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【摘 要】本文结合工程实践，对钢铁企业电缆隧道自动消防系统的设计做了详细的阐述，对组成自动消防系统的细水雾自动灭火子系统、火灾自动报警子系统、消防专用电源子系统和消防专用电话子系统分别进行了细致介绍。
【关键词】电缆隧道；自动消防系统；细水雾灭火系统；火灾自动报警系统；消防专用电源系统；消防专用电话系统
引言
钢铁企业的电缆隧道一般由车间内电缆隧道和连接各车间建筑物之间的户外电缆隧道组成，是全厂供配电传输线路的主要通道。根据近十年钢铁企业火灾发生部位统计显示电缆隧道、电缆夹层及电缆竖井等部位火灾占钢铁企业所有火灾的35.1%。因此电缆隧道是火灾最易发生和蔓延的部位，并且火灾发生后很难实施有效扑救，因此,进行合理的自动消防系统设计就显得非常重要。
1、设计内容
国内某大型钢铁厂电缆隧（廊）道总长约2700米，隧道高2米，宽2米，电缆桥架为单排6层布置。隧道内约每隔40米有通风井。电缆隧道连接了原料烧结、炼铁、炼钢、轧钢以及公辅区域的总降压变电所和其他变配电所。
为保证安全生产，并根据“钢铁冶金企业设计防火规范”(GB50414-2007)要求，厂房外的连接总降压变电所〔或其他变配电所〕的电缆隧（廊）道应设细水雾或水喷雾自动灭火系统【1】。考虑水喷雾灭火系统用水量太大（是细水雾灭火系统的10倍以上），为此，本设计采用泵组式单流体细水雾自动灭火。
(1)根据规范要求消防泵房宜与生活或生产的水泵房合建，为此在循环水泵房区域设置消防控制中心，消防控制中心内有消防泵房和消防控制室，消防泵房内有消防水泵、稳压泵、备用泵和消防水箱，负责控制整个电缆隧道的灭火。
(2)火灾报警控制器设在消防控制室，火灾探测采用缆式线型差定温探测器，双回路沿每层电缆桥架正弦波接触式敷设【2】。
(3)防火阻燃封堵：每个灭火分区界面设置甲级防火门，常开式。防火门两侧作阻燃封堵。电气地下室通隧道的门洞设置防火门，常闭式，防火门两侧作阻燃封堵。
(4)在消防控制室设置消防专用电话，每个灭火分区设消防电话插孔，在隧道规定的部位设置应急照明及疏散指示。
(5)整个消防系统预留有灭火系统的接口，在共用灭火主体设备的情况下可实现其它厂和车间的消防灭火，大大节约了投资。
2、自动消防系统的组成
自动消防系统主要由三部分组成，即细水雾灭火子系统、火灾自动报警子系统、消防专用电话子系统以及应急照明和疏散指示。主要有火灾报警控制器、工业现场总线网、联动控制屏，火災信息管理系统（包括工控PC机、CRT、打印机、监控软件、UPS电源等）、通讯柜以及其它辅助设备。
2.1灭火分区的划分
为了准确地探测火灾信号并有效迅速地扑灭火灾，提高水喷雾灭火系统整体的技术经济性能比，在确保灭火效果的前提下，将保护区域内每个防火分区划成若干个水喷雾灭火分区，根据隧道通风井的距离（约40米），设计每隔两个通风井（约100米左右）为一个灭火分区。全厂隧道约30个灭火分区。
2.2灭火系统主要设计指标
根据“水雾灭火系统设计规范”水量计算如下：
⑴单个水雾喷头的流量计算公式：
q—水雾喷头的流量（L/min）
P—水雾喷头的工作压力（MPa）
K—水雾喷头的流量系数，取值由生产厂提供。
⑵保护对象的水雾喷头的数量计算公式：
N—保护对象的水雾喷头的计算数量
S—保护对象的保护面积（m2）
W—保护对象的设计喷雾强度（L/min·m2）
⑶系统的计算流量公式：
—系统的计算流量（L/min）
n—系统启动后同时喷雾的水雾喷头的数量
—水雾喷头的实际流量（L/min）
细水雾灭火的主要设计指标如表1所示：
表1 细水雾灭火主要设计指标
保护对象 喷雾强度
L/min·m2 持续喷雾时间
min 最小喷雾压力
MPa
电缆隧道 ≥2 12 1.1
2.3灭火系统主要组件
2.3.1消防水源及泵房。在厂区循环水泵房新建泵房（含消控中心）一座，内设消防泵三台，两用一备，参数为：Q=12.2l/s，H=220m，N=75kW。消防水箱有效容积35立方米，设置在室内。水源接至厂区净环水管网或生活水管网。消防水箱设水位计一套，低水位时报警信号反馈至控制中心。消防水泵具有远程手动、就地手动、自动三种启动方式。
2.3.2稳压措施。为了保证雨淋控水阀在正常情况下的可靠关闭和灭火，提高灭火系统的响应速度，灭火系统设置稳压装置一套。配XBD5.1/5-IZ立式泵两台，q=5L/S H=52M N=7.5KW。
2.3.3给水管网。系统为独立消防管网，管网包括主干管、配水管、连接支管和各种管件以及细水雾灭火系统的管网等。主干管主要规格为：DN150。配水管、连接支管主要规格为：DN80、DN50、DN25。管道及管件均采用内外热镀锌无缝钢管及管件。每个灭火区均设检修、试验用的旁通阀。
为了便于系统的维护维修，系统采用专用沟槽式管道连接器连接。即对于50mm≤DN≤150mm的管道采用专用沟槽式管道连接器连接。DN>150mm采用焊接；DN<50mm螺纹连接。
2.3.4防误喷专用雨淋控水阀。为满足多分区联锁跟踪灭火工艺要求，系统需设专用防误喷雨淋控水阀组，该雨淋阀需经国家权威检测部门检测认可且具有开启速度快、流动损失小、使用寿命长、可靠性高、密封性好等优点。并且具有自动、现场紧急手动、非电控远程手动方式打开等功能。雨淋控水阀的安装位置应能满足应急情况下手动操作的要求。雨淋阀材质为整体不锈钢。
2.3.5防误喷专用水雾喷头。由于不同燃烧物火灾的特性不一样，因此，针对保护对象电缆的性质而采用电缆隧道专用水雾喷头、水雾封堵专用喷头、防护冷却水雾喷头等。喷头材质为不锈钢。
2.3.6水喷雾灭火的其它组件。水喷雾其它组件包括管道过滤器、水流指示器、减压装置、各种阀门、水泵接合器等。
2.3.7水喷雾灭火的排水设施。水喷雾灭火流量不大，火灾扑灭后隧道地面渍水可通过隧道内渍水井由排污泵排出。
2.4火灾自动报警子系统
2.4.1系统组成。火灾自动报系统采用控制中心报警系统，系统由集中报警控制器、联动控制屏、火灾信息管理系统（包括工控机、液晶显示器、打印机、多媒体设备等）、信号传输控制电缆、各类火灾探测器、各类模块、手动报警按钮、声光报警器等设备组成，系统采用总线制和多线混合系统，消防水泵、雨淋阀等重要设备采用多线直接控制。
2.4.2报警分区的划分。在需进行灭火的区域，报警分区与灭火分区相对应；
2.4.3火灾探测器设置。根据保护对象不同，根据《钢铁冶金企业设计防火规范》，被保护区域火灾探测器应配置如下：电缆隧道区域火灾探测应采用缆式线型差定温探测器；设置自动灭火系统时，应采用双回路缆式线型差定温探测器组合探测。
2.4.4手动报警按钮及声光报警器设置。在所有设置火灾探测器的场所，根据《火灾自动报警系统设计规范》的要求设置一定数量的手动报警按钮和声光报警器。需要特别注意的是手报和声光报警器设置在人员出入口处。
2.4.5联动控制。本系统中，联动控制主要对象为保护区域内的：消防水泵、雨淋控水阀、自动防火门、风机系统、防火阀和火灾应急广播等。火灾发生时，关闭相应区域内的防火门、通风风机、防火阀，打开排烟风机、声光报警器及火灾应急广播（包括相邻区域）。需要水喷雾灭火的区域还应打开雨淋控水阀，启动消防水泵，所有联动对象均需有反馈信号送至消控中心，消防水泵、雨淋控水阀等重要设备需在消控中心设置直接启动按钮。
2.5消防专用电源子系统及接地
消防电源要求负荷等级为一级，由电气专业提供两路电源，作为主、备电源。本系统设备容量约245kW，需要容量约为160kW。在消防控制中心设1台电源进线柜及3台低压配电柜，提供本系统所有消防设备用电源。电源进线柜能进行主、备电源自动切换。
系统采用专用接地装置，要求接地电阻不大于4Ω。在消防控制中心设置接地端子箱，专用接地干线穿硬质阻燃PVC管从接地端子箱引至消防控制室接地体，专用接地干线采用BV-25mm2铜芯绝缘导线；由消防控制室接地端子箱引至各消防电子设备的专用接地线采用BV-6mm2铜芯绝缘导线；消防电子设备采用交流供电的设备金属外壳和金属支架等作保护接地，接地线与电气保护接地干线（PE线）相連接。
2.6消防专用电话子系统
系统由消防专用电话系统和119消防专用外线电话组成。实现系统运行维护中的通讯联络功能，实现火灾情况下的消防指挥功能，提供快捷的信息联络服务。采用总线制的消防专用电话系统，施工方便。火灾应急广播则利用钢厂已有的广播系统。
消防专用电话系统由火警电话盘、用户板、电话分线箱、电话插孔、电话分机组成。在消防控制中心设置火警电话盘，在消防水泵房、各子站设置处及重要的有人值班岗位设有消防专用电话分机，在各保护区域的手动报警按钮旁设有消防电话插孔，并配若干部便携式移动电话。
3、系统布线
3.1线型选择
⑴智能探测总线、电话线、广播控制线选用双色双绞线ZR-RVS-2×1.5mm2，外套绝缘护套；
⑵雨淋阀、电磁阀、消防水泵等设备的控制线选用ZR-KVV型控制电缆；
⑶各消防用电设备电源线采用ZR-VV型阻燃电力电缆。
3.2线路敷设
⑴所有线路均需穿镀锌钢管或金属线槽，镀锌钢管或金属线槽需涂刷防火涂料并应可靠接地；
⑵电力线路、广播定压线需单独穿钢管或金属线槽敷设；
⑶穿管绝缘导线或电缆的截面积，不应超过管内截面积的 40%，敷设于封闭式线槽内的绝缘导线或电缆的总截面积，不应大于线槽的净截面积的50%。
4、结语
通过对电缆隧道火灾自动报警系统、细水雾灭火系统和消防专用电话系统的合理设计，可以最大程度的降低这些部位发生火灾时所造成的损失。目前该系统工作良好，信号传输稳定，没有误报警现象，对系统实现联锁已经达到成熟的阶段。
参考文献
[1]《钢铁冶金企业设计防火规范》（GB50414-2007）
[2]《火灾自动报警系统设计规范》（GB50116-98）
【关键词】电缆隧道；自动消防系统；细水雾灭火系统；火灾自动报警系统；消防专用电源系统；消防专用电话系统
引言
钢铁企业的电缆隧道一般由车间内电缆隧道和连接各车间建筑物之间的户外电缆隧道组成，是全厂供配电传输线路的主要通道。根据近十年钢铁企业火灾发生部位统计显示电缆隧道、电缆夹层及电缆竖井等部位火灾占钢铁企业所有火灾的35.1%。因此电缆隧道是火灾最易发生和蔓延的部位，并且火灾发生后很难实施有效扑救，因此,进行合理的自动消防系统设计就显得非常重要。
1、设计内容
国内某大型钢铁厂电缆隧（廊）道总长约2700米，隧道高2米，宽2米，电缆桥架为单排6层布置。隧道内约每隔40米有通风井。电缆隧道连接了原料烧结、炼铁、炼钢、轧钢以及公辅区域的总降压变电所和其他变配电所。
为保证安全生产，并根据“钢铁冶金企业设计防火规范”(GB50414-2007)要求，厂房外的连接总降压变电所〔或其他变配电所〕的电缆隧（廊）道应设细水雾或水喷雾自动灭火系统【1】。考虑水喷雾灭火系统用水量太大（是细水雾灭火系统的10倍以上），为此，本设计采用泵组式单流体细水雾自动灭火。
(1)根据规范要求消防泵房宜与生活或生产的水泵房合建，为此在循环水泵房区域设置消防控制中心，消防控制中心内有消防泵房和消防控制室，消防泵房内有消防水泵、稳压泵、备用泵和消防水箱，负责控制整个电缆隧道的灭火。
(2)火灾报警控制器设在消防控制室，火灾探测采用缆式线型差定温探测器，双回路沿每层电缆桥架正弦波接触式敷设【2】。
(3)防火阻燃封堵：每个灭火分区界面设置甲级防火门，常开式。防火门两侧作阻燃封堵。电气地下室通隧道的门洞设置防火门，常闭式，防火门两侧作阻燃封堵。
(4)在消防控制室设置消防专用电话，每个灭火分区设消防电话插孔，在隧道规定的部位设置应急照明及疏散指示。
(5)整个消防系统预留有灭火系统的接口，在共用灭火主体设备的情况下可实现其它厂和车间的消防灭火，大大节约了投资。
2、自动消防系统的组成
自动消防系统主要由三部分组成，即细水雾灭火子系统、火灾自动报警子系统、消防专用电话子系统以及应急照明和疏散指示。主要有火灾报警控制器、工业现场总线网、联动控制屏，火災信息管理系统（包括工控PC机、CRT、打印机、监控软件、UPS电源等）、通讯柜以及其它辅助设备。
2.1灭火分区的划分
为了准确地探测火灾信号并有效迅速地扑灭火灾，提高水喷雾灭火系统整体的技术经济性能比，在确保灭火效果的前提下，将保护区域内每个防火分区划成若干个水喷雾灭火分区，根据隧道通风井的距离（约40米），设计每隔两个通风井（约100米左右）为一个灭火分区。全厂隧道约30个灭火分区。
2.2灭火系统主要设计指标
根据“水雾灭火系统设计规范”水量计算如下：
⑴单个水雾喷头的流量计算公式：
q—水雾喷头的流量（L/min）
P—水雾喷头的工作压力（MPa）
K—水雾喷头的流量系数，取值由生产厂提供。
⑵保护对象的水雾喷头的数量计算公式：
N—保护对象的水雾喷头的计算数量
S—保护对象的保护面积（m2）
W—保护对象的设计喷雾强度（L/min·m2）
⑶系统的计算流量公式：
—系统的计算流量（L/min）
n—系统启动后同时喷雾的水雾喷头的数量
—水雾喷头的实际流量（L/min）
细水雾灭火的主要设计指标如表1所示：
表1 细水雾灭火主要设计指标
保护对象 喷雾强度
L/min·m2 持续喷雾时间
min 最小喷雾压力
MPa
电缆隧道 ≥2 12 1.1
2.3灭火系统主要组件
2.3.1消防水源及泵房。在厂区循环水泵房新建泵房（含消控中心）一座，内设消防泵三台，两用一备，参数为：Q=12.2l/s，H=220m，N=75kW。消防水箱有效容积35立方米，设置在室内。水源接至厂区净环水管网或生活水管网。消防水箱设水位计一套，低水位时报警信号反馈至控制中心。消防水泵具有远程手动、就地手动、自动三种启动方式。
2.3.2稳压措施。为了保证雨淋控水阀在正常情况下的可靠关闭和灭火，提高灭火系统的响应速度，灭火系统设置稳压装置一套。配XBD5.1/5-IZ立式泵两台，q=5L/S H=52M N=7.5KW。
2.3.3给水管网。系统为独立消防管网，管网包括主干管、配水管、连接支管和各种管件以及细水雾灭火系统的管网等。主干管主要规格为：DN150。配水管、连接支管主要规格为：DN80、DN50、DN25。管道及管件均采用内外热镀锌无缝钢管及管件。每个灭火区均设检修、试验用的旁通阀。
为了便于系统的维护维修，系统采用专用沟槽式管道连接器连接。即对于50mm≤DN≤150mm的管道采用专用沟槽式管道连接器连接。DN>150mm采用焊接；DN<50mm螺纹连接。
2.3.4防误喷专用雨淋控水阀。为满足多分区联锁跟踪灭火工艺要求，系统需设专用防误喷雨淋控水阀组，该雨淋阀需经国家权威检测部门检测认可且具有开启速度快、流动损失小、使用寿命长、可靠性高、密封性好等优点。并且具有自动、现场紧急手动、非电控远程手动方式打开等功能。雨淋控水阀的安装位置应能满足应急情况下手动操作的要求。雨淋阀材质为整体不锈钢。
2.3.5防误喷专用水雾喷头。由于不同燃烧物火灾的特性不一样，因此，针对保护对象电缆的性质而采用电缆隧道专用水雾喷头、水雾封堵专用喷头、防护冷却水雾喷头等。喷头材质为不锈钢。
2.3.6水喷雾灭火的其它组件。水喷雾其它组件包括管道过滤器、水流指示器、减压装置、各种阀门、水泵接合器等。
2.3.7水喷雾灭火的排水设施。水喷雾灭火流量不大，火灾扑灭后隧道地面渍水可通过隧道内渍水井由排污泵排出。
2.4火灾自动报警子系统
2.4.1系统组成。火灾自动报系统采用控制中心报警系统，系统由集中报警控制器、联动控制屏、火灾信息管理系统（包括工控机、液晶显示器、打印机、多媒体设备等）、信号传输控制电缆、各类火灾探测器、各类模块、手动报警按钮、声光报警器等设备组成，系统采用总线制和多线混合系统，消防水泵、雨淋阀等重要设备采用多线直接控制。
2.4.2报警分区的划分。在需进行灭火的区域，报警分区与灭火分区相对应；
2.4.3火灾探测器设置。根据保护对象不同，根据《钢铁冶金企业设计防火规范》，被保护区域火灾探测器应配置如下：电缆隧道区域火灾探测应采用缆式线型差定温探测器；设置自动灭火系统时，应采用双回路缆式线型差定温探测器组合探测。
2.4.4手动报警按钮及声光报警器设置。在所有设置火灾探测器的场所，根据《火灾自动报警系统设计规范》的要求设置一定数量的手动报警按钮和声光报警器。需要特别注意的是手报和声光报警器设置在人员出入口处。
2.4.5联动控制。本系统中，联动控制主要对象为保护区域内的：消防水泵、雨淋控水阀、自动防火门、风机系统、防火阀和火灾应急广播等。火灾发生时，关闭相应区域内的防火门、通风风机、防火阀，打开排烟风机、声光报警器及火灾应急广播（包括相邻区域）。需要水喷雾灭火的区域还应打开雨淋控水阀，启动消防水泵，所有联动对象均需有反馈信号送至消控中心，消防水泵、雨淋控水阀等重要设备需在消控中心设置直接启动按钮。
2.5消防专用电源子系统及接地
消防电源要求负荷等级为一级，由电气专业提供两路电源，作为主、备电源。本系统设备容量约245kW，需要容量约为160kW。在消防控制中心设1台电源进线柜及3台低压配电柜，提供本系统所有消防设备用电源。电源进线柜能进行主、备电源自动切换。
系统采用专用接地装置，要求接地电阻不大于4Ω。在消防控制中心设置接地端子箱，专用接地干线穿硬质阻燃PVC管从接地端子箱引至消防控制室接地体，专用接地干线采用BV-25mm2铜芯绝缘导线；由消防控制室接地端子箱引至各消防电子设备的专用接地线采用BV-6mm2铜芯绝缘导线；消防电子设备采用交流供电的设备金属外壳和金属支架等作保护接地，接地线与电气保护接地干线（PE线）相連接。
2.6消防专用电话子系统
系统由消防专用电话系统和119消防专用外线电话组成。实现系统运行维护中的通讯联络功能，实现火灾情况下的消防指挥功能，提供快捷的信息联络服务。采用总线制的消防专用电话系统，施工方便。火灾应急广播则利用钢厂已有的广播系统。
消防专用电话系统由火警电话盘、用户板、电话分线箱、电话插孔、电话分机组成。在消防控制中心设置火警电话盘，在消防水泵房、各子站设置处及重要的有人值班岗位设有消防专用电话分机，在各保护区域的手动报警按钮旁设有消防电话插孔，并配若干部便携式移动电话。
3、系统布线
3.1线型选择
⑴智能探测总线、电话线、广播控制线选用双色双绞线ZR-RVS-2×1.5mm2，外套绝缘护套；
⑵雨淋阀、电磁阀、消防水泵等设备的控制线选用ZR-KVV型控制电缆；
⑶各消防用电设备电源线采用ZR-VV型阻燃电力电缆。
3.2线路敷设
⑴所有线路均需穿镀锌钢管或金属线槽，镀锌钢管或金属线槽需涂刷防火涂料并应可靠接地；
⑵电力线路、广播定压线需单独穿钢管或金属线槽敷设；
⑶穿管绝缘导线或电缆的截面积，不应超过管内截面积的 40%，敷设于封闭式线槽内的绝缘导线或电缆的总截面积，不应大于线槽的净截面积的50%。
4、结语
通过对电缆隧道火灾自动报警系统、细水雾灭火系统和消防专用电话系统的合理设计，可以最大程度的降低这些部位发生火灾时所造成的损失。目前该系统工作良好，信号传输稳定，没有误报警现象，对系统实现联锁已经达到成熟的阶段。
参考文献
[1]《钢铁冶金企业设计防火规范》（GB50414-2007）
[2]《火灾自动报警系统设计规范》（GB50116-98）