Ltd., Shanghai 200129, China; 3. Marine Design & Research Institute of China, Shanghai 200011, China)

The local fi ne water sprinkling system in machinery space has been widely applied in the ship fi re extinguisher system due to the advantages of environmental protection， high effi ciency and fl exibility. And it is also used in warships in the recent years. This paper introduces the principles and application characteristics of the local fi ne water sprinkling system. It analyzes the risk factors which infl uence the system safety and the corresponding countermeasures according to the system used in a frigate. It also proposes some advice for the optimization design in order to make better use of the fi ne water sprinkling system in the fi re extinguisher system.

fi ne water sprinkling system； fl ame detector； smoke detector

U664.844

A

1001-9855（2015）06-0064-04

2015-10-22；

2015-11-03

王鳳良（1965-），男，高級工程師，研究方向：船舶系統及機電工程。

夏文迅（1966-），男，高級工程師，研究方向：船舶動力裝置設計。

武興偉（1987-），男，工程師，研究方向：船舶動力裝置設計。