七氟丙烷氣體滅火系統在深圳地鐵的應用創新

■ 鄭重

根據GB 50517—2013《地鐵設計規范》要求，地下車站的車站控制室、通信及信號機房、地下變電所應設置氣體自動滅火裝置。深圳地鐵三期工程11號線在“一車站一系統”中試驗性地取消了傳統型七氟丙烷氣體滅火系統（簡稱傳統滅火系統）的氮氣瓶啟動方式，改用主從動啟動方式，形成創新型七氟丙烷氣體滅火系統（簡稱創新滅火系統，也稱主從動滅火系統）。同時，創新滅火系統還增加了瓶組壓力實時網絡監控，為地鐵的運營維護帶來極大便利。

1 傳統滅火系統

1.1 構成

深圳地鐵11號線地下車站的重要設備機房均設置了傳統滅火系統。該系統采用氮氣瓶啟動，設計工作壓力5．6 MPa，主要由滅火劑瓶組、啟動氣體瓶組、單向閥、脫扣式選擇閥、減壓裝置、驅動裝置、集流管、連接管、噴嘴、信號反饋裝置、安全泄放裝置、控制盤、檢漏裝置、低泄高封閥、啟動管路管件等構成。其中，選擇閥是組合分配系統中用于控制滅火劑經管網釋放到預定防護區的閥門，選擇閥和防護區一一對應。1套組合分配系統可同時為8個防護區提供保護，每個防護區對應1個啟動氣瓶[1]。

1.2 工作原理

傳統滅火系統的啟動原理見圖1，當防護區A區發生火災時，產生的煙霧、高溫和光輻射使感煙、感溫、感光等探測器探測到火災信號，探測器將火災信號轉變為電信號傳送到氣體滅火控制器，控制器自動發出聲光報警并經邏輯判斷后，啟動聯動裝置，經過一段時間延時，發出系統啟動信號，啟動對應1號啟動瓶上的電磁閥釋放驅動氣體。驅動氣體通過銅管打開通向發生火災的防護區選擇閥，同時打開滅火劑瓶組（1—9號瓶）的容器閥，各瓶組的滅火劑經高壓軟管匯集到集流管，通過選擇閥到達安裝在防護區內的噴頭進行噴放滅火，同時安裝在管道上的信號反饋裝置（壓力開關）動作，將信號傳送到控制器，由控制器啟動防護區外的釋放警示燈和警鈴。同理，B、C、D、E、F區分別釋放1—7、1—4、1—2、1、1號滅火劑瓶。釋放的瓶數多少可根據防護區的大小經計算確定。

此外，通過壓力開關檢測系統是否正常工作，若啟動指令發出，而壓力開關的信號未反饋，則說明系統存在故障，此時應手動開啟貯存容器上的容器閥，實施人工啟動滅火[2]。

圖1 傳統滅火系統啟動原理

1.3 控制方式

傳統滅火系統控制方式主要有：自動控制方式、手動控制方式、應急機械啟動工作方式、緊急啟動/停止工作方式。

2 創新滅火系統

2.1 構成

創新滅火系統主要由滅火劑瓶組、主動瓶組、單向閥、電控選擇閥、瓶組壓力網絡監控系統、減壓裝置、集流管、連接管、噴嘴、信號反饋裝置、安全泄放裝置、控制盤、檢漏裝置、低泄高封閥、啟動管路管件等構成。

2.2 工作原理

創新滅火系統將選擇閥和電控裝置（電磁閥）組合在一起，創新地使用了電控選擇閥，取消與防護區一一對應的氮氣啟動瓶組，將其中1瓶滅火劑瓶設置為各防護區的啟動氣瓶（見圖2）。

當防護區A區接收到氣體滅火控制盤發出的啟動信號后，開啟電控選擇閥，同時開啟主動瓶，釋放瓶內的滅火劑。滅火劑依次通過集流管、連接管、分流管進入到電控選擇閥閥體內，然后通過已開啟的電控選擇閥的導氣孔，再通過控制管路將出口壓力傳至相應的1—4號從動瓶瓶頭閥，啟動從動瓶釋放滅火劑。同理，B區對應釋放1—2號滅火劑瓶。

機械應急操作時，拔下對應防護區電控選擇閥上的手動保險銷，按下手動開啟按鈕，然后拔下主動瓶驅動裝置上的軸用鋼絲擋圈，推動微電機后蓋，主動瓶開啟，滅火劑通過集流管開啟電控選擇閥及該防護區對應的滅火劑瓶組。

3 創新滅火系統的創新性和優勢

3.1 創新性

3.1.1 電控選擇閥

創新滅火系統選用電控選擇閥作為啟動裝置。電控選擇閥是將選擇閥和傳統系統的電磁閥組合在一起，由活塞式開啟閥和電磁驅動裝置組成（見圖3）。

電控選擇閥結構具有以下特點：

（1）采用內壓自封式角閥密封；

（2）采用活塞差力式開啟；

（3）電控（電磁鐵）開啟機構與選擇閥“內組合”，火災信號可直接電控開啟選擇閥；

（4）開啟選擇閥、主動瓶組的同時，主動瓶內氣體通過打開的選擇閥開啟所對應的從動瓶組，可使機械應急操作實施半自動化；

圖2 創新滅火系統啟動原理

圖3 電控選擇閥

（5）密封膜片采用盒裝式，便于用戶使用、調換。

電控選擇閥結構具有以下優點：

（1）采用氣動活塞差力式開啟選擇閥，把電控裝置與選擇閥組合在一起，使開啟更為可靠平穩；

（2）主動瓶用電磁鐵啟動，替代氮氣啟動瓶組，只需用一個滅火劑貯存瓶作為主動瓶就能達到控制多個防護區的目的，且系統中任何一個從動瓶都可以替代主動瓶，提高了控制可靠性。

3.1.2 瓶組壓力網絡監控系統

瓶組壓力網絡監控系統由監控模塊、擴展模塊、顯示模塊、網絡模塊組成。該系統可實時定量監測壓力值，實現鋼瓶間壓力就地顯示，對泄漏和噴放進行報警提示，也可以將監測值遠程傳輸至消防控制中心FAS系統或城市遠程監控系統。

在氣體滅火瓶組的瓶頭閥上裝有精度為±1%的壓力開關，用于檢測瓶組內的壓力。當瓶組內壓力低于設定的報警點時，壓力開關動作，輸出信號。監控模塊檢測到信號以后，發送一個報警信號給顯示模塊，在顯示模塊上進行現場報警，同時顯示報警種類和故障鋼瓶瓶號。主模塊還可發送另一個報警信號，通過網絡模塊傳送至遠程監控軟件上，實施遠程報警。瓶組壓力網絡監控系統的使用，通過實時數字化“定量”顯示當前氣瓶壓力，使滅火系統的維護更為便捷，一改往日壓力低于某個閥值才報警的“定性式”報警，使氣瓶漏氣發現更及時、維護更超前。

3.2 優勢

通過對比分析可知，傳統滅火系統設計多少個防護區就要配置多少個啟動瓶組，且要確保每個啟動瓶壓力正常，才能保證系統正常運行。而啟動瓶組容積小，一般只有滅火劑貯存瓶組的二十分之一，由于貯氣量少，又難以完全避免泄漏，并且地鐵設備間振動較大，啟動瓶組常出現壓力不足故障，無法有效保證系統順利噴放滅火劑。因此為確保系統完好運行，管理難度較大，維護費用較高。且上述控制過程中間環節多，啟動管路長、復雜，接點多，控制可靠性相對較低。

創新滅火系統無論設置多少防護區，只需設置1個主動瓶就可以實現多個防護區的控制，使控制更為簡化，且集中控制源，維護保養可突出重點。最為方便可靠的是，即使主動瓶自動、手動或機械應急操作失敗，人工啟動任意一個滅火劑瓶組，就能直接替代原設置的主動瓶，確保系統正常啟動。因為當任意啟動一個滅火劑瓶組，滅火劑通過集流管到達電控選擇閥時（此時在接收到火災信號時對應的電控選擇閥已由電信號打開），由于設計上將電控裝置與選擇閥結合在一起，一部分滅火劑通過啟動管路按正常模式的路徑傳送至從動瓶的啟動裝置上，啟動對應的滅火劑瓶組，達到滅火的目的。從設計源頭提高了系統的可靠性。更為便捷的是，該系統應急操作只需一步到位，既能保證系統有效運行，還可以保證所噴放的滅火劑量達到原設計的滅火要求。而傳統滅火系統無法在僅手動應急開啟某1瓶滅火劑時完成滅火操作。一方面需熟悉防護區對應的滅火劑瓶數并依此手動開啟，在緊急情況下難免出錯；另一方面容易出現多噴或少噴，少噴滅火不完全，多噴造成浪費，相比之下缺乏安全性與經濟性。

綜上可知，創新滅火系統具有如下優勢：

（1）采用主、從動控制和電控選擇閥省去了啟動鋼瓶中間環節，增加了啟動的氣源量，從而提高了系統的可靠性。

（2）組合分配系統（較多防護區）設置1個主動瓶控制，集中控制源，簡化了控制作業。

（3）電控選擇閥由火災信號開啟后，可使機械應急操作實現半自動化，使操作變得簡單、準確、迅速和可靠。

（4）機械應急操作時，任意一個滅火劑瓶均可作為主動瓶，極大提高了系統的控制可靠性。

以N（N≥1）個防護區為例，將傳統滅火系統和創新滅火系統進行對比（見表1）。

表1 傳統滅火系統與創新滅火系統對比

4 結束語

深圳地鐵依托工程平臺，堅持自主創新，做到“人無我有、人有我新、開創先例”，率先使用創新滅火系統。自2016年開通運營以來，創新滅火系統相較于傳統滅火系統運行更平穩，漏氣故障率更低，日常培訓、應急操作培訓、模擬噴放試驗等操作更簡單、準確率更高。在運營維護、可靠性和性價比等方面呈現突出優勢[3]。

[1] 中華人民共和國公安部．GB 50263—2007 氣體滅火系統施工及驗收規范[S]．北京：中國計劃出版社，2007．

[2] 公安部消防局．消防安全技術實務[M]．北京：機械工業出版社，2016．

[3] 劉力．深圳地鐵氣體滅火系統的應用創新[J]．都市快軌交通，2006(10)：129-131．