汽車工廠涂裝設備車間電氣消防設計綜述
發布時間：2019-05-10 14:54:51 | 人感興趣 | 評分：3 | 收藏：
摘要：本文結合工程實例，詳細介紹了汽車工廠涂裝車間的火災自動報警及聯動控制系統的設計原則和做法，力求以最通俗易懂的語言，將自己積累的經驗總結出來和大家共同探討。
一、引言
近年來隨著國家汽車工業的迅猛發展，新建汽車工廠項目像雨后春筍般的遍地開花，老的汽車工業集團也整和優勢力量，積極進行技術改造和擴建。我院及時抓住了這個歷史機遇，在最近幾年參與設計并總承包了眾多汽車工廠的建設任務，在這些項目的設計和實施過程中也積累了不少經驗和教訓。經過總結后發現，在汽車工廠的幾大工藝車間里，以涂裝車間最為復雜和龐大，而其消防系統的設計更是涵蓋面廣，錯綜復雜。本文結合某汽車廠的涂裝車間總承包項目，力求抓住主線，脈絡鮮明的闡述整個涂裝車間的消防重點和火災自動報警及聯動系統的設計原則和做法，供廣大設計人員參閱討論。
二、涂裝車間的建筑類別和系統保護對象等級劃分
我們要設計一個車間的消防系統，必須要確定該建筑物的類別。
那么我們必須首先熟悉該車間的建筑形式，工藝設備性質和工作方式。以我們設計承包的某汽車廠涂裝車間為例，該車間為主體兩層、局部三層的鋼結構和鋼筋混凝土結構相結合的形式，由于涂裝設備的特殊結構，部分樓板實際為設備之間的鋼平臺。它的主要工藝流程如下：焊接車間送來的車身，經前處理水洗—陰極電泳—電泳烘干—中涂噴漆—烘干—面涂噴漆—烘干—送裝配車間。噴漆用的漆料在調漆間混和好后通過管道輸送到噴漆室。有了油漆和稀釋劑，那么這些場所自然就成了火災危險場所。由于噴漆采用封閉工藝，且面積比例不超過20％，根據《建筑設計防火規范》我們將其定為丁戊類生產廠房（南京地區消防部門有不同意見，因為噴漆室內一般為微正壓，這和規范似有矛盾，但如按丙類設計，涂裝生產線將無法貫通，因此目前國內各大汽車廠涂裝車間均按丁戊類設計）。
確定了建筑類別，我們就可以根據防火規范和《火災自動報警系統設計規范》確定保護對象等級。經過查閱，按照現行規范，涂裝車間不屬于任何等級的保護對象。那么為什么我們還要設計消防系統呢？根據涂裝工業的規范和慣例，從其危險性和出于對人身安全的考慮，車間要設置人工報警按鈕和警報裝置，CO 2氣體滅火系統，水噴淋系統等滅火設施，那么就勢必要有一個聯動系統來統一監視火災危險場所和控制滅火設備的動作。因此我們可以得出這樣一個結論：涂裝車間的消防設計主要是依據其安全性和為其它專業配套這樣一個原則，可參考但不一定完全照搬規范的要求設計。這一點對于工程的消防驗收是非常重要的。
三、系統分析和設計做法
由于涉及的系統繁多，為了避免疏漏并更容易理解和分析，我們先從現場入手，根據規范規定的內容，將需要用到的元件結合具體設置場所列舉如下：
1、探測報警區域設置
各條生產線的噴漆室、注臘間、修補噴漆室內部設防爆感溫電纜和可燃氣體濃度探測器，其中噴漆室的噴涂段為三層結構，每層均設置一套防爆感溫電纜，感溫電纜的報警溫度為60℃；噴漆室上方車間樓板（頂棚）上設置感溫探測器；調漆間、儲漆間內設置防爆火焰探測器及可燃氣體濃度探測報警器；三層空調送風機組及二層烘干室燃燒器附近設可燃氣體濃度探測報警器。
由于噴漆室的環境惡劣，工作時會有漆霧彌漫在空氣中，我們通常選用的感溫探測器、火焰探測器由于其探測機理的限制，在使用一段時間后都會發生堵塞誤報的情況，而且由于噴漆室的晾干段和烘干室相連，在調試時和故障情況下，烘干室的排風機停止工作，熱量會很快傳導至晾干段，溫度能達到70℃以上，而常規的點型探測器工作溫度都不超過60℃，探測器無法耐受這樣的高溫而失效。這些問題在我們過去設計的項目中時有發生。在吸取以前的經驗教訓后，該涂裝車間我們決定采用感溫電纜作為其火災報警元件。感溫電纜又稱線性感溫探測器，由線性感溫電纜、編碼接口及終端構成，它的基本原理是當環境溫度升高時，電纜阻抗發生變化，在外加電壓不變的情況下，其傳輸電流改變，達到報警電流后，就通過接口模塊發出報警信號。感溫電纜分二芯和三芯兩種，三芯電纜比兩芯多一條預警線，可設置兩種溫度，更為可靠。因為這種探測裝置過去依賴進口，價格高昂，僅應用在石化電力等行業，但隨著國內產品的日益成熟，在汽車行業也開始使用。感溫電纜的報警溫度有多種，可根據現場情況選擇，完全能夠避免上述問題。其探測半徑大多都在4米以內，一般采用波浪形布置。安裝和接線方法可參考產品樣本，本文不再詳述。
可燃氣體濃度探測也是現在常用的火災報警手段，其報警原理多為催化燃燒式，另外還有半導體型，但其針對性強，成本較高，應用場合更加嚴格。探測器的安裝高度需根據可燃氣體的比重來確定，涂裝車間漆霧和稀釋劑的主要含量是二甲苯，它比空氣重，因此探測器一般安裝在距地坪0.3米以下的高度上。探測器作為一次元件安裝在噴漆室和調漆間內，二次儀表即可燃氣體報警控制器通常安裝在消防控制室等有人值班的地方。從應用上講它是一種預報警裝置，一般設定兩個濃度值，爆炸下限和爆炸上限。在可燃氣體濃度達到下限值時應發出聲光報警，提醒操作人員檢查設備和管路，達到上限后就應聯動強制開啟通風系統。從系統接線形式上分，可燃氣體探測裝置有單點式和總線式，單點式可以理解為放射式，而總線式則類似火災自動報警系統的二總線方式，單點式的二次儀表和現場接線相對較多，為節約成本，我們在涂裝車間采用的是總線式。
涂裝車間的烘干室和熱風空調多采用燃氣加熱方式，在這些設備上都安裝有燃燒器，燃燒室體本身是封閉的，但燃燒器與天然氣輸送管道的接口閥門有可能漏氣，需要進行監視，因此我們也設計有可燃氣體濃度探測器。（此處尚有爭議，因空間廣大，除非閥門發生破損，否則微量的漏氣很難聚集達到探測濃度，是否有效尚待商討）。
調漆間儲漆間內存放的主要是漆液和稀釋劑，考慮到該環境內的可燃氣體如果發生燃燒，起火迅速，陰燃階段很短或根本沒有，采用感煙或感溫探測器反應不夠靈敏，因此此處的火災探測選用防爆火焰探測器。
2、手動報警裝置設置
在車間主要出入口及消防通道上設置帶有電話插孔的編碼手動報警按鈕。車間內給排水專業還布置有消火栓，消火栓按鈕建議由電氣專業選配，一般采用智能編碼消火栓報警開關，即可以直接聯動消火栓泵并返回啟動信號點亮指示燈，又能上傳總線報出該按鈕地址。消火栓自帶的按鈕質量較差，多有指示燈不亮的情況發生，且不能報地址，現已較少采用。
3、警報裝置設置
噴漆室、調漆間及儲漆間內設防爆聲光報警器，該區域發生火災時發出警報，通知工作人員撤離；車間設置消防廣播音箱，正常時可播放背景音樂，火災時播放語音報警信號。根據規范的要求，當環境噪音大于60dB時，警報裝置的聲壓應超過其15dB以上，雖然我們可以不套用規范，但作為參考，在涂裝車間這樣一個噪音很大的場合，如要達到使用要求，廣播音箱的功率一般要選擇在40W以上，結合該項目實際情況，現場需布置約140套音箱，這樣安裝在消控室的廣播功放總功率應大于5.6kW。
4、消防通訊設施設置
消防控制室設119直線電話，發生火情后可直接撥打市消防支隊協助滅火；其它重要房間如變電所、中控室、電梯機房等處設消防專用電話分機；手動報警按鈕上帶有消防電話插孔，消防人員可攜帶手提式電話分機通過插孔連接消防電話線路與消防控制室聯絡。
5、輸入輸出模塊設置及其聯動對象
對防火風閥、水流指示器、信號閥、濕式報警閥、雨淋閥組壓力開關等加裝輸入模塊，監視以上設備的動作情況。
對雨淋閥組的泄放電磁閥、氣體滅火系統的放氣電磁閥、非消防電源斷路器、空調送風機、防排煙風機、消火栓泵、噴淋泵、電梯、消防廣播等加裝輸出模塊，在火災情況下，使其接受消防聯動控制。
在熟悉了以上末端元件的設置后，我們再來分析系統結構和功能就比較直觀了。相對于火災自動報警及聯動控制主機而言，我們可以把現場元件按照輸入信號的和輸出信號的裝置來歸類：各種探測器、手報按鈕、消火栓按鈕、消防電話以及連接現場各種受控對象的輸入模塊可以算作輸入裝置；而聲光報警器、消防廣播及連接受控對象的輸出模塊可以作為輸出裝置，這兩類裝置都掛在一條消防總線上，所有的信號都應能通過這條總線傳送到消防主機上。同時，由于滅火設備的重要性，為避免火災報警系統的故障波及滅火系統，規范還要求這些設備能直接接受自身發出的報警信號控制，并在消控室能直接手動控制，因此在與這些設備的連接時，還存在著多條硬線控制電纜。
下面我們就來分析涂裝車間的聯動控制功能有哪些方面和如何實現。
可以說該汽車工廠涂裝車間用到了幾乎所有的滅火手段，國標通用圖上的聯動對象在涂裝車間里也基本都有體現。車間的滅火方式計有：消火栓滅火系統、CO2氣體滅火系統、濕式自動噴水滅火系統、雨淋自動滅火系統、水幕系統。消火栓系統比較簡單不再敘述。
調漆間儲漆間設CO2氣體滅火系統�；馂膱缶鳈C接收到調漆間及儲漆間設置的可燃氣體探測器下限報警后，啟動防爆聲光報警器提示區域內員檢查設備及管路，消除隱患；在接收到上限報警時馬上聯動啟動送排風機，并點亮撤離報警燈，提示人員撤離；在接收到火焰探測器的報警信號后，立即通過氣體滅火控制盤控制聲光訊響器報警，提示人員不能進入，并進入延時程序，若在延時過程中未收到取消指令即控制切斷保護區域非消防電源，關閉送排風機及風閥，點亮氣體噴灑指示燈，開啟相應區域CO2鋼瓶電磁閥放氣滅火。并將壓力開關動作信號通過總線返回至消防控制室。在保護區域門口設有緊急啟停按鈕，既可在報警線路出現故障時人工緊急啟動CO2系統滅火，又可在誤報時，及時切斷閥門電源及氣源，避免誤噴產生的浪費。提醒注意的是CO2氣體滅火需要兩種不同的探頭或兩路獨立的探測線路都報警才能放氣滅火，這也是一種避免誤噴的手段。另外在系統結構上，存在著兩種不同的做法：一，滅火控制盤由給排水專業選配，探測器的報警信號直接送至滅火控制盤，滅火控制盤可獨立執行所有聯動動作，僅通過設在控制盤旁的輸入輸出模塊與消防主機通訊。二，滅火控制盤與消防主機由同一廠家生產，探測器的報警信號送至總線，由消防主機發出指令，再通過滅火控制盤聯動控制。做法一的好處是接線簡潔，自成系統，安全可靠，缺點是兼容性差。做法二的弊端是探測器線路依賴總線，總線發生故障，滅火系統就不能正常動作。但隨著火災報警系統制造廠家的技術日益成熟，產品可靠性大大提高，做法一已較少采用。
噴漆室內部、烘干室外底部等處設濕式自動噴水滅火系統。在該區域設置閉式噴頭。發生火災時，噴頭受熱爆裂，管路水壓降低，濕式報警閥壓力開關隨即動作，觸點信號通過消防輸入模塊送至消防主機，該保護區域內的感溫電纜也會發出報警信號，經消防控制室確認后，啟動該區域內的聲光報警器提醒人員撤離，并啟動相關區域車間內的消防廣播，切斷非消防電源，關閉送排風風機、防火閥，生產線停止運轉。同時壓力開關信號直接通過硬線連接送至廠區消防水泵房，啟動噴淋加壓泵，噴頭噴水滅火。噴淋加壓泵也能通過設在消防控制室內的手動啟停按鈕直接控制。
噴漆室上方車間樓板上設置雨淋自動滅火系統，保護廠房結構不受影響。在該保護區域設有開式噴頭。發生火災時，該保護區域的感溫探測器報警，經確認后切斷相關區域非消防電源，關閉送排風風機、防火閥，生產線停止運轉，并開啟相應分區雨淋閥組上的電磁閥，雨淋閥控制腔泄壓，雨淋閥動作，同時管路壓力驟降，壓力開關動作，觸點信號一方面通過輸入模塊送至消防主機，另一方面直接經硬線連接送至廠區消防水泵房，聯動噴淋加壓泵啟動，噴頭噴水滅火。
涂裝車間與焊接、裝配車間有連廊連通，該區域設有水幕系統，水幕系統的原理與雨淋相同不再詳述。其它諸如電動排煙天窗，電梯等設備也應在發生火災時，通過模塊聯動開啟和降至底層。最后我們來看一下消防控制室的配置。該車間火災自動報警系統形式采用集中報警系統�？刂剖覂劝惭b智能型漢字液晶觸摸屏式火災自動報警主機，主機柜上還安裝有多線制聯動控制盤，手動控制盤，直流電源和聯動控制電源，以及消防廣播主機、消防電話主機。該系統可實現對生產線所有報警信號的實時采集、分析、顯示和打印，并與CO2氣體滅火及水噴淋滅火系統通過總線和直接控制線自動和手動聯鎖�；馂膱缶鳈C設有通訊接口，可與全廠消防控制中心聯網。設計時還應注意的是，各個廠家對于聯動控制盤和手動控制盤的叫法不一，某些廠家的手動控制盤并不是我們通常理解的手動按鈕線直接連接在聯動設備控制柜的二次回路上，而是和探頭一樣的總線制產品，只不過探測報警信號變成了人工操作信號，它必須和輸出模塊配合使用，通過輸出模塊和中間繼電器接入現場控制回路。而多線制聯動控制盤才是規范針對重要滅火設備要求的應在消防控制室中必須設置的功能和配件。
四、結語
至此我們對涂裝車間的消防設計應該有了一個較為全面的認識，在設計過程中應該盡量遵循這些原則。當然每個項目都有其自身特點，在實際設計中我們應與相關專業緊密配合，深刻理解其內在原理后才能著手設計，不能生搬硬套。以上內容均為個人經驗總結，如有不妥之處請同行指正。
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