長江車客渡船消防噴淋系統(tǒng)優(yōu)化

李燁淳

(南京市板橋汽渡服務(wù)中心，江蘇 南京 210039)

0 引言

近年來，物流業(yè)高速發(fā)展以及長江大橋?qū)Τ挢涇嚒⑽ｋU(xiǎn)品車輛限制通行，長江汽車渡運(yùn)有很大發(fā)展。車客渡船是一種穿越主航道從事短途載運(yùn)汽車(包括危險(xiǎn)品車輛)、渡運(yùn)旅客的特種船舶，車客渡船在航運(yùn)過程中易發(fā)生碰撞、危險(xiǎn)品泄漏、燃油泄漏、觸損、擱淺、火情等事故，這些事故嚴(yán)重威脅著人民群眾的生命安全及國家財(cái)產(chǎn)安全。因此，規(guī)范對車客渡船的安全要求逐年提高，如必須配備機(jī)艙CO2滅火系統(tǒng)、火災(zāi)探測報(bào)警系統(tǒng)、機(jī)艙滑動水密門開閉指示及控制(駕駛室)等系統(tǒng)。按照《內(nèi)河法定技術(shù)檢驗(yàn)規(guī)則》(2011)的規(guī)定，航行時(shí)間不大于0.5 h的車客渡船屬于第五類客船[1]。目前長江上運(yùn)營的該類船有些只配1臺消防泵，但在應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)如果發(fā)生火情特別是橋架下發(fā)生火情，該消防泵作用偏弱不能立即將火情消滅在萌芽中，火情如不能控制會迅速蔓延至上層甲板及駕駛甲板。為此，本文以長江49 m全回轉(zhuǎn)車客渡船為研究對象，從消防噴淋設(shè)備配備的布置、電站負(fù)荷分配、自動化控制等方面進(jìn)行分析和改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了消防噴淋系統(tǒng)的優(yōu)化，在實(shí)際使用中具有重要意義。

1 消防噴淋動力設(shè)備配置和控制模式

1.1 動力設(shè)備配置

該船機(jī)艙設(shè)1臺電動消防/艙底泵，電機(jī)功率為11 kW，額定電流20 A；設(shè)2臺電動消防/甲板噴淋總用泵，電機(jī)功率15 kW，額定電流30 A。3臺水泵入口各安裝1只電動碟閥，出口匯總為消防總管總管上安裝1只電動碟閥。

1.2 控制模式

消防噴淋系統(tǒng)設(shè)有聯(lián)動模式和單動模式。駕控臺、機(jī)艙入口、主配電板3處分別設(shè)置消防噴淋啟動按鈕(一鍵起動即聯(lián)動模式)。主甲板發(fā)生火情時(shí)，這3處的任何一處可以立即啟動消防噴淋系統(tǒng)。該系統(tǒng)按既定的邏輯關(guān)系分別啟動3臺水泵和4套電動碟閥，動作完畢后消防噴淋進(jìn)入應(yīng)急工作狀態(tài)。該系統(tǒng)保留了3臺水泵4套電動碟閥單動功能，即可以分別啟動3臺水泵和4套電動碟閥。單動模式動作比較繁瑣，可以作為調(diào)試設(shè)備用。

2 電站負(fù)荷分析

2.1 設(shè)備負(fù)荷計(jì)算

該船設(shè)置75 kW發(fā)電機(jī)2臺：工作1臺,備用1臺，電力負(fù)荷計(jì)算如下：航行工況用電30 kW，發(fā)電機(jī)負(fù)荷率為40%；進(jìn)出港工況用電52 kW，發(fā)電機(jī)負(fù)荷率70%；停泊工況用電20 kW，用岸電；消防噴淋工況用電62 kW，發(fā)電機(jī)負(fù)荷率83%。

由于發(fā)電機(jī)功率較小，為減少電機(jī)啟動對電網(wǎng)的沖擊，該船電機(jī)功率11 kW以上電機(jī)啟動均采用Y-Δ 降壓方式啟動。

發(fā)電機(jī)額定電流為135 A，規(guī)范對發(fā)電機(jī)的保護(hù)功能如下：

(1)過載預(yù)報(bào)警功能：過載 1.1倍額定電流(149 A)，經(jīng)延時(shí)15 s保護(hù)裝置動作。

(2)過載長延時(shí)保護(hù)功能：過載 1.25倍額定電流(169 A)，延時(shí)20 s動作。

(3)過載短延時(shí)保護(hù)功能：過載 2.5倍額定電流(338 A)，保護(hù)裝置在0.2～0.6 s內(nèi)動作。

(4)欠壓保護(hù)功能：當(dāng)發(fā)電機(jī)端電壓降到額定電壓70%～35%(280～140 V)時(shí)延時(shí)2～3 s動作。

2.2 設(shè)備負(fù)荷分析

為了減少水泵啟動對電網(wǎng)沖擊，本船的消防水泵啟動采用Y-Δ 降壓方式啟動和3臺水泵分時(shí)順序啟動這2種方式。

電動機(jī)直接啟動時(shí)啟動電流為5～7倍額定電流，Y-Δ 降壓方式啟動電流為直接啟動電流的1/3，電機(jī)啟動時(shí)間按5 s考慮。15 kW水泵Y-Δ 降壓方式啟動電流為60 A，11 kW水泵Y-Δ 降壓方式啟動，電流為40 A。使用消防噴淋系統(tǒng)的同時(shí)切斷非重要負(fù)載，這時(shí)負(fù)載總功率為26 kW，負(fù)載電流為47 A。啟動第1臺水泵時(shí)負(fù)載總電流為107 A，5 s后負(fù)載總電流為77 A；啟動第2臺水泵時(shí)負(fù)載總電流為117 A，5 s后負(fù)載總電流為97 A；啟動第3臺水泵時(shí)負(fù)載總電流為157 A，5 s后負(fù)載總電流為127 A。計(jì)算結(jié)果顯示，消防噴淋系統(tǒng)工作時(shí)的最大峰值電流為157 A，持續(xù)時(shí)間為5 s以內(nèi)，所以滿足發(fā)電機(jī)保護(hù)的整定要求。

3 消防噴淋系統(tǒng)電氣控制原理

消防噴淋系統(tǒng)工作是通過西門子模塊及控制程序完成的，流程如下：艏駕控臺、艉駕控臺、機(jī)艙入口3處設(shè)啟動和停止按鈕，發(fā)生火情時(shí)任何一處按下消防噴淋系統(tǒng)啟動按鈕則消防噴淋系統(tǒng)立即投入工作。為了減少啟動水泵對電網(wǎng)沖擊，3臺水泵均采用星三角降壓啟動，通過模塊程序可以使3臺水泵分時(shí)啟動。在3臺水泵啟動時(shí)，3臺水泵進(jìn)口蝶閥分別隨泵啟動而打開，第1臺水泵啟動時(shí)消防總管電動蝶閥同時(shí)打開。3臺水泵啟動完畢，4只蝶閥也打開，消防噴淋系統(tǒng)進(jìn)入工作狀態(tài)。

該系統(tǒng)特點(diǎn)是一鍵啟動使消防噴淋系統(tǒng)進(jìn)入工作狀態(tài)，節(jié)省了操作時(shí)間；另一個(gè)特點(diǎn)是分時(shí)順序啟動減少了啟動水泵對電網(wǎng)的沖擊。該系統(tǒng)為一鍵啟動自動進(jìn)入消防噴淋工作狀態(tài)，同時(shí)具有手動功能即3臺水泵、4只蝶閥可以分別手動控制。消防噴淋系統(tǒng)電氣控制原理圖見圖1～圖2，控制模塊圖見圖3。

PK—模塊繼電器；Q11—開關(guān)；HK—接觸器；HL—指示燈；F1—熔斷器；T1—控制變壓器；1M—電動機(jī)；SB—按鈕；KH—熱繼電器；KA—繼電器；KM—按觸器。

FU—熔斷器；T—控制變壓器； GXK、GZK、KZK、KXK—限位開關(guān)；DK—開關(guān)；KT—時(shí)間繼電器；MTH—遠(yuǎn)程觸點(diǎn)；RJ—熱繼電器。

SA—開關(guān)；ESB—應(yīng)急按鈕。

4 結(jié)論

49 m全回轉(zhuǎn)車客渡船2018年交付使用，模擬火情發(fā)生后該系統(tǒng)可迅速投入使用將火情消滅，消防噴淋系統(tǒng)試驗(yàn)結(jié)果達(dá)到設(shè)計(jì)要求，實(shí)踐證明該系統(tǒng)非常實(shí)用。

(1)該系統(tǒng)做到了在3處任何一處一鍵啟動噴淋工作，減少了繁瑣的動作，同時(shí)保留了各個(gè)手動啟動功能。

(2)該系統(tǒng)兼顧了甲板沖洗功能。

(3)該系統(tǒng)采用分時(shí)順序啟動水泵，可減少啟動電流對電網(wǎng)的沖擊。

(4)該系統(tǒng)啟動過程中也可以對電動碟閥進(jìn)行控制。

(5)該系統(tǒng)可以一鍵停止泵及電動碟閥的關(guān)閉，泵停止后關(guān)閉電動碟閥。