七氟丙烷氣體滅火系統(tǒng)在內(nèi)燃機車上的應(yīng)用

鐵路運輸設(shè)備長時間高負(fù)荷、高頻率運行，發(fā)生火災(zāi)的風(fēng)險很高。鐵路機車車輛火災(zāi)事故不僅給國家財產(chǎn)造成巨大損失，而且嚴(yán)重威脅到人民生命財產(chǎn)的安全，對鐵路運輸?shù)穆曌u產(chǎn)生了不利影響。對于內(nèi)燃機車，預(yù)防火災(zāi)的重點部位是柴油機室、電力配電設(shè)備室等。對電力機車來說，預(yù)防的重點部位是整個機器間。因此，鐵路機車需要配備科學(xué)有效的自動消防滅火系統(tǒng)。一、內(nèi)燃機車的火災(zāi)危險性和特點

鐵路內(nèi)燃機車目前是我國鐵路運輸中的主力機車，全國約有4萬輛，該機車內(nèi)部的主要火災(zāi)危險和危險如下：(1)機車內(nèi)部溫度高。機車高速運行期間，車內(nèi)平均溫度為50~ 70，其中排氣管局部溫度高達600，因此只要有燃油泄漏，就容易發(fā)生火災(zāi)。(2)油路比較復(fù)雜。機車高速運行時會發(fā)生振動，因此很容易發(fā)生柴油跑、冒號、滴滴、泄漏等現(xiàn)象。(3)電路更復(fù)雜。機車內(nèi)的電氣室有大量變配電設(shè)備，機車的振動或動物咬傷有時會導(dǎo)致電氣短路或漏電現(xiàn)象。(4)因為運營中鐵路部門規(guī)定，列車運行速度在120公里/h以上的情況下，不能進行巡視檢查。機車內(nèi)沒有安裝相應(yīng)的火災(zāi)探測報警系統(tǒng)和滅火系統(tǒng)。所以火災(zāi)初期很難發(fā)現(xiàn)。有嚴(yán)重的火災(zāi)危險。(5)滅火設(shè)備不能有效發(fā)揮作用。由于機車內(nèi)部空間狹小，車內(nèi)火災(zāi)發(fā)生區(qū)域長(近8.1米)，目前常用的滅火器是便攜式滅火器，消防人員無法接近火災(zāi)來源，因此很難搶救發(fā)生的火災(zāi)，火勢蔓延得很快。目前，電力機車的數(shù)量正在增加，電力機車的電路更加復(fù)雜，電流更大，部分車型的速度比內(nèi)燃機車快，火災(zāi)事故的危險不亞于內(nèi)燃機車，因此配備消防設(shè)施也很重要。綜上所述，機車內(nèi)有巨大的火災(zāi)危險，車上用于預(yù)防和保護措施的消防設(shè)備嚴(yán)重不足，每年有數(shù)十輛機車發(fā)生火災(zāi)事故，造成數(shù)億韓元的損失(每輛內(nèi)燃機車總造價為600萬韓元/輛~ 1000萬韓元)，因此機車二、機車選擇七氟丙烷氣體滅火系統(tǒng)的依據(jù) 對于機車的消防設(shè)施，應(yīng)優(yōu)先選用七氟丙烷氣體滅火系統(tǒng)，因為七氟丙烷滅火劑具有以下優(yōu)點：

 （1）七氟丙烷滅火劑具有無色、無味，是ISO/CD/14520《氣體滅火系統(tǒng)——物理性能及系統(tǒng)設(shè)計》認(rèn)可潔凈氣體滅火劑，對大氣的臭氧層沒有破壞作用。

（2）七氟丙烷是一種高效潔凈的氣體滅火劑，能夠用于撲救可燃液體和可熔化固體的火災(zāi)、可燃固體的表面火災(zāi)、電氣火災(zāi)。七氟丙烷液相儲存具有良好的穩(wěn)定性，應(yīng)用于全淹沒系統(tǒng)，滅火機理為化學(xué)過程，打斷燃燒化學(xué)反應(yīng)鏈，并輔以冷卻作用，滅火效果好。

（3）七氟丙烷滅火劑是不導(dǎo)電介質(zhì)，不含水性物質(zhì)，不含有固體粉塵、油漬，它是液態(tài)儲存，氣態(tài)釋放。噴放后可自然排出或由通風(fēng)系統(tǒng)迅速排除。現(xiàn)場無殘留物，不會受到污染，善后處理方便。其物理特性見下表：

七氟丙烷滅火劑物理性質(zhì)

（4）七氟丙烷滅火濃度低，充裝密度較大，儲存壓力較低，藥劑儲存位置較小，很適合機車空間小的特點。

綜上分析，針對機車上內(nèi)部空間陜小，沒有太多的位置安裝滅火藥劑貯瓶，溫度較高并長期受到運行振動，不宜采用受溫度影響較大、壓力過高的系統(tǒng)。如CO2系統(tǒng)和IG541系統(tǒng)，由于其受溫度影響大，滅火劑用量過大，盡管CO2系統(tǒng)和IG541系統(tǒng)有較好的綠色環(huán)保性能，但其應(yīng)用量相對容積比過高，要占用較大的空間，因此要在列車上使用有較大的困難，而七氟丙烷則在環(huán)保和使用環(huán)境上都比較適合，如滅火體積分?jǐn)?shù)較小，使用量不大，占用空間小，而且系統(tǒng)壓力不高，受溫度影響小，基本適宜在機車上采用。

三、滅火系統(tǒng)應(yīng)用在鐵路內(nèi)燃機車上解決的關(guān)鍵技術(shù)難題

白沙消防工貿(mào)有限公司生產(chǎn)的“遠紅”牌機車七氟丙烷氣體報警滅火系統(tǒng)在南車戚墅堰機車有限公司東風(fēng)11G準(zhǔn)高速內(nèi)燃機車上運用始于2004年，為了達到預(yù)期的質(zhì)量要求，針對機車的特點解決了以下幾個關(guān)鍵技術(shù)難題：

（1）機車高速運行時平均溫度為50℃～70℃，七氟丙烷滅火系統(tǒng)的常規(guī)使用溫度為0～50℃。要求該系統(tǒng)零部件的材料必須能承受70℃的高溫，而系統(tǒng)設(shè)計工作壓力應(yīng)不高于七氟丙烷滅火劑儲瓶的最大工作壓力值，這樣才能確保系統(tǒng)的安全性。因此，對系統(tǒng)中采用的密封元件要選擇耐高溫材料，在保證滅火性能、噴射性能的前提下，合理調(diào)整滅火劑的充裝量。

（2）滅火系統(tǒng)具有較高的抗振性能，為此對該系統(tǒng)中零部件和安裝組件進行了如下改進：

一是對滅火劑瓶組中采用的容器閥結(jié)構(gòu)采用導(dǎo)向型浮動式自壓密封結(jié)構(gòu)。這種密封結(jié)構(gòu)的最大特點是無論溫度變化怎樣，閥瓣活塞組件上始終有一個作用力，作用在閥門密封口上，結(jié)構(gòu)簡單，不易掉零件，可靠性高。使瓶組密封性得到大大提高，完全能克服因振動引起滅火劑泄漏的缺點，經(jīng)地面和機車上試驗效果很好；

二是各零件采用防松動和脫落結(jié)構(gòu)，并增涂密封厭氧膠；

三是增設(shè)低壓防泄漏措施，以確保系統(tǒng)不泄漏。

（3）滅火系統(tǒng)的具有更高的可靠性、安全性，為此對該系統(tǒng)中的密封部件、啟動部件等進行了如下改進：一是對閥門的運動部件采用固體粉末材料潤滑，永無潤滑干涸、硬化、凝固、卡塞之慮，保證系統(tǒng)啟動性能；二是系統(tǒng)取消附設(shè)氮氣啟動小鋼瓶驅(qū)動裝置，改用滅火劑貯存大鋼瓶啟動裝置，既簡化結(jié)構(gòu)，又保證了足夠的啟動氣源；三是通過電磁驅(qū)動裝置，手動機械啟動操作靈活簡單。

（4）根據(jù)機車內(nèi)油電路復(fù)雜的情況，系統(tǒng)設(shè)計專用噴頭，對發(fā)動機的油槽、排氣管和氣缸蓋等火災(zāi)易發(fā)部件實施重點保護、定點噴射。

（5）為確保滅火的有效性和準(zhǔn)確性，配套采用了紫外火焰探測報警系統(tǒng),安裝3個紫外火焰探測器，經(jīng)過探測器三次相應(yīng)才確認(rèn)發(fā)生火災(zāi)，大大降低了系統(tǒng)的誤報和誤動作。另系統(tǒng)設(shè)有自動、手動及機械應(yīng)急啟動三中方式，確保了滅火動作順利進行。

（6）根據(jù)機車的特殊性，白沙消防工貿(mào)有限公司研制了機車專用氣體滅火控制器，采用RISC單片機控制技術(shù)，具有火災(zāi)探測、火災(zāi)報警、聯(lián)動控制、故障判斷等多種功能。針對列車機車的使用環(huán)境惡劣的情況，為避免產(chǎn)生誤報警、誤動作，對本氣體滅火控制器進行了優(yōu)化設(shè)計，并做多項強化。如：1、針對機車上干擾源多干擾強度大的情況，采取了多級EMC措施和多重預(yù)警處理，極大地減少了誤報警的機率，最大程度避免了對司機的干擾。2、針對可能出現(xiàn)的誤動作情況，增加了多級安全防護，配備有授權(quán)硬件電路，杜絕在非報警情況下的誤動作。3、增加了手動自動切換的方法，減少了按鍵誤操作的可能。4、自動儲存最近500多次發(fā)生的系統(tǒng)事件，完整再現(xiàn)啟動過程，確定啟動原因，可用于追溯已發(fā)生事件的原因和過程。數(shù)據(jù)掉電100年不丟失。

四、火車機車監(jiān)控、報警與滅火系統(tǒng)

火車機車監(jiān)控、報警、滅火綜合系統(tǒng)系統(tǒng)由機車氣體滅火控制器與七氟丙烷氣體滅火系統(tǒng)和視頻監(jiān)控系統(tǒng)組成。三個子系統(tǒng)有機結(jié)合，各自發(fā)揮其作用，相互支持、互補，形成完整的、科學(xué)的滅火系統(tǒng)，確保火災(zāi)及時撲滅，保護機車的安全。

火車機車火災(zāi)自動報警系統(tǒng)主要功能：探測火災(zāi)、啟動滅火系統(tǒng)、接收手動啟動和其他手動操作。白沙消防工貿(mào)有限公司已在DF11G機車批量安裝火災(zāi)自動報警系統(tǒng)，該系統(tǒng)一直正常運行。火車機車火災(zāi)視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要功能：可通過顯示屏在第一時間觀察到火災(zāi)視頻，使火車司機及時停車并手動啟動滅火系統(tǒng)進行滅火，減少損失。

白沙消防工貿(mào)有限公司已在DF4機車上安裝視頻監(jiān)控系統(tǒng)，目前運行正常。火車機車七氟丙烷滅火系統(tǒng)的主要功能：有效滅火。白沙消防工貿(mào)有限公司七氟丙烷氣體滅火系統(tǒng)已在DF11G機車批量安裝，系統(tǒng)長期工作，深受用戶好評。

五、“遠紅”牌火車機車自動報警滅火系統(tǒng)在東風(fēng)11G準(zhǔn)高速內(nèi)燃機車上的應(yīng)用

白沙消防工貿(mào)有限公司生產(chǎn)的“遠紅”牌火車機車自動報警滅火系統(tǒng)與2004年開始應(yīng)用在南車戚墅堰機車有限公司東風(fēng)11G準(zhǔn)高速內(nèi)燃機車上，對動力室和供電室進行保護，總共安裝218臺機車，該產(chǎn)品通過不斷改進，經(jīng)受機車運行的嚴(yán)酷考驗，整個氣體報警滅火系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠，并在關(guān)鍵時刻起到關(guān)鍵作用。公司在開發(fā)火車機車自動報警滅火系統(tǒng)，投入大量的人力、物力，集中公司的所有技術(shù)力量，進行研發(fā)。并得到南車戚墅堰機車有限公司的大力支持。

六、滅火系統(tǒng)在其他內(nèi)燃機車上的應(yīng)用

白沙消防工貿(mào)有限公司的火車機車自動報警滅火系統(tǒng)在DF4機車上的運用，紫外火焰探測器分別對電阻柜、電氣柜、整流柜、同步牽引電機等部位進行監(jiān)控，噴嘴分別也安裝在上述部位進行保護。同時增設(shè)視頻監(jiān)控系統(tǒng)，攝像頭2只，分別安裝在電氣柜與同步牽引電機上部，兩端駕駛室的顯示屏每隔10S，切換一個攝像頭的圖像。顯示屏安裝在駕駛室，以便駕駛員及早發(fā)現(xiàn)火災(zāi)，進行手動操作滅火。

火車機車自動報警滅火系統(tǒng)按上述產(chǎn)品安裝。

因為是舊車改造，條件較差，又不允許改變機車的任何結(jié)構(gòu)，給安裝帶來許多不便，較難處理，外觀也較難做得整潔。

DF4機車上安裝的火車機車火災(zāi)自動監(jiān)控報警滅火系統(tǒng)，歷經(jīng)一年半，目前系統(tǒng)運行正常，沒有發(fā)現(xiàn)故障。這對白沙消防工貿(mào)有限公司開發(fā)的火車機車自動報警滅火系統(tǒng)的升級、推廣提供重要技術(shù)依據(jù)，也取得了豐富經(jīng)驗。可以預(yù)計，在原有其他車型的機車上增加火車機車自動監(jiān)控報警滅火系統(tǒng)是可行的。