浅议地铁重要设备的防火保护

浅议地铁重要设备的防火保护

（南京地铁运营分公司机电和自动化中心，江苏 南京 210012）

摘要：地铁运载能力强，客流量极大，对消防有着严格的要求。文章以气体灭火系统在地铁车站中的工作原理和重要作用为导引，分析了地铁重要设备的防火保护方法。

关键词：地铁火灾；气体灭火系统；七氟丙烷灭火剂；地铁重要设备；IG541灭火器

中图分类号：U231 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2011）31-0148-02

地铁是城市为解决交通拥堵而建设的各种地下与地面上的高密度交通运输系统，又称为城市轨道交通，具有人流量大、运载能力强等特点。因此，轨道交通系统对消防功能有严格的要求。

一、气体灭火系统是地铁的重要组成部分

一条地铁要实现其载客运行的功能，需要信号、控制、电力、环境监控、安防等十几个系统的正常运转才能实现。其中气体灭火系统就是火灾报警系统的子系统，它担负着通信设备机房（含通信电源室及通信电缆间）、信号设备机房（含信号电源室）、牵引降压混合、降压及跟随变电所、整流变压器室、交流开关柜室、直流开关柜室、整流器柜室、动力变压器室等设备房的灭火保护功能。上述设备中的任何一种设备失火而得不到控制，即会阻碍地铁的正常运行。气体灭火系统的作用就是保护这些重要设备，在设备失火早期就能发现并扑灭火灾。

二、气体灭火系统需要具备的条件

如上所述，地铁系统对火灾是敏感而脆弱的，要实现对地铁重要设备的防火保护，该系统必须具备以下条件：

1．能发现早期火灾，保证在火灾破坏设备正常功能之前被发现。

2．能快速扑灭火灾，否则有可能待消防人员赶到现场后已经造成设备的功能损坏。

3．灭火剂不能伤害到设备，否则也会造成设备功能损坏。

4．灭火剂对人体不能有残留伤害。

5．能实现发现火情到扑灭火灾的自动化动作，不需人员操作。

综上所述，所以我们选择了气体灭火系统。灭火剂由气体组成，相对于水和其他灭火剂，气体不会对设备造成伤害。

国内地铁主流的气体灭火一般采用七氟丙烷灭火系统和IG541灭火系统，本文着重探讨七氟丙烷灭火系统。

三、气体灭火系统的发展

上世纪中叶，气体灭火系统开始发展。60年代开始出现卤代烷灭火剂（卤代烃的一系列产品）。70年代末期我国开始开发相应产品。但是这种灭火剂对大气臭氧层有破坏作用，会引起严重的环境问题。《蒙特利尔议定书》规定卤代烷为限控物质，发达国家承诺1994年停止其生产，我国承诺于2010年完全停止其生产。我国公安部发文确定了几类替代产品：七氟丙烷，六氟丙烷，三氟甲烷，惰性气体等。南京地铁、深圳地铁和广州地铁部分线路采用七氟丙烷灭火系统。

四、七氟丙烷灭火系统的工作原理

七氟丙烷灭火系统的简单工作原理如下图所示：

1．当设备房失火时，安装在房间内的“火灾探测器”探测到火灾并向“灭火控制机”发出火警

信号。

2．“灭火控制机”收到火警信号后向“气体启动气瓶”发出启动命令，“气体启动瓶”喷气冲开“灭火剂储瓶”的阀门。

3．“灭火剂储瓶”内的灭火剂沿着“灭火剂管道”达到失火的房间，通过“灭火剂喷头”喷出高压气体灭火。

五、气体灭火系统的优点

气体灭火系统运用电子控制和机械控制，保证了系统的精密性和稳定性，如灭火控制机负责收集火灾信号和发出启动命令，需要精密的电子控制系统；而灭火剂储瓶喷气是需要气体启动瓶用高压气体冲开阀门的，这种机械式的启动减少了电子信号的失灵所造成的误喷气操作。在地铁实际应用中，此系统的工作流程和附属设备要复杂的多，如：

1．设备房内需要安装两种火灾探测器，一种感温探测器和一种感烟探测器，只有这两种探测器都报警了，灭火控制机才确认是火灾并灭火的命令；若只有一种探测器报警，灭火控制机只报警（火警电铃响）不下灭火命令，此时需要工作人员确认是否真火灾。

2．喷气时，安装在设备房门口的“放气指示灯”常亮，“声光报警器”发出尖锐的报警声。

3．控制机发出喷气命令时，系统会自动延时若干秒的时间（一般20～30秒），提醒设备房内的人员撤离。

4．系统有三种操作方式，全自动、半自动和全手动，三种操作方式保证了在极限情况下气体灭火系统仍能工作灭火：

（1）全自动即上面介绍的流程。

（2）半自动是在设备房失火而灭火控制失灵的情况下，由人工按下灭火控盘上的手动喷气按钮，即可喷气灭火。

（3）全手动式在灭火控制盘的自动和手动喷气功能都失灵（完全丧失功能）的情况下，由工作人员直接到气瓶间按下气体启动气瓶的喷气按钮进行灭火。

5．灭火控制机在接收火灾信号的同时，传送一组信号到火灾报警主机（火灾报警系统的主机），火灾报警主机即命令设备房的相关防火设备（阀门、排烟风机等）启动。

气体灭火的要件是必须在密闭的空间内起作用，灭火剂喷气后需要密闭一段时间待火灾完全熄灭。七氟丙烷灭火剂以物理灭火方式及部分化学灭火方式为主，其特点是无色、无味、不导电、无二次污染，对臭氧层的耗损潜能值(ODP)为零，符合环保要求，其毒性比卤代烷灭火剂更小，且具有灭火效能高，对设备无污损，电绝缘性好，灭火迅速等优点。但是由于灭火剂是需要高压喷发的，灭火剂必须要高压存储，对储瓶的要求较高。一般灭火剂充装压力为4.2/5.6MPa(20℃时)，启动气瓶充装压力为6.0MPa(20℃时)。

六、七氟丙烷灭火系统与IG541灭火系统的比较

七氟丙烷灭火系统的以上特点导致了它运输、安装、维护等环节的成本较高，虽然安全性很高，但经济性没有优势，尤其是企业用户的使用成本较高。因此，随着灭火系统的发现，近年来又出现了相对经济性的灭火系统，IG541气体灭火系统和高压细水雾灭火系统。

1．IG541是一种混合气体灭火剂，由52%氮、40%氩、8%二氧化碳三种气体组成。是一种无色、无味、无毒、不导电的气体，臭氧耗损潜能值ODP=0，温室效应潜能值GWP=0，其在大气中存留的时间很短，是一种绿色环保型灭火剂。相对于灭火剂成本低廉，工作原理和安装维护类似于七氟丙烷灭火系统。目前南京地铁二号线车站即采用此系统。

2．在最小设计工作压力下产生的，距喷嘴1m处的平面上，雾滴累积分布Dv0.99

稳定性、易操作性和低成本是气体灭火系统未来发展的趋势。同时，随着科技的发展，气体灭火系统的设计将更自动化和智能化，为地铁的安全运营保驾护航。

参考文献

[1] 蒙特利尔议定书．

[2] 南京市消防条例．2011．

[3] 深圳市消防局天津市消防科技研究所．七氟丙烷（HFC-227ea)洁净气体灭火系统设计规范[S]．