郵輪建造過程中臨時消防水系統的設計和管理

陳飛,周旋,王亦田,張強

(上海外高橋造船有限公司,上海 200137)

大型郵輪建造過程中具有較大的火災風險,歷史上大型郵輪修造過程中產生的火災事故,往往造成巨大的經濟損失,見表1。所以擁有一套不同于往的船塢臨時消防系統十分必要。

表1 郵輪建造過程中發生火災事故統計表

1 大型郵輪建造過程中的火災原因

1)造船過程中上船的火災載荷過大,因生產進度及生產需求的客觀影響,尤其是進內裝階段后,可燃物上船無法避免。

2)交叉作業多,尤其是動火作業產生的火星、熱量失控,由于郵輪板薄,熱量會輕易通過鋼板進行傳導至相鄰艙室。

3)船體自帶防火/滅火系統無效,大型郵輪隨設計過程中具備有防火分區、消防系統等防滅火系統,但在建造過程中由于工況影響,往往無法隨建造進度同步安裝。

大型郵輪由于船型高度較高,內部結構復雜,常規的 “塢邊臨時消防泵+皮管”消防保障方式無法做到船上消防水覆蓋,且大型郵輪建造在國內屬首次,相關工程臨時消防保障措施缺乏設計依據及參考;而建造過程中,臨時消防水系統往往需要讓步于現場施工干涉,帶來的消防安全管控盲區也需要管理手段進一步彌補,以確保項目的全生命周期消防安全。

2 臨時消防水系統設計

2.1 系統參數確定

設計參數的確定來源于實際消防使用需求,大型郵輪屬火災高風險場所,存在多點動火且火災蔓延迅速的特點,因此所設計的配套消防水系統需要能滿足快速撲救的要求,且需考慮在船上正式管路完工前實現水路的布設問題。

為解決系統設計缺乏依據的問題,經咨詢國內外專家,結合上海市消防協會意見,最終確定在參考《建設工程施工現場消防安全技術規范》的基礎上設計一套由塢邊固定水箱供水,塢邊泵組加壓,通過過橋上船(見圖1)、船上各層布置支管(見圖2、3)的臨時消防水系統,此系統可滿足使用末端使用流量在不低于15 L/s的前提下,滿足撲滅火災延續時間不小于1 h的火災,末端壓力不低于0.35 MPa。

圖1 臨時水系統通過過橋上船

圖2 船上臨時消防水管路

圖3 船上臨時消防水閥門

為實現項目迅速撲救、快速出水要求,系統管網設計為為濕式,當末端消火栓打開的情況下在10 s內自動啟動大泵,滿足滅火用水所需的壓力參數。

2.2 系統實現原理

塢邊的泵組撬塊作為整套系統的核心,承擔主要的供壓供水的功能,其組成見圖4,由兩臺消防穩壓泵及兩臺消防增壓泵組成,泵前進水管從兩個水箱的連通管中引出,其中設置濾器防止水箱內異物堵塞泵體葉輪。泵前及泵后設置壓力表用于觀察進水壓力以及出水壓力。同時,泵后壓力表為電接點壓力表,當管路壓力下降到設定值時,穩壓泵率先啟動,壓力繼續下降到下限值時,增壓泵啟動;反之,當管系內由于泵組增壓壓力達到上限值時,穩壓泵自動停泵。四臺泵出水管聯通且設置有排水閥防止管路超壓,管道連接至一個3 L的壓力罐用于防止因管路內壓力下降而導致的頻繁啟泵。

圖4 塢邊泵組設計示意

以“固定管路-臨時管路-水帶”形式進行管路布置。泵組撬塊內經加壓的消防水通過硬管進入船塢旁廊道內,廊道內設置有DN100硬管延申到登船過橋放置處,通過地面栓頭連接臨時軟管上船。船上軟管管路沿0甲板敷設,在各層樓梯梯道口分開布置,用水時使用栓頭周圍水帶內的水帶進行救火線路布設。

在確保消防水系統可成功出水保壓后,為實現整套系統有效可控,需配備相應的電控設備及檢測設備,而相關的設備有較高的防塵、防震要求,為此,需要在塢邊建設一處可放置控制設備的場所。同時兼顧塢邊消防應急及安放保障功能,作為消防站進行使用。臨時消防水系統的基本構成框架見圖5,實現以下功能:由塢邊的消防水箱供水開始,再由塢邊消防水泵房加壓,經由塢邊總管通過布設的過橋到達船上,船上管路經0甲板延伸,再通過各個梯道到達各層,末端為消火栓,消防人員通過消火栓旁放置的水帶進行現場進攻路線的布置。一旦船上消火栓開啟,管路整體壓力降低,在消防泵房內設置的電接點壓力表在下降達到設定壓力時向泵組及消防站發出電信號,啟動增壓泵并于消防站內的聲光報警器報警。

圖5 臨時消防水系統構成

3 臨時消防水系統應用與管理

火災發展階段見圖6:陰燃、初期增長、充分發展、火勢減弱。現有所有消防管控措施都是為了將火災控制、撲滅在初期增長階段。由臨時火災探測系統探測到陰燃現象,作業人員隨身攜帶便攜滅火器對陰燃火災進行撲滅。明焰產生后,由現場接受消防培訓的人員或安全員使用船上布置臨時滅火器進行滅火,當火災無法通過滅火器控制時,工作人員通過觸發船上設置的報警系統來調動廠內消防力量,使用船上臨時消防水系統進行滅火。當火災失去控制時,呼叫外部消防救援力量進行救火。目前所有消防管控措施都是為了將火災控制、撲滅在初期增長階段。

圖6 火災發展階段示意

由于臨時消防水系統自身的應急特性,臨時消防水系統在平時無險情時通過塢邊消防站操作柜實現實時水位、壓力數據監測,時刻確保管路內保水保壓。因此,管路完整性及泵組完好性成為臨時消防水系統日常管理過程中的重點。

考慮建造現場環境,雖建造進度不斷變化,臨時消防水軟管由于船體結構及舾裝施工需要進行改道,調整。如何判斷管道調整影響范圍并確保其受影響范圍內消防保障措施成為管理過程中的重中之重。為此,針對臨時消防水系統改動,制定了《臨時系統變更管理規定》,通過管理制度規范臨時系統變更流程。基本實現“管路改動審批-影響區域消防措施確保-管路恢復”的流程,確保船上所有建造區域處于消防管控內,管控措施從看火人員增加到專業動火方案出具、消防員增防、消防車戰備、應急水帶拉設至動火現場等逐步升級,實現針對動火風險不同的風級管控。針對消防泵組,實現“人技結合”管控機制,以消防員日常巡邏檢查加臨時視頻監控系統監控泵組狀態形式,來確保泵組運行完好。

測試表明,增壓泵可在末端壓力降低后10 s內穩定運行出水,20 s內達到工作壓力1.6 MPa,出水流量可達15 L/s。高層甲板出水試驗也證明,系統消火栓栓頭接水槍出水后,充實水柱可達20 m,可充分滿足大型郵輪建造過程中消防應急需求。

4 臨時消防水系統的拆除

臨時消防軟管在船上甲板面布置是通過S勾固定于反頂各類結構與舾裝支架上,上下通道主要是通過乘客、船員梯道扶手間隙進行走線。但由于郵輪舾裝件物量巨大,隨著建造進度的推進,臨時消防水在布置過程中往往會遇到各種干涉。最為突出的便是與乘客梯道包安裝的干涉:臨時消防管路的上下路徑是通過艏、中、艉乘客梯道上下扶手的間隙走線,當乘客梯道開始進行龍骨安裝時,上下扶手的間隙便不能滿足管路的走線要求,如強行執行該線路務必會對乘客梯道裝修造成破壞,但在結構風道已封艙完工、trunk圍井已封板的情況下,又往往只有梯道是上下的唯一通道。通過工藝策劃,拆除臨時消防管路,使用塢邊消防泵房+船上消防管路+實船消防龍頭+臨時消防水帶的方案為最優解。隨著建造進度的增加,船上正式消防管路的也逐層完工,臨時消防水系統管路具備了相應的拆除條件。

1)消防水供水方面。通過建造口反饋的數據,將實船消防管路分為試壓報驗完成區域與非試壓報驗完成區域。船上對于各個試壓報驗完成區域的消防水供水通過直接使用正式實船消防管實現,可拆除對應區域的臨時消防水軟管、臨時消火栓;對非報驗區域的實船管路進行臨時軟管的暫時性過渡引水至臨時消防栓,待正式船用消防管路報驗結束后拆除。郵輪正式消防管路中,0甲板及5甲板的兩條環路是影響船上消防水平面覆蓋范圍的重要因素,因此,消防水環路的完工狀態直接決定了臨時消防水與正式消防水的切換時機,施工過程中與建造口溝通優先確保消防水環路的完整性。

2)消防栓點位覆蓋方面。通過正式消防管路的逐步替換,正式消防栓點位更加貼近安環的要求,點位可選取梯道外的其他的區域,如第四主豎區無梯道位置,覆蓋面更廣。

3)穩定性方面。前期為避讓舾裝安裝,消防管路不得不在各個點位配合著進行拆裝,這會導致①末端消防栓無壓力,如發生火情將無水源可用;②管路內都為淡水保壓,拆管不可避免產生淡水泄漏,可能存在對貴重內裝設備、電氣設備、絕緣棉等造成破壞,導致財產損失。郵輪實船管路替換后,消防管路基本沒有發生拆裝事宜,大大提高了系統的穩定性。

5 改進及展望

1)系統布設時間優化。由于前期船上火災風險并不突出,為減少臨時消防水管路與現場作業干涉,可考慮在船體整體結構貫通后在進行臨時消防水系統安裝。同時可與建造口溝通進行消防系統工序前移,在通過試壓包分包,在總段階段完成郵輪消防水系統的試壓工作,通過提前推進“三通一排”進展,確保正式消防水能用、可用。

2)上船管線走線的優化。現有臨時消防水管路以船體內梯道作為主要布設節點,因此必然與梯道施工相沖突。建議在后續船型建設過程中,考慮利用登船塔消防水管路進行消防水傳輸,由外側進行消防水供給,最大程度減少臨時管路與現場作業干涉。

臨時消防水系統,作為船上正式系統啟用前的保障手段,可確保結構、舾裝、內裝階段的火災具備迅速撲滅的條件,就經濟實用性而言,此系統在維保良好的前提下,可通過更換部分船上設置管道達到2號船重復使用的效果。臨時消防水系統是整體郵輪消防管控系統中不可或缺的一環,僅靠臨時消防水系統,是無法做到災前預防,檢測等流程的。只有結合臨時消防報警、臨時廣播、臨時煙感探頭等一系列系統才能做到火災從預防到撲滅的閉環。同時此系統的應用不可或缺的還有使用人員的消防素質加強,不論是消防站內報警信號的處理以及泵組啟泵時機的判斷,還是現場發生火情后選取最近消火栓的判斷能力,都需要在一次次演習中不斷加強提高。