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　　【摘要】通過(guò)對軋機工藝火災特點(diǎn)的研究與分析, 研制出了靈敏可靠的軋機 CO2 自動(dòng)滅火系統, 在實(shí)際工程中也得到了廣泛的應用。著(zhù)重介紹了軋機 CO2 自動(dòng)滅火系統的特點(diǎn)、保護范圍、設計原則、控制功能等 , 并通過(guò)模擬試驗、研制出抗干擾性極強的元器件, 最大程度的保證軋機 CO2 自動(dòng)滅火系統的靈敏可靠性。 　　軋機是有色金屬壓延的關(guān)鍵性設備, 隨著(zhù)現代化生產(chǎn)的要求, 軋機的軋制速度和自動(dòng)化程度越來(lái)越高, 軋機本身的價(jià)值和作用價(jià)值也越來(lái)越多, 而在軋機的使用環(huán)境中, 由于高速磨擦和靜電等的作用, 再加上油蒸汽的條件, 極易造成起火, 直接威脅著(zhù)軋機的安全生產(chǎn)。 　　由于軋機在高速軋制過(guò)程采用窄餾份的煤油作為工藝潤滑油冷卻的基礎油, 其比例通常超過(guò)總量的 90%。由于軋制工藝的需要, 上述工藝冷卻液通常加熱到 30℃~55℃, 在這樣溫度下, 必然產(chǎn)生大量的油蒸汽, 一旦遇到火源, 如運動(dòng)部位發(fā)熱, 靜電及斷帶打火等, 極易引起火災。軋機外圍設備如工藝潤滑站、板式過(guò)濾器、液壓站、閥組區等也是極易發(fā)生火災和火災后必須保護的設備。 　　同時(shí), 建筑構件、軋機本體、地溝以及排煙系統中聚集的殘油也能導致對軋機及其電氣和液壓系統有嚴重損害后果的火災。所有不可控制火災都可能導致對軋機、建筑構件、房頂和附近的其它設備造成嚴重損害。 　　因此設置靈敏可靠的軋機 CO2 自動(dòng)滅火系統, 是非常必要的。 　　2系統設計 　　2.1 系統設計需遵循原則 　　( 1) 根據國家標準《二氧化碳滅火系統設計規范》 　　GB50193- 93; 　　( 2) 根據軋機軋制工藝起火特點(diǎn), 進(jìn)行設備元器件的研究 　　( 3) 根據軋機軋制工藝環(huán)境, 工藝條件, 進(jìn)行焰源分析; 　　( 4) 根據軋機軋制工藝環(huán)境, 起火部位, 進(jìn)行施工設計; 　　( 5) 根據軋機工業(yè)場(chǎng)合的惡劣條件, 采取各種抗干擾措施; 　　( 6) 為了避免滅火劑在管道內形成干冰堵塞, 采用設計軟件對低壓系統管路走向、彎頭及變徑的使用、噴頭的布置等進(jìn)行優(yōu)化設計, 并進(jìn)行仿真模擬噴放試驗。專(zhuān)用 CO2 軟件的設計計算以下列公式為基礎: 　?、俟艿懒髁坑嬎? 　　管道支管流量依干管流量按分配計算, 干管流量應按下式計算: 　　Qo=M/t 式中 Qo-干管流量, kg/min。 　?、诠艿纼葟酱_定 　　管道內徑可按下式計算: 　　D=Kd&Q 式中 D-管道內徑, mm; Kd-管徑系數, 取值范圍 1.41~3.78; Q-管道設計流量, kg/min。 　?、酃艿烙嬎汩L(cháng)度 　　管道計算長(cháng)度應按下式計算: 　　L=Ly+Lj Lj=f(D) 　　式中: L-管道計算長(cháng)度, mm; Ly-管道實(shí)際長(cháng)度, m; Lj-管道附件當量長(cháng)度, m。 　　2.2 設計范圍及保護對象 　　軋機二氧化碳自動(dòng)滅火系統一般保護軋機下列區域: 　　第 6 期 薄春輝: 軋機二氧化碳自動(dòng)滅火系統的設計與應用 - 213- 　　( 1) 軋機保護區( 包括軋機機架、軋機罩、地坑、開(kāi)卷溝、卷取溝、軸承座, 抽輥溝) ; 　　( 2) 工藝油庫防護區( 包括油箱、泵站等) ; 　　( 3) 工藝潤滑地下室防護區; 　　( 4) 油霧凈化及排煙道保護區( 包括油霧凈化裝置、排煙道、煙囪) ; 　　( 5) 過(guò)濾機保護區( 包括過(guò)濾機本體、攪拌桶、紙卷貯存 　　區) ; 　　( 6) 地溝防護區; 　　( 7) 電纜溝防護區; 　　( 8) 電氣控制室及計算機控制室。 　　2.3 系統功能 　　( 1) 自動(dòng)監測火情, 自動(dòng)進(jìn)行火災聲、光報警; 　　( 2) 顯示火災區域和部位, 自動(dòng)記錄火警時(shí)間; 　　( 3) 單路預報警, 雙路確認( 復合火警) 聯(lián)動(dòng)滅火; 　　( 4) 有自動(dòng), 手操電動(dòng)和手動(dòng)滅火三種方式; 　　( 5) 全淹沒(méi)區域具有疏散延時(shí)。延時(shí)期間有緊急停噴按鈕; 　　( 6) 有斷電、斷線(xiàn)故障報警功能; 　　( 7) 有 CO2 系統接點(diǎn)和各區火警輔助接點(diǎn)輸出; 　　( 8) 有備用電源保證 24 小時(shí)停電時(shí)系統能正常工作; 　　2.4 系統組成 　　( 1) 火災探測報警系統; 　　( 2) 自動(dòng)控制滅火系統; 　　( 3) CO2 儲存裝置; 　　( 4) 主閥、選擇閥等控制及釋放系統; 　　( 5) 滅火劑釋放管路及噴頭。 　　2.6 滅火控制方式 　　系統具有自動(dòng)、手操電動(dòng)( 即手動(dòng)消防按鈕電動(dòng)控制) 和手動(dòng)控制( 包括氣動(dòng)手動(dòng)和機械應急手動(dòng)) 滅火三種操作方式。 　　2.6.1 自動(dòng)滅火 　　當保護區中任意一個(gè)探測器檢測到火情時(shí)發(fā)出聲報警信號 ( 預報警) , 通知現場(chǎng)工作人員迅速離開(kāi)現場(chǎng), 此時(shí)不噴放 CO2, 當另一個(gè)相鄰感溫探測器也動(dòng)作時(shí), 則構成復合火警( 既火災確認) , 系統發(fā)出火災聲光報警信號, 發(fā)出聯(lián)動(dòng)指令并通過(guò)軋 　　機系統實(shí)現切斷主電源, 關(guān)閉所有防火閘門(mén)及通風(fēng)設備, 停供軋 　　制油等連鎖操作, 經(jīng)過(guò)一段延時(shí)時(shí)間 ( 只有全淹沒(méi)保護區有延時(shí)) , 打開(kāi)電磁閥釋放啟動(dòng)氣體, 開(kāi)啟相應區的選擇閥及主閥實(shí) 　　現自動(dòng)滅火。對于低壓二氧化碳滅火系統而言, 到預設定的滅火 　　時(shí)間后主閥關(guān)閉, 經(jīng)過(guò)延時(shí)后選擇閥關(guān)閉。 　　2.6.2 手操電動(dòng)滅火 　　軋機設備的各保護區在滅火控制柜上分別設有手動(dòng)急啟 　　按鈕, 同時(shí)各保護區在操作人員便于操作的地方( 如主、副操作 　　臺) 分別設有手動(dòng)急啟按鈕, 該急啟按鈕在沒(méi)有火災報警的情況下, 當操作者發(fā)現火災時(shí), 啟動(dòng)對應區的急啟按鈕, 系統發(fā)出火 　　災聲光報警信號, 發(fā)出聯(lián)動(dòng)指令并通過(guò)軋機系統實(shí)現切斷主電源, 關(guān)閉所有防火閘門(mén)及通風(fēng)設備, 停供軋制油等連鎖操作, 經(jīng)過(guò)一段延時(shí)時(shí)間( 只有全淹沒(méi)保護區有延時(shí)) , 打開(kāi)電磁閥釋放 　　啟動(dòng)氣體, 開(kāi)啟相應區的選擇閥及主閥實(shí)現自動(dòng)滅火。對于低壓二氧化碳滅火系統而言, 到預設定的滅火時(shí)間后主閥關(guān)閉, 經(jīng)過(guò)延時(shí)后選擇閥關(guān)閉。 　　在正常情況下, 自動(dòng)控制釋放出的 CO2 量足以撲滅保護區 　　的火災。如果一次未能全部滅火, 可按下該保護區二次手操電動(dòng)按鈕, 繼續向該保護區釋放二氧化碳, 直到將火災撲滅。 　　對低壓二氧化碳滅火系統而言還設有緊急止噴按鈕, 噴放 　　過(guò)程中如果發(fā)現火災已經(jīng)被撲滅, 按下緊急止噴按鈕或者儲罐 　　控制柜上的主閥關(guān)閉鍵, 滅火劑可馬上停止噴放。 　　2.6.3 手動(dòng)控制(包括氣動(dòng)手動(dòng)和機械應急手動(dòng)) 　　當保護區發(fā)生火情, 自動(dòng)和手操電動(dòng)系統均失靈時(shí), 應通知有關(guān)人員撤離現場(chǎng), 關(guān)閉聯(lián)動(dòng)設備, 　　氣動(dòng)手動(dòng): 對于低壓二氧化碳自動(dòng)滅火系統, 直接打開(kāi)電 　　磁閥手柄即可打開(kāi)相應保護區選擇閥及主閥, 實(shí)施滅火; 對于高 　　壓二氧化碳自動(dòng)滅火系統, 直接打開(kāi)啟動(dòng)瓶電磁閥手柄即可打開(kāi)相應保護區選擇閥及相應滅火瓶組瓶頭閥, 實(shí)施滅火。 　　機械應急手動(dòng): 對于低壓二氧化碳自動(dòng)滅火系統, 手動(dòng)打開(kāi)相應保護區的選擇閥, 再打開(kāi)主閥, 即可釋放 CO2 實(shí)施滅火。對于高壓二氧化碳自動(dòng)滅火系統, 手動(dòng)打開(kāi)相應保護區的選擇 　　閥, 再打開(kāi)相應滅火瓶組瓶頭閥, 實(shí)施滅火。 　　2.7 系統設備元器件的研究試驗 　　No.6 - 214- 機械設計與制造 Jun.2007 　　在設計電氣控制系統時(shí), 我們充分考慮到軋機現場(chǎng)的惡劣環(huán)境和高可靠性要求。軋機設備現場(chǎng)有許多干擾源, 如大功率直流電機的啟動(dòng)、紅外線(xiàn)、紫外線(xiàn)、熱源、粉塵、油霧等, 針對這些干擾源, 我們進(jìn)行了大量的研究與試驗, 研制出抗干擾性極強的產(chǎn)品。在進(jìn)行噴嘴系統設計時(shí), 根據軋機起火部位和特點(diǎn), 設計出不同形式的噴頭, 同時(shí)在實(shí)驗室中模擬軋機現場(chǎng)管路走向、噴頭布置, 進(jìn)行點(diǎn)火試驗, 進(jìn)行最優(yōu)化設計, 針對軋機不同部位設置不同結構形式的噴頭( 如排煙罩中使用定向噴頭和平面噴頭, 軋機集油盤(pán)和開(kāi)卷、卷曲溝起火部位使用小角度噴頭) , 保證了滅火系統及時(shí)、有效的進(jìn)行滅火。 　　3應用實(shí)例 　　有色及黑色軋機工藝火災發(fā)生頻繁, 使用自動(dòng) CO2 滅火系統經(jīng)濟、高效, 對設備無(wú)損害。最為顯著(zhù)的如: 為華北鋁業(yè)有限公司所引進(jìn) Mitsubishi Hitachi 1850 冷軋機所配備的低壓 CO2 滅火系統, 共撲滅軋機火災 11 次, 起火后最快一次恢復生產(chǎn)僅用了 　　42 分鐘。得到了用戶(hù)的好評。 　　4結束語(yǔ) 　　用于有色、黑色金屬加工的軋機工作環(huán)境和生產(chǎn)環(huán)境都比較復雜, 發(fā)生火災的影響因素較多, 且規律性不強, 各有特點(diǎn)。因此, 在滅火系統的設計中, 不僅要考慮全面、仔細, 同時(shí)要對軋機的軋制工藝和起火原因特別清楚。通過(guò)我們對軋機起火原因的分析和試驗, 成功的將高壓和低壓二氧化碳自動(dòng)滅火系統應用于有色及黑色軋機上, 替代進(jìn)口、填補了國內空白, 達到了國外先進(jìn)水平,并廣泛的應用于各種工業(yè)環(huán)境。