客船固定式CO2滅火系統結構裝置優化方向

張中偉 廣東珠江船務集團有限公司

1.客船固定式CO2滅火系統結構裝置及工作原理

以香港開往澳門某客船SEMCO固定式CO2滅火系統為例(見圖1)，該系統由CO2存儲裝置、本地釋放站、延時器、選擇閥、電磁閥、安全閥、選擇管路、噴嘴等組件構成。

圖1 SEMCO船用固定式CO2滅火系統

CO2滅火劑經加壓以液態的形式存儲于鋼瓶中。當發生火災時，通過操作釋放機構，CO2滅火劑經管路和閥門被輸送至目標艙室，CO2滅火劑迅速氣化吸收熱量并排除艙室內的空氣以降低氧濃度。其滅火機理即通過隔絕燃燒所需要的氧氣（助燃物）產生窒息作用以達到滅火目的。

1.1 CO2存儲裝置

CO2存儲裝置由氣瓶組和瓶頭閥構成。CO2鋼瓶為目前國際標準68L/45kg氣瓶，瓶體上印有重量、容積、液壓試驗日期、出廠編號等,瓶頭閥設有安全膜片、閘刀和啟動電磁閥。通過遠程控制啟動電磁閥或手動旋轉轉輪使閘刀刺穿安全膜片來完成釋放，此時CO2滅火劑從存儲鋼瓶經高壓管軟進入集流管總管。

1.2 延時裝置

氣動延時裝置由延時鋼瓶和延時閥構成。延時閥被加壓安裝在延時鋼瓶上，延時閥設有一個喉嘴用以探測延時鋼瓶內的壓力。當CO2滅火劑從存儲鋼瓶釋放進入集流總管后，集流總管上的氣控管路作用于延時閥入口端。當入口端壓力超過延時鋼瓶壓力達到一定閾值后，延時閥的出口端將會打開，延時裝置工作結束。此時，氣體經已開啟的電磁閥通過氣控管路頂起選擇閥手柄的氣缸機構打開選擇閥門，工作管路中的CO2滅火劑從集流總管流向其所在的分管。通過調整延時鋼瓶內的壓力可以設置不同的延時時間，根據SOLAS公約規定要求，CO2滅火劑釋放前的延時報警時間應不低于20s，以保證警報響起后，船員有足夠的時間撤離。一般船上延時裝置的延時報警時間大多設為40s左右。

1.3 選擇閥及噴嘴

選擇閥實現將氣體分配至不同目標艙室的功能，選擇閥含氣控啟動裝置，也可通過手動拉起機械手柄開啟，CO2滅火劑通過選擇閥門后經噴嘴釋放。釋放噴嘴安裝在滅火系統管網末端，按設計要求將CO2滅火劑噴灑到目標區域內以產生窒息作用，將火災撲滅。

1.4 安全閥

在固定式CO2滅火系統的集流管部分，由于選擇閥默認為常閉狀態，在存儲鋼瓶瓶頭閥出口端至選擇閥進口端之間形成了一個密封管路區域。當發生鋼瓶CO2意外泄漏或誤觸放時，該密封管路區域將形成為一個高壓區。在集流總管末端設置一個安全閥，當壓力超過閾值時，安全閥自動開啟卸壓以保證管網系統的安全。

2.操作方法

2.1 遠程釋放

釋放面板安裝于駕駛臺的釋放箱中，打開釋放箱后，CO2報警鈴聲將會立即響應；確保機艙無人后，按下控制關閉機艙風門及消防閘片的按鈕；然后推動開關“1”，這將釋放存儲鋼瓶中的CO2滅火劑；推動開關“2”打開管路中的選擇閥，此時CO2滅火劑經管路輸入至目標艙室。

2.2 手動釋放

打開CO2房門，機艙會即時響起CO2警報；按左/右機艙停止鍵（ESD）關閉機艙的風門、消防閘片；確認所有人已離開機艙，向上拉起對應機艙的釋放閥拉桿，然后逆時針旋轉瓶頭閥閥輪1.5圈手動打開CO2鋼瓶瓶頂的瓶頭閥。

3.固定式CO2滅火系統的控制裝置

根據國際海上人命安全公約（SOLAS公約）和國際消防安全系統規則（FSS規則）修訂案的要求，固定式CO2滅火系統應設置兩套獨立的控制裝置，以將二氧化碳釋放至被保護所，并確保警報裝置的響應。其中，一套控制裝置應用于開啟安裝在將滅火劑輸送至被保護處所的管路上的閥門，另一套控制裝置應用于將滅火劑從存儲裝置中排出。

SEMCO固定式CO2滅火系統作為傳統式的滅火系統，其系統結構（見圖1）由電控線路、氣控管路和工作管路組成。遠程釋放控制原理是通過電控線路作用于由電磁閥和氣控管路組成的電氣控制單元，然后再通過氣控管路來控制選擇閥閥門的開啟。當進行CO2系統手動釋放操作時，無需對電控裝置進行任何設定直接拉起選擇閥機械拉桿即可完成選擇閥門的開啟。

目前應用于珠江水域新型碳纖維船上的KIDDE固定式CO2滅火系統(見圖2)，管路選擇閥和其控制裝置功能由一個執行器完成。當進行遠程釋放操作時，直接由釋放面板的電控單元通過電控線路作用于執行器上的電磁閥來完成管路閥門的開閉動作。當進行手動釋放操作時，拉開執行器的熔斷器，旋轉旋鈕1將執行器由自動模式變為手動模式，然后90度旋轉旋鈕2直接打開選擇閥閥門，將管路中的CO2滅火劑輸送至目標艙室。該系統進行手動釋放操作時，需要先在執行器上對工作模式進行設定，切換檔位后才能手動開啟閥門完成CO2滅火劑的釋放。

圖2 執行器工作原理

對比傳統的固定式CO2滅火系統，KIDDLE系統在整體結構上更為簡化，由于其將電磁閥和氣控管路的功能直接整合于一個執行器單元中，整個系統省去了氣控管路僅由電控線路和工作管路組成，電子裝置通過電控線路直接控制工作管路中選擇閥的開閉。進行手動釋放操作時，則需要手動切換執行器檔位后才能扭動旋鈕開啟選擇閥閥門。

4.客船固定式CO2滅火系統的優化方向

4.1 整體結構精簡化

固定式CO2滅火系統具有非常高的操作和使用風險性，如過操作不當，將會給整個船舶和人員的安全造成重大隱患。因此，日常加強船員對固定式CO2滅火系統的培訓非常重要。從實際情況來看，通常船員對于系統的認知都來自于相關的操作手冊和圖紙，復雜且繁瑣的系統不利于他們更深入的理解系統的結構和閥門控制的作用原理。因此，在滿足標準和功能要求的前提下，更為精簡的系統結構和更少數量功能裝置的固定式CO2滅火系統更有助于船員對于系統的理解和掌握。

4.2 裝置功能集成化

對于傳統的固定式CO2滅火系統，進行遠程釋放和手動機械釋放動作彼此是完全獨立的，通過按順序正確遠程或手動開啟CO2系統的控制裝置即可完成CO2滅火劑的釋放，這樣的系統設計具有一定的不可控性，抗干擾性能較低。回顧多起CO2泄漏事故，很多情況都是船員在對固定式CO2滅火系統進行日常檢查和保養時，意外觸發了鋼瓶瓶頭閥和管路閥門的機械裝置造成的。KIDDLE固定式CO2滅火系統的管路執行器整合了電控和手動釋放功能，在對其進行手動釋放時，需要先對執行器進行換檔設置方可手動操作打開閥門釋放滅火劑，這相當于給CO2滅火劑的釋放加了一層保險，能夠最大限度的規避船員或施工人員因工作失誤非預期手動釋放控制裝置導致CO2泄漏的風險。

5.結語

鑒于船舶固定式CO2滅火系統管理的復雜性和高風險性，船舶公司和業界學者提出了一系列加強船舶人員管理和培訓的措施，公司管理體系也明確了船員和檢驗人員在對固定式CO2滅火系統進行日常檢查和保養工作時應注意的事項和準則，并制定了CO2意外泄漏后的一系列緊急應對措施。除此之外，我們還應關注到廠家在對固定式CO2滅火系統結構的設計和執行裝置的功能所作出的優化，根據實際情況選擇一套設計精簡，操作安全性能高的固定式CO2滅火系統尤為重要。