鐵路大型養路機械自動滅火裝置選擇及滅火模擬實驗研究

何學科，張明容

（1.廣州鐵路職業技術學院，廣州 510430；2.廣州城市理工學院，廣州 510800）

近年來，隨著我國鐵路建設事業的蓬勃發展，為保障鐵路車輛運行的安全性和舒適性，各類鐵路大型養路機械的應用愈加廣泛，其保有量和作業量也得以迅速增長。但伴隨鐵路大型養路機械的繁忙運行和作業，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備。

鐵路大型養路機械一般采用柴油發動機作為驅動動力和發電設備。柴油發動機內部空間狹小、油電路復雜、火災隱患多且不易察覺，加之長時間運行，易發生火災[1,2]。而目前絕大多數鐵路大型養路機械采用手提式滅火器進行消防滅火，一旦發生火災，由于行駛過程條件所限，滅火人員往往無法接近火源現場，導致火勢迅速蔓延，造成嚴重的經濟損失。因此，研制開發針對大型養路機械火災特點的消防滅火設備非常必要。自動滅火設備可在火災發生時自動啟動進行滅火，提高滅火安全性和設備保護及時性。

1 自動滅火設計

1.1 滅火方式選擇

以DWL-48 搗固穩定車為例，其由穩定車和搗固車組成，消防保護對象為車上柴油發動機及發電機（見圖1）。由于保護對象均處在不完全密封狀態，因此本設計采用局部滅火方式，即在規定時間內噴射一定濃度的滅火劑，使其最短時間噴灑到保護區，將固定設備位置的火災迅速撲滅。針對柴油發動機艙油、電路復雜，頂部開口大的特點，設計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 搗固穩定車滅火系統整體布局

1.2 滅火劑選擇

1.2.1 滅火劑要求

鐵路大型養路機械工作環境惡劣，對滅火劑的要求也較高。（1）能較好適應環境溫度。鐵路大型養路機械經常在嚴酷的氣候環境下工作，最低溫達-40℃左右，最高溫達70℃左右。滅火劑的適應范圍需低于-40℃，高于70℃。（2）具有局部保護滅火性能。很多型號的鐵路大型養路機械的消防滅火保護區域密封情況不好，只能采用局部滅火保護。（3）滅火時不能產生水漬。高速運轉的鐵路大型養路機械的柴油發動機殼體和內部表面溫度很高，滅火時若產生水漬將造成柴油發動機出現爆缸等二次損害。（4）滅火效率高、用量省。鐵路大型養路機械結構緊湊，空間有限，沒有多余的地方安裝大型滅火設備。因此要求滅火劑效率高、用量省，節省安裝空間。（5）絕緣性能好。滅火劑應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、超細干粉滅火劑、氣溶膠滅火劑和超細水霧滅火劑。由于超細干粉滅火劑能在-45℃～90℃環境溫度下工作，滅火時能繞開障礙物，漂浮到障礙物背面實施滅火，不產生水漬，因此被選作鐵路大型養路機械滅火劑。它的原理為：當火災發生時，超細干粉粉體與高溫燃燒物體表面接觸，阻斷燃燒鏈式反應[3,4]。在保護對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 超細干粉用量計算

超細干粉滅火劑用量參照《干粉滅火系統設計規范》GB50347-2004[5]、《干粉滅火裝置》GA602-2013[6]標準計算。局部干粉滅火劑用量按式1 進行計算。

式中：m 為超干粉的計算用量（kg）；K1為配置場所危險登記補償系數，該處選擇嚴重危險級，K1=1.5；C 為超干粉滅火劑設計滅火濃度，按規定局部滅火濃度為300 g/m3，即C=0.3 kg/m3；V 為防護區體積，即房子的長、寬、高相乘。

超細干粉滅火劑用量應根據車型結構設計。以DWL-48 搗固車為例，根據式1 超細干粉探火管式滅火裝置設計配備計算如表1 所示，搗固車的超細干粉量為3.24 kg，穩定車為1 kg，因此搗固車和穩定車的超細干粉設計用量分別為10.4 kg和5.2 kg。選用型號為TH-J-C-5.2/1.6/160 超細干粉探火管式滅火裝置，搗固車2 套，穩定車1 套。

表1 超細干粉用量

1.3 自動滅火裝置選擇

為提高滅火系統的安全性，本研究采用了探火管式自動滅火裝置[7]。它是一種無電源自動探測火災裝置，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元件，火災時通過感溫自動啟動探火管，利用探火管中的壓力下降啟動容器閥，將滅火介質通過釋放管、噴嘴釋放到保護區域。

圖2 探火管式滅火裝置

根據《氣體滅火系統及部件》GB25972-2010及《探火管式滅火裝置》GA1167-2014[8,9]標準對探火管式滅火裝置的容器、容器閥、虹吸管等進行了設計計算，選用了型號為TH-J-C-5.2/1.6/160的超細干粉探火管式滅火裝置。

為提高自動效能和滅火啟動的可靠性，設計了手動啟動。它是在特殊情況下通過手動開啟泄壓閥將探火管中的氣體釋放，啟動容器閥。

2 自動滅火系統模擬實驗及效果

2.1 模擬實驗

為驗證自動滅火系統的可靠性，進行模擬實驗。采用1 970×1 230×2 900 mm 的鐵皮棚模擬搗固車機艙，400×300 mm 油盆和出口直徑80 mm的油壺起火模擬柴油機著火（見圖3）。在鐵皮棚上面安裝ABC 超細干粉探火管式滅火裝置，在旁邊安裝手動泄壓閥啟動盒（見圖4）。

圖3 實驗場地

圖4 滅火系統

實驗一：驗證探火管的自動啟動。對油壺嘴和油盆進行點火，5s 以后探火管啟動，滅火成功。實驗二：驗證手動啟動。對油壺嘴和油盆進行點火，扳動扳手，探火管正常啟動，滅火成功。

2.2 實驗效果

實驗采用ABC 超細干粉探火管式滅火裝置對模擬搗固車柴油發動機艙進行消防滅火保護（見圖5）。從啟動方式看，探火管的自動感溫和手動啟動效果均良好，啟動及時，達到預期效果，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。整個模擬艙布滿超細干粉，說明超細干粉可達隱蔽地方實現全方位滅火，但缺點是不便清潔。

圖5 實驗現場

3 結論

針對發動機內部空間狹小的特點，采用超細干粉探火管式滅火裝置對搗固車柴油發動機艙、穩定車柴油發動機及發電機分別進行消防滅火保護；滅火系統采用探火管感溫自動啟動和手動應急啟動方式。模擬實驗證明，兩種方式都能很好地啟動探火管進行滅火，實現對被保護對象的保護。因此，本文研究選用的探火管式超干粉滅火系統適合在鐵路大型養路機械中推廣。