长江车客渡船消防喷淋系统优化

李烨淳

(南京市板桥汽渡服务中心，江苏 南京 210039)

0 引言

近年来，物流业高速发展以及长江大桥对超限货车、危险品车辆限制通行，长江汽车渡运有很大发展。车客渡船是一种穿越主航道从事短途载运汽车(包括危险品车辆)、渡运旅客的特种船舶，车客渡船在航运过程中易发生碰撞、危险品泄漏、燃油泄漏、触损、搁浅、火情等事故，这些事故严重威胁着人民群众的生命安全及国家财产安全。因此，规范对车客渡船的安全要求逐年提高，如必须配备机舱CO2灭火系统、火灾探测报警系统、机舱滑动水密门开闭指示及控制(驾驶室)等系统。按照《内河法定技术检验规则》(2011)的规定，航行时间不大于0.5 h的车客渡船属于第五类客船[1]。目前长江上运营的该类船有些只配1台消防泵，但在应用中发现如果发生火情特别是桥架下发生火情，该消防泵作用偏弱不能立即将火情消灭在萌芽中，火情如不能控制会迅速蔓延至上层甲板及驾驶甲板。为此，本文以长江49 m全回转车客渡船为研究对象，从消防喷淋设备配备的布置、电站负荷分配、自动化控制等方面进行分析和改进，实现了消防喷淋系统的优化，在实际使用中具有重要意义。

1 消防喷淋动力设备配置和控制模式

1.1 动力设备配置

该船机舱设1台电动消防/舱底泵，电机功率为11 kW，额定电流20 A；设2台电动消防/甲板喷淋总用泵，电机功率15 kW，额定电流30 A。3台水泵入口各安装1只电动碟阀，出口汇总为消防总管总管上安装1只电动碟阀。

1.2 控制模式

消防喷淋系统设有联动模式和单动模式。驾控台、机舱入口、主配电板3处分别设置消防喷淋启动按钮(一键起动即联动模式)。主甲板发生火情时，这3处的任何一处可以立即启动消防喷淋系统。该系统按既定的逻辑关系分别启动3台水泵和4套电动碟阀，动作完毕后消防喷淋进入应急工作状态。该系统保留了3台水泵4套电动碟阀单动功能，即可以分别启动3台水泵和4套电动碟阀。单动模式动作比较繁琐，可以作为调试设备用。

2 电站负荷分析

2.1 设备负荷计算

该船设置75 kW发电机2台：工作1台,备用1台，电力负荷计算如下：航行工况用电30 kW，发电机负荷率为40%；进出港工况用电52 kW，发电机负荷率70%；停泊工况用电20 kW，用岸电；消防喷淋工况用电62 kW，发电机负荷率83%。

由于发电机功率较小，为减少电机启动对电网的冲击，该船电机功率11 kW以上电机启动均采用Y-Δ 降压方式启动。

发电机额定电流为135 A，规范对发电机的保护功能如下：

(1)过载预报警功能：过载 1.1倍额定电流(149 A)，经延时15 s保护装置动作。

(2)过载长延时保护功能：过载 1.25倍额定电流(169 A)，延时20 s动作。

(3)过载短延时保护功能：过载 2.5倍额定电流(338 A)，保护装置在0.2～0.6 s内动作。

(4)欠压保护功能：当发电机端电压降到额定电压70%～35%(280～140 V)时延时2～3 s动作。

2.2 设备负荷分析

为了减少水泵启动对电网冲击，本船的消防水泵启动采用Y-Δ 降压方式启动和3台水泵分时顺序启动这2种方式。

电动机直接启动时启动电流为5～7倍额定电流，Y-Δ 降压方式启动电流为直接启动电流的1/3，电机启动时间按5 s考虑。15 kW水泵Y-Δ 降压方式启动电流为60 A，11 kW水泵Y-Δ 降压方式启动，电流为40 A。使用消防喷淋系统的同时切断非重要负载，这时负载总功率为26 kW，负载电流为47 A。启动第1台水泵时负载总电流为107 A，5 s后负载总电流为77 A；启动第2台水泵时负载总电流为117 A，5 s后负载总电流为97 A；启动第3台水泵时负载总电流为157 A，5 s后负载总电流为127 A。计算结果显示，消防喷淋系统工作时的最大峰值电流为157 A，持续时间为5 s以内，所以满足发电机保护的整定要求。

3 消防喷淋系统电气控制原理

消防喷淋系统工作是通过西门子模块及控制程序完成的，流程如下：艏驾控台、艉驾控台、机舱入口3处设启动和停止按钮，发生火情时任何一处按下消防喷淋系统启动按钮则消防喷淋系统立即投入工作。为了减少启动水泵对电网冲击，3台水泵均采用星三角降压启动，通过模块程序可以使3台水泵分时启动。在3台水泵启动时，3台水泵进口蝶阀分别随泵启动而打开，第1台水泵启动时消防总管电动蝶阀同时打开。3台水泵启动完毕，4只蝶阀也打开，消防喷淋系统进入工作状态。

该系统特点是一键启动使消防喷淋系统进入工作状态，节省了操作时间；另一个特点是分时顺序启动减少了启动水泵对电网的冲击。该系统为一键启动自动进入消防喷淋工作状态，同时具有手动功能即3台水泵、4只蝶阀可以分别手动控制。消防喷淋系统电气控制原理图见图1～图2，控制模块图见图3。

PK—模块继电器；Q11—开关；HK—接触器；HL—指示灯；F1—熔断器；T1—控制变压器；1M—电动机；SB—按钮；KH—热继电器；KA—继电器；KM—按触器。

FU—熔断器；T—控制变压器； GXK、GZK、KZK、KXK—限位开关；DK—开关；KT—时间继电器；MTH—远程触点；RJ—热继电器。

SA—开关；ESB—应急按钮。

4 结论

49 m全回转车客渡船2018年交付使用，模拟火情发生后该系统可迅速投入使用将火情消灭，消防喷淋系统试验结果达到设计要求，实践证明该系统非常实用。

(1)该系统做到了在3处任何一处一键启动喷淋工作，减少了繁琐的动作，同时保留了各个手动启动功能。

(2)该系统兼顾了甲板冲洗功能。

(3)该系统采用分时顺序启动水泵，可减少启动电流对电网的冲击。

(4)该系统启动过程中也可以对电动碟阀进行控制。

(5)该系统可以一键停止泵及电动碟阀的关闭，泵停止后关闭电动碟阀。