细谈船用二氧化碳灭火系统
1 开发原因
随着21世纪的到来,人类在海洋上的活动将会越来越频繁,因此,发生火灾的机会也会越来越多,船在海上,火灾的危险性远比陆地上的大:一是因为火灾发生后只能靠自救来扑灭火灾;二是火灾蔓延后人员无法逃生,因此造成的伤亡就非常严重。如果船上没有可靠的消防设备,海上安全是无法保证的。
今年,中国很可能加入世贸组织,这对于我国的造船业是一个机遇。入关后,中国的造船业将会有很大的发展,这与世界造船业的自身特点和发展情况有直接的关系。届时,各种船用配套设备(包
括消防设备)的需求量也会增加。
按照国家的有关规定,运载量在500t以上的船舶必须安装自动灭火系统。然而,目前国内船舶普遍缺乏甚至没有消防安全设施和器材,很多船舶,特别是集体、个体船舶连灭火器都没有。有的即使有灭火设施,也不能开动,一旦发生火灾,其后果不堪设想。可见发展船用消防设备是十分必要的。
在世界各国的船用消防产品中,二氧化碳灭火系统的使用是相当广泛的。船用二氧化碳灭火系统采用了高压贮存、压力操纵和遥控施放的工作方式,灭火时与火灾自动控制报警系统联合使用,能
自动报警、自动控制并可进行气动遥控或手动灭火。全系统性能满足《国际海上人命安全公约》的有关条款,同时也满足我国船级社、船检局和内河钢船建造规范(CCS和ZC)的要求。
船用二氧化碳灭火系统可以应用在海上平台、船舶机舱、泵舱、货舱、油舱、发电间、油漆间、木工间、厨房等各种场合。它的灭火性能高、毒性低、绝缘效果好,灭火时不污染货物、舱室,是一种比较理想的船用灭火设备。1999年初,我厂决定开发船用二氧化碳灭火系统。经过一年多的努力,试制出两套船用二氧化碳灭火系统。经测试,系统的各项性能均达到设计要求;同时各种主要零部件通过了国家船级社的审核;整个系统通过了国家检测中心的检测。
2 设计说明
以CB3329411～10-98《船用二氧化碳灭火装置》、《国际海上人命安全公约》和我国船级社、船检局和内河钢船建造规范(CCS和ZC)的有关条款为设计依据,同时消化了国内外同类产品的性能、特点,结合我厂多年来生产高压二氧化碳灭火系统的经验,提出了系统和各零部件的设计方案,并且在试制过程中不断地对原方案进行修正与优化,得出最终合理的方案。
3 关键问题及解决过程
船用二氧化碳灭火系统的使用环境条件比较恶劣,因此对整个系统的安全性、可靠性要求较高。在试制过程中,我们围绕上述两个问题,解决了系统各部件上的一些技术难题。
a)瓶头阀。瓶头阀是船用二氧化碳灭火系统中的一个重要部件,安全性和密封性的要求很高。为了适应船在海上颠簸摇摆的恶劣环境,设计中采用了四连杆自锁密封机构,提高了抗震性。但是以往陆用瓶头阀的密封材料无法满足船用的要求,必须重新确定密封材料的相关参数,否则就无法解决慢性泄漏问题。通过查阅资料,并且经过多次对比试验,摸清了船用瓶头阀密封材料的相关参数范围,又经过大量的走访和调研,终于在国内一个厂家找到了较理想的材料,基本上解决了船用瓶头阀的密封问题。
b)选择阀。选择阀的规格较多,结构较复杂,设计中既要考虑它的强度、可靠性和密封性,又要兼顾到工艺性和经济性。为此,我们打破了以往的思维定势,将阀体分成几块,分别加工,整体焊
接。这样一来,既保证了阀体质量,又方便了加工,降低了成本。
在对选择阀进行密封动作试验时,发现活门密封圈脱落并且冲击现象较严重。进一步试验分析,发现选择阀在作密封试验时,由于气体进入活门密封槽底部而形成压腔;阀门一旦打开,密封槽底的压力来不及泄放而将密封圈吹出密封槽,造成密封圈脱落的现象。同时,阀体打开时上下腔的压差大,形成了较严重的冲击。针对以上问题,我们重新设计了选择阀的密封结构,调整了密封圈的位
置;并且在活门轴上增加了一个溢流孔,使阀体上腔形成一个气垫。再进行试验,未发现密封圈脱落,冲击现象也大大缓解了。
c)三通选择阀。在开发三通选择阀的过程中,曾经出现过该阀在切换后不密封的现象。经过分析认为是宝塔弹簧太硬,阀体切换后钢球无法到达密封位置所致。重新调整了弹簧的刚度,发现低压时仍有泄漏现象。进一步分析研究,认为与密封圈的硬度和尺寸也有关系。通过调整密封圈的材料和尺寸,问题得到圆满解决。
d)延迟器。船用二氧化碳灭火系统的延迟功能是通过机械方式实现的,这与陆用二氧化碳灭火系统不同。在调试船用二氧化碳灭火系统的延迟器时,其延迟功能始终不够稳定,从而使整个系统的反应时间忽长忽短、忽快忽慢。如果这个问题不能很好地解决,势必影响到整个系统使用的安全性和可靠性。我们在反复试验的基础上,调整了延迟器的相关尺寸,增加了溢流膜片,使延迟器功能达到
了标准规定的要求。
e)技术资料的整改与完善。根据有关规定,开发生产船用消防设备,主要部件的图样和技术资料必须通过中国船级社的审查。我们从1999年6月份起,先后向中国船级社报送了船用二氧化碳灭火系统相关的图样、使用说明书、工艺规程和出厂检验规程等技术资料。中国船级社对我们报送的图样和各类技术资料进行了严格、认真的审查,提出了14条整改意见。我们根据这些意见对相关的图样和技术文件进行了修订和完善。经过半年多的努力,报送的各种船用二氧化碳灭火系统的技术资料通过了中国船级社的审查。
f)工艺文件的编制与完善。船用二氧化碳灭火系统的技术设计评审结束以后,为了指导车间的试制工作,我们编制了系统主要零部件的工艺规程,并且跟踪了试制的全过程。由于我们单位是生
产消防设备的专业厂家,有许多工艺手段和方法可供借用,因此,没有设计很多的专用工装。在试制过程中,我们一方面解决了产品的结构和性能上存在的问题,另一方面按照批量试制的要求对工艺进行验证。在车间有关人员的大力支持和帮助下,我们在完善产品的基础上,不断地对工艺进行修改,力求使其能够有效地指导生产。试制工作结束以后,我们对所编制的工艺进行了全面的整理和修订,最终完成了新产品的工艺编制工作。
4 结论
经过一年多的努力,我们完成了船用二氧化碳灭火系统的研制工作。经过试验和检测,其各项性能指标均符合CB3329411～10-98《船用二氧化碳灭火装置》、《国际海上人命安全公约》和我国船级社、船检局和内河钢船建造规范(CCS和ZC)的有关条款,总体性能达到国内先进水平。通过对该产品的开发,我们掌握了船用二氧化碳灭火系统的生产与制造技术。各种技术文件基本完整、正确、统一,能够指导批量生产。现有设备(包括检测设备)、工艺、工装能够满足批量生产的要求。我厂是生产固定式灭火系统的专业厂家,拥有一套完整的质量保证体系。在开发研制船用二氧化碳灭火系统的过程中,我们始终把质量放在第一位,从原材料、外购件、外协件的进厂以及厂内零部件的加工制造到系统总装调试等各个环节,均严格执行质量体系中所规定的各项有关制度,保证了产品的性能和质量。
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