一种燃气轮机试验台用智能分级消防系统的制作方法

1.本实用新型涉及燃机消防领域，具体是一种燃气轮机试验台用智能分级消防系统，用于将火灾情况进行分级，准确、及时地消除火灾影响，进而保护试验台和人员安全。


背景技术：

2.目前燃机轮机被列入我国科技长期发展规划的重点发展领域，国内相关企业院所开展了燃机自主研发项目。燃气轮机是一种以连续流动的气体作为工质，把热能转换为机械能的旋转式动力机械，设计难度极大，在燃机投入商业化运行之前，整机试验是检验考核机组必不可少的重要环节。
3.对于成熟的燃机产品，一般采用燃机罩壳进行机组保护及降噪通风，并在燃机罩壳内设置消防系统对燃机进行火灾保护。整机试验过程中，需要频繁地拆装本体部件或测点，为了拆装方便，燃机一般不设置单独的罩壳。同时，辅助系统通常包含高压油、天然气等易燃易爆介质输送管路，一旦现场发生介质泄漏，存在电火花或者局部高温时便很有可能引发着火或爆炸等危险事故。因此，在不设置燃机罩壳的前提下，为了现场人员的安全，需要进一步考虑整机试验时燃机周围消防。
4.申请号为cn201620961559.5的中国专利公开了一种燃气轮机试验台消防系统，包括消防水池、消防泵和供水管线，消防泵通过供水管线将消防水池内的水输送给试验台的消防管网，稳压泵位于供水管线上，将消防水池内的水输送给试验台的消防管网，压力传感器位于消防管网上以检测消防管网内的水压，压力控制开关根据压力传感器感应到的消防管网内的水压来控制消防泵和稳压泵的启动。该消防系统通过消防泵和稳压泵为消防管网提供相应压力的消防供水，将消防管网内水压与消防泵和稳压泵之间进行智能联锁控制，解决了以往消防泵频繁启动的问题。但是该消防系统是采用大面积喷水的方式进行灭火，为一次性对整个试验机进行喷水消防，不具有智能监测及针对性，容易损伤贵重的燃机试验件。
5.申请号为cn202011578241.6的中国专利公开了一种基于储能型二氧化碳循环冷热供应、消防伺服的综合系统，该系统基于三级压缩、分级储能的co2压缩制冷循环为冷端提供三个等级的常备冷量、为热端提供生活热水、采暖以及为消防端提供灭火剂co2。该基于储能型二氧化碳循环冷热供应、消防伺服的综合系统主要将co2以业态的形式分级存储，当火灾已成一定规模，可先后通过一级液态co2工质泵、二级液态co2工质泵、三级液态co2工质泵抽取一级co2储液罐、二级co2储液罐、三级co2储液罐储存的液态co2并经co2汽化装置气化后将高压气体放散至险情点，直至险情排除；当火情严峻或co2储量不足时，联合启动水消防系统，进行全范围的火情抑制。该发明虽然采用分级制度，但是供应调节机制较为复杂，且面对不同的险情点，均采取一次性局部灭火的方式。
6.实际燃机试验台内存在如轴承座、排气段等存在封闭空间的部件，针对封闭空间，燃烧产生的未完全燃烧的碳粒子，一氧化碳等可燃性气体在封闭空间内积聚，一次性局部灭火后如果无后续消防处理，当外部足够的空气引入并与浓烈的可燃气体混合，且温度达
到燃烧界限范围内，极易产生二次复燃。同时由于平时存储过程中工作气罐内的气体会出现流失的现象，或者在开放空间中火势蔓延速度较快，当发生火灾后，工作气罐内的气体不足，无法有效的阻止火灾的蔓延，会造成严重的消防安全问题。
7.因此，有必要设计一种智能、分级的消防系统，针对封闭空间和开放空间均设置有不同的消防模式，杜绝二次燃烧的可能性，以最小的损失准确及时地消除火灾影响，进而保护试验台和人员安全。


技术实现要素：

8.基于以上问题，本实用新型的目的在于提供了一种燃气轮机试验台用智能分级消防系统，可智能监测火情、分级消防的方案，进而及时、准确地处理火灾并将设备损害降到最低，使得全系统无需人工参与，更便捷、更智能、更安全。
9.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
10.1.一种燃气轮机试验台用智能分级消防系统，包括全厂级消防子系统，还包括本体级消防子系统和部件级消防子系统；
11.所述部件级消防子系统包括部件消防管道和部件级消防介质供应系统；所述部件级消防介质供应系统包括部件主管道、初放管路和续放管路，所述初放管路和续放管路一端分别与部件主管道相通，另一端并联与所述部件消防管道相通；
12.所述初放管路和续放管路均设有释放组，所述释放组由多个消防介质释放单元并联而成；所述消防介质释放单元与试验控制接头电性连接；
13.所述续放管路上还设有调节阀，用以调节续放管路输送到部件消防管道中的消防介质的浓度。
14.优选地，所述消防介质释放单元包括消防介质储瓶、瓶阀和止回阀；所述试验控制接头与每一个所述消防介质释放单元中的瓶阀电性连接。
15.优选地，所述试验控制接头与所述初放管路之间设有延时装置；所述试验控制接头与所述续放管路的释放组之间设有控时装置。
16.优选地，还包括与所述释放组数量相同的消防介质存量监测装置，该消防介质存量监测装置与所述释放组电性连接，用以监测消防介质是否泄漏。
17.优选地，所述初放管路和所述部件主管道之间、所述续放管路和所述部件主管道之间均设有安全阀。
18.优选地，所述本体级消防子系统包括本体消防管道和与所述本体消防管道相通的本体级消防介质供应系统；所述本体级消防介质供应系统包括本体主管道和本体喷放管路，所述本体喷放管路一端与本体主管道相通，另一端所述本体消防管道相通；所述本体喷放管路上也设有所述释放组。
19.优选地，所述部件消防管道分出多个部件支路管道通往部件周围；所述部件支路管道末端和所述本体消防管道上均匀设置多个喷头。
20.优选地，所述部件消防管道和与所述部件级消防介质供应系统之间、所述本体消防管道和所述本体级消防介质供应系统之间均设有闭锁开关阀和添味装置。
21.优选地，所述本体消防管道和所述部件支路管道上均设有控制阀。
22.优选地，还包括探测装置、报警装置和灭火控制系统；所述探测装置分布在试验台
和部件周围且与所述灭火控制系统电性连接；所述灭火控制系统并行控制所述全厂级消防子系统、本体级消防子系统和部件级消防子系统；所述报警装置分别与所述灭火控制系统和所述试验控制接头电性连接。
23.与现有技术相比，本实用新型有以下优势：
24.1.根据本实用新型技术方案，配置了部件、本体、全厂三级消防等级，分级监测、分级消防。其中部件级消防子系统采用初放和续放两种消防模式结合的方式进行部件灭火。针对具有封闭空间的燃气轮机后轴承区、排气段区等部件消防区域，在初放管路喷洒消防介质混合气体，实现局部灭火后，续放管路将继续释放一定时间的低浓度的消防介质，利用调节阀维持封闭空间内消防介质的浓度，杜绝二次复燃的可能性，同时可减少消防介质的消耗；针对开放空间，则采取一次性局部灭火方式，在初放管路消防介质消耗完毕时，续放管路可作为备用管路继续喷放消防介质，达到灭火的目的。本实用新型中的技术方案既能有效、及时地处理火灾，又能节省消防介质，将火灾产生的潜在损害降到最低；
25.2.本体级消防介质供应系统和部件级消防介质供应系统中均配置消防介质储瓶称重，智能监测介质含量、自动提示补充替换；消防介质供应系统中均配置消防启动延时装置，为试验台人员争取撤离时间，防止消防对人员的伤害；
26.3.本技术提供一种燃气轮机试验台用智能分级消防系统，配置消防声、光报警，有效提示试验人员，并在控制盘显示火灾位置；
27.4.本体级消防介质供应系统和部件级消防介质供应系统采用co2介质或者其他类型的消防介质，在进行灭火的同时有效防止介质对机械设备的损害；当火灾发展到全厂，则启动全厂消防水系统，最终实现灭火。
附图说明
28.图1是燃气轮机试验台消防分级区域示意图；
29.图2是燃气轮机试验台用智能分级消防系统的探测位置和喷放位置示意图；
30.图3是本体级消防介质供应系统和部件级消防介质供应系统的示意图；
31.附图标记：
32.101-全厂消防区域边界；102-本体消防区域边界；103-部件消防区域边界；
33.201-续放管路；202-初放管路；
34.1-燃机试验台架；2-火焰探测器；3-温度探测器；4-喷头；5-消防状态盘；
35.6-报警器；7-指示灯；8-红色警示灯；9-手动释放按钮；10-控制阀；11-燃料模块；
36.12-润滑油模块；13-发电机；14-燃气轮机后轴承区；15-排气段区；
37.16-燃气轮机前轴承区；17-电加热器；18-消防介质储瓶；19-瓶阀；20-止回阀；
38.21-安全阀；22-延时装置；23-消防介质存量监测；24-闭锁开关阀；25-添味装置；
39.26-试验控制接头；27-密闭箱；28-控时装置；29-调节阀。
具体实施方式
40.为使本实用新型实施例的目的和技术方案更加清楚，下面将结合本实用新型实施例，对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述。
41.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
42.本实用新型提供了一种可智能监测火情、分级消防的燃气轮机试验台用智能分级消防系统，进而及时、准确地处理火灾并将设备损害降到最低，使得全系统无需人工参与，更便捷、更智能、更安全。
43.本实用新型根据燃气轮机运行的特点，将试验台依据火灾发生的概率及危害范围分为三个等级：部件级、本体级和全厂级，如图1所示的本实用新型中的燃气轮机试验台消防分级区域示意图，其中划分为全厂消防区域边界101，本体消防区域边界102和部件消防区域边界103。全厂消防区域边界101划分为整个厂房内部，具体对应的消防系统为全厂级消防子系统，所述全厂级消防子系统采用水雾喷淋系统，提供喷淋水，有效降低厂房内火势和烟气，主动抑制失火蔓延；本体消防区域边界102主要以燃机试验台架1的边界为基准，针对整个燃机试验台进行消防保护，具体对应的消防系统为本体级消防子系统；部件消防区域边界103主要针对燃机试验台中一些重要的本体部件，例如燃料模块11、润滑油模块12、发电机13、燃气轮机后轴承区14、排气段区15和燃气轮机前轴承区16等，具体对应的消防系统为部件级消防子系统。其中本体级消防子系统和部件级消防子系统利用消防介质供应系统，喷洒对部件无损伤的消防介质，如co2等，可以针对燃机试验台和本体部件进行局部消防处理，而全厂级消防子系统采用水雾喷淋系统，为最后一道防线，也可针对大范围的火灾情况。
44.如图2和图3所示，燃气轮机试验台用智能分级消防系统，包括全厂级消防子系统、本体级消防子系统、部件级消防子系统、探测装置、报警装置和灭火控制系统。
45.所述探测装置分布在试验台和部件周围，所述探测装置包括火焰探测器2、温度探测器3和消防介质浓度探测器(图上未标示)，也可根据需要增添其他的探测装置。火焰探测器2可检测火焰中的红外线辐射，当火焰探测器2被激活时，发出“探测到火灾”信号并启动消防。当温度探测器3在预设温度下被激活时，发出“探测到火灾”信号并启动消防。在发生火灾时进行灭火的过程中，消防介质浓度探测器被激活，可以实时探测该区域的消防介质浓度，并传送到灭火控制系统中。
46.所述本体级消防子系统包括本体消防管道与本体消防管道相通的本体级消防介质供应系统；所述部件级消防子系统包括部件消防管道和与所述部件消防管道相通的部件级消防介质供应系统，所述部件消防管道分出多个部件支路管道通往部件周围；所述部件支路管道末端和所述本体消防管道上均匀设置多个喷头4；该喷头4可以空间内有效地混合消防介质与周围空气，根据实际需要对喷头的位置和数量进行选择，以确保喷洒出的消防介质浓度均匀。当某一部件的探测装置检测到火灾信号，相应地启动该部件位置的喷头4。
47.所述本体消防管道和所述部件支路管道上均设有控制阀10。该区域消防启动时，控制阀10即打开。
48.所述灭火控制系统并行控制所述全厂级消防子系统、本体级消防子系统和部件级消防子系统。所述报警装置与所述灭火控制系统电性连接，所述报警装置包括位于燃机试验台架1周边及控制室中的消防状态盘5，该消防状态盘5上配置了报警器6和指示灯7。报警器6在收到“探测到火灾”信号报警时被激活，发出声音报警，指示灯7用来显示本体级消防
介质供应系统和部件级消防介质供应系统的触发状态。所述报警装置还包括位于燃机试验台架1周边及控制室中的红色指示灯8和手动释放按钮9；任何探测装置被激活时，安装在试验台及厂房外的红色闪光警示灯将闪光，手动释放按钮9带有防护罩，用于手动释放消防介质。手动释放按钮9和状态盘5均位于试验台外部及控制室且不容易触碰的地方。
49.灭火控制系统以火灾控制盘的形式安装在控制室，提供火焰检测和消防系统的当前状态信息，如报警、故障、闭锁和关闭指示。该信息在一个lcd显示器上显示，带有菜单指导操作。
50.全厂级消防子系统采用水雾喷淋系统为常规配置，这里不再赘述。本实施例中主要介绍燃机试验台周围的本体级消防子系统和部件级消防子系统。
51.如图3所示的的本体级消防介质供应系统和部件级消防介质供应系统，所述部件级消防介质供应系统包括本体主管道、初放管路202和续放管路201，所述初放管路202和续放管路201一端分别与部件主管道相通，另一端并联与所述部件消防管道相通；
52.所述本体级消防介质供应系统包括本体主管道和本体喷放管路，所述本体喷放管路一端与本体主管道相通，另一端所述本体消防管道相通；
53.所述初放管路202、续放管路201和本体喷放管路上均设有多个释放组，所述释放组由多个消防介质释放单元并联而成；所述消防介质释放单元与试验控制接头26电性连接。所述续放管路201上还设有调节阀29，用以调节续放管路201输送到部件消防管道中的消防介质的浓度。
54.本体级消防介质供应系统和部件级消防介质供应系统均采用高压系统。对于相对封闭空间，比如燃机部件如轴承座、排气段等部件消防区域，采用初放和续放结合的方式；对于开放空间，比如不带罩壳的燃机本体周围区域，则采用一次性局部灭火方式。本体级消防子系统和部件级消防子系统采用不同数量的消防介质释放单元及管路系统，但是由同一套控制系统操控。
55.所述消防介质释放单元依次由消防介质储瓶18、瓶阀19和止回阀20组成；每个消防介质储瓶18均为标准规格；瓶阀19是控制消防介质储瓶18的开关；每个瓶阀19的阀门处均配有一个爆破片，防止瓶压过高；止回阀20将各消防介质储瓶18彼此隔离，以防消防介质进入可能空的消防介质储瓶18中。
56.优选的，消防介质储瓶18可以为co2，co2灭火剂来源广泛、价格低廉、电绝缘性高、清洁无残留物、长期贮存不变质，不会损坏设备，灭火时不污染火场环境，灭火后很快散逸、不留痕迹。除此之外，也可以选择其他消防介质，如惰性气体、七氟丙烷、卤代烷等。
57.所述试验控制接头26与每一个所述消防介质释放单元中的瓶阀19电性连接。所述试验控制接头26还与所述报警装置电性连接，该试验控制接头26用于连接消防介质储瓶18或仪表空气，以便对机械释放设备及气动报警器进行功能测试或者连接控制信号。试验控制接头26可以控制瓶阀19的开启。所述试验控制接头26与所述初放管路202和所述本体喷放管路的释放组之间均设有延时装置22。延时装置22可以自行设置延时时间，为了人身安全起见，在火灾启动后，一般选择延迟30秒，用以紧急离开。所述试验控制接头26与所述续放管路201的释放组之间设有控时装置28，该控时装置28可以调整续放管路201中释放消防介质的时间。
58.还包括与所述释放组数量相同的消防介质存量监测装置23，该消防介质存量监测
装置23与所述释放组电性连接，用以监测消防介质是否泄漏，如果存在泄漏，消防介质储瓶18内的消防介质水平低于设定水平(如80％，该阈值可以自行设定)，消防介质存量监测装置23将会发出报警，提醒工作人员及时补充。
59.所述本体主管道和所述本体喷放管路之间、所述初放管路202和所述部件主管道之间、所述续放管路201和所述部件主管道之间均设有安全阀21，防止压力过高出现安全隐患。
60.所述部件消防管道与所述部件级消防介质供应系统之间、所述本体消防管道和所述本体级消防介质供应系统之间均设有闭锁开关阀24和添味装置25。闭锁开关阀24可手动阻止消防介质排放。该装置有一个限位开关，并接入消防控制系统中。当闭锁开关阀24闭合时，从电动和机械上抑制消防介质自动释放。添味装置25给释放的消防介质添加气味介质，这样可及时识别危险。
61.所述本体主管道和所述本体喷放管路之间、所述初放管路202和所述部件主管道之间、所述续放管路201和所述部件主管道之间均设有安全阀21，防止喷放高压超压损害消防设施。
62.所述本体级消防介质供应系统和所述部件级消防介质供应系统均位于密闭箱27内。密闭箱27的设置可保护消防介质储瓶18免受恶劣环境条件的影响。同时密闭箱27还设有电加热器17，由于消防介质存放于密闭箱27，一般置于户外露天布置，为保证密闭箱27箱体内存放温度不至于过低，配置电加热器17，可以在箱内温度过低时，开启加热。
63.本实施例中燃气轮机试验台用智能分级消防系统工作过程如下：
64.火灾由火焰探测器2和温度探测器3等类型的探测装置监测。在超过预设温度或迅速升温时，温度探测器3激活，火焰探测器2对来自火焰的红外光做出反应。探测到火灾时，灭火控制系统发出控制信号，启动消防状态盘5和红色警示灯8，提示现场人员离场，并控制启动延时装置22。为了人身安全起见，该装置将延迟30秒后排放，闭锁开关阀24、瓶阀19打开释放消防介质，经消防喷放管路到达相应喷头，添味装置25也可起警示作用。
65.灭火控制系统根据报警所在区域启动相应消防系统，同时激活所在区域的消防介质浓度探测器；如果部件消防区域边界103内的探测器报警，启用初放管路202和初放管路202方式结合的方式进行灭火；消防介质从消防介质储瓶18排出，通过部件消防管道和部件支路管道送入相应火灾部位，其中，消防介质从专门设计的喷嘴4中排出并与周围空气有效混合。
66.针对具有封闭性空间的部件，初放管路202首先进行消防介质喷放，使该部件区域的消防介质浓度迅速升高，消防介质浓度探测器实时探测该部件区域的消防介质浓度，达到一定浓度阈值后，由于封闭性空间的空气流通速度较低，消防介质浓度降低较为缓慢，此时初放管路202关闭，续放管路201开始工作，通过调节阀29调整，持续将低浓度的消防介质续放到部件区域，同时消防介质浓度探测器实时探测该部件区域的消防介质浓度反馈给控制系统，进一步调整调节阀的开闭程度，控制续放管路中的消防介质浓度，使该部件区域的消防介质浓度维介质的浓度，防止复燃，续放管路201低浓度额持续排放同时可以节省消防介质的消耗。
67.针对开放空间的部件区域，则采取一次性局部灭火方式，初放管路202进行消防介质喷放，使该部件区域的消防介质浓度迅速持续升高。由于开放空间空气流动速度较快，气
体型的消防介质极易消耗，此时续放管路201可作为备用消防管路，当初放管路中的消防气体消耗完毕时，续放管路201打开，持续喷放消防介质，使从而抑制火情。
68.如果在部件级消防子系统处理过程中，试验台周围的火焰探测器2和温度探测器3等监测装置依然监测到温度未降、火焰存在或者多部件的监测装置均有火灾信号，则灭火控制系统启动本体级消防子系统以及部件级消防子系统的部分开放空间消防，通过本体消防管道一次性喷射消防介质，过程与上述部件级消防子系统处理基本一致。
69.待上述部件级消防子系统和本体级消防子系统消防无效、或者全厂火灾时，启动全厂级消防子系统，进行全试验台水雾喷淋灭火。
70.本技术设有状态盘5，设置有指示灯7。如果本体级消防介质供应系统和部件级消防介质供应系统为闭锁状态，则绿色状态灯稳定发亮；如果本体级消防介质供应系统和部件级消防介质供应系统处于消防介质释放，则红色状态灯稳定发亮。
71.在本技术中使用的是消防介质浓度探测器，除此之外也可以使用氧气浓度探测器，用来探测该区域内氧气浓度，通过氧气浓度来调整调节阀29和续放管路201中消防介质的浓度，使该区域内氧气浓度持续维持在支持燃烧浓度以下，达到灭火的效果。
72.对于部件级消防子系统的监测装置及喷嘴4，可以固定于燃机本体上。对于燃机本体周围的消防设施，则需要相应的支架来进行监测装置及喷嘴4的安装。为了不影响燃机拆装，本专利消防系统的本体级消防子系统用可移动导轨支架，并在合适位置设置管路交接点。在机组运行时，支架沿着导轨滑动到消防区域并固定；机组拆装时，支架沿着导轨移动到检修区域外，便于机组拆装。
73.以上仅为本实用新型的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，例如变更消防介质或增减分级消防范围及设备等，这些显而易见的替换形式均属于本实用新型的保护范围。