某船濕式水消防系統失壓原因分析

摘" " 要：某船為提高消防水快速供水反應能力，采用濕式水消防系統形式。在系統調試過程中在管路完好無明顯外泄情況下多次出現快速失壓故障現象。本文基于系統工作原理和布置情況，通過實船勘查和試驗，對問題的成因逐一排查和分析，定位了故障點，確定了故障原因，提出相應的解決方案，為類似系統故障原因排查提供參考。

關鍵詞：水消防系統；保壓；安全閥；壓力信號開關；噴射泵

中圖分類號：U663.31 " " " " " " " " " " " " " " " 文獻標志碼：A

Analysis of Reasons for Pressure Loss of a Ship’s Wet Type

Water Fire Fighting System

DU Donghai，" QI Shaoyun

（ Guangzhou Shipyard International Co.， Ltd.，" Guangzhou 511462， China ）

Abstract： Wet type water fire fighting system is used for a ship to improve the reaction capabilit of quick fire water supply. In the process of the system commissioning， the rapid pressure loss occurs multiple times in the absence of obvious leakage in the pipeline. In this paper， the troubleshooting one by one and analysis are performed by site investigations and tests on the basis of the system working principle and arrangement， which locates the fault points， identifies the fault causes and puts forward the corresponding solutions， and provides reference for troubleshooting similar system failures.

Key words： water fire fighting system;" pressure holding;" safety valve;" pressure signal switch;" ejector

1" " "引言

某船水消防系統為濕式系統，設計壓力為0.97MPa，在調試過程不斷出現系統壓力快速下降的情況，需要頻繁啟動消防泵以維持系統的正常壓力，增加了泵的故障率，影響系統的安全保障性，給全船消防系統可靠性造成了隱患。系統在裝船后進行過密性試驗，其試驗壓力為系統設計壓力的1.25倍，即1.21MPa，管路無明顯外泄現象，在10分鐘內，系統的壓降不大于5%，即0.06 MPa。然而在功能調試時，發現系統壓力在10分鐘內的壓降達到0.1 MPa。因此在系統調試過程中出現的異常壓降明顯不正常。通過對系統進行一系列的檢測，分析故障原因、定位故障點，確定了解決方案。

2" " "水消防系統配置

2.1" "水消防系統組成

水消防系統的主要組成包括6臺主消防泵、1套保壓裝置、電氣控制元器件、安全閥、截止閥、止回閥、消防栓、管路附件以及相關的管路。其中主消防泵包括容量為285 m3/h×0.86 MPa離心泵5臺，和容量為210 m3/h×0.86 MPa離心泵1臺；保壓裝置包括1個2 m3壓力柜、2臺容量為25 m3/h × 0.86 MPa離心泵，以及安全閥、相關管路和附件；整個系統的電氣控制元器件包括多個壓力傳感器和壓力開關，分別用于壓力顯示和控制消防泵啟停。系統原理見圖1。

2.2" "水消防系統工作原理

此水消防系統屬于濕式系統，系統日常處于待運行狀態下，管路中始終充滿消防水，并通過保壓裝置維持系統工作壓力，只要打開消防栓就能立刻提供滿足SOLAS公約要求的壓力水柱進行滅火。

為滿足在發生火災時任何一處消防栓排水壓力要求，系統設置了三級低壓啟泵信號控制，其中壓力較高的兩級壓力信號開關位于機艙底層的保壓裝置壓力柜上，第三級壓力信號開關布置在干舷甲板的消防總管上。考慮到各壓力信號開關布置的位置間相互存在高度差的情況，三組壓力信號開關的設定值分別是0.7MPa、0.65 MPa和0.6 MPa。在系統處于保壓狀態下，當系統壓力低至0.7 MPa時，保壓裝置的其中一臺水泵就會自動啟動；當系統壓力繼續下降并低至0.65 MPa時，另一臺水泵也會自動啟動，此時兩臺保壓水泵均投入運行，以達到快速提升系統壓力的目的。在兩臺保壓泵都啟動運行后，如果系統壓力仍下降，如其降至0.6 MPa時，控制系統會自動啟動一臺位于機艙的主消防泵，以提升系統壓力來滿足工作要求；其他消防泵則可根據后續實際情況通過手動方式來啟動。

為確保系統不會出現超過設計壓力0.97 MPa而導致系統部件損壞和泄漏的情況，系統設置了超壓保護功能。在保壓裝置上設置了高壓停泵的壓力信號開關和安全閥，設定值分別為0.87 MPa和0.91 MPa，當保壓柜內壓力升高至0.87 MPa時，保壓泵就自動停止。如停泵的壓力信號開關出現故障則不能停泵，而造成壓力繼續升高至0.91 MPa，安全閥就會啟動卸壓，使保壓柜內的壓力下降至正常工作壓力。另外在系統總管上也設置了系統安全閥，如系統壓力升高至0.97MPa時，該安全閥就會啟動卸壓。

該濕式水消防系統配置，保壓裝置能有效地維持了整個系統的工作壓力，任何時間船上的任何地點發生火災，消防栓都能夠立刻投入使用。兩臺保壓泵同時運行時，可滿足1個消防栓及驅動1臺排量為20m3/h的艙底噴射泵進行疏排水所需水量，而無需啟動主消防泵。該配置有利于縮短主消防泵的工作時間，有效降低大設備的故障率，從而提高了設備的可靠性。

2.3" "供艙底噴射泵動力水

本船艙底水噴射泵的驅動水由消防水提供。全船艙底疏排水系統設置了共計15臺噴射泵，具體參數見表1，其中機艙布置有4臺排量為100 m3/h噴射泵，其余11臺噴射泵分別布置在機艙以外的區域內。本船噴射泵采用全船消防水作為動力水。

3" " "故障排查及原因分析

3.1" "故障排查

本船濕式水消防系統失壓故障原因按以下方法進行排查。

1）壓力傳感器故障排查

拆卸相關傳感器進行單獨檢定，檢定結果均符合其標定參數。考慮到本船壓力傳感器的工作是處于動態的，通過采用調換布置位置的方法進行檢測，發現系統失壓問題仍然存在。因此傳感器故障原因可以排除。

2）管路問題排查

根據以往管路系統試驗失壓問題排查的經驗，失壓主要原因包括：（1）系統封閉前管路內存有較多空氣；（2）管路連接處泄漏；（3）管路附件受損發生泄漏。由于全船水消防系統涉及區域多范圍廣，因此采用密性試驗方式分別對各消防主豎區進行逐一排查。

在對各消防主豎區進行密性試驗前，啟動相應主豎區內的消防泵為系統管路泵壓5 min，并打開該主豎區內管路末端的排出閥，排除掉管路內的殘余空氣，盡量消除后續保壓過程中因管路內空氣被壓縮而發生降壓的因素。

在對各消防主豎區進行密性試驗中，對相應的管路連接部位進行逐一巡查，包括法蘭、螺紋接頭、套管等。經檢查，各主豎區內的管路連接部位未發現重大泄漏情況，僅少數幾個法蘭處出現輕微滴漏現象，對法蘭螺栓重新擰緊后再無泄漏，此問題與壓力快速下降現象無關。因此可排除管路連接處泄漏原因。

在對各消防主豎區進行密性試驗中，發現機艙以外的其中一個消防主豎區的系統管路存在較為快速失壓現象，且與在消防控制站觀察到的現象基本一致；隨后利用閥門開閉的方式對該主豎區內各管段進行壓力檢查，發現失壓故障點是位于該主豎區內的安全閥。經對這個安全閥進行拆檢后，發現閥芯和閥盤的密封部位都存在不同程度的損蝕，使閥產生了泄漏。因此可以判斷該安全閥損壞是導致整個系統失壓的直接原因。

3.2" "內在原因分析

基于故障排查，對發生故障的安全閥的相關受損零部件進行了更換，系統降壓問題得到了基本解決，并在此后對系統的工作情況進行了持續觀察。在后續的觀察過程中，發現在主消防泵啟動不久后，系統壓力顯示接近1.15 MPa，大大超過了系統設計壓力0.97 MPa，上述曾出現故障的安全閥就會啟動泄壓。也就是說，之前的系統不能保壓很可能是由于主消防泵啟動后系統壓力過高，系統安全閥啟動卸壓，并且頻繁執行啟閉動作，使閥內零部件密封部位發生損蝕而出現了持續漏水導致的。為此，須對系統進行系統壓力過高的原因排查和分析。

1）消防泵問題

本船所配6臺主消防泵額定流量大，最大達到285m3/h，其性能曲線顯示零流量工況下的排出壓力可達到1.2 MPa左右，表明在主消防泵啟動后，如果系統中沒有足量用戶接收其排水量，就會使消防泵的出口壓力隨之快速升高而達到系統的安全閥起跳壓力，從而出現安全閥泄壓起跳動作。

本船艙底疏排水系統的噴射泵以消防水作為工作水。全船各區域在使用噴射泵對相關艙室污水井執行抽排水作業時，都需要水消防系統運行。從表1可知，噴射泵所需工作水量遠比消防泵排量小，如啟動主消防泵僅為噴射泵供水，往往會因供水量過大而造成系統壓力達到安全閥起跳壓力。

雖然保壓裝置上的2臺離心泵的工作壓力也是0.86 MPa，但其排量小，額定流量約25 m3/h，運行對系統沖擊小，無法對整個消防系統起到快速升壓作用，而且保壓裝置設定了自動停泵功能和安全閥，其設定值均低于系統安全閥的設定值，因此保壓泵工作時通常不會導致消防總管上的安全閥起跳。

在對艙底疏排水系統運轉排查試驗中發現，消防系統安全閥啟動泄壓動作均發生在主消防泵啟動工況，從而驗證了上述推斷正確性。如其頻繁發生，將造成安全閥損壞。

經核實確認，本船主消防泵是定型產品，可在285m3/h × 0.86 MPa/210 m3/h × 0.86 MPa點工作，但其最大工作壓力超過系統安全閥的設定0.97 MPa，導致系統安全閥發生頻繁起跳動作。

2）壓力信號開關設定值問題

本消防系統設置了三級低壓啟泵信號開關，設定值分別是0.7 MPa、0.65 MPa和0.6 MPa，其中設定值較高的兩級壓力信號開關位于機艙底層的保壓裝置壓力柜上，第三級壓力信號開關布置在干舷甲板的消防總管上。根據系統設計邏輯，系統壓力下降時，應該先啟動一臺保壓泵，當系統壓力繼續下降則兩臺保壓泵都要投入工作。但在系統實際工作過程中，發現第二臺保壓泵還沒有啟動，主消防泵就先啟動了。

經過對圖紙和現場布置情況進行比對和分析，發現位于機艙底層的保壓裝置與布置在1甲板的消防總管的高差接近10 m，兩安全閥處的水柱壓力差達到近0.1MPa，超過了第二級與第三級兩者壓力信號開關設定值間的差值0.05 MPa，導致系統在降壓過程中先觸發了主消防泵啟動的壓力信號開關，使主消防泵優先給系統增壓而產生系統超壓問題。說明低壓啟泵信號開關的設定值須考慮到其實際布置高差位置的影響因素。

綜上所述，引起本次故障主要原因是由于主消防泵最大工作壓力超過了安全閥起跳壓力，而未考慮到壓力傳感器布置位置帶來壓力信號的準確性，導致控制主消防泵啟動的實際壓力低于保壓裝置泵啟動壓力而引起主消防泵提前啟動。

4" " 解決措施

在確定故障原因后，對系統中控制泵啟動的壓力信號開關傳感器設定值進行調整，結合艙底水疏排水系統噴射泵的使用要求，調整后分別是0.75 MPa、0.7MPa和0.6 MPa。

對系統按上述辦法處理后重新進行試驗，系統未出現超壓情況，主消防泵未出現先于保壓泵啟動的情況，系統處于保壓狀態下在較長時間內也沒有發生非正常失壓情況。

5" " 結語

在本次故障的處理過程中，通過對系統工作原理梳理和現場勘查，對問題的成因逐一排查和原因分析，定位了故障點，確定了故障原因，有效解決了問題，消除安全隱患，可為類似系統故障原因排查提供參考。