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摘要: 通过对传统气体灭火系统与火探管自动灭火系统的对比，同时根据大屏幕的特点，得出火探管自动灭火系统更适合对大屏幕的保护，结合工程实践给出了具体的应用方法，为日后该系统在国内的推广应用起到参考借鉴的作用。
火探管式自动探火灭火装置（以下简称火探）是一套简单、低成本且高度可靠的独立自动灭火系统。它无需电源，无需专门的烟、温感探测器，无需复杂的设备及管线，利用自身储压，依靠一根经充压的火探管和一套火探瓶组就能快速、准确、有效地探测及扑灭火患。是集报警和灭火于一体的一种新型灭火装置，尤其适用于困扰人们已久的对配电板、控制箱、电缆线槽、大屏幕等易发生火患的局部空间的防火，并已受到国际及国内消防界的重视。
关键词：火探管式；自动灭火装置；大屏幕；应用
1、工作原理
火探装置是由装有灭火剂的压力容器、容器阀及能释放灭火剂的火探管和/或释放管等组成。将火探管置于靠近或在火源最可能发生处的上方，依靠沿火探管的诸多探测点(线型)进行探测。一旦着火时，火探管在受热温度最高处被软化并爆破，将灭火介质通过火探管本身(直接系统)或喷嘴(间接系统)释放到被保护区域。从而达到自动探火、灭火的目的。其中，火探管是高科技领域开发的新品种，是一种高科技非金属合成品。它集长时间抗漏，柔韧性及有效的感温性于一体，在一定温度范围内爆破，喷射灭火介质或传递火灾信号。
2、火探特点
2.1传统灭火方式的缺点
2.1.1 烟感探测或者温感探测都需要达到一定程度才能够实现报警，因为烟感或者是温感均装置在房间的顶部，当烟感或者温感探测到并发出火警时，意味着火灾已经从机柜内部蔓延到机柜外部，已对设备造成了很大的损失。
2.1.2 救火速度慢
火警信号传输到控制中心，再由控制中心下达指令，因为无人值守变电站一般设置在比较荒僻的地方，等到救援人员赶到现场进行扑救时，火势已蔓延，灭火器显得微不足道了。即使调用消防队来灭火，水对电器设备造成的破坏有可能比火患还严重，对设备运行所造成的损失已无法挽回。
2.1.3 现在的无人值守变电站具有应急供电切换功能
如站内机柜产生火患不能及时扑灭，马上会波及其它机柜，导致整个变电站的停止运行，带来不可估量的损失。
2.1.4 设备自动化程度不高
如上传一些干扰信号，干扰了监控人员的判断，有时难免会遗漏掉大量信息中的一部分，如果遇上网络通信不畅的问题，火警不能及时报至指挥中心，就会对无人值班变电站安全运行造成干扰，而这些干扰会演变为造成事故或事故扩大的重要因素。
3、工程实例
随着国民经济的迅猛发展，通讯、电力、石化行业中大量机站、变配电室、无人值守变电站、大型交通枢纽调度中心的建设，使得它们的运行保护成为头等大事，而这些机房设备的火灾隐患一直是困扰着用户的难题，火探的出现填补了这方面的空白。现就结合铁路调度中心的大屏幕的消防保护浅谈火探的应用。
目前，国家已建成的客运枢纽调度中心项目：部调、北调、上调、广调和武调，每个中心都建有一个大型的指挥调度大屏幕，均采用技术最先进的DLP背投式大屏幕。它是由多个投影单元组合而成，具有无缝拼接，高亮度，色彩丰富，可7×24h连续工作等特点，因而被广泛应用。DLP背投式大屏幕，因其存在设备整体造价高，设备本身（投影灯）发热量大，用电量大，设备密集度高等因素，且设置于调度大厅内，现场人员较多，所以是重点消防防护对象。但由于设备整体巨大，所处空间人员密集，如采用常规的自动消防设备对其进行防护，不但造价高，且无法满足现行相关规范的要求，还有可能对设备及现场人员造成二次危害。通过性能化设计，经专家论证，我们选用了近几年出现的一种新技术产品--火探管式自动探火灭火装置对大屏幕进行保护。
火探管式自动探火及灭火装置是近几年才从欧洲引进的一个高科技产品，它是一种小型的自动气体灭火装置，它打破了原有气体灭火系统只对设备所处建筑空间进行保护，以防止火势蔓延的传统消防理念，它是对设备本身的完全保护。这个系统是通过一根布置于设备内部的火探管，探测寻找到起火点，并通过火探管自身输送灭火介质将火扑灭。此系统最大优势就是能在火灾发生的初期就被探测到并立即将其扑灭在萌芽状态，不会危及到相邻投影单元，最大限度地减小火灾给设备造成的损坏，且对室内人员不会造成伤害。采用这个系统，我们只需将火探管布置于每个投影单元内的易起火点，如投影机芯、电源模块、电缆等附近，就可以有效的抑制火灾，保护设备。
通过火探管式自动探火灭火装置的技术特性可以看出，火探管的敷设位置正确与否，是能否及时消灭火灾的关键。因此，用火探装置对大屏幕进行保护时，布置方案要针对被保护的大屏幕产品的结构特性进行设计，要充分分析了解大屏目产品的火患点位置，使火患点置于火探管有效的保护范围内。
3.1大屏幕产品结构分析
新建客运专线广州调度所大屏幕采用的是广东威创视讯公司生产的DLP背投式大屏幕产品。该大屏幕是由168个投影单元组成（42列，每列4个），每个投影单元的尺寸为长1.62m×宽0.981m×高1.215m。每个投影单元内有投影机芯（附带通风设施）、开关电源模块（输入220V,输出5V）、信息控制模块（内含开关电源）、通讯及电源电缆、机芯位置调节机构、反射镜板等。另外，每列投影单元底部基座内设电源控制器一台，光纤端子排一个。如下图所示：
投影单元 基座
投影单元内主要火患点为开关电源模块、信息控制模块、电源电缆。可燃物为单元箱体内各类电缆。因威创视讯产品的投影机芯带有通风散热装置，故机芯不作为防护点。
基座内的电源控制器为防护点。
电源模块位于投影单元箱体底部，信息控制模块位于投影单元左侧。除投影机电缆外其它电缆主要敷设于左侧竖向槽盒内。无论电源模块还是信息控制模块均有封闭的金属外壳，且可燃烧物质有限、火荷载小，内部发生火患时不易蔓延至外部，而最易引发火灾的是与其相连的电缆，因此火探装置重点防护投影单元内的电缆。
综上所述，针对大屏幕的结构特点，火探装置需重点防护开关电源模块、信息控制模块、电源控制器、电缆。
3.2设备选型
考虑到调度大厅内人员的安全，在这个项目中我们选用七氟丙烷火探管式感温自启动灭火装置来对大屏幕进行保护。每个投影单元为一个相对独立的箱体，根据《火探管式自动探火灭火装置设计、施工及验收规范》采用一套装置保护一列的4个投影单元，共计整个大屏幕需要42套七氟丙烷火探灭火装置。
根据《火探管式自动探火灭火装置设计、施工及验收规范》（DB22/T465-2009）火探装置用量按照下式计算。
（1）火探管式自动探火灭火装置的灭火剂设计用量应按下式计算：
M=Q×V
式中 M-------火探管式自动探火灭火装置的灭火剂设计用量(kg)
Q-------每个单位容积所需灭火剂的最小量（kg/m3）
V-------防护区的容积(m3)
（2）灭火剂的实际用量应按下式计算：
G =P×N
G≥M
式中 G-----灭火剂的实际用量(kg)
P-----单个火探管式自动探火灭火装置贮存容器的灭火剂充装量(kg)
N-----火探管式自动探火灭火装置贮存容器的数量
M-----火探管式自动探火灭火装置的灭火剂设计用量(kg)
（3）本项目中大屏幕每个投影单元的尺寸一般为宽1.62m×宽0.981m×高1.215m, 整个大屏幕由4层排列，每层42个投影单元拼接而成，根据组合分配原理，每个投影单元为一个防护区。根据以上公式计算方法如下：
1）计算设计用量
每个投影单元体积为V=1.62×0.981×1.215=1.931（m3）
七氟丙烷火探管式感温自启动灭火装置单位体积所需灭火剂最小量Q=0.7kg/m3
每个投影单元灭火剂设计用量M=V×Q=1.931*0.7=1.352（kg）
2）计算实际用量
G=P×N=3×1=3(kg)
满足G>M的要求。
3）选定火探装置规格和数量。
根据M=1.352kg，可选择3kg的七氟丙烷火探管式感温自启动灭火装置，火探管的最大长度为30米，经计算可选用型号为：WZ-Q/T-FA/F3七氟丙烷火探管式感温自启动灭火装置来对大屏幕进行保护，每套装置保护一列的4个投影单元，共计整个大屏幕需要42套七氟丙烷火探管式感温自启动灭火装置。
4）考虑到每个投影单元的箱体并非完全封闭，如有必要也可将相邻的两套火探装置末端连接起来，以增加一倍的灭火剂量及延长一倍的喷射时间，提高安全系数。
3.3设备技术参数表：
表三 火探管式感温自启动灭火装置规格及型号
3.4布置方案
整体布置示意图如下：
3.4.1瓶组布置方案
火探瓶组的固定位置：背投大屏幕的底座是1.2米—1.5米高，火探容器高度为0.39米，外径为0.14米，含瓶头阀是0.45米高，把火探瓶组固定在背投大屏幕的底座内，落地安装（如下图所示），固定方式采用专用绑带固定于壳体底部边缘。每套火探装置可保护一列4个投影单元。
3.4.2火探管布置方案
3.4.2.1火探管进入投影单元的方式：
火探管是内径4mm，外径6mm，很细的软性管，直径比电缆的直径要细。火探管从瓶组出来后首先要在基座内电源控制器上方绕过，对该设备进行保护，然后沿着电源电缆走向进如投影单元内。
3.4.2.2投影单元内火探管的布置：
投影单元内电源模块及信号控制模块是火探管重点防护的对象，保护这两部位的火探管主要防护电源插线部分和电缆接头处以及连接电源的整条电缆。火探管是贴附在这些部位布置的，因而也不会阻碍光路，并且沿电缆布置不需要厂家为火探管的敷设专门开预留孔，同时此空间内其他设备也可同时进行防护。火探管是盘绕于电源模块上方、投影机下方的部位，并与投影机电缆绑缚，然后延伸至竖向槽盒顺沿电缆走向经过信息控制模块进入下一个投影单元。
3.4.2.3火探管敷设方式：
沿着电缆走向进入每个投影单元，将火探管用尼龙扎带绑缚在电源模块、信息
控制模块及投影机芯临近的金属结构架上，也可以绑缚在电缆上。
⑴试验用灭火装置选用型号为WZ-Q/T-Yee/F3的火探装置一套。
⑵试验目标物为广东威创视讯公司提供的与现场同规格的投影单元箱体一个，在箱体内做灭火实验。
⑶火探装置的安装：火探装置瓶组固定在箱体外侧，落地安装固定。箱体内火探管的敷设位置完全按照施工现场实际位置敷设，在箱体内相应位置用铁丝架设火探管临时固定架，火探管固定于铁丝架上。在终端压力止回阀上接报警铃一只，模拟装置动作后的信号反馈。
⑷模拟火源：以浸过酒精的棉纱为模拟火源。火源分别设置于电源模块和竖向电缆安装位置，即箱体的底部和箱体左侧槽盒内。做为火源的棉纱用铁丝进行固定。
⑸火源与火探管的相对位置：模拟电源模块火源置于底部火探管下方10cm处；模拟电缆火源置于左侧槽盒内。
⑹为与现场实际工况相符，试验用箱体上下及前后封闭，左右敞开。
3.5.2.实验步骤
(1)按上述要求搭建好模拟场景，火源单独设置，两种火源场景分两次实验。
(2)用引火棒引燃可燃物。
(3)记录系统启动、关闭时间。观察及记录实验现象。
（4)灭火后，观察并记录设备损失情况。
3.5.3实验结果
背投箱体内火焰迅速熄灭。 目标物的损失程度：轻微。
四、结束语
(1)大屏幕是调度指挥中心的核心部位，是调度人员的大脑，对铁路运营的安全性以及社会的安全保障非常重要，火探管灭火系统能够准确、安全的起到灭火、保护设备安全运行的作用。
(2)大屏幕布置的空间很大，采用此针对性强的灭火系统，可节省投资。
(3)建议国家有关部门在时机成熟时将地方标准尽快升级为国家规范，使工程技术人员能够准确、熟练、有据可依的使用新产品，更好地为工程建设服务。
论文作者:郑才磊
论文发表刊物:《防护工程》2017年第28期
论文发表时间:2018/2/6
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