罐類消防車與新型泡沫消防車的防凍系統(tǒng)對(duì)比探究

薛玉強(qiáng)

罐類消防車與新型泡沫消防車的防凍系統(tǒng)對(duì)比探究

薛玉強(qiáng)

（山東省德州市公安消防支隊(duì)特勤中隊(duì)，德州 235000）

本文簡(jiǎn)述了罐類消防車與新型泡沫消防車的防凍系統(tǒng)，通過(guò)分析可以判斷出，罐類消防車的新式防凍系統(tǒng)優(yōu)于舊式防凍系統(tǒng)，而新型泡沫消防車更適合在嚴(yán)寒地區(qū)作業(yè)。

消防車 罐類 新型泡沫類 防凍系統(tǒng)

近年來(lái)，隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)的不斷快速發(fā)展，各式各樣的災(zāi)害事故發(fā)生的頻次也越來(lái)越高，且呈不斷上升態(tài)勢(shì)。作為處置各類災(zāi)害事故特別是撲救火災(zāi)主力軍的消防力量，正面臨著日益嚴(yán)重的救治火災(zāi)以及搶險(xiǎn)救援等嚴(yán)峻局面。消防車作為最基本、最有效的移動(dòng)消防裝備，其使用技術(shù)不斷更新和功能的豐富擴(kuò)展?fàn)顩r，直接關(guān)系著消防部隊(duì)處理突發(fā)特殊情況的戰(zhàn)斗力。

不同季節(jié)、氣候因素對(duì)消防車提出了不同要求，特別是在冬季，如何解決消防車防凍成為北方地區(qū)冬季消防（滅火）的首要問(wèn)題。在消防車防凍的問(wèn)題中，水泵防凍技術(shù)是困擾各個(gè)消防部隊(duì)的重大難題，其技術(shù)的好壞，直接關(guān)系到消防部隊(duì)的戰(zhàn)斗力。在我國(guó)黑龍江省等一些北方地區(qū)，冬季最低氣溫經(jīng)常在零下30℃以下，一些特殊地區(qū)的極限溫度可達(dá)零下45℃以下[2]，如黑河、漠河及大興安嶺等地方。然而，目前設(shè)計(jì)消防車時(shí)采取的一般性防凍保溫技術(shù)并不能從根本上解決消防車防凍等問(wèn)題。使用消防車時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)，其散熱器溫度經(jīng)常在80℃～90℃，再加上燃油加熱器產(chǎn)生的熱量，消防車輛的水泵能在低溫狀況下獲得足夠的熱量，避免結(jié)冰，從而使消防車能正常工作，并順利完成消防救災(zāi)任務(wù)。根據(jù)前期對(duì)罐類消防車防凍相關(guān)技術(shù)資料和實(shí)際情況的分析研究，在分析罐類消防車原防凍系統(tǒng)工作原理的基礎(chǔ)上，我們提出了一種新型的適合罐類消防車的防凍系統(tǒng)。

1 罐類消防車的防凍系統(tǒng)

1.1 罐類消防車原防凍系統(tǒng)

罐類消防車使用的原防凍系統(tǒng)如圖1所示[3]。

圖1　原防凍系統(tǒng)

消防車的燃油加熱器工作時(shí)，燃風(fēng)扇在直流電動(dòng)機(jī)的帶動(dòng)下高速旋轉(zhuǎn)；直流電動(dòng)機(jī)的另一端帶動(dòng)油泵轉(zhuǎn)動(dòng)，將燃油箱中的液態(tài)燃油壓送入霧化器霧化，然后與風(fēng)扇吸入的助燃?xì)怏w混合，在燃燒室中點(diǎn)燃，燃油在燃燒過(guò)程中將會(huì)產(chǎn)生大量熱量，散熱片將熱量傳遞給熱交換器中的循環(huán)液體，循環(huán)液體加熱后，在水泵和熱對(duì)流的共同作用下，將熱量送至車內(nèi)的散熱裝置（駕駛室、泵房、罐體等）中，從而達(dá)到消防車各個(gè)部位的保溫、防凍目的[4]。這種系統(tǒng)相對(duì)簡(jiǎn)單易行，但也存在一些問(wèn)題。

（1）在冷卻取力器時(shí)，應(yīng)先將調(diào)節(jié)球閥門關(guān)閉，然后再將燃油加熱器開(kāi)關(guān)開(kāi)啟。當(dāng)打開(kāi)“加熱開(kāi)關(guān)”一檔時(shí)，加熱器水泵開(kāi)始運(yùn)行，通過(guò)交換器帶走熱量，達(dá)到冷卻的目的。當(dāng)打開(kāi)“加熱開(kāi)關(guān)”二擋時(shí)，消防車的加熱器啟動(dòng)，開(kāi)始工作，將會(huì)對(duì)取力器進(jìn)行加熱。這樣極易造成誤操作，為消防救災(zāi)帶來(lái)隱患。

（2）在加熱器工作時(shí)，打開(kāi)調(diào)節(jié)球閥，燃燒產(chǎn)生的熱量經(jīng)過(guò)循環(huán)液體傳遞到各個(gè)散熱裝置中，進(jìn)而達(dá)到加熱的目的。但是，并聯(lián)的夾心式取力器同時(shí)被加熱，而取力器工作時(shí)產(chǎn)生的熱量會(huì)長(zhǎng)時(shí)間散不掉，從而帶來(lái)安全隱患。

（3）發(fā)動(dòng)機(jī)工作過(guò)程中產(chǎn)生的熱量沒(méi)有被充分利用，使用效率低下。

1.2 罐類消防車新型防凍系統(tǒng)

新型防凍系統(tǒng)利用兩個(gè)相互獨(dú)立的防凍保溫系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)散熱器加熱及取力器冷卻目的。其工作原理與原防凍系統(tǒng)不同。散熱器加熱系統(tǒng)如圖2所示。

圖2　散熱器加熱系統(tǒng)

其工作原理為，當(dāng)氣溫太低造成發(fā)動(dòng)機(jī)不能啟動(dòng)時(shí)，需要將加熱器啟動(dòng)，通過(guò)燃油的燃燒產(chǎn)生熱量，將冷卻介質(zhì)壓進(jìn)行加熱，加熱后的流動(dòng)介質(zhì)經(jīng)過(guò)各散熱器傳送熱量，然后再經(jīng)過(guò)交換器將熱量傳遞到發(fā)動(dòng)機(jī)水套，使發(fā)動(dòng)機(jī)得到加熱，介質(zhì)流回小水箱，完成一個(gè)循環(huán)（此時(shí)，散熱器處于工作狀態(tài)）。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的加熱后，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的溫度達(dá)到60℃后，其便可以啟動(dòng)。發(fā)動(dòng)機(jī)工作過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，此時(shí)，流動(dòng)介質(zhì)在流經(jīng)散熱器處，進(jìn)行散熱，介質(zhì)最終回流到水套中。發(fā)動(dòng)機(jī)在工作過(guò)程中產(chǎn)生的熱量可以為車內(nèi)相關(guān)部位提供熱量。

當(dāng)溫度達(dá)到81℃時(shí)，溫度已經(jīng)很高，燃油加熱器將停止工作，指示燈熄滅；當(dāng)溫度降至啟動(dòng)溫度（60℃）以下，此時(shí)溫度將至臨界溫度，燃油加熱器自動(dòng)啟動(dòng)，進(jìn)入新的工作循環(huán)狀態(tài)。該保溫系統(tǒng)的設(shè)計(jì)既能節(jié)省加熱時(shí)間，又可以節(jié)約能源。取力器冷卻如圖3所示。

圖3　取力器冷卻系統(tǒng)

具體流程如下：電機(jī)帶動(dòng)水泵，將管路中的流動(dòng)介質(zhì)送至取力器，流動(dòng)介質(zhì)帶走大部分的熱量，實(shí)現(xiàn)對(duì)取力器冷卻處理[5]。

2 新型泡沫消防車防凍系統(tǒng)

新型泡沫消防車配裝的防凍系統(tǒng)主要由泵房系統(tǒng)、罐體系統(tǒng)、水帶及水槍沖掃系統(tǒng)、卷簾門、水炮及炮管自動(dòng)泄流系統(tǒng)、加熱器系統(tǒng)和取力器系統(tǒng)等部分組成。

罐體系統(tǒng)由保溫層、保護(hù)層兩層組成。其中，保溫層是在罐體內(nèi)壁上面噴涂聚氨醋泡沫塑料等來(lái)實(shí)現(xiàn)；保護(hù)層是在保溫層外噴涂聚腮彈性體等物質(zhì)來(lái)保護(hù)保溫層。聚眠彈性體和聚氨醋泡沫塑料的附著力強(qiáng)，二者結(jié)合在一起，不僅能增強(qiáng)罐體的強(qiáng)度，避免腐蝕，還可以防止漏水。該系統(tǒng)中選用的泡沫液性能穩(wěn)定，在任何環(huán)境下，均能將溫度維持在35℃左右，極大地提高了消防車罐體中泡沫液的使用年限。

泵房系統(tǒng)在橡塑板外粘貼薄鋼板或小花紋的鋁板，以實(shí)現(xiàn)泵房的保溫功能。封閉消防車中的管道、泵、接口、閥門等開(kāi)放部位，可使其保持在35℃的良好環(huán)境中。按照現(xiàn)行消防車配置操作規(guī)程，必須先排盡水泵和閥門中的余水，否則可能會(huì)凍壞水泵和閥門。采用新型泡沫消防車的泵房系統(tǒng)后，消防部隊(duì)可以簡(jiǎn)化排放水泵及閥門余水的操作，減輕工作量，從而避免因忘記放水造成的水泵或閥門被凍壞等問(wèn)題的產(chǎn)生，從而提高救災(zāi)效率。

卷簾門的主要作用是在水泵工作時(shí)，其作為一個(gè)隔板，將泵房封閉，在寒冷的環(huán)境中保持泵房溫度。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，穩(wěn)定性好，內(nèi)表面粘貼有由高強(qiáng)度防水橡膠布的橡塑板組成的保溫層，卷簾門可根據(jù)實(shí)際情況停放在任何位置上，操作方便，給消防隊(duì)員帶來(lái)便捷。水帶及水槍殘水吹掃系統(tǒng)主要是將水帶、接口、管道及閥門等處殘留的水，通過(guò)高壓氣體強(qiáng)力沖排干凈，以防止其在低溫下結(jié)冰。

水炮及炮管殘水泄流系統(tǒng)的主要作用是，在低溫環(huán)境中，避免炮口結(jié)冰，確保外露水炮正常工作。當(dāng)打開(kāi)電磁氣動(dòng)閥時(shí)，水炮開(kāi)始射水，自泄球閥門關(guān)閉；當(dāng)關(guān)閉氣動(dòng)電磁閥時(shí)，水炮停止射水，水炮氣動(dòng)自泄球閥門打開(kāi)，此時(shí)，水炮管道中的水泄流到罐體或車外。

取力器防凍系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)取力器的保溫和冷卻主要是通過(guò)散熱器來(lái)完成的，其作用主要體現(xiàn)在兩方面：一是實(shí)現(xiàn)取力器的保溫，避免凍裂；二是可對(duì)取力器進(jìn)行冷卻，避免因過(guò)熱造成損壞。水泵通過(guò)管道將防凍液排出，防凍液在取力器和散熱器之間往返流動(dòng)，傳遞熱量，實(shí)現(xiàn)對(duì)取力器進(jìn)行保溫和冷卻的功能。

加熱器系統(tǒng)主要由泵房和駕駛室中的散熱器、燃油加熱器、罐體換熱器和供油系統(tǒng)等系統(tǒng)組成。燃油加熱器采用的采暖設(shè)備與發(fā)動(dòng)機(jī)相對(duì)獨(dú)立，在不啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的情況下，直接通過(guò)泵房和駕駛室中的散熱器實(shí)現(xiàn)供暖。在低溫環(huán)境中，燃油加熱器也可以協(xié)助發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)。具體工作原理是，新型泡沫消防車首先使用加熱器對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行預(yù)加熱，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)工作環(huán)境中的溫度達(dá)到60℃后，然后再啟動(dòng)消防車的發(fā)動(dòng)機(jī)，這樣可以顯著降低啟動(dòng)時(shí)消防車發(fā)動(dòng)機(jī)的磨損，延長(zhǎng)消防車發(fā)動(dòng)機(jī)的使用壽命。

3 小結(jié)

（1）對(duì)罐式消防車，由散熱器加熱系統(tǒng)和取力器冷卻系統(tǒng)組成的新型防凍系統(tǒng)的方案較舊式的防凍系統(tǒng)更為優(yōu)越。（2）新型泡沫消防車的防凍系統(tǒng)主要由以下部分組成：罐體保溫系統(tǒng)、泵房保溫系統(tǒng)、卷簾門裝置、水帶及水槍殘水沖掃系統(tǒng)、水炮及炮管殘水自動(dòng)泄流系統(tǒng)、取力器防凍冷卻系統(tǒng)和加熱器水暖系統(tǒng)等。（3）與罐式消防車相比，新型泡沫消防車的防凍系統(tǒng)更為優(yōu)越，更適合用于嚴(yán)寒地區(qū)。

[1]張連民，李晶.消防車技術(shù)的發(fā)展及其特點(diǎn)[J].消防技術(shù)與產(chǎn)品信息，2005，（9）．

[2]田永祥.消防車水罐采用發(fā)動(dòng)機(jī)排氣防凍保溫技術(shù)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能影響研究[A]//2011中國(guó)消防協(xié)會(huì)科學(xué)技術(shù)年會(huì).中國(guó)消防協(xié)會(huì)科學(xué)技術(shù)年會(huì)論文集[C].北京：中國(guó)科學(xué)技術(shù)出版社，2011.

[3]李新美，劉祥濤，李新春，等.罐類消防車的防凍系統(tǒng)研究[J].農(nóng)業(yè)裝備與車輛工程，2011，（12）.

[4]張慶香.新型發(fā)動(dòng)機(jī)低溫預(yù)熱和駕駛室供暖系統(tǒng)[J].工程機(jī)械與維修，2011，（8）.

[5]章宏甲，黃宜.液壓傳動(dòng)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1992：12.

Comparison of Anti Freezing System of Tank Fire Engine and New Type Foam Fire Engine

XUE Yuqiang
（Public Security Fire Brigade Secret Squadron of Shandong Dezhou，Dezhou23500）

In this paper, the anti-freezing system of tank fire engines and new type foam fire engine are described.Through the analysis, we can judge that the new type of tank fire engine is better than the old anti freezing system, while the new foam fire truck is more suitable for operation in cold regions.

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