一种内燃机车中压泵组式细水雾自动灭火方法及系统与流程

本发明铁路机车灭火技术领域，尤其涉及一种内燃机车中压泵组式细水雾自动灭火方法及系统。

背景技术：

铁路机车是保障铁路交通正常运行的重要设施，同时具有很高的火灾风险，其中尤以内燃机车的火灾风险最为突出。由于内燃机车用油量及储油量大，且运行时内部温度高，排气管表面温度甚至高达500～800℃，大大超过柴油的燃点，一旦因老化、故障等导致高压油管及其接头泄漏，柴油遇到高温就会引发火灾，如得不到及时扑救控制，则可能造成重大火灾事故，尤其是当机车运行至铁路隧道内时，则会导致重特大火灾事故。不仅会损毁铁路机车，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，内燃机车初期火灾的及时有效扑救十分重要。

在内燃机车火灾高危和高发部位配置有效的自动灭火系统，是扑灭机车初期火灾的重要措施，同时也是提升铁路交通火灾防控水平的关键。但是，目前国内外关于内燃机车自动灭火系统的研究极少，再加上内燃机车内部空间狭小，运行时内部存在一定通风，长期处于振动状态，传统气体、水基、高压细水雾等自动灭火系统在占用空间、灭火效能、抗振性、安全性等方面均存在一定问题，无法满足内燃机车实际灭火应用需求。具体而言：

(1)内燃机车内部空间狭小，能够为灭火系统提供的安放空间有限。传统水基灭火系统因灭火效能低、用水量大，无法满足需求；高压细水雾灭火系统体积大，且对水质要求高，通常需要额外配备体积较大的常压或高压水箱，因此也无法满足需求；

(2)内燃机车运行时内部存在一定通风，难以满足全淹没灭火应用条件，因此传统气体全淹没灭火系统无法使用；高压细水雾灭火系统的细水雾粒径小、动量和贯穿力不足，很难实现快速扑灭机车火灾的目标需求；

(3)内燃机车内部发生火灾时首先会关停发动机，切断供电，因此传统泵组式细水雾等灭火系统因缺少供电而无法使用；

(4)内燃机车运行时内部振动大，传统气体、瓶组式细水雾等高压灭火系统在抗振性、使用安全性方面存在一定问题和隐患。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明旨在提出一种内燃机车中压泵组式细水雾自动灭火方法及系统，能够针对内燃机车初期火灾进行自动灭火防护，快速扑灭燃油池火、流淌火、喷雾火等典型机车火灾，并防止复燃，解决内燃机车火灾自动扑救技术难题。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种内燃机车中压泵组式细水雾自动灭火方法，包括：

将内燃机车内部划分为多个灭火区域，每个所述灭火区域各安装若干只细水雾喷头，并由一套供水单元提供1.2～1.8mpa压力范围的消防水，所述供水单元由内燃机车车载蓄电池供电；

所述消防水内添加有一定量的能在液体燃料表面形成水膜和乳化层的细水雾添加剂；

由火灾探测器自动探测着火的灭火区域，并通过火灾报警器自动报警和启动对应的灭火区域的供水单元，经对应的灭火区域的细水雾喷头喷射形成细水雾。

进一步，所述细水雾添加剂由3-5％成膜剂、2-10％乳化剂、1-5％防腐剂、80-94％水配制而成。

进一步，所述成膜剂采用氟表面活性剂，所述乳化剂采用碳氢表面活性剂，所述防腐剂采用甲醛。

进一步，通过plc控制器精确控制微型中压供水单元的容积泵转速，精确控制供水压力，严格控制细水雾雾滴粒径集中在150μm-300μm范围内；

根据火灾情况，由火灾报警控制器自动启动一套或多套供水单元；或者由驾驶人员通过终端显示控制器手动启动；

同时，驾驶人员能根据分布在内燃机车内的摄像头实时观察火灾发展情况，及时手动启动或关闭供水单元。

进一步，所述供水单元为中压供水单元，所述中压供水单元包括直流电机、联轴器、容积泵、阀板；

所述直流电机通过联轴器与容积泵联接；

所述阀板开设有进水流道和出水流道，容积泵的进水口与阀板(1-4)的进水流道连通，容积泵的出水口与阀板的出水流道连通；

在进水流道和出水流道之间还设有一平时其进水口与出水口之间为常闭状态的安全阀，所述安全阀1-17的设定值为1.6-1.8mpa；

所述进水流道的通道中部与安全阀的出水口连通；

所述出水流道的通道中部与安全阀的进水口连通；

还包括有一感应出水流道内压力的压力传感器，当出水流道内供水压力超过安全阀设定值时，安全阀的进水口和出水口之间连通。

本发明还提供了一种内燃机车中压泵组式细水雾自动灭火系统，包括储液罐、若干个中压供水单元、plc控制器、火灾报警控制器、火灾探测器、摄像头、终端显示控制器、蓄电池；

内燃机车内部划分为多个灭火区域，每个所述灭火区域对应一个中压供水单元，每个中压供水单元对应安装于相应灭火区域的若干个中压细水雾喷头；

所述储液罐內储备消防水，经供水管道连通各中压供水单元，每个中压供水单元通过供水管道与所属的若干个中压细水雾喷头连通，所述中压供水单元为所属的中压细水雾喷头提供1.2～1.8mpa压力范围的消防水，所述消防水以细水雾形态施加至火灾区域；

所述plc控制器分别电连接蓄电池、中压供水单元，且通过信号控制线分别与火灾报警控制器、中压供水单元电连接；

火灾报警控制器通过信号控制线分别与火灾探测器、摄像头、终端显示控制器电连接；

所述中压供水单元由内燃机车车载的蓄电池供电。

进一步，所述中压供水单元包括直流电机、联轴器、容积泵、阀板；

所述直流电机通过联轴器与容积泵联接；

所述阀板开设有进水流道和出水流道，容积泵的进水口与阀板的进水流道连通，容积泵的出水口与阀板的出水流道连通；

在进水流道和出水流道之间还设有一平时其进水口与出水口之间为常闭状态的安全阀，安全阀1-17的设定值为1.6-1.8mpa；

所述进水流道的通道中部与安全阀的出水口连通；

所述出水流道的通道中部与安全阀的进水口连通；

还包括有一感应出水流道内压力的压力传感器，当出水流道内供水压力超过安全阀设定值时，安全阀的进水口和出水口之间连通。

进一步，所述容积泵的进水口通过泵进水接头、阀板进水接头与阀板的进水流道的进水接口连通，所述容积泵出水口通过泵出水接头、阀板出水接头与阀板的出水流道的出水接口连通，所述阀板进水接头的末端设有进水接头螺堵，所述阀板出水接头的末端设有出水接头螺堵；

所述压力传感器输出信号接入控制器，当供水压力超过设定值时，plc控制器向直流电机发出减速信号，降低容积泵的转速，以降低供水压力，直到下降至规定值以内；

所述直流电机采用无刷电机，电压选用24v至48v范围中的一种电压；

所述plc控制器实时调控所述直流电机的开启和关闭以及蓄电池的充放电.

所述容积泵采用隔膜泵、柱塞泵、齿轮泵和叶片泵中的一种。

进一步，所述中压供水单元的总进水口与储液罐连通，所述中压供水单元的总出水口与供水干管的输入口连通，所述供水干管输出口与供水支管连通，所述供水支管上按照一定间距设置若干中压细水雾喷头；

火灾探测器采用烟雾探测器和/或火焰探测器；

所述终端显示控制器设置在司机室，或者机车驾驶人员方便操控的位置；

所述蓄电池采用内燃机车车载蓄电池；或单独配置，蓄电池平时由机车发动机及充电设施补充电量。

进一步，所述消防水含有2-10％的细水雾添加剂；

所述细水雾添加剂由3-5％成膜剂、2-10％乳化剂、1-5％防腐剂、80-94％水配制而成；

所述成膜剂采用氟表面活性剂，所述乳化剂采用碳氢表面活性剂，所述防腐剂采用甲醛。

相对于现有技术，本发明具有以下优势：

(1)本发明采用中压细水雾灭火技术，控制细水雾雾滴粒径主要集中在150μm-300μm范围内，提高雾滴的动量及贯穿力，保证灭火效能，解决了传统高压细水雾灭火技术细水雾粒径小、动量和贯穿力不足、受机车内通风及火羽流影响大、灭火效果差的问题；

(2)本发明中压泵组式细水雾灭火系统的中压供水单元采用直流电机和容积泵集成化设计，体积小、质量轻，并可直接利用内燃机车底部的蓄电池供电，不受内燃机车内部断电的影响，解决了普通泵组式细水雾灭火系统因采用交流电供电、占用空间大而无法在内燃机车使用的难题；

(3)本发明采用具有快速覆盖和高效乳化作用的细水雾添加剂，使得细水雾不但可以冷却油面，抑制燃油蒸发，而且可以在油面上迅速形成一层水膜及乳化层，使燃油与空气隔绝而灭火，并防止复燃，从而显著提升了细水雾对于泄漏燃油池火、流淌火的灭火速度和灭火效能，极大降低灭火用水量，缩小灭火系统体积，解决了传统细水雾灭火技术对b类火的控灭火速度慢、用水量大的问题；

(4)本发明的压泵组式细水雾灭火系统具有无环境污染、对防护对象破坏小、适用于扑救电器火等特点，并且泵组、管网及喷头等关键部件采用中压设计，可在长期振动的环境中使用，无安全隐患。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明的结构示意图；

图2为直流驱动一体泵主视图；

图3为中压供水单元侧视图；

图4为图3中阀板的a向剖面示意图；

图5为图4中阀板的b向剖面示意图；

图注：1、中压供水单元；1-1、直流电机；1-2、联轴器；1-3、容积泵；1-4、阀板；1-5、泵进水接头；1-6、泵出水接头；1-7、总进水口；1-8、螺纹堵头；1-9、总出水口；1-10、压力传感器接口；1-11、螺栓；1-12、阀板进水接口；1-13、阀板出水接口；1-14、进水流道；1-15、安全阀通道；1-16、出水流道；1-17、安全阀；1-18、流通支路；1-19、阀板进水接头；1-20、阀板出水接头；1-21、进水接头螺堵；1-22、出水接头螺堵；2、plc控制器；3、消防水；4、储液罐；5、供水干管；6、供水支管；7、细水雾喷头；8、火灾报警控制器；9、火灾探测器(烟雾探测器或火焰探测器或二者组合)；10、摄像头；11、终端显示控制器(司机室)；12、蓄电池(内燃机车车载或单独配置)

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

首先说明本发明提供的内燃机车中压泵组式细水雾自动灭火方法，该方法包括：

将内燃机车划分多个灭火区域，每个灭火区域安装若干只细水雾喷头，并由一套微型中压供水单元提供1.2～1.8mpa压力范围的消防水，微型中压供水单元由内燃机车车载蓄电池供电；

由火灾探测器自动探测着火区域(即发生火情的某个或某几个所述灭火区域)，并通过火灾报警器自动报警和启动对应的微型中压供水单元，经对应的中压细水雾喷头喷射形成细水雾；

通过plc控制器精确控制微型中压供水单元的容积泵转速，精确控制供水压力，严格控制细水雾雾滴粒径集中在150μm-300μm范围内；

在消防水内加入一定量的细水雾添加剂，该细水雾添加剂由3-5％成膜剂、2-10％乳化剂、1-5％防腐剂、80-94％水配制而成，成膜剂采用氟表面活性剂，乳化剂采用碳氢表面活性剂，防腐剂采用甲醛。在消防水内添加细水雾添加剂，能够起到快速覆盖和高效乳化作用，使得细水雾不但可以冷却油面，抑制燃油蒸发，而且可以在油面上迅速形成一层水膜及乳化层，使燃油与空气隔绝而灭火，并防止复燃，从而显著提升了细水雾对于泄漏燃油池火、流淌火的灭火速度和灭火效能，极大降低灭火用水量，缩小灭火系统体积，解决了传统细水雾灭火技术对b类火的控灭火速度慢、用水量大的问题。

根据火灾情况，由火灾报警控制器8自动启动一套或多套中压供水单元，或者由司机室内的驾驶人员通过终端显示控制器手动启动，同时驾驶人员可以根据分布在内燃机车内的摄像头10实时观察火灾发展情况，及时手动启动或关闭中压供水单元。

本发明提供的内燃机车中压泵组式细水雾自动灭火系统，如图1所示，包括若干个中压供水单元1、plc控制器2、储液罐3(储液罐3内存储有消防水4)、供水管道、中压细水雾喷头7、火灾报警控制器8、火灾探测器9、摄像头10、终端显示控制器11、蓄电池12，每个中压供水单元1与若干中压细水雾喷头7连通，所述中压供水单元1的总进水口1-7与储液罐3连通，所述中压供水单元1的总出水口1-9与供水干管5的输入口连通，所述供水干管5输出口与供水支管6连通，所述供水支管上按照一定间距设置若干中压细水雾喷头7，所述plc控制器2通过电源线分别与蓄电池12、中压供水单元1连接，通过信号控制线分别与火灾报警控制器8、中压供水单元1连接，火灾报警控制器8与信号控制线分别与火灾探测器9、摄像头10、终端显示控制器11连接，所述蓄电池12为中压供水单元1提供动力。

所述中压供水单元1包括直流电机1-1、联轴器1-2、容积泵1-3、阀板1-4、泵进水接头1-5、泵出水接头1-6，所述直流电机1-1通过联轴器1-2与容积泵1-3连接，所述容积泵1-3进水口通过泵进水接头1-5、阀板进水接头1-19与阀板进水接口1-12连通，所述容积泵1-12出水口通过泵出水接头1-6、阀板出水接头1-20与阀板出水接口1-13连通，所述阀板进水接头1-19的末端设有进水接头螺堵1-21，所述阀板出水接头1-20的末端设有出水接头螺堵1-22，所述阀板1-4分别开设有进水流道1-14、安全阀通道1-15、出水流道1-16、压力传感器接口1-10，所述进水流道1-14与安全阀通道1-15之间、安全阀通道1-15与出水流道1-16之间、出水流道1-16与压力传感器接口1-10之间分别开设有流通支路1-18，所述安全阀通道1-15内部设有安全阀1-17，用于保护防止泵超压，当供水压力超过安全阀1-17设定值(1.6-1.8mpa)时，安全阀1-17自动打开，在常压的进水流道1-14和待压的出水流道1-16之间打开一条返流通道，即出水流道1-16内的待压消防水经流通支路1-18返流至进水流道1-14，进而泄压保护供水单元，所述安全阀通道1-15末端设有螺纹堵头1-8，所述压力传感器接口1-10连接有压力传感器(图中未示)，用于实时测量供水压力，压力传感器输出信号接入plc控制器2，当供水压力超过设定值时，plc控制器2向直流电机1-1发出减速信号，降低容积泵1-3的转速，以降低供水压力，直到下降至规定值以内，所述阀板1-4上还设有多个螺栓1-11，用于锁紧密封阀板1-4。

所述直流电机1-1采用无刷电机，电压选用24v至48v范围中的任何一种电压。

所述plc控制器2实时调控所述直流电机1-1的开启和关闭以及蓄电池12的充放电。

所述容积泵1-3采用隔膜泵、柱塞泵、齿轮泵和叶片泵中的任何一种。

所述储液罐3为常压罐，采用耐腐蚀高分子材料或不锈钢制作。

所述消防水4含有2-10％的细水雾添加剂，所述消防水以细水雾形态施加至火灾区域时，不但具有冷却、窒息、阻隔热辐射等灭火作用，而且可在燃油表面迅速形成一层水膜和乳化层，隔绝空气灭火，并防止燃油复燃。所述火灾探测器9采用烟雾探测器，或火焰探测器，或二者组合。

所述终端显示控制器11设置在司机室，或者机车驾驶人员方便操控的地方。

所述蓄电池12采用内燃机车车载蓄电池，或单独配置，平时由机车发动机及充电设施补充电量。

工作原理：日常，储液罐3和中压供水单元1中为常压状态，蓄电池保持电量充足，随时由机车发动机及充电设施补充。当内燃机车某处发生火灾时，着火区域的火灾探测器9响应，火灾报警控制器8报警，并通过plc控制器2启动对应灭火分区的中压供水单元1，容积泵1-3在直流电机1-1的驱动下开始按照规定转速提供压力消防水，压力消防水经供水干管5、供水支管6输送至各细水雾喷头7喷射形成细水雾，通过细水雾的冷却、窒息、阻隔热辐射以及在燃油表面迅速形成一层水膜和乳化层，隔绝空气灭火，同时防止燃油复燃。如果供水管道内的消防水压力超过设定值，则中压供水单元1内设的安全阀1-17自动打开，高压消防水自出水流道1-16经流通支路1-18返流至进水流道1-14，从而泄压保护供水单元，与此同时，压力传感器将高压信号输入至plc控制器2，plc控制器2及时向直流电机1-1发出减速信号，降低容积泵1-3的转速，以降低供水压力，直到下降至规定值以内，反之，plc控制器2则向直流电机1-1发出加速信号，增加容积泵1-3的转速，以提高供水压力，直到达到规定范围。

本发明的内燃机车中压泵组式细水雾自动灭火系统可以由火灾报警控制器8自动启动一套或多套中压供水单元，或者由司机室内的驾驶人员通过终端显示控制器手动启动，同时驾驶人员可以根据分布在内燃机车内的摄像头10实时观察火灾发展情况，及时手动启动或关闭中压供水单元。

本发明的自动灭火系统可提供1.2～1.8mpa范围内的供水压力，实际供水压力可根据需求通过中压供水单元1及plc控制器2进行精确设置和调整。本发明自动灭火系统可扑灭内燃机车内部的a类、b类(油池火、流淌火、喷雾火)和e类火灾。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。