刚性防火幕技术杂谈（二）

【摘 要】从国内外刚性防火幕标准的对比入手，对防火幕相关技术参数、幕体结构、驱动/控制的供电电源、幕体驱动及管理制度等进行讨论，并提出建议。

【关键词】 刚性防火幕；技术参数；幕体结构；供电电源；驱动与控制

【Abstract】From the contrast of rigid safety curtain standards at home and abroad， this paper discussed the fire-proof curtain relatedtechnical parameters， structure， drive/control power supply， the curtain body drive and management system， and suggestions are put forward.

【Key Words】rigid safety curtain； technical parameters； screen body structure； power supply； drive and control

5 防火幕驱动/控制的供电电源

自从国家大剧院的招标文件使用了“防火幕的驱动电源、控制电源（含紧急释放用电）宜采用消防电源供电”的叙述以后，防火幕使用消防电源的说法一直延续至今，几乎所有新建剧场的技术文件都无一例外。这个说法并不准确。合理的说法应该是：在紧急情况（包括但不限于火灾）时，防火幕由应急（消防）电源供电（含驱动电源、控制电源等）。因为没有一个剧场会专门为防火幕及其他消防设备单独设计一路消防电源，只有在紧急情况时使用的应急（消防）电源。

5.1 有关标准的规定

（1）用电负荷等级

根据JGJ16-2008《民用建筑电气设计规范》，用电负荷根据供电可靠性及中断供电在政治、经济上所造成的损失或影响程度，分为一级负荷、二级负荷及三级负荷。剧场中特、甲级剧场的观众厅照明、贵宾室、演员化妆室、舞台机械设备、电声设备、电视转播、消防设备以及照明等均属于一级负荷；甲等剧场的观众厅照明、空调机房及锅炉房电力和照明、乙丙等剧场的消防设备和应急照明属于二级负荷。

（2）一级负荷的供电电源

一级负荷的供电电源应该是：有两个电源供电，当一个电源发生故障时，另一电源不应同时受到损坏。一级负荷较大时应采用两路10 kV或35 kV电源。当一级负荷不大时，应优先采用从电力系统或临近单位取得第二電源，也可采用发电机组。如一级负荷仅为照明或电信负荷时，宜采用不间断电源（UPS）或应急（消防）电源（EPS）作为备用电源；一级负荷中的特别重要负荷，尚应增设应急电源，并严禁将其他负荷接入应急供电系统。

应急（消防）电源可以是：独立于正常电源的发电机组；供电网络中独立于正常电源的专用馈电线路；不间断电源。

（3）对供电系统的要求

10 kV或35 kV供电系统应做到：同时供电的两回路及以上供配电线路中，其中一个回路中断供电时，其余回路应能满足全部一级负荷及全部或部分二级负荷的供电；在设计供配电系统时，仅对于一级负荷中的特别重要负荷，应考虑一个电源系统检修或故障的同时，另一电源又发生故障的严重情况，此时应从电力系统取得第三电源或设置自备电源；应急电源与正常电源之间必须采取防止并列运行的措施。

概括以上规定，可以认为：标准关于供电电源的类型中，并无消防电源的概念，只有应急电源的说法；一级负荷供电系统的可靠性是相当高的，因为规定了当一个电源发生故障时，另一电源不应同时受到损坏；应急电源有多种，包括作为动力供电的不间断电源和为计算机网络系统及其他电子设备提供电力供应的不间断电源，也可为独立的发电机组。

5.2 应急（消防）电源（EPS）

在现代剧场设计中时，经常会遇到设不设置应急（消防）电源的问题。EPS是重要建筑物中为了电力保障和消防安全而采用的一种应急电源，是在火灾情况下向消防用电设备供给电能的独立电源。由于主要用在火灾情况下向消防设备供电，又称应急电源或应急消防电源（也有简称消防电源的）。

EPS（Emergency Power Supply）是以弱电控制强电变换的备用交流电源装置，是一种应急供电装置，用作在市电突发（或在火灾情况下）停电时的备用电源。主要使用在民用建筑消防系统等领域，其目的是在建筑物发生火灾时，为疏散照明和其他重要的一级供电负荷提供集中供电。

EPS的主要应用场所有：机场、体育场馆、剧场、影院、娱乐场所、医院、厂房等。根据负载类型，基本分为三类：照明型、照明/动力混合型和动力变频型。在剧场应用中主要为照明/动力混合型。

EPS及其配电的基本特性有：可靠性、耐火性、安全、有效、便捷性。

5.3 不间断电源（UPS）

UPS（ Uninterruptible Power System）用于给计算机及计算机网络系统或其他电力电子设备提供不间断的电力供应。UPS设备通常对电压过高和电压过低都提供保护。

6 幕体结构、驱动及其他

自1980年国内解放后第一台舞台防火幕应用于中央戏剧学院实验剧场以来，国内防火幕的设计在不断改进与提高，从幕体结构、驱动装置、密封结构、自重下降释放装置等都在向国际靠拢，特别是自国家大剧院建设以来，大量借鉴国外技术，总体设计与制造水平已经接近国外先进水平。结合多年的设计经验，笔者对防火幕设计提出一些看法，供参考。

6.1 幕体、密封与导轨

（1）国外及国内的卷扬机钢丝绳与幕体框架的连接，均有双绳或双分支（复式）和单绳的设计，从安全和设备平衡的角度考虑，建议采用双绳结构。

（2）多数国家的习惯和实际使用的要求，幕体上均不设置供演职人员进出的小门，例如奥地利标准NORM M9630-4《消防安全机械设备》中就明文规定不容许有门及其他任何开口；也有容许设置的，如德国不少剧场的防火幕就有供演职人员进出的小门。笔者建议幕体上不要开门，因为加一个小门，会带来很多麻烦，比如门和幕体的密封结构、门开闭器形式与尺寸的选择、带门幕体的耐火试验方法、操作时开门的权限等等问题，都是很难抉择的。

（3）在幕体四周应设置连续有效的密封，密封不能影响幕体的正常升降，幕体的正常升降也不会导致密封的破坏。国内在防火幕两侧多使用简单的迷宫式密封，但是迷宫式密封结构因结构间隙大，产生的阻力小，对烟气的密封效果不会很好；国外有采用弹性滑块密封的，但是可能运动阻力要大些，对制造精度要求也高些。寻求新的密封结构和密封材料应该是当前设计人员的任务，从环保卫生的角度出发，所有的密封材料不应使用石棉制品或其他可能在高温下挥发产生致癌物质的材料。火灾时，密封结构能容让幕体尺寸的变化，也不因幕体在温度作用下的变形而从密封结构中脱出。

幕体导轨应能阻止幕体的横向运动，形成进一步的密封并承受水平载荷。导轨可适应幕体由于环境或条件变化以及火灾情况下（计算温度300℃）产生的尺寸变化。导轨尺寸应保证幕体下降至舞台面或上升到上极限位置时，幕体不会越出或脱离导轨。

6.2 紧急释放装置

（1）紧急释放装置的设计原则是：任何装置包括液压阻尼缓冲减速装置，在幕体正常电动升、降时不起作用，只在火灾紧急情况时才起作用；缓冲减速装置的缓冲减速作用是受控的，作用位置、下降时间（即各段速度）均是可调的。

當紧急释放装置采用手动打开电动机制动器或电动打开与电动机相连的离合器机构时，卷扬机使用的减速器应是非自锁型。卷扬提升驱动装置的制动器应是常闭型；防火幕的动力和控制电缆宜为耐火型。

（2）国内的常用设计，是卷扬机的传动链上的某轴（一般为卷筒轴）与缓冲减速装置相连接，并形成缓冲减速位置和幕体行程的对应关系，使缓冲减速装置能感知缓冲减速的开始、多级减速位置与停止。液压阻尼系统的缓冲减速装置，由液压泵（电机）、阀和管路组成，体积小、效率高，已经成为主流结构，以前使用过的油缸加阀的结构已鲜有采用了。

图1为中国第一代防火幕缓冲减速装置结构示意图。由北京有色冶金设计研究总院设计，用于中央戏剧学院实验剧场、深圳大剧院和京丰宾馆礼堂。由于手动释放装置的拉手受摩擦系数、制造和安装质量的影响较大，机构笨重庞大，这几台设备或被搁置不用，或进行技术改造不复存在了。

20世纪80年代末，北京保利大厦引进了英国TT公司的设备，采用水平油缸、固定位置节流阀缓冲装置，其结构原理示意图见图2，此后这种装置在多个剧场应用。各设计单位也根据国内情况进行了局部改进。这应该是中国第二代防火幕缓冲减速装置。北京有色冶金设计研究总院和甘肃工业大学使用的较多。

随着国家大剧院建设项目的启动，世界各国舞台机械厂商来华进行技术交流，了解和学习了另一种防火幕缓冲减速装置，是当下国际流行、技术先进、安全可靠的设备，也成为国内普遍采用的形式，图3为其原理示意图。国内厂商的设计在局部结构上可能有所不同（区别主要在节流阀的类型上，多数采用电磁控制阀，也有用机械控制阀的），但基本原理都是基于图3，可称此为第三代产品。

设计时应对液压系统的流量计算加以重视，阀和管路的口径选取留有一定的裕量，便于幕体下降时间的调整。

（3）紧急情况时，使幕体自重下降的设计有打开电动机的制动器或打开卷筒轴传动链上的离合器两种。在紧急情况下可电动打开驱动装置的离合器，这需要设置蓄电池；也可使用手动紧急释放装置打开驱动装置的制动器，使幕体依靠自重下降，并在规定位置缓冲减速。国内防火幕设计，采用后者居多。

（4）手动紧急释放装置的手柄应能对电动机的制动器进行复位操作，手动紧急释放装置的手柄应与卷扬机电源连锁，在正常位置时卷扬机电源接通，在紧急情况下手动紧急释放装置的手柄脱离正常位置，断开卷扬机电源。

6.3 驱动与控制

（1）防火幕的电气控制系统应是个独立系统，通常情况下可以不进入舞台机械设备的主控系统。

（2）防火幕的正常电动升降与紧急释放（电动或手动）装置之间应电气连锁。

（3）紧急情况时，防火幕的驱动电源、控制电源（含紧急释放用电）应自动接入紧急备用电源（应急消防电源）系统。事故后仍由市电供电。

（4）防火幕的控制系统应与剧院消防控制室有机联动，紧急情况时，剧院消防控制室可控制防火幕的电动下降运动。

（5）防火幕要安装可关闭的蜂鸣器和警示灯，电动升降时蜂鸣器关闭，手动释放下降时打开，声音的音量在观众厅内应能听到；警示灯安装于适当位置。

（6）提升卷扬装置应设置上行程开关和上极限行程（超行程）开关，应有上行程开关和上极限开关动作后的行程裕量。上极限开关应是紧停开关，开关动作后设备急停，使设备不会冲顶，以确保安全。

（7）防火幕可从安装于台口侧的就地操作盘、卷扬机电器柜面板两处电动操作防火幕幕体的升降运动。消防控制室只能在紧急情况时控制防火幕的电动下降运动。手动紧急释放装置操纵箱应设置在台口适当位置。

7 管理制度

防火幕的管理制度也是当前剧院管理的一个薄弱环节。建议学习借鉴国外成熟经验，建立完善的操作与维修制度，保证剧院消防安全。其主要内容应包括防火幕的操作与维修应遵照WH/T37-2009《舞台机械 操作与维修导则》执行；防火幕下方禁止堆放任何可能影响其全程下降的物品；除演出、排练及其他类似情况外，防火幕应处于关闭状态，特别是在夜间；每次演出大幕开启前，将防火幕提升打开，演出结束后将防火幕关闭；应交替使用电动机和电/手动紧急释放装置两种方法关闭防火幕；采用电/手动紧急释放装置关闭防火幕一定次数或一定的时间间隔后，应对该装置进行一次彻底检查和维护；每年应对防火幕进行一次全面检修；等等。

经过40多年的发展，防火幕的设计已日臻成熟与完善，除因国家整体工业水平与发达国家的差距外（如通用机械设备制造加工水平、电动机、减速器、制动器的体积、比功率、寿命、噪声等不如发达国家），设计理念和水平已经基本上和国际接轨，能够满足使用要求。在局部结构或材料上仍有继续提高的空间，舞台设备工作者仍需努力。

参考文献：

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