某客滾船低壓水霧滅火系統設計

摘" " 要：本文以某客滾船為例，介紹低壓水霧滅火系統的組成及保護分類、系統水量估算方法、系統滿足客船安全返港要求的布置特點以及設計過程碰到的有關問題。

關鍵詞：客滾船；低壓水霧滅火；火災探測；控制系統；安全返港

中圖分類號：U662.2" " " " " " " " " " " " " " " " " 文獻標識碼：A

Design of Low Pressure Water Mist Fire Extinguishing"System of a RoPax Vessel

ZHANG Lirong1，" SONG Jianhong2

（1. Guangdong GSI Marine Research Center， Guangzhou 511458;" 2. Guangzhou Shipyard International Co.， Ltd， Guangzhou 511464 ）

Abstract： Taking a RoPax vessel as an example， this article expounds the composition and protecting application category of the low pressure water mist fire extinguishing system， analyses flow calculation method of the system， describes the arrangement and design characteristic of the system conforming to the rules requirements of safe return to port for passenger ship and puts forward the problems existing in the system design process of the RoPax vessel.

Key words： RoPax vessel;" low pressure water mist fire extinguishing;" fire detection;" control system;" safe return to port

1" " "前言

火災是影響船舶安全的重要因素，固定式壓力水霧滅火系統作為一種安全、綠色、高效的水基滅火系統，在客船上的應用引起廣泛關注。固定式壓力水霧滅火系統，是利用水霧霧滴降低火焰和火羽的溫度、水蒸氣排氧及降低熱輻射等作用控火或撲火，可劃分為高壓、中壓、低壓系統，其中低壓水霧滅火系統的設計壓力一般為16 bar。低壓水霧滅火系統相對于高壓、中壓系統，因其噴頭要求較低、系統較簡單和安裝工藝要求較低等，具有廣闊的應用前景。

某1 500客3 100 m客滾船是我司承接的車道線客滾船，入級RINA，掛巴拿馬旗。該船總長約218 m，共設6個主豎區，滿足安全返港要求。根據SOLAS第II-2章第10條要求，對載客超過36人的客船，其A類機器處所、控制站、起居處所和服務處所、滾裝處所應設固定式滅火系統保護。該船設置一套低壓水霧滅火系統，供控制站、起居處所、服務處所和A類機器處所滅火保護。本文結合相關規則規范要求，介紹該船低壓水霧滅火系統設計。

2" " 系統組成

低壓水霧滅火系統，主要由水源、水霧泵組單元、備用單元、分區閥、噴頭、控制系統等組成。該船配置2套水霧泵組單元和2套備用單元。

1）水源由船上淡水艙供水，消防水供水作為備用水源，可以是淡水也可以是海水。

2）水霧泵組單元含2臺水霧泵和1臺保壓泵，水霧泵向系統管路提供一定工作壓力的水，保壓泵為日常濕式管路提供穩定的工作壓力；設置2套水霧泵組單元（每套滿足系統要求的100%排量），每套泵組單元含2臺水霧泵（每臺水霧泵滿足系統要求的50%排量）和1臺保壓泵；水霧泵組單元可以自動切換主電源供電或應急電源供電，并設置應急使用的手動啟動。

3）備用單元含1個壓力水柜和1個氮氣瓶，按照FSS CODE要求自動噴水系統設置壓力水柜。在斷電等故障情況下，自動噴水系統壓力下降到設定值時，氮氣釋放到壓力水柜，驅動壓力水柜內的水向系統注水，確保系統最遠噴頭需求的工作水壓力，壓力水柜的淡水儲存量按自動噴水系統1分鐘保護至少覆蓋面積280 m2所需的水量計算。

4）分區閥按FSS CODE要求將A類機器處所、或起居處所等，劃分成若干較小保護區，每個分區閥控制對應保護區的供水，安裝在被其控制的保護區域以外的處所并采用噴頭保護，也可以布置在包覆A60絕緣的非失火危險區域。

5）噴頭通過一定的方式將壓力水霧化成細小的水霧顆粒，分為開式噴頭和閉式噴頭；細水霧噴頭在安裝過程中，需要考慮保護區域、噴頭最大和最小距離、噴頭最大安裝高度以及安裝角度等因素[2]。

6）控制系統是實現水霧滅火系統自動控制或遙控操作的關鍵部件。船上火災探測系統探測到火災，將信號傳輸到聲光報警系統和控制系統，控制系統控制水霧泵或局部水霧分區閥等部件動作，實現自動或遙控滅火。

3" " "系統的保護分類及工作原理

低壓水霧滅火系統，按SOLAS II-2第10條和FSS CODE要求的保護處所劃分為三類子系統。

3.1" 全淹式水霧滅火系統（TF）

對應保護A類機器處所，應符合MSC/Circ.1165要求。該系統采用開式噴頭，帶手動釋放功能的電磁閥作為分區閥，分區閥至噴頭為干管路；TF系統保護區域發生火災，探頭探測到火災，并將信號反饋到聲光報警系統發出火災警報，船員現場核查確認后通過本地手動或在集控室、駕駛室遙控開啟對應分區閥，系統被激活，水霧從噴頭釋放，水霧泵自動啟動補水，同時關閉保護區域的通風。該系統節點圖，如圖1所示。

3.2" "局部水霧滅火系統（LA）

對應保護容積超過500 m3的A類機器處所的內燃機上有失火危險的部位、鍋爐正面、焚燒爐有失火危險的部位和加熱燃油的凈化器，應符合MSC/Circ.1387要求。該系統采用開式噴頭，帶手動釋放功能的電磁閥作為分區閥，分區閥至噴頭為干管路；自動控制通過火警信號激活、開啟常閉的電磁閥，水霧從噴頭釋放，水霧泵自動啟動補水。

3.3" 上建自動噴水系統（ACC）

對應保護控制站、起居處所和服務處所，應符合IMO Resolution A.800（19）要求。該系統采用可熔玻璃泡噴頭、濕管路系統，分區閥為帶限位和流量開關的常開手動閥，系統通過噴頭的感溫玻璃泡破裂后自動釋放水霧。水霧從噴頭釋放后，管路壓力同時下降，當管路壓力下降到11.5 bar，補壓泵自動啟動保壓；當管路壓力繼續下降到10 bar，水霧泵自動開啟送水；當管路壓力繼續下降到5.5 bar，氮氣釋放并驅動壓力水柜向系統注水。該系統節點圖，如圖2所示。

ACC濕管路系統分出若干干管路，服務于控制站、電氣設備間、廚房排煙道等特殊處所；控制站、電氣設備間等采用預作用系統，安裝一個常閉電磁閥和可熔玻璃泡噴頭形成一段干管路，探測系統的信號輸入、激活開啟電磁閥，水流到噴頭，當被保護區域的溫度上升至預設溫度時，玻璃泡破裂，噴頭釋放水霧進入保護區域。該系統節點圖，如圖3所示。

廚房排煙風道水霧滅火支管，接自廚房的濕式釋放管路，安裝一個常閉的手動閥和開式噴頭形成一段干管路，噴頭安裝在排煙管道內并設置防油煙堵塞保護。

冷凍庫的水霧滅火管路設置止回閥，并在止回閥和噴頭之間預填充Temper S-20防凍液解決壓力水凍結問題，其節點圖如圖4所示。

對于以上三類保護子系統，需要注意MSC.1/Circ.1369的要求，TF系統和ACC系統要滿足安全返港要求，而LA系統則不必。

除以上三類保護區域，有些處所SOLAS II-2第10條和FSS CODE沒有明確規定要求設置固定式滅火保護，但從安全返港要求分析為失火事故環圍，按MSC.1/Circ.1369的要求應設置固定式滅火保護，以避免處所火災蔓延后的影響。此類處所的水霧保護類型，按處所類別選擇接近的TF系統或ACC系統。如該船的3#4#雙燃料船底部LNG罐艙，定義為極少或無失火風險的10類輔機處所，從安全返港要求該處所為失火事故環圍，需要設置固定式滅火保護，輔機處所更接近機器處所，所以LNG罐艙設置TF系統。

4" " 系統的參數估算

4.1" "設計流量計算

Qs = k ∑ni=1qi" " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " （1）

式中：Qs—系統設計流量，L/min；

k —安全系數，取k=1.10；

n —噴頭數量；

qi —單個噴頭的設計流量，L/min[1-2]。

系統的流量取TF系統最大保護環圍噴嘴的需求水量和ACC系統覆蓋280 m2噴嘴的需求水量二者中的大值，通常為前者。經計算，左機艙的水流量為4300 L/min，ACC系統覆蓋280 m2的水流量為1 200 L/min，則系統設計流量確定為Qs=4 300 L/min。

4.2" "水霧泵流量計算

Q =50% Qs" " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " （2）

式中：Q —水霧泵的設計流量，L/min；

Qs —系統設計流量，L/min [4]。

由公式計算可得Q =129 m3/h。

4.3" "淡水艙儲存水量計算

規格書要求TF和ACC系統應有持續30分鐘淡水滅火能力，LA系統應有持續20分鐘淡水滅火能力。考慮機艙可能會出現LA、TF先后釋放的情況，則淡水艙的儲存水量應為下述最大值：

1）最大環圍的TF 30分鐘水量+ LA 20分鐘水量；

2）居住處所280 m2噴嘴30分鐘水量。

由計算結果可知，左機艙（含圍井、艙底）的TF系統30分鐘水量 + LA系統20分鐘水量為最大值。通過系統設計流量的計算公式，算出LA最大保護分區的水量為120 L/min，則淡水艙的儲存水量為4300 x 30 + 120 x 20 ≈131 m3。

5" " 系統滿足安全返港的要求

根據SOLAS中關于該船型安全返港的要求，低壓水霧滅火系統應能在事故界限以外保持運行，其設計、布置能有效地抑制火災的初期發展和持續蔓延。

該船配置的2套水霧泵組單元和2套備用單元，冗余布置在2#和3#艏部輔助設備間，為兩個不同的火災、浸水事故環圍，當1套泵組和備用單元失效時，另1套泵組和備用單元仍可供系統正常運行。兩套水霧泵組均由2#淡水艙供水，也可以通過本地消防水管供水，布置簡圖見圖5：2#艏部輔助設備間的2臺泵為1A和2A，3#艏部輔助設備間的2臺泵為1B和2B；該船圍井容積大，專設水霧泵2A和2B服務于圍井，水霧泵1A和1B服務于除圍井以外的其他所有區域；系統服務某個事故環圍外的連通管、分配管或釋放管，均采用普通無縫不銹鋼管+焊接套管連接+外包A60絕緣，或采用薄壁不銹鋼管+帶型式認可的擠壓接頭+外包A60絕緣，或采用加厚不銹鋼管+對焊連接，系統管路在失火環圍內仍視為有效；分區閥盡可能集中布置在艙壁甲板以上，如梯道或Lobby等易于到達的地方，方便船員操作，并加噴頭保護，或布置在包覆A60絕緣的非失火危險處所，保證其在任一分區失火時仍保持有效。通過以上設計及布置，任一火災事故環圍發生不超出界限的火災時，水霧滅火系統可保證釋放總管不丟失，通過分區閥可以隔離事故環圍及釋放管路，水霧滅火系統在火災事故界限以外的處所仍能正常運行，滿足安全返港要求。

6" " " 對有關問題的處理

1）淡水艙用于水霧滅火的淡水量是否應該計入空船重量，RINA船級社規范沒有明確要求。按照MSC.1/Circ.1539要求，船上固定式滅火介質（如淡水）重量應計入空船重量，而MSC/Circ.1165 and IMO Resolution A.800（19）要求水霧滅火系統應設永久海水入口并有持續30分鐘海水滅火能力。該客滾船低壓水霧滅火系統設置了從消防水管的備用接口，可以提供持續30分鐘海水用于滅火，綜合上述，與船檢溝通將系統濕管路和壓力水柜中的水計入空船重量，而淡水艙內的水源不計入空船重量。

2）某客滾船共設置3個淡水艙，1#、2#淡水艙布置在艏部，3#淡水艙布置在艉部。初始布置將1套泵組及備用單元布置在艏部3號設備間，由2#淡水艙供水；另1套泵組及備用單元布置在艉部7號設備間，由3號淡水艙供水，這樣的布置要求2#3#淡水艙均要預留135 m3的淡水用于水霧滅火。后核查意大利掛旗國規范要求，該船型必須配置2個及以上僅服務于飲水系統的專用淡水艙，故將艉部7號設備間的水霧泵組及備用單元移至艏部2號設備間，2號3號設備間泵組都由2#淡水艙供水，這樣修改后只需要2#淡水艙預留135 m3的淡水。

3）目前多數水霧滅火系統廠家僅針對機艙凈艙容≤5 000 m3時，采用機艙TF系統+艙底泡沫滅火或機艙+艙底全TF系統的保護形式取得船級社型式認可；對機艙凈艙容gt;5 000 m3時，目前只有一個廠家做了機艙+艙底全TF系統保護的船級社型式認可。前期編制規格書時，應該注意廠家船級社認證對機艙艙容和艙底的固定式滅火保護形式是否存在限制，如機艙艙容過大則應考慮分艙并注意規格書描述。

7" " "結束語

國內低壓水霧滅火系統在客船上的應用經驗較少，船廠自主研發設計更少，希望本文對某客滾船低壓水霧滅火系統的設計經驗，可以給后續的客滾船設計提供參考。

參考文獻

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[2]俞麗慧，王榮．某客船細水霧滅火系研究[J]．中國修船，2021，34 （04）.