七氟丙烷氣體滅火系統(tǒng)在內(nèi)燃機車上的應用

鐵路運輸設備長時間高負荷、高頻率運行，發(fā)生火災的風險很高。鐵路機車車輛火災事故不僅給國家財產(chǎn)造成巨大損失，而且嚴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，預防火災的重點部位是柴油機室、電力配電設備室等。對電力機車來說，預防的重點部位是整個機器間。因此，鐵路機車需要配備科學有效的自動消防滅火系統(tǒng)。一、內(nèi)燃機車的火災危險性和特點

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。(2)油路比較復雜。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)電路更復雜。機車內(nèi)的電氣室有大量變配電設備，機車的振動或動物咬傷有時會導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)沒有安裝相應的火災探測報警系統(tǒng)和滅火系統(tǒng)。所以火災初期很難發(fā)現(xiàn)。有嚴重的火災危險。(5)滅火設備不能有效發(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來源，因此很難搶救發(fā)生的火災，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雜，電流更大，部分車型的速度比內(nèi)燃機車快，火災事故的危險不亞于內(nèi)燃機車，因此配備消防設施也很重要。綜上所述，機車內(nèi)有巨大的火災危險，車上用于預防和保護措施的消防設備嚴重不足，每年有數(shù)十輛機車發(fā)生火災事故，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) 對于機車的消防設施，應優(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)設計》認可潔凈氣體滅火劑，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、可燃固體的表面火災、電氣火災。七氟丙烷液相儲存具有良好的穩(wěn)定性，應用于全淹沒系統(tǒng)，滅火機理為化學過程，打斷燃燒化學反應鏈，并輔以冷卻作用，滅火效果好。

（3）七氟丙烷滅火劑是不導電介質(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系統(tǒng)迅速排除?，F(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，如滅火體積分數(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)應用在鐵路內(nèi)燃機車上解決的關鍵技術難題

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11G準高速內(nèi)燃機車上運用始于2004年，為了達到預期的質(zhì)量要求，針對機車的特點解決了以下幾個關鍵技術難題：

（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)設計工作壓力應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構采用導向型浮動式自壓密封結構。這種密封結構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，結構簡單，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構，并增涂密封厭氧膠；

三是增設低壓防泄漏措施，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，既簡化結構，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)油電路復雜的情況，系統(tǒng)設計專用噴頭，對發(fā)動機的油槽、排氣管和氣缸蓋等火災易發(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)過探測器三次相應才確認發(fā)生火災，大大降低了系統(tǒng)的誤報和誤動作。另系統(tǒng)設有自動、手動及機械應急啟動三中方式，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，具有火災探測、火災報警、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)有機結合，各自發(fā)揮其作用，相互支持、互補，形成完整的、科學的滅火系統(tǒng)，確?；馂募皶r撲滅，保護機車的安全。

火車機車火災自動報警系統(tǒng)主要功能：探測火災、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機車批量安裝火災自動報警系統(tǒng)，該系統(tǒng)一直正常運行?；疖嚈C車火災視頻監(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?；疖嚈C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11G準高速內(nèi)燃機車上的應用

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年開始應用在南車戚墅堰機車有限公司東風11G準高速內(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)受機車運行的嚴酷考驗，整個氣體報警滅火系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠，并在關鍵時刻起到關鍵作用。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，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構，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、推廣提供重要技術依據(jù)，也取得了豐富經(jīng)驗?？梢灶A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。