對(duì)外消防系統(tǒng)的配置應(yīng)用分析.doc

1 消防船主要配置情況 為完成對(duì)海山號(hào)”的動(dòng)力系統(tǒng)及消防系統(tǒng)的選型配置，對(duì)主要大型消防船的性能參數(shù)進(jìn)行分析對(duì)比見(jiàn)表1，限于篇幅，只作部分介紹。 1.1香港消防船“精英號(hào)” 主消防水炮排量2x2400m3/h、射程160m；輔消防水/泡沫炮6x600m3/h、射程90m；消防泵2x2400m3/h、軸功率輸入1200kW，由主機(jī)-PTO通過(guò)增速齒輪箱驅(qū)動(dòng)；消防泵排量1x2400m3/h、軸功率輸入1200kW，由獨(dú)立柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)4。1.2深圳“深消一號(hào)” “深消一號(hào)”5由新加坡綠灣船廠設(shè)計(jì)建造，1997年服役。配置兩臺(tái)主機(jī)，為美國(guó)Caterpillar高速柴油機(jī)。主機(jī)飛輪端經(jīng)高彈聯(lián)軸節(jié)、萬(wàn)向聯(lián)軸節(jié)、減速齒輪箱驅(qū)動(dòng)調(diào)距槳，主機(jī)自由端經(jīng)增速齒輪箱驅(qū)動(dòng)對(duì)外消防泵，無(wú)側(cè)推裝置。 配置兩臺(tái)對(duì)外消防泵，均由主機(jī)自由端驅(qū)動(dòng)。水泵為單級(jí)離心泵，挪威FFS公司制造。每臺(tái)水泵排量為1500m3/h，揚(yáng)程為1135kPa。該船還配置一臺(tái)柴油機(jī)消防泵組，用于本船消防及水幕系統(tǒng)供水。配置兩臺(tái)美國(guó)Caterpillar柴油發(fā)電機(jī)組，每臺(tái)功率為90kW。 該船消防能力在國(guó)內(nèi)同類消防船中最強(qiáng)，滿足FiFiI級(jí)要求；大型消防泵由主機(jī)自由端驅(qū)動(dòng)，省去了大功率的消防泵原動(dòng)機(jī)，充分利用了主機(jī)的功率；該船航速也是國(guó)內(nèi)同類消防船中最高的；雙機(jī)雙槳使船舶操縱性較好，但未設(shè)側(cè)推裝置，無(wú)船舶側(cè)向定位能力，在強(qiáng)大的消防炮向舷側(cè)射水時(shí)無(wú)法平衡巨大的反作用力、保持船位；消防閥門全部采用手動(dòng)就地控制，整個(gè)動(dòng)力裝置控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單落后。1.3上?！皽惶?hào)” 上?！皽惶?hào)”由中國(guó)艦船研究設(shè)計(jì)中心設(shè)計(jì)、上海東海船廠建造，1998年服役。 該船配置兩臺(tái)主機(jī)，為日本YANMAR中速柴油機(jī)。主機(jī)飛輪端經(jīng)高彈聯(lián)軸節(jié)、中間軸、萬(wàn)向聯(lián)軸節(jié)驅(qū)動(dòng)全回轉(zhuǎn)調(diào)距舵槳。主機(jī)自由端經(jīng)高彈聯(lián)軸節(jié)、增速齒輪箱驅(qū)動(dòng)對(duì)外消防泵。不設(shè)側(cè)推裝置、舵裝置與舵機(jī)。 配置兩臺(tái)對(duì)外消防泵，均由主機(jī)自由端驅(qū)動(dòng)。7K泵為臥式單級(jí)離心泵，德國(guó)VN公司制造。水泵排量為1500m3/h，揚(yáng)程（H20)為160m。 配置兩臺(tái)美國(guó)Cummins/Onan柴油發(fā)電機(jī)組，每臺(tái)功率為135kW。 全回轉(zhuǎn)調(diào)距舵槳裝置采用日本川崎KST180ZC/A型4葉可調(diào)螺距，帶導(dǎo)流管，可360全回轉(zhuǎn)。額定輸入功率1471kW，額定輸入轉(zhuǎn)速75Or/min。 機(jī)艙長(zhǎng)14m，布置兩臺(tái)主機(jī)、兩臺(tái)對(duì)外消防泵、兩臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)組、4臺(tái)泡沫液提升泵及其他機(jī)械設(shè)備。機(jī)艙前部設(shè)有2.5mx3.5m的密閉監(jiān)視室，內(nèi)設(shè)有主機(jī)監(jiān)視報(bào)警板、主配電板、對(duì)外消防系統(tǒng)控制分站。 采用中速柴油機(jī)作主機(jī)，自由端驅(qū)動(dòng)大功率對(duì)外消防泵，飛輪端驅(qū)動(dòng)全回轉(zhuǎn)調(diào)距舵槳裝置，該船操縱性較好，能使船舶原地保持船位、低速移動(dòng)、原地回轉(zhuǎn)、平行橫移，動(dòng)力裝置的配置水平國(guó)內(nèi)一流。2 新型消防船的對(duì)外消防系統(tǒng)主要配置及動(dòng)力需求 根據(jù)“海山號(hào)”總體性能的要求，航速要求達(dá)到15kn，經(jīng)估算需要主推進(jìn)柴油機(jī)兩臺(tái)，每臺(tái)功率約1360kW。消防船采用兩機(jī)、兩定距槳直線傳動(dòng)的推進(jìn)方式，對(duì)外消防系統(tǒng)滿足FiFiI級(jí)的要求，配置兩臺(tái)對(duì)外消防泵。 由于專用消防船的消防能力強(qiáng)大，要求的機(jī)動(dòng)性和可靠性高，要能及時(shí)有效地?fù)錅缁馂?zāi)并實(shí)施救援任務(wù)，消防船的指揮員能在緊張的滅火戰(zhàn)斗中方便地操作各項(xiàng)設(shè)備，所以對(duì)全船動(dòng)力裝置的合理配置提出了較高的要求；即既要滿足全船總體性能和對(duì)外消防系統(tǒng)的基本要求，技術(shù)先進(jìn)，又要操作簡(jiǎn)單、維修方便、可靠性高，在技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上配置合理。該船采用兩機(jī)、兩定距槳直線傳動(dòng)的推進(jìn)方式，對(duì)外消防系統(tǒng)滿足FiFiI級(jí)的要求，配置兩臺(tái)對(duì)外消防泵，每臺(tái)排量1350m3/h，軸功率584kW。為此，對(duì)獨(dú)立柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)消防泵和主機(jī)驅(qū)動(dòng)消防泵兩種配置方案進(jìn)行分析論證。2.1獨(dú)立柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)消防泵 兩臺(tái)主機(jī)分別通過(guò)齒輪箱驅(qū)動(dòng)定距螺旋槳，與消防泵完全分離，消防泵由專門的柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)。根據(jù)對(duì)外消防為FiFiI級(jí)的要求，設(shè)立兩臺(tái)消防泵，單泵軸功率為584kW、1900r/min。為此，選用CAT3412D1TA柴油機(jī)，通過(guò)離合器驅(qū)動(dòng)消防泵，分別布置于機(jī)艙的左右舷，主要參數(shù)見(jiàn)表2。 在獨(dú)立柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)下，對(duì)外消防系統(tǒng)與推進(jìn)系統(tǒng)完全分開(kāi)，這兩大系統(tǒng)的控制系統(tǒng)也各自獨(dú)立，操作人員在船舶自由航行、拖帶作業(yè)或消防施救時(shí)的操作方式與常規(guī)船舶無(wú)明顯差別，操作相當(dāng)方便。由于對(duì)外消防系統(tǒng)與推進(jìn)系統(tǒng)分開(kāi)，使推進(jìn)用主機(jī)與消防泵驅(qū)動(dòng)用柴油機(jī)分離，相互關(guān)聯(lián)性減少，提高了各自系統(tǒng)的可靠性。但是由于增加了兩臺(tái)柴油機(jī)，機(jī)艙的設(shè)備更多，機(jī)艙的空間要求增大，機(jī)艙顯得較為擁擠，給全船總體布置帶來(lái)了一定的困難；在消防作業(yè)時(shí)，由于主機(jī)在部分工況下工作，其全部功率未能得到有效發(fā)揮和利用。2.2主機(jī)驅(qū)動(dòng)消防泵 主機(jī)前端經(jīng)增速齒輪箱驅(qū)動(dòng)對(duì)外消防泵，主機(jī)后端經(jīng)歐米加齒輪箱驅(qū)動(dòng)定距獎(jiǎng)，消防泵不再專門設(shè)置驅(qū)動(dòng)柴油機(jī)。 根據(jù)該船排水量約325t，航速15km的總體性能要求，選用兩臺(tái)CAT3512B高速柴油機(jī)為主機(jī)，其主要性能參數(shù)見(jiàn)表3。 該船采用定距螺旋槳，若主機(jī)前端驅(qū)動(dòng)消防泵，主機(jī)后端驅(qū)動(dòng)定距螺旋槳就必須使用歐米加齒輪箱。歐米加齒輪箱是通過(guò)齒輪箱所帶的OMEGA滑差離合器實(shí)現(xiàn)主機(jī)前后端的功率分配。由于主機(jī)的最高轉(zhuǎn)速為1600r/min，消防泵的輸入轉(zhuǎn)速為1900r/min，主機(jī)前端需經(jīng)過(guò)增速齒輪箱驅(qū)動(dòng)消防泵。 在自由航行時(shí)，歐米加齒輪箱的OMEGA閥閉鎖，同普通齒輪箱一樣，電子遙控的手柄控制主機(jī)的油門、齒輪箱的換向；在消防作業(yè)時(shí)，主機(jī)的油門穩(wěn)定在設(shè)定的轉(zhuǎn)速，主機(jī)在要求轉(zhuǎn)速下運(yùn)行，以保證主機(jī)前端驅(qū)動(dòng)的消防泵在額定工況下全功率運(yùn)行，此時(shí)歐米加齒輪箱的OMEGA閥開(kāi)始工作，電子遙控的手柄不對(duì)主機(jī)的油門起作用，而是控制齒輪箱的OMEGA閥實(shí)現(xiàn)齒輪箱離合器磨擦片的差動(dòng)，降低輸出軸的轉(zhuǎn)速，減少主機(jī)前端的輸出功率。在這種驅(qū)動(dòng)方式下，主機(jī)功率在自由航行和消防作業(yè)時(shí)都可得到有效發(fā)揮和利用，同時(shí)減少了專門用于驅(qū)動(dòng)消防泵的兩臺(tái)柴油機(jī)，節(jié)省了機(jī)艙空間，有利于全船的總體布置。但是，推進(jìn)系統(tǒng)和消防系統(tǒng)組合在一起，控制系統(tǒng)相對(duì)復(fù)雜，系統(tǒng)的可靠性降低。3 消防泵驅(qū)動(dòng)方案及對(duì)比 消防泵的兩種驅(qū)動(dòng)方案對(duì)比分析見(jiàn)表4。 由表4可看出，在確保該船的總體性能和對(duì)外消防系統(tǒng)功能的情況下，通過(guò)對(duì)比分析獨(dú)立柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)消防泵和主機(jī)驅(qū)動(dòng)消防泵兩種方案的技術(shù)性和經(jīng)濟(jì)性，認(rèn)為獨(dú)立柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)消防泵的方案較主機(jī)驅(qū)動(dòng)消防泵的方案更為合理，即獨(dú)立柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)消防泵的方案為優(yōu)選方案。4 新型消防船動(dòng)力系統(tǒng)和對(duì)外消防系統(tǒng)的組成 “海山號(hào)”由中國(guó)艦船研究設(shè)計(jì)中心設(shè)計(jì)、廣州文沖船廠建造，已完工交船并投入服役。排水量325t，總長(zhǎng)38m，型寬8.3m，吃水2.8m，最大航速16.2kn。 該船配置兩臺(tái)主機(jī)，為美國(guó)Caterpillar3512B高速柴油機(jī)。主機(jī)飛輪端經(jīng)高彈聯(lián)軸節(jié)、萬(wàn)向聯(lián)軸節(jié)、減速齒輪箱驅(qū)動(dòng)定距螺旋槳。設(shè)首側(cè)推裝置。 該船配置兩臺(tái)對(duì)外消防泵，均由CAT3412DITA柴油機(jī)通過(guò)離合器驅(qū)動(dòng)。水泵為單級(jí)離心泵，挪威FFS公司制造。每臺(tái)水泵排量為1350m3/h，揚(yáng)程(H2O)為119m，用于該船消防及水幕系統(tǒng)供水。 FiFiI級(jí)消防泵選用臥式單級(jí)自吸離心式，型號(hào)為SFP250x350，主要技術(shù)參數(shù)如下：流量1350m3/h；轉(zhuǎn)速1900r/min；揚(yáng)程（H2O)為119m；軸功率584kW。 該船配置兩臺(tái)美國(guó)Caterpillar3306B柴油發(fā)電機(jī)組，每臺(tái)功率為145kW。 2004年3月，該消防船在廣東沙角水域進(jìn)行試航。試航水域水深21.521.9m。測(cè)速試驗(yàn)，當(dāng)兩臺(tái)主機(jī)轉(zhuǎn)速為1600r/min時(shí)，實(shí)測(cè)最大航速為16.2kn。 對(duì)外消防系統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，柴油機(jī)轉(zhuǎn)速為1820r/min，對(duì)外消防泵在額定流量時(shí)的出口壓力為約1.18MPa，在仰角3tf時(shí)，水炮最大射程為125m。當(dāng)兩臺(tái)主機(jī)空車時(shí)，船在自浮狀態(tài)下，兩門主炮仰角3tf時(shí)，向前、向舷側(cè)射水，船舶最大橫傾角為3%這時(shí)需使用100%的側(cè)推把持船舶航向。在試主消防炮時(shí)，全船噴水幕系統(tǒng)同步開(kāi)啟。 工作艇消防系統(tǒng)也是該船對(duì)外消防系統(tǒng)的組成部分，選擇尾滑道帶消防功能工作艇快速收放裝置是為了提高消防船的反應(yīng)速度，因?yàn)槌龘錅绱蟠馂?zāi)外，小船火災(zāi)及搶險(xiǎn)救援也是水上消防中隊(duì)的重要任務(wù)。該船艉部攜帶的一艘工作艇上配1臺(tái)手抬機(jī)動(dòng)消防泵、兩條消防水龍帶及兩只消防水槍，在火情較小或母船無(wú)法接近時(shí)執(zhí)行消防任務(wù)，其主要參數(shù)為：型號(hào)V20C，發(fā)動(dòng)機(jī)排量198cm3，揚(yáng)程19mm(單只水槍0.60MPa)和16mm(兩只水槍Q45MPa)，輸出功率最大為11.0kW(6000r/min)，標(biāo)準(zhǔn)為8.6kW(6000r/min)。5 結(jié)束語(yǔ) 新型消防船采用高速柴油機(jī)為主機(jī)，獨(dú)立柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)對(duì)外消防泵，