關于公路隧道泡沫滅火裝置的改進探索和實踐

藍漢文

摘要 公路隧道水成膜泡沫滅火裝置可撲滅可燃性液體泄漏引起的火災，在公路隧道內廣泛設置，是特長隧道內必須設置的消防設施之一。目前該系統泡沫液比例混合裝置多采用文丘里管，該混合裝置結構簡單，但其性能好壞與壓力差、流量的關系密切。在實際使用中很難消除因消防卷盤軟管的變形等外在因素造成的壓力差及流量不穩定等情況，使得泡沫液無法與消防水正?；旌?，影響該消防設施的性能。文章探索現有的公路隧道水成膜泡沫滅火裝置在正常養護情況下出現的問題及其產生原因，通過改進部分零件和使用方法，使該裝置的問題得以改善、功能得以加強、養護得以簡化、可靠性得以提升。

關鍵詞 公路隧道消防；泡沫滅火裝置；比例混合器；被動泵

中圖分類號 U453.8文獻標識碼 A文章編號 2096-8949（2024）12-0180-03

0 引言

隨著這些年社會經濟的快速發展和科學技術的進步，我國的公路交通得到了快速發展。截至2022年，全國公路里程達到535.48萬千米，共有隧道24 850處。其中長隧道（不小于1 km而小于3 km）6 715處、1 172.82萬延米，特長隧道（不小于3 km）1 752處、795.11萬延米。水成膜泡沫滅火裝置噴射至燃燒物，特別是油類表面形成泡沫覆蓋層，可以有效隔氧、降溫實現撲滅初起火災，補充滅火器的滅火時間，所以在特長隧道內均有設置[1]。

該裝置按《公路隧道養護技術規范》開展日常養護，定期檢查該裝置的使用性能與防渣情況，為了測試泡沫滅火裝置功能的完整性，還需進行噴射測試。但在實際日常養護過程中，發現以下問題：①卷盤內的軟管在抽出或回卷時，經?？ㄈ雰蓪л喼g，導致抽出（回卷）卡住；②消防水倒灌至泡沫液容器內；③噴射出的消防水射程不足且發泡不正常；④泡沫桶內泡沫液流光等異?，F象。另外，在測試泡沫滅火裝置功能的完整性時，若不將軟管完全抽出，則無法正確測試泡沫的噴射情況；若將軟管全部抽出，則需花費很長時間，也影響隧道內車輛的正常行車安全[2]。

1 改進前公路隧道泡沫滅火裝置的工作原理

改進前水成膜泡沫滅火裝置的結構如圖1所示，主要由球閥（供水閥）、比例混合器、軟管卷盤、泡沫噴槍、泡沫容器、出液閥等重要組件構成。其工作原理是：取下泡沫噴槍，先將卷盤內軟管從導向架完全抽出，再打開球閥（供水閥）；待消防水從供水管依次經過過濾器、球閥（供水閥）、比例混合器、軟管，從泡沫噴槍射出；最后打開出液閥，將泡沫液吸入比例混合器，經混合后形成泡沫液噴射至燃燒物表面，使其與空氣隔絕，起到滅火和自救作用。

2 公路隧道泡沫滅火裝置故障原因分析

（1）軟管卡入兩導輪之間，抽出（回卷）卡住。產生原因是：軟管在無水壓的狀態下會變形干癟，當兩導輪之間的間隙過大時，軟管極易卡入兩導輪邊緣之間的縫隙內，導致抽出（回卷）卡住。

（2）消防水倒灌至泡沫液容器內。產生原因是：軟管回卷至卷盤不整齊，導致軟管相互層疊擠壓變形，特別是卷盤內側的軟管管口與卷盤出水口連接處彎折變形，產生不可恢復的永久性形變，導致出水滯阻；另外，泡沫噴槍的多孔板被異物堵住，也會導致出水滯阻。出水滯阻導致比例混合器出口壓力而無法產生負壓區，導致消防水倒灌至泡沫液容器內的現象。

（3）噴射出的消防水射程不足且發泡不正常。產生原因是：軟管回卷至卷盤不整齊，導致軟管相互層疊擠壓變形，特別是卷盤內側的軟管管口與卷盤出水口連接處彎折變形，產生不可恢復的永久性形變，導致出水滯阻，增大了比例混合器出口壓力；另外，過濾器的過濾網被沙土、樹葉等異物堵住，減小了比例混合器的進口流量，導致比例混合器無法產生負壓區，導致消防水射程不足且發泡不正?，F象。

（4）泡沫桶內泡沫液流光。產生原因是：泡沫桶破裂或者在進行泡沫滅火裝置功能測試后，出液閥未關閉或關不緊，軟管內殘余的消防水在回卷時會繼續流出，泡沫液在虹吸的作用下慢慢流光。

3 公路隧道泡沫滅火裝置的改進原則和改進方案

改進需考慮泡沫滅火裝置已在公路隧道內進行了廣泛設置，在保證不對原有裝置大范圍更換和拆卸的情況下，通過修改和增設部分零部件，進行簡捷而有效的改進。同時應考慮增設的零部件設計合理、簡潔有效、經濟耐用，且便于日常巡檢和維護。

在上述改進原則下，從表1所示的4個方面作為研究和改進方向。

4 隧道泡沫滅火裝置的改進和實施

4.1 軟管卡入兩導輪之間，抽出（回卷）卡住的改進

（1）將卷盤內軟管更換成既柔韌又耐壓且在無壓下不會干癟的軟管，可以有效避免該問題發生。另外，在日常檢查中出現卡住時可通過改變軟管抽出（回卷）的操作方法，避免抽出（回卷）卡住現象。具體流程為：先將噴槍附近軟管對折，打開球閥，給軟管充水使干癟的軟管鼓起后，再關閉球閥，最后抽出（回卷）軟管。通過水的壓力將干癟的軟管鼓脹，可有效消除日常檢查中直接抽出（回卷）的卡住問題[3]。

（2）考慮該裝置實際使用人具有的不確定性，可將現有的導輪直徑加大，減少兩導輪之間間隙，也能有效避免軟管卡入導輪之間的問題。

4.2 消防水倒灌至泡沫液容器內的改進

（1）如4.1（1）更換卷盤內軟管或改變軟管抽出（回卷）的操作方法，解決回卷不整齊導致軟管干癟變形而產生的出水滯阻問題。

（2）修改卷盤內圈結構，減少突變臺階。具體流程為：將卷盤進水管和軟管連接處由內圈表面改至內圈內部，再以螺旋線過渡至表面，避免連接處出現彎折。

（3）增加被動泵，加大泡沫液壓力。在比例混合器泡沫液入口端，增加一種依靠水流動力的被動泵（如圖2所示）對泡沫液加壓，以提高泡沫液在比例混合器入口端的壓力。被動泵包括：葉輪、輪座、輪蓋、齒輪A、齒輪B、泵體及密封件和聯軸器。具體原理為：管道內消防水通過葉輪（9）使其被動旋轉，并經過聯軸器（8）帶動齒輪A（5）轉動，齒輪A（5）、齒輪B（4）與泵體（3）組成齒輪泵將泡沫液壓送至比例混合器入口端，再與消防水進行混合。這樣就克服了原比例混合器因壓力差及流量不穩定，導致的泡沫液無法與消防水可靠混合的問題。

（4）維修作業后，及時檢查清理多孔板。前端設有過濾網，但后端多孔板仍然出現阻塞，這是因為滅火裝置在安裝、維修作業后產生的生料帶、垢塊等雜物造成的堵塞。因此，在安裝和維修作業后應及時檢查清理多孔板，在檢查、更換過濾網后也應同步清理多孔板。

4.3 噴射出的消防水射程不足且發泡不正常的改進

（1）如4.1（1）更換卷盤內軟管或改變軟管抽出（回卷）操作方法，解決回卷不整齊導致軟管干癟變形而產生的出水滯阻問題。

（2）如4.2（2）修改卷盤內圈結構。

（3）如4.2（3）增加被動泵，加大泡沫液壓力。

（4）定期檢查，清洗過濾網。消防管道內的銹垢、沙土、樹葉等雜物應及時清除；過濾網孔洞堵塞無法疏通時應進行更換。

4.4 泡沫桶內泡沫液流光的改進

（1）加強檢查人員培訓，避免巡檢后出現出液閥忘關現象；對破損的泡沫桶、出液閥及時更換[4]。

（2）提高泡沫槍懸掛位置。測試后，將原本平躺的泡沫槍頭懸掛起來，使泡沫槍出口高于泡沫液最高液面，消除虹吸現象發生。

5 改進后隧道泡沫滅火裝置的工作原理

改進后的隧道泡沫滅火裝置如圖3所示，其結構基本保持不變，主要由球閥、被動泵、比例混合器、軟管、泡沫噴槍、泡沫容器、出液閥等重要組件構成。其工作原理是：取出泡沫噴槍，將卷盤內軟管從導向架抽出，打開球閥（供水閥）；消防水從供水管依次經過過濾器、球閥、比例混合器、軟管，從泡沫噴槍射出；最后打開出液閥，將泡沫液通過被動泵壓送、比例混合器抽吸與消防水混合后，形成泡沫液噴射至燃燒物表面，使燃燒物與空氣隔絕，起到滅火作用。

6 隧道泡沫滅火裝置改進前后的效果對比

（1）加大導輪直徑后，原來的軟管不會卡入導輪之間，抽出（回卷）順暢。

（2）提高泡沫槍懸掛位置后，不存在泡沫液倒吸流光現象。

（3）針對現場軟管變形、導致出水滯阻、消防水倒灌至泡沫液容器內、發泡不正常的泡沫滅火裝置，增加被動泵后，異常現象均得以消除。

（4）卷盤內軟管更換成PVC鋼絲軟管測試時，也能很好的消除以上異常現象，目前正在尋找和測試滿足卷盤柔韌性、抗壓性、抗老化、抗腐蝕等的軟管[5]。

7 結束語

造成隧道泡沫滅火裝置不穩定的主要原因是比例混合閥進出口的壓差不足，導致該閥失效而無法吸入泡沫液。該研究原則是在不采用外部電力的情況下，依靠內部動力源利用泵將泡沫液壓送至消防管內與消防水進行有效混合。水成膜泡沫裝置經部分改進和增加被動泵后，泡沫液無法吸入問題得到有效改善，提升了裝置的有效性和可靠性。在日常巡查檢查時，可在軟管不抽出的條件下直接檢查泡沫滅火裝置的泡沫性能情況，也解決了養護單位的巡查難題，提升了工作效率。新增的被動泵結構簡單，已經申請實用新型專利，專利申請號為2024204139313。

參考文獻

[1]交通運輸部. 2022年交通運輸行業發展統計公報[N]. 中國交通報， 2023-06-16（002）.

[2]公路隧道設計規范 第二冊 交通工程與附屬設施： JTG D70/2—2014[S]. 北京：人民交通出版社股份有限公司， 2014.

[3]公路隧道養護技術規范： JTG H12/2—2015[S]. 北京：人民交通出版股份有限公司， 2015.

[4]楊可楨， 程光蘊， 李仲生. 機械設計基礎（第七版）[M]. 北京：高等教育出版社， 2020.

[5]黃裕. 國內公路隧道消防滅火系統設計規范的梳理[J]. 中國房地產， 2019（9）： 193-195.