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　　【摘要】通過對(duì)軋機(jī)工藝火災(zāi)特點(diǎn)的研究與分析, 研制出了靈敏可靠的軋機(jī) CO2 自動(dòng)滅火系統(tǒng), 在實(shí)際工程中也得到了廣泛的應(yīng)用。著重介紹了軋機(jī) CO2 自動(dòng)滅火系統(tǒng)的特點(diǎn)、保護(hù)范圍、設(shè)計(jì)原則、控制功能等 , 并通過模擬試驗(yàn)、研制出抗干擾性極強(qiáng)的元器件, 最大程度的保證軋機(jī) CO2 自動(dòng)滅火系統(tǒng)的靈敏可靠性。

　　軋機(jī)是有色金屬壓延的關(guān)鍵性設(shè)備, 隨著現(xiàn)代化生產(chǎn)的要求, 軋機(jī)的軋制速度和自動(dòng)化程度越來越高, 軋機(jī)本身的價(jià)值和作用價(jià)值也越來越多, 而在軋機(jī)的使用環(huán)境中, 由于高速磨擦和靜電等的作用, 再加上油蒸汽的條件, 極易造成起火, 直接威脅著軋機(jī)的安全生產(chǎn)。

　　由于軋機(jī)在高速軋制過程采用窄餾份的煤油作為工藝潤(rùn)滑油冷卻的基礎(chǔ)油, 其比例通常超過總量的 90%。由于軋制工藝的需要, 上述工藝?yán)鋮s液通常加熱到 30℃~55℃, 在這樣溫度下, 必然產(chǎn)生大量的油蒸汽, 一旦遇到火源, 如運(yùn)動(dòng)部位發(fā)熱, 靜電及斷帶打火等, 極易引起火災(zāi)。軋機(jī)外圍設(shè)備如工藝潤(rùn)滑站、板式過濾器、液壓站、閥組區(qū)等也是極易發(fā)生火災(zāi)和火災(zāi)后必須保護(hù)的設(shè)備。

　　同時(shí), 建筑構(gòu)件、軋機(jī)本體、地溝以及排煙系統(tǒng)中聚集的殘油也能導(dǎo)致對(duì)軋機(jī)及其電氣和液壓系統(tǒng)有嚴(yán)重?fù)p害后果的火災(zāi)。所有不可控制火災(zāi)都可能導(dǎo)致對(duì)軋機(jī)、建筑構(gòu)件、房頂和附近的其它設(shè)備造成嚴(yán)重?fù)p害。

　　因此設(shè)置靈敏可靠的軋機(jī) CO2 自動(dòng)滅火系統(tǒng), 是非常必要的。

　　2系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　2.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)需遵循原則

　　( 1) 根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《二氧化碳滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》

　　GB50193- 93;

　　( 2) 根據(jù)軋機(jī)軋制工藝起火特點(diǎn), 進(jìn)行設(shè)備元器件的研究

　　( 3) 根據(jù)軋機(jī)軋制工藝環(huán)境, 工藝條件, 進(jìn)行焰源分析;

　　( 4) 根據(jù)軋機(jī)軋制工藝環(huán)境, 起火部位, 進(jìn)行施工設(shè)計(jì);

　　( 5) 根據(jù)軋機(jī)工業(yè)場(chǎng)合的惡劣條件, 采取各種抗干擾措施;

　　( 6) 為了避免滅火劑在管道內(nèi)形成干冰堵塞, 采用設(shè)計(jì)軟件對(duì)低壓系統(tǒng)管路走向、彎頭及變徑的使用、噴頭的布置等進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì), 并進(jìn)行仿真模擬噴放試驗(yàn)。專用 CO2 軟件的設(shè)計(jì)計(jì)算以下列公式為基礎(chǔ):

　　①管道流量計(jì)算

　　管道支管流量依干管流量按分配計(jì)算, 干管流量應(yīng)按下式計(jì)算:

　　Qo=M/t 式中 Qo-干管流量, kg/min。

　　②管道內(nèi)徑確定

　　管道內(nèi)徑可按下式計(jì)算:

　　D=Kd&Q 式中 D-管道內(nèi)徑, mm; Kd-管徑系數(shù), 取值范圍 1.41~3.78; Q-管道設(shè)計(jì)流量, kg/min。

　?、酃艿烙?jì)算長(zhǎng)度

　　管道計(jì)算長(zhǎng)度應(yīng)按下式計(jì)算:

　　L=Ly+Lj Lj=f(D)

　　式中: L-管道計(jì)算長(zhǎng)度, mm; Ly-管道實(shí)際長(zhǎng)度, m; Lj-管道附件當(dāng)量長(zhǎng)度, m。

　　2.2 設(shè)計(jì)范圍及保護(hù)對(duì)象

　　軋機(jī)二氧化碳自動(dòng)滅火系統(tǒng)一般保護(hù)軋機(jī)下列區(qū)域:

　　第 6 期 薄春輝: 軋機(jī)二氧化碳自動(dòng)滅火系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用 - 213-

　　( 1) 軋機(jī)保護(hù)區(qū)( 包括軋機(jī)機(jī)架、軋機(jī)罩、地坑、開卷溝、卷取溝、軸承座, 抽輥溝) ;

　　( 2) 工藝油庫(kù)防護(hù)區(qū)( 包括油箱、泵站等) ;

　　( 3) 工藝潤(rùn)滑地下室防護(hù)區(qū);

　　( 4) 油霧凈化及排煙道保護(hù)區(qū)( 包括油霧凈化裝置、排煙道、煙囪) ;

　　( 5) 過濾機(jī)保護(hù)區(qū)( 包括過濾機(jī)本體、攪拌桶、紙卷貯存

　　區(qū)) ;

　　( 6) 地溝防護(hù)區(qū);

　　( 7) 電纜溝防護(hù)區(qū);

　　( 8) 電氣控制室及計(jì)算機(jī)控制室。

　　2.3 系統(tǒng)功能

　　( 1) 自動(dòng)監(jiān)測(cè)火情, 自動(dòng)進(jìn)行火災(zāi)聲、光報(bào)警;

　　( 2) 顯示火災(zāi)區(qū)域和部位, 自動(dòng)記錄火警時(shí)間;

　　( 3) 單路預(yù)報(bào)警, 雙路確認(rèn)( 復(fù)合火警) 聯(lián)動(dòng)滅火;

　　( 4) 有自動(dòng), 手操電動(dòng)和手動(dòng)滅火三種方式;

　　( 5) 全淹沒區(qū)域具有疏散延時(shí)。延時(shí)期間有緊急停噴按鈕;

　　( 6) 有斷電、斷線故障報(bào)警功能;

　　( 7) 有 CO2 系統(tǒng)接點(diǎn)和各區(qū)火警輔助接點(diǎn)輸出;

　　( 8) 有備用電源保證 24 小時(shí)停電時(shí)系統(tǒng)能正常工作;

　　2.4 系統(tǒng)組成

　　( 1) 火災(zāi)探測(cè)報(bào)警系統(tǒng);

　　( 2) 自動(dòng)控制滅火系統(tǒng);

　　( 3) CO2 儲(chǔ)存裝置;

　　( 4) 主閥、選擇閥等控制及釋放系統(tǒng);

　　( 5) 滅火劑釋放管路及噴頭。

　　2.6 滅火控制方式

　　系統(tǒng)具有自動(dòng)、手操電動(dòng)( 即手動(dòng)消防按鈕電動(dòng)控制) 和手動(dòng)控制( 包括氣動(dòng)手動(dòng)和機(jī)械應(yīng)急手動(dòng)) 滅火三種操作方式。

　　2.6.1 自動(dòng)滅火

　　當(dāng)保護(hù)區(qū)中任意一個(gè)探測(cè)器檢測(cè)到火情時(shí)發(fā)出聲報(bào)警信號(hào) ( 預(yù)報(bào)警) , 通知現(xiàn)場(chǎng)工作人員迅速離開現(xiàn)場(chǎng), 此時(shí)不噴放 CO2, 當(dāng)另一個(gè)相鄰感溫探測(cè)器也動(dòng)作時(shí), 則構(gòu)成復(fù)合火警( 既火災(zāi)確認(rèn)) , 系統(tǒng)發(fā)出火災(zāi)聲光報(bào)警信號(hào), 發(fā)出聯(lián)動(dòng)指令并通過軋

　　機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)切斷主電源, 關(guān)閉所有防火閘門及通風(fēng)設(shè)備, 停供軋

　　制油等連鎖操作, 經(jīng)過一段延時(shí)時(shí)間 ( 只有全淹沒保護(hù)區(qū)有延時(shí)) , 打開電磁閥釋放啟動(dòng)氣體, 開啟相應(yīng)區(qū)的選擇閥及主閥實(shí)

　　現(xiàn)自動(dòng)滅火。對(duì)于低壓二氧化碳滅火系統(tǒng)而言, 到預(yù)設(shè)定的滅火

　　時(shí)間后主閥關(guān)閉, 經(jīng)過延時(shí)后選擇閥關(guān)閉。

　　2.6.2 手操電動(dòng)滅火

　　軋機(jī)設(shè)備的各保護(hù)區(qū)在滅火控制柜上分別設(shè)有手動(dòng)急啟

　　按鈕, 同時(shí)各保護(hù)區(qū)在操作人員便于操作的地方( 如主、副操作

　　臺(tái)) 分別設(shè)有手動(dòng)急啟按鈕, 該急啟按鈕在沒有火災(zāi)報(bào)警的情況下, 當(dāng)操作者發(fā)現(xiàn)火災(zāi)時(shí), 啟動(dòng)對(duì)應(yīng)區(qū)的急啟按鈕, 系統(tǒng)發(fā)出火

　　災(zāi)聲光報(bào)警信號(hào), 發(fā)出聯(lián)動(dòng)指令并通過軋機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)切斷主電源, 關(guān)閉所有防火閘門及通風(fēng)設(shè)備, 停供軋制油等連鎖操作, 經(jīng)過一段延時(shí)時(shí)間( 只有全淹沒保護(hù)區(qū)有延時(shí)) , 打開電磁閥釋放

　　啟動(dòng)氣體, 開啟相應(yīng)區(qū)的選擇閥及主閥實(shí)現(xiàn)自動(dòng)滅火。對(duì)于低壓二氧化碳滅火系統(tǒng)而言, 到預(yù)設(shè)定的滅火時(shí)間后主閥關(guān)閉, 經(jīng)過延時(shí)后選擇閥關(guān)閉。

　　在正常情況下, 自動(dòng)控制釋放出的 CO2 量足以撲滅保護(hù)區(qū)

　　的火災(zāi)。如果一次未能全部滅火, 可按下該保護(hù)區(qū)二次手操電動(dòng)按鈕, 繼續(xù)向該保護(hù)區(qū)釋放二氧化碳, 直到將火災(zāi)撲滅。

　　對(duì)低壓二氧化碳滅火系統(tǒng)而言還設(shè)有緊急止噴按鈕, 噴放

　　過程中如果發(fā)現(xiàn)火災(zāi)已經(jīng)被撲滅, 按下緊急止噴按鈕或者儲(chǔ)罐

　　控制柜上的主閥關(guān)閉鍵, 滅火劑可馬上停止噴放。

　　2.6.3 手動(dòng)控制(包括氣動(dòng)手動(dòng)和機(jī)械應(yīng)急手動(dòng))

　　當(dāng)保護(hù)區(qū)發(fā)生火情, 自動(dòng)和手操電動(dòng)系統(tǒng)均失靈時(shí), 應(yīng)通知有關(guān)人員撤離現(xiàn)場(chǎng), 關(guān)閉聯(lián)動(dòng)設(shè)備,

　　氣動(dòng)手動(dòng): 對(duì)于低壓二氧化碳自動(dòng)滅火系統(tǒng), 直接打開電

　　磁閥手柄即可打開相應(yīng)保護(hù)區(qū)選擇閥及主閥, 實(shí)施滅火; 對(duì)于高

　　壓二氧化碳自動(dòng)滅火系統(tǒng), 直接打開啟動(dòng)瓶電磁閥手柄即可打開相應(yīng)保護(hù)區(qū)選擇閥及相應(yīng)滅火瓶組瓶頭閥, 實(shí)施滅火。

　　機(jī)械應(yīng)急手動(dòng): 對(duì)于低壓二氧化碳自動(dòng)滅火系統(tǒng), 手動(dòng)打開相應(yīng)保護(hù)區(qū)的選擇閥, 再打開主閥, 即可釋放 CO2 實(shí)施滅火。對(duì)于高壓二氧化碳自動(dòng)滅火系統(tǒng), 手動(dòng)打開相應(yīng)保護(hù)區(qū)的選擇

　　閥, 再打開相應(yīng)滅火瓶組瓶頭閥, 實(shí)施滅火。

　　2.7 系統(tǒng)設(shè)備元器件的研究試驗(yàn)

　　No.6 - 214- 機(jī)械設(shè)計(jì)與制造 Jun.2007

　　在設(shè)計(jì)電氣控制系統(tǒng)時(shí), 我們充分考慮到軋機(jī)現(xiàn)場(chǎng)的惡劣環(huán)境和高可靠性要求。軋機(jī)設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)有許多干擾源, 如大功率直流電機(jī)的啟動(dòng)、紅外線、紫外線、熱源、粉塵、油霧等, 針對(duì)這些干擾源, 我們進(jìn)行了大量的研究與試驗(yàn), 研制出抗干擾性極強(qiáng)的產(chǎn)品。在進(jìn)行噴嘴系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí), 根據(jù)軋機(jī)起火部位和特點(diǎn), 設(shè)計(jì)出不同形式的噴頭, 同時(shí)在實(shí)驗(yàn)室中模擬軋機(jī)現(xiàn)場(chǎng)管路走向、噴頭布置, 進(jìn)行點(diǎn)火試驗(yàn), 進(jìn)行最優(yōu)化設(shè)計(jì), 針對(duì)軋機(jī)不同部位設(shè)置不同結(jié)構(gòu)形式的噴頭( 如排煙罩中使用定向噴頭和平面噴頭, 軋機(jī)集油盤和開卷、卷曲溝起火部位使用小角度噴頭) , 保證了滅火系統(tǒng)及時(shí)、有效的進(jìn)行滅火。

　　3應(yīng)用實(shí)例

　　有色及黑色軋機(jī)工藝火災(zāi)發(fā)生頻繁, 使用自動(dòng) CO2 滅火系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)、高效, 對(duì)設(shè)備無(wú)損害。最為顯著的如: 為華北鋁業(yè)有限公司所引進(jìn) Mitsubishi Hitachi 1850 冷軋機(jī)所配備的低壓 CO2 滅火系統(tǒng), 共撲滅軋機(jī)火災(zāi) 11 次, 起火后最快一次恢復(fù)生產(chǎn)僅用了

　　42 分鐘。得到了用戶的好評(píng)。

　　4結(jié)束語(yǔ)

　　用于有色、黑色金屬加工的軋機(jī)工作環(huán)境和生產(chǎn)環(huán)境都比較復(fù)雜, 發(fā)生火災(zāi)的影響因素較多, 且規(guī)律性不強(qiáng), 各有特點(diǎn)。因此, 在滅火系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中, 不僅要考慮全面、仔細(xì), 同時(shí)要對(duì)軋機(jī)的軋制工藝和起火原因特別清楚。通過我們對(duì)軋機(jī)起火原因的分析和試驗(yàn), 成功的將高壓和低壓二氧化碳自動(dòng)滅火系統(tǒng)應(yīng)用于有色及黑色軋機(jī)上, 替代進(jìn)口、填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白, 達(dá)到了國(guó)外先進(jìn)水平,并廣泛的應(yīng)用于各種工業(yè)環(huán)境。