CN105169584A - 一种多级响应式自动灭火装置及使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于铁路隧道设备洞室的多级响应式自动灭火装置及使用方法，在第二瓶头阀上安装双头直通接头和普通接头，内管的一端密闭，并通过外管一端插入到外管内部，内管的另一端穿过普通接头与双头直通接头的一端连接，外管的一端与安装有压力表的单向阀连接，另一端与普通接头连接，软管的一端与连接球阀连接，另一端与双头直通接头另一端连接；第一压力罐内充装超细干粉灭火剂；第二压力罐内充装洁净型灭火剂。本发明能自动定点探测和分级响应，喷射特定类型与数量的灭火剂，解决铁路隧道设备洞室火灾自动扑救技术难题；本发明将两个灭火剂压力罐都设置在灭火管的一端，另一端灭火管可在铁路隧道设备洞室的电气设施内自由穿插，且安装方便。
Description
技术领域
本发明涉及铁路隧道火灾灭火技术领域，尤其涉及一种用于铁路隧道设备洞室的多级响应式自动灭火装置及使用方法。
背景技术
“十二五”期间我国铁路事业发展迅速，据统计，我国目前已建成铁路隧道近7600多座，总长度约4300km。随着铁路隧道越修越长，体量越来越大，其通风、电力、电力牵引、通信、信号等的设备洞室日趋增多。这些设备洞室是保障隧道正常运行的重要设施，同时具有很高的火灾危险性，是铁路隧道的火灾高发区域。此外，设备洞室平时无人值守，一旦发生火灾，将造成供电和通信信号等设备的损坏，造成停电和通信信号中断，并可能引发列车事故。这不仅会损毁重要设备设施、造成人员伤亡，而且需要较长时间关闭隧道、中断铁路运输，使得局部地区物资流动不畅，进而造成极大的社会影响。因此，必须对其进行火灾自动防护。
火灾的早期扑救是阻止火灾扩大蔓延、降低火灾损失的重要途径。直接探火管灭火技术具有“定点探测、快速启动、定点喷射、定向灭火”的特点，能够针对电气柜、电力和通讯设备等防护对象的关键起火源进行自动防护，将火灾有效扑灭在初起阶段，因此是一种真正意义上的早期火灾扑救技术，适宜用于铁路隧道设备洞室早期火灾的快速扑救。但是，现有直接探火管灭火技术实际应用中尚存在以下问题：
（1）现有直接探火管灭火装置一旦启动后，不论保护对象实际工况如何、火灾规模多大，内部灭火剂将全部喷射释放，无法根据不同的火灾规模进行自动分级灭火。这就会导致当设备洞室内的电气设备中某一独立分区起火或火势较小时，一次性喷射完所有灭火剂将造成大量灭火剂的浪费和无效使用，而且采用这种一次性喷射的方式，当灭火剂喷射完以后，灭火装置将失去效果，一旦火灾发生复燃或者其它保护分区再次着火，将造成不巨大损失；
（2）对于铁路隧道设备洞室而言，其电气设备内部一般分为多个独立的或局部相通的隔舱，起火部位既可能位于某个或多个密闭隔舱内，也可能位于暴露在电气设备外部的电缆上，这就导致现有直接探火管灭火装置的工程设计较困难。当采用单具现有直接探火管灭火装置时，必然导致灭火剂的大量冗余设计和浪费，会对保护设施造成二次损害，而且无法兼顾同一时间内有多个起火点的复杂火灾场景；当采用多具探火管式灭火装置时，或者针对每个独立隔舱采用一具探火管式灭火装置时，又会导致工程设计复杂、安装不便、成本较高，并且很难保证灭火效果；
（3）现有直接探火管灭火装置主要是采用二氧化碳和七氟丙烷灭火剂，这两种灭火剂均在灭火效能低等问题。其中，七氟丙烷主要用于全淹没灭火，极少用于局部灭火，其在全淹没灭火时的灭火设计浓度高达700g/m3，二氧化碳的灭火设计浓度则更大；
（4）超细干粉灭火剂的灭火效能远高于七氟丙烷、二氧化碳等灭火剂，且兼具全淹没和局部灭火性能，但由于其灭火后会有固体粉末残留物，实际应用中受到诸多限制。
发明内容
本发明的目的就是为克服现有技术的不足，公开一种用于铁路隧道设备洞室的多级响应式自动灭火装置及使用方法，能够针对铁路隧道设备洞室实际火灾工况和不同规模，自动定点探测和分级响应，喷射特定类型与数量的灭火剂，解决铁路隧道设备洞室火灾自动扑救技术难题；本发明将两个灭火剂压力罐都设置在灭火管的一端，另一端灭火管可在铁路隧道设备洞室的电气设施内自由穿插，且安装方便。
本发明为实现上述目的，采取以下技术方案：一种多级响应式自动灭火装置，包括第一压力罐、第一瓶头阀、连接球阀、第一充气接口、第一压力传感器、虹吸管、第二压力罐、第二瓶头阀、第二充气接口、第二压力传感器，所述虹吸管置于第一压力罐内与安装在第一压力罐罐口的第一瓶头阀连接，在第一瓶头阀上安装有连接球阀、第一充气接口、第一压力传感器；所述第二压力罐罐口安装第二瓶头阀，在第二瓶头阀上安装有第二充气接口、第二压力传感器，其特征在于：还包括软管、超细干粉灭火剂、双头直通接头、普通接头、洁净型灭火剂、灭火管、末端堵头、单向阀、压力表、报警控制器，所述灭火管包括内管、外管，内管的直径小于外管的直径；
在所述第二充气接口和第二压力传感器上方的第二瓶头阀的一侧，安装双头直通接头，在第二瓶头阀的另一侧，安装普通接头，双头直通接头和普通接头相对称，双头直通接头的内径小于普通接头的内径；所述内管的一端通过末端堵头密闭，内管的密闭端通过外管一端插入到外管内部，内管的另一端穿过普通接头内部与双头直通接头的一端连接，外管的一端连接单向阀，单向阀上安装压力表，外管的另一端与普通接头连接，所述软管的一端与第一压力罐的连接球阀连接，软管的另一端与第二压力罐的双头直通接头另一端连接；
在第一压力罐内充装超细干粉灭火剂，并采用氮气或氩气惰性气体加压；
在第二压力罐内充装洁净型灭火剂，并采用氮气或氩气惰性气体加压。
一种多级响应式自动灭火装置的使用方法，其特征在于：步骤如下，
第一步，灭火管连接安装：首先，根据保护对象铁路隧道设备洞室的空间大小和实际需要，分别截取两个长度相同但不同直径的聚合物软管作为内管和外管，将外管一端与装有压力表的单向阀连接，将内管一端通过末端堵头密闭堵塞，并从外管另一端插入外管的内部，然后将内管另一端依次从普通接头、第二瓶头阀穿过与双头直通接头的一端密闭连接，再将外管的另一端密闭连接到普通接头一端上，最后将普通接头另一端安装到第二瓶头阀的一侧，将双头直通接头的一端安装到第二瓶头阀的另一侧，双头直通接头与普通接头相对称；
第二步，灭火装置罐装：首先，将软管的一端与第一压力罐的连接球阀密封连接，软管的另一端与第二压力罐的双头直通接头另一端密封连接，通过第一压力罐瓶口向第一压力罐内充装超细干粉灭火剂，通过第二充气接口向第二压力罐内充装洁净型灭火剂；
第三步，灭火装置安装使用：将第一压力罐和第二压力罐安装在电气设备设施上，然后采用穿插回转的现场安装方式，将由内管和外管组成的灭火管布置于电气设备内部及设备底部电缆束周围，外管的一端连接单向阀，单向阀上安装压力表，最后将第一压力传感器和第二压力传感器分别与报警控制器连接；
当电气设备内部及设备底部电缆束周围任意位置发生火灾时，临近的灭火管的外管首先受热，当外管受热达到爆破温度时则爆破，使外管内及第二压力罐内的洁净型灭火剂正对起火点喷射灭火，如果火未灭掉，则内管又进一步受热，当受热达到爆破温度时则爆破，使内管及第一压力罐内的超细干粉灭火剂正对起火点喷射灭火，达到灭火目的；
当内管或外管爆破后，第一压力罐或第二压力罐内的压力下降，第一压力传感器或第二压力传感器向报警控制器发出报警信号，报警控制器报警，同时通过铁路隧道内的通讯设施向控制中心发送报警信号，提醒工作人员及时处置和维护。
本发明的有益效果及优点是：
（1）本发明采用两个不同直径的聚合物软管组成灭火管，其中细管的内管密封端插入到粗管的外管内，并采用瓶头阀和普通接头进行密闭连接。由于单个聚合物软管的制造工艺（螺杆挤出成形）较成熟，可以连续生产制造出长度不受限制的灭火管，因此解决了灭火管的制作和内外管的密闭连接难题。
（2）本发明将两个灭火剂压力罐都设置在灭火管的一端，另一端灭火管可在铁路隧道设备洞室的电气设施内自由穿插，再加上灭火管长度不受制作限制，可以较长，因此解决了在铁路隧道设备洞室电气设备中的安装使用问题，可操作性强，安装方便，容易使用。
（3）本发明能够针对铁路隧道设备洞室实际火灾工况和规模大小，自动探测和分级响应，喷射特定类型与数量的灭火剂。具体来说：对于某个起火点或小规模火灾，自动通过灭火管外管施放少量洁净型灭火剂将其扑灭；对于另一个起火点或复燃火灾，自动通过灭火管内管施放大量灭火效能高的超细干粉灭火剂将其扑灭；对于规模较大的火灾或者发展较迅速的火灾，灭火管外管和内管先后爆破，同时采用洁净型灭火剂和超细干粉灭火剂将其扑灭。这样既可以在火灾较小时节约灭火剂用量，降低二次损害，又可以提高装置灭火可靠性，确保将不同工况和规模的铁路隧道设备洞室火灾完全扑灭。
（4）本发明无需庞大、繁杂的管网系统和电气控制系统，具有结构简单、使用安全可靠、自动分级和高效灭火的特点，可将二次损害降至最低程度。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为图1A的放大图；
图3为本发明灭火管的末端示意图；
图4为本发明双头直通接头的示意图；
图5为本发明外管爆破灭火的示意图；
图6为本发明内管爆破灭火的示意图。
具体实施方式
为了更清楚的理解本发明，结合附图和实施例详细描述本发明。
如图1至图4所示，一种多级响应式自动灭火装置，包括第一压力罐1、第一瓶头阀2、连接球阀3、第一充气接口5、第一压力传感器6、虹吸管7、第二压力罐9、第二瓶头阀10、第二充气接口11、第二压力传感器14，还包括软管4、ABC型超细干粉灭火剂8、双头直通接头12、普通接头13、七氟丙烷或二氧化碳灭火剂15、灭火管16、末端堵头17、单向阀18、压力表19、报警控制器20。
虹吸管7置于第一压力罐1内，虹吸管7上端与安装在第一压力罐1罐口的第一瓶头阀2连接，虹吸管7的下端距离第一压力罐1罐体底部1-3mm，在第一瓶头阀2上安装有连接球阀3、第一充气接口5、第一压力传感器6。
第二压力罐9罐口安装第二瓶头阀10，在第二瓶头阀10上安装有第二充气接口11、第二压力传感器14。
灭火管16包括内管16-1、外管16-2，内管16-1的直径小于外管16-2的直径。
内管16-1和外管16-2均采用高分子聚合物材料制作，在1.0-1.6Mpa充压状态下的受热爆破温度均为100-180℃，或内管16-1和外管16-2均采用高分子聚合物材料制作，内管16-1在1.0-1.6Mpa充压状态下的受热爆破温度为100-140℃；外管16-2在1.0-1.6Mpa充压状态下的受热爆破温度为140-190℃。
在第二充气接口11和第二压力传感器14上方的第二瓶头阀10两侧分别设有一个出口，在其中一个出口上通过螺纹密闭连接一个双头直通接头12，在另一个出口上通过螺纹密闭连接一个普通接头13，双头直通接头12的内径小于普通接头13的内径，双头直通接头12和普通接头13的内径同心。
内管16-1的一端通过末端堵头17密闭，内管16-1的密闭端通过外管16-2一端插入到外管16-2内部，内管16-1的另一端穿过普通接头13内部与双头直通接头12的一端连接，外管16-2的一端连接单向阀18，单向阀18上安装压力表19，外管16-2的另一端与普通接头13连接，软管4的一端与第一压力罐1的连接球阀3连接，软管4的另一端与第二压力罐9的双头直通接头12另一端连接。
在第一压力罐1内充装超细干粉灭火剂8即平均粒径不超过10μm的ABC型超细干粉灭火剂，并采用氮气或氩气惰性气体加压。
在第二压力罐9内充装洁净型灭火剂15即七氟丙烷或二氧化碳灭火剂，并采用氮气或氩气惰性气体加压。
一种多级响应式自动灭火装置的使用方法，步骤如下：
第一步，灭火管16连接安装：首先，根据保护对象铁路隧道设备洞室的空间大小和实际需要，分别截取两个长度相同但不同直径的聚合物软管作为内管16-1和外管16-2，将外管16-2一端与装有压力表19的单向阀18连接，将内管16-1一端通过末端堵头17密闭堵塞，并从外管16-2另一端插入外管16-2的内部，然后，将内管16-1另一端依次从普通接头13、第二瓶头阀10穿过与双头直通接头12的一端密闭连接，再将外管16-2的另一端密闭连接到普通接头13一端上，最后将普通接头13另一端安装到第二瓶头阀10的一侧，将双头直通接头12的一端安装到第二瓶头阀10的另一侧，双头直通接头12与普通接头13相对称；
第二步，灭火装置罐装：首先，将软管4的一端与第一压力罐1的连接球阀3密封连接，软管4的另一端与第二压力罐9的双头直通接头12另一端密封连接，通过第一压力罐1瓶口向第一压力罐1内充装超细干粉灭火剂8，通过第二充气接口11向第二压力罐9内充装洁净型灭火剂15。
第三步，灭火装置安装使用：将第一压力罐1和第二压力罐9安装在电气设备设施上，然后采用穿插回转的现场安装方式，将由内管16-1和外管16-2组成的灭火管16布置于电气设备内部及设备底部电缆束周围，外管16-2的一端连接单向阀18，单向阀18上安装压力表19，最后将第一压力传感器6和第二压力传感器14分别与报警控制器20连接；
当电气设备内部及设备底部电缆束周围任意位置发生火灾时，临近的灭火管16的外管16-2首先受热，当外管16-2受热温度达到爆破温度时爆破，使外管16-2内及第二压力罐9内的洁净型灭火剂15正对起火点21喷射灭火，如图5所示。
如果未灭火则内管16-1进一步受热，当受热温度达到爆破温度时爆破，使内管16-1及第一压力罐1内的超细干粉灭火剂8正对起火点21喷射灭火，如图6所示，达到灭火目的。
当内管16-1或外管16-2爆破后，第一压力罐1或第二压力罐9内的压力下降，第一压力传感器6或第二压力传感器14向报警控制器20发出报警信号，报警控制器报警，同时通过铁路隧道内的通讯设施向控制中心发送报警信号。
另外，本发明也可以采用预装的方式，先将灭火管16布置到现场需保护对象的电气设备内部及设备底部电缆束周围，然后再进行与第一压力罐1和第二压力罐9连接安装及灭火剂罐装。
根据铁路隧道设备洞室火灾工况和实际需求，内管16-1及其连通的第一压力罐1中采用灭火效能较高、但灭火后有固体粉末残留的超细干粉灭火剂8即ABC型超细干粉灭火剂，外管16-2及其第二压力罐9采用灭火效能一般、但灭火后无残留的洁净型灭火剂15即七氟丙烷或二氧化碳或其它洁净型灭火剂。
Claims (5)
1.一种多级响应式自动灭火装置，包括第一压力罐（1）、第一瓶头阀（2）、连接球阀（3）、第一充气接口（5）、第一压力传感器（6）、虹吸管（7）、第二压力罐（9）、第二瓶头阀（10）、第二充气接口（11）、第二压力传感器（14），所述虹吸管（7）置于第一压力罐（1）内与安装在第一压力罐（1）罐口的第一瓶头阀（2）连接，在第一瓶头阀（2）上安装有连接球阀（3）、第一充气接口（5）、第一压力传感器（6）；所述第二压力罐（9）罐口安装第二瓶头阀（10），在第二瓶头阀（10）上安装有第二充气接口（11）、第二压力传感器（14），其特征在于：还包括软管（4）、超细干粉灭火剂（8）、双头直通接头（12）、普通接头（13）、洁净型灭火剂（15）、灭火管（16）、末端堵头（17）、单向阀（18）、压力表（19）、报警控制器（20），所述灭火管（16）包括内管（16-1）、外管（16-2），内管（16-1）的直径小于外管（16-2）的直径；
在所述第二充气接口（11）和第二压力传感器（14）上方的第二瓶头阀（10）的一侧，安装双头直通接头（12），在第二瓶头阀（10）的另一侧，安装普通接头（13），双头直通接头（12）和普通接头（13）相对称，双头直通接头（12）的内径小于普通接头（13）的内径；所述内管（16-1）的一端通过末端堵头（17）密闭，内管（16-1）的密闭端通过外管（16-2）一端插入到外管（16-2）内部，内管（16-1）的另一端穿过普通接头（13）内部与双头直通接头（12）的一端连接，外管（16-2）的一端连接单向阀（18），单向阀（18）上安装压力表（19），外管（16-2）的另一端与普通接头（13）连接，所述软管（4）的一端与第一压力罐（1）的连接球阀（3）连接，软管（4）的另一端与第二压力罐（9）的双头直通接头（12）另一端连接；
在第一压力罐（1）内充装超细干粉灭火剂（8），并采用氮气或氩气惰性气体加压；
在第二压力罐（9）内充装洁净型灭火剂（15），并采用氮气或氩气惰性气体加压。
2.根据权利要求1所述的一种多级响应式自动灭火装置，其特征在于：所述内管（16-1）和外管（16-2）均采用高分子聚合物材料制作，在1.0-1.6Mpa充压状态下的受热爆破温度均为100-180℃。
3.根据权利要求1所述的一种多级响应式自动灭火装置，其特征在于：所述内管（16-1）和外管（16-2）均采用高分子聚合物材料制作，内管（16-1）在1.0-1.6Mpa充压状态下的受热爆破温度为100-140℃；外管（16-2）在1.0-1.6Mpa充压状态下的受热爆破温度为140-190℃。
4.根据权利要求1所述的一种多级响应式自动灭火装置，其特征在于：所述超细干粉灭火剂（8）为平均粒径不超过10μm的ABC型超细干粉灭火剂；所述洁净型灭火剂（15）为七氟丙烷灭火剂或二氧化碳灭火剂或氟化酮灭火剂。
5.一种多级响应式自动灭火装置的使用方法，其特征在于：步骤如下，
第一步，灭火管（16）连接安装：首先，根据保护对象铁路隧道设备洞室的空间大小和实际需要，分别截取两个长度相同但不同直径的聚合物软管作为内管（16-1）和外管（16-2），将外管（16-2）一端与装有压力表（19）的单向阀（18）连接，将内管（16-1）一端通过末端堵头（17）密闭堵塞，并从外管（16-2）另一端插入外管（16-2）的内部，然后将内管（16-1）另一端依次从普通接头（13）、第二瓶头阀（10）穿过与双头直通接头（12）的一端密闭连接，再将外管（16-2）的另一端密闭连接到普通接头（13）一端上，最后将普通接头（13）另一端安装到第二瓶头阀（10）的一侧，将双头直通接头（12）的一端安装到第二瓶头阀（10）的另一侧，双头直通接头（12）与普通接头（13）相对称；
第二步，灭火装置罐装：首先，将软管（4）的一端与第一压力罐（1）的连接球阀（3）密封连接，软管（4）的另一端与第二压力罐（9）的双头直通接头（12）另一端密封连接，通过第一压力罐（1）瓶口向第一压力罐（1）内充装超细干粉灭火剂（8），通过第二充气接口（11）向第二压力罐（9）内充装洁净型灭火剂（15）；
第三步，灭火装置安装使用：将第一压力罐（1）和第二压力罐（9）安装在电气设备设施上，然后采用穿插回转的现场安装方式，将由内管（16-1）和外管（16-2）组成的灭火管（16）布置于电气设备内部及设备底部电缆束周围，外管（16-2）的一端连接单向阀（18），单向阀（18）上安装压力表（19），最后将第一压力传感器（6）和第二压力传感器（14）分别与报警控制器（20）连接；
当电气设备内部及设备底部电缆束周围任意位置发生火灾时，临近的灭火管（16）的外管（16-2）首先受热，当外管（16-2）受热达到爆破温度时则爆破，使外管（16-2）内及第二压力罐（9）内的洁净型灭火剂（15）正对起火点（21）喷射灭火，如果火未灭掉，则内管（16-1）又进一步受热，当受热达到爆破温度时则爆破，使内管（16-1）及第一压力罐（1）内的超细干粉灭火剂（8）正对起火点（21）喷射灭火，达到灭火目的；
当内管（16-1）或外管（16-2）爆破后，第一压力罐（1）或第二压力罐（9）内的压力下降，第一压力传感器（6）或第二压力传感器（14）向报警控制器（20）发出报警信号，报警控制器（20）报警，同时通过铁路隧道内的通讯设施向控制中心发送报警信号，提醒工作人员及时处置和维护。
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