火災報警探測器在船舶滾裝處所的快速設計方法

姜國均

（招商局金陵船舶（南京）有限公司，江蘇 南京 210015）

在大型滾裝船的滾裝處所的車輛裝載甲板層數多、船體結構復雜、設備多、管電走向錯綜復雜、火災探測器數量多，涉及的規范要求多，實際設計布置中容易發生保護半徑不夠、覆蓋面積不足等問題，在港口PSC檢查中容易產生疑義，因此如何提高設計的高效性、正確性、完整性值得探討。

1 火災成因及危害

滾裝船舶的火災產生的主要來源于滾裝處所車輛自身的燃料油、動力電池或運輸貨物，火災危險源對船舶安全航行構成潛在的危險。火災中產生的煙氣、熱量、燃氣會對人員、船舶造成傷害，尤其是煙氣的造成的傷害比例最大。

2 防范火災探測報警的主要規范

涉及火災探測報警的標準有：《GB50116 火災自動報警系統設計規范》，以及GB4715/4716/4717/19880 探測器及報警按鈕標準，《EN54 火災探測和火災報警系統標準》（簡稱EN54 標準）及ISO7240 系列標準等。船舶常用標準有《SOLAS 公約》《FSS 規則》，各船級社的規范或指南及國際規則等。

3 火災探測形式及基本配置需求

船舶上火災探測形式主要固定式探火和失火報警系統和取樣探煙系統，根據滾裝船的船舶半裝載特點，在船舶滾裝處所一般采用固定式探火和失火報警系統。

根據SOLAS 公約第II-2 章、FFS 規則，以及IMO發布的“經修訂的滾裝處所和特種處所固定式水基滅火系統設計和認可指南”通函要求，需配置火災探測報警系統。

火災報警系統主要由探測器主單元、探測器、報警器、手動按鈕等必要的設備組成。

4 火災報警探測器特性研究

經過對相關標準綜合研究，本文結合EN54 系列標準研究快速、高效地在船舶滾裝處所布置火災探測報警系統。

探測器的每一探測器的最大占地面積（保護面積）、離開艙壁的最大距離（保護半徑）及兩探測器中心點之間的距離（探測器間距）是系統設計的基本條件，歸納其為“三要素”，三者關系如圖1所示。

圖1 探測器安裝間距的極限曲線

A—保護面積（m2）；a、b—安裝間距（m）；D1～D11（含 D9′）—各保護面積A 和保護半徑下探測器之間間距a、b 的極限曲線；Y、Z—極限曲線的端點（在端點間的曲線范圍內，保護面積范圍最充分）

極限曲線中端點坐標所對應的數值如表1所示。

表1 極限曲線端點Yi 和Zi 坐標值（ai、bi）

根據圖1“探測器安裝間距的極限曲線”，安裝間距、保護半徑和保護面積這三要素的關系方程表達式為式（1）、式（2），安裝間距為極限曲線端點的坐標值如表1所示。

表2 極限曲線對應的保護面積和保護半徑

為充分利用探測器保護面積，根據區域條件選取端點a、b 相等的正方形或不相等的長方形。

感溫探測器，保護面積為37m2，保護半徑為4.5m，兩探測器間距為9m，接近極限曲線D6 特性。感煙探測器，保護面積為74m2，保護半徑為5.5m，兩探測器間距為11m，接近極限曲線D7 特性。

針對FSS 規則與EN54 要求差異，進行進一步分析。

4.1 感溫探測器保護面積和保護半徑解析

保護面積為37m2，a、b 等于6.08m，半徑為4.3m，如圖2所示，其間距為6.08 米，滿足FSS 規則要求。保護半徑為4.5m，a、b 等于6.4m，面積為41m2，如圖3所示，其間距為6.4 米，保護面積不滿足37m2的要求。參照D6 極限曲線，采用圖3方法布置，有單個區域不滿足要求，應采用圖2的方法進行快速布置。

圖2 感溫探測器保護面積

圖3 感溫探測器保護半徑

4.2 感煙探測器保護面積和保護半徑解析

保護面積為74m2，a、b 等于8.6m，半徑為6.1 米，布置如圖4所示，其間距為8.6 米，不滿足半徑5.5 米的要求。保護半徑為5.5m，a、b 等于3.9m，面積為61m2，如圖5所示，其間距為7.8 米，滿足FSS 規則中要求。按D7 極限曲線，上述方案對比，圖5的布置滿足布置的三要素，有利于進行快速設計布置。

圖4 感煙探測器保護面積

圖5 感煙探測器保護半徑

通過上述比對分析，在實船布置中，對于感溫探測器，以面積37m2（半徑4.3m、間距6.08m）為布置準則；對于感煙探測器，以半徑5.5m（面積61m2、間距7.8m）為布置準則。即“感溫面積法、感煙半徑法”。

5 快速設計規劃及校驗

根據船舶建造技術規格書要求，針對船舶航行區域及自然環境要求、船舶結構形式、滾裝處所條件、防火區域分隔、危險區域劃分等基本信息，明確探測器的防護等級、布置高度、防爆要求，初步確定擬采用的火災探測器的形式，如以感煙探測器為主，其它感溫、火焰探測器為輔快速布置。

根據船舶的總布置圖，計算每層滾裝處所需保護的面積，計算每層甲板保護滾裝處所區域內的探測器數量：

式中：

N— 探測器數量（只）；S— 該保護甲板區域面積（m2）；K— 修正系數，一般取1；A— 探測器的保護面積（m2）

圖6為某型滾裝船一層甲板滾裝處所感煙式探測器快速布置示意，通過測算，需保護的區域面積S 為1476m2，單個感煙探測器保護面積A 為61 m2，根據公式（3）計算，數量N 為24 只，實際布置為33 只。

圖6 快速布置示例

在實際布置中，不規則區域的普遍存在，探測器布置滿會存在大量的交叉現象，實際數量會遠大于理論計算數量。結合相關滾裝處所布置的規范要求進行詳細設計及校驗，完善系統布置方案。

6 新技術動態與需求

隨著新能源車的運輸需求不斷增加，根據新能源車電池介質性能，合理劃分防火區域，通過車輛自身電池控制系統與船舶上充電樁系統、火災探測系統進行數據共享，可觸發電池溫度升高報警信號，及時啟動消防滅火工作。

7 結束語

探測器布置在充分理解規范、標準前提下，滿足布置“三要素”，以“感溫面積法、感煙半徑法”進行快速布置，滿足規范要求，實現系統可靠，確保人員、船舶航行安全。