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电气消防是设备安全生产管理的重要环节之一。由于港口大型装卸设备的运行机构较多，控制系统复杂，且驱动单元的功率较大，在长时间作业过程中会产生大量热能，加之设备可能存在电路元件老化或接线松动等问题，当大电流通过时容易因短路而引发火灾。本文分析引发岸边集装箱起重机电气火灾的主要原因，介绍天津港集装箱码头有限公司（以下简称天津港集装箱码头）岸边集装箱起重机电气房消防安全现状，并针对其存在的不足之处，提出岸边集装箱起重机电气房自动消防系统设计方案。
1 引发岸边集装箱起重机电气火灾的主要原因
（1）散热不良 散热不良会造成设备过热，进而可能引发火灾。
（2）短路 当设备发生短路时，线路中的电流强度往往是正常情况下的数倍甚至数十倍，导致设备温度急剧上升，大大超出允许范围。如果温度达到自燃点，就会引发火灾。
（3）接触不良 电路接触部分极易因接触不良而发生温度过高的情况，进而引发火灾。接触不良的情况包括：固定接头连接不牢，焊接不良，或接头处有杂质；可拆卸的接头连接不紧密或由于设备震动而松动；活动触点（如接触器、闸刀开关等）缺乏足够的接触压力或接触面。
2 天津港集装箱码头岸边集装箱起重机
电气房消防安全现状
2.1 电气房消防报警系统及灭火措施
（1）电气房消防报警系统 电气房消防报警系统具备超温报警和烟雾报警功能。电气房内装有19个温度传感器和2个烟雾传感器，可实时检测室内温度和环境；并装有4台空调，可将室内温度和湿度保持在一定范围内。当电气房内温度高于设定值（55℃）或烟雾量达到一定程度时，司机室和电气房的声光报警器动作并切断各机构运行联锁，使设备及时停止作业，防止发生重大安全事故。
（2）灭火措施 当司机室和电气房的声光报警器动作时，作业司机按照操作规程检查电气房情况，并断开主电路和辅助电路变压器；如果发生火灾，则使用干粉灭火器（电气房和司机室内各常备2瓶）迅速控制火势，直至火势被彻底扑灭。
2.2 不足之处
（1）电气房消防报警系统设计复杂且不稳定。温度传感器和烟雾传感器信号先经过可编程逻辑控制器处理后，再输出至司机室和电气房的声光报警器。由于中间环节较多，声光报警器误报警或不报警的情况时有发生。
（2）火灾响应速度慢。当发生火灾时，作业司机获得报警系统提醒后到达电气房所花费的时间较长，容易造成火灾处置不及时。
（3）人工灭火存在较大安全隐患。由于电气房是密闭空间，通风性能较差，加之只能利用手提灭火装置灭火，导致大火很难被彻底扑灭，对灭火人员的人身安全构成極大威胁。
3 岸边集装箱起重机电气房自动消防系统
本文针对天津港集装箱码头岸边集装箱起重机电气房原有的消防报警系统及灭火措施存在的不足之处，结合电气房配电柜的分布、功能及所需达到的消防灭火效果等因素，提出岸边集装箱起重机电气房自动消防系统设计方案。
3.1 系统工作原理
该系统主要针对电气房配电柜区域，具备手动灭火和自动灭火功能。如图1所示：系统采用优质线性感温电缆探测装置探测火情；当发生火情时，控制单元（微处理器单元）发出声光报警，同时，系统发出灭火电信号，启动氮气瓶驱动装置驱动TITAN环保特效灭火剂，通过喷嘴装置实施快速、有效灭火。
3.2 系统主要构成
（1）线性感温电缆探测装置 在标准大气压下，当环境温度达到105℃左右或者有明火时，线性感温电缆探测装置发出报警信号。
（2）控制单元 控制单元通过监视线性感温电缆探测装置的报警信号来判断是否发生火灾，并由其内部程序对报警信号进行处理，从而自动发出声光报警，并实现灭火剂自动喷发。
（3）TITAN环保特效灭火剂 TITAN环保特效灭火剂的雾滴质量略大于细水雾，因而能够更加直接地到达燃烧物体表面，并且冷却效果更好。此外，其雾滴能够排开氧气，实现窒息灭火。由于具有良好的灭火和冷却效果，TITAN环保特效灭火剂是用于灭火和抗复燃的理想制剂。电气区域的测试结果显示，TITAN环保特效灭火剂扑灭明火的时间为1～2 s，容器的排空时间为20～30 s。
（4）电源模块 在岸边集装箱起重机正常运行的情况下，系统使用车载220 V电源为声光报警器、控制单元、手动操作屏等供电；在外部电源中断的情况下，系统使用自带的不间断电源，可维持系统正常运行约8 h。
3.3 系统优缺点
3.3.1 优点
（1）早期感知，智能判断，快速灭火。
（2）灭火剂无毒性和腐蚀性，并且不导电。
（3）提供自动和手动双重模式，使用灵活。
（4）灭火剂以液态形式存储，喷发后呈气态，降温效果极佳，且喷发后无残留。
（5）灭火剂容量可根据需求量身定制。
（6）模块化组合，安装方便，后期免维护。
（7）可与岸边集装箱起重机实现数据交换及联动。
3.3.2 缺点
（1）无论自动模式还是手动模式均有误动作的可能性，安全性和稳定性有待进一步提高。
（2）由于电气房内配电柜较多，加之受安装位置的限制，安装的消防管道较长，造成灭火响应不及时，灭火剂也存在很大浪费。
（3）喷嘴装置较多，且无法单独控制；因此，当某个配电柜发生火灾时，控制单元启动氮气瓶驱动装置后，所有喷嘴装置均启动灭火。这表明系统的可控性和准确性有待进一步提高。
3.4 系统安装和调试
3.4.1 系统安装
功率单元中的电容电解液干涸或汽化会造成内压升高，产生喷液、鼓包等损坏情况，导致功率单元电路内部短路或对地短路，从而引发重大设备事故。近期，国内集装箱码头多次发生此类事故。为此，在系统安装的过程中，需要重点关注电气房内的整流器柜、变频器柜和各机构主接触器柜等（见图2）。
3.4.2 系统调试
（1）线性感温电缆探测装置调试。根据岸边集装箱起重机正常作业情况下电气房内各个配电柜的温度以及国家电气消防安全技术指标，将报警和触发温度设定为85℃。
（2）控制单元调试。控制单元调试主要包括在自动模式和手动模式下采集输入输出信号，以确保系统控制核心的准确性。
（3）声光报警器调试。在声光报警器线路间加载24 V电源，声光报警器正常工作，以确保在控制单元有输出的情况下，声光报警器能够起到报警作用。
（4）消防管道和喷嘴装置测试。通过人工或电气方式，确保消防管道和喷嘴装置无堵死情况，从而使灭火剂能够沿消防管道顺利到达喷嘴装置，及时灭火。
（5）灭火剂容量计算。通过现场测量配电柜体积、管道长度等，计算灭火剂的合理容量。
4 结束语
岸边集装箱起重机电气房自动消防系统的设计、安装符合国家相关规定，满足天津港集装箱码头装卸设备消防安全要求，能够有效减少电气火灾造成的财产损失和人身伤害；但其在细节方面还存在一定缺陷，在后期整改过程中有待进一步完善。
（编辑：张敏 收稿日期：2016-11-20）
1 引发岸边集装箱起重机电气火灾的主要原因
（1）散热不良 散热不良会造成设备过热，进而可能引发火灾。
（2）短路 当设备发生短路时，线路中的电流强度往往是正常情况下的数倍甚至数十倍，导致设备温度急剧上升，大大超出允许范围。如果温度达到自燃点，就会引发火灾。
（3）接触不良 电路接触部分极易因接触不良而发生温度过高的情况，进而引发火灾。接触不良的情况包括：固定接头连接不牢，焊接不良，或接头处有杂质；可拆卸的接头连接不紧密或由于设备震动而松动；活动触点（如接触器、闸刀开关等）缺乏足够的接触压力或接触面。
2 天津港集装箱码头岸边集装箱起重机
电气房消防安全现状
2.1 电气房消防报警系统及灭火措施
（1）电气房消防报警系统 电气房消防报警系统具备超温报警和烟雾报警功能。电气房内装有19个温度传感器和2个烟雾传感器，可实时检测室内温度和环境；并装有4台空调，可将室内温度和湿度保持在一定范围内。当电气房内温度高于设定值（55℃）或烟雾量达到一定程度时，司机室和电气房的声光报警器动作并切断各机构运行联锁，使设备及时停止作业，防止发生重大安全事故。
（2）灭火措施 当司机室和电气房的声光报警器动作时，作业司机按照操作规程检查电气房情况，并断开主电路和辅助电路变压器；如果发生火灾，则使用干粉灭火器（电气房和司机室内各常备2瓶）迅速控制火势，直至火势被彻底扑灭。
2.2 不足之处
（1）电气房消防报警系统设计复杂且不稳定。温度传感器和烟雾传感器信号先经过可编程逻辑控制器处理后，再输出至司机室和电气房的声光报警器。由于中间环节较多，声光报警器误报警或不报警的情况时有发生。
（2）火灾响应速度慢。当发生火灾时，作业司机获得报警系统提醒后到达电气房所花费的时间较长，容易造成火灾处置不及时。
（3）人工灭火存在较大安全隐患。由于电气房是密闭空间，通风性能较差，加之只能利用手提灭火装置灭火，导致大火很难被彻底扑灭，对灭火人员的人身安全构成極大威胁。
3 岸边集装箱起重机电气房自动消防系统
本文针对天津港集装箱码头岸边集装箱起重机电气房原有的消防报警系统及灭火措施存在的不足之处，结合电气房配电柜的分布、功能及所需达到的消防灭火效果等因素，提出岸边集装箱起重机电气房自动消防系统设计方案。
3.1 系统工作原理
该系统主要针对电气房配电柜区域，具备手动灭火和自动灭火功能。如图1所示：系统采用优质线性感温电缆探测装置探测火情；当发生火情时，控制单元（微处理器单元）发出声光报警，同时，系统发出灭火电信号，启动氮气瓶驱动装置驱动TITAN环保特效灭火剂，通过喷嘴装置实施快速、有效灭火。
3.2 系统主要构成
（1）线性感温电缆探测装置 在标准大气压下，当环境温度达到105℃左右或者有明火时，线性感温电缆探测装置发出报警信号。
（2）控制单元 控制单元通过监视线性感温电缆探测装置的报警信号来判断是否发生火灾，并由其内部程序对报警信号进行处理，从而自动发出声光报警，并实现灭火剂自动喷发。
（3）TITAN环保特效灭火剂 TITAN环保特效灭火剂的雾滴质量略大于细水雾，因而能够更加直接地到达燃烧物体表面，并且冷却效果更好。此外，其雾滴能够排开氧气，实现窒息灭火。由于具有良好的灭火和冷却效果，TITAN环保特效灭火剂是用于灭火和抗复燃的理想制剂。电气区域的测试结果显示，TITAN环保特效灭火剂扑灭明火的时间为1～2 s，容器的排空时间为20～30 s。
（4）电源模块 在岸边集装箱起重机正常运行的情况下，系统使用车载220 V电源为声光报警器、控制单元、手动操作屏等供电；在外部电源中断的情况下，系统使用自带的不间断电源，可维持系统正常运行约8 h。
3.3 系统优缺点
3.3.1 优点
（1）早期感知，智能判断，快速灭火。
（2）灭火剂无毒性和腐蚀性，并且不导电。
（3）提供自动和手动双重模式，使用灵活。
（4）灭火剂以液态形式存储，喷发后呈气态，降温效果极佳，且喷发后无残留。
（5）灭火剂容量可根据需求量身定制。
（6）模块化组合，安装方便，后期免维护。
（7）可与岸边集装箱起重机实现数据交换及联动。
3.3.2 缺点
（1）无论自动模式还是手动模式均有误动作的可能性，安全性和稳定性有待进一步提高。
（2）由于电气房内配电柜较多，加之受安装位置的限制，安装的消防管道较长，造成灭火响应不及时，灭火剂也存在很大浪费。
（3）喷嘴装置较多，且无法单独控制；因此，当某个配电柜发生火灾时，控制单元启动氮气瓶驱动装置后，所有喷嘴装置均启动灭火。这表明系统的可控性和准确性有待进一步提高。
3.4 系统安装和调试
3.4.1 系统安装
功率单元中的电容电解液干涸或汽化会造成内压升高，产生喷液、鼓包等损坏情况，导致功率单元电路内部短路或对地短路，从而引发重大设备事故。近期，国内集装箱码头多次发生此类事故。为此，在系统安装的过程中，需要重点关注电气房内的整流器柜、变频器柜和各机构主接触器柜等（见图2）。
3.4.2 系统调试
（1）线性感温电缆探测装置调试。根据岸边集装箱起重机正常作业情况下电气房内各个配电柜的温度以及国家电气消防安全技术指标，将报警和触发温度设定为85℃。
（2）控制单元调试。控制单元调试主要包括在自动模式和手动模式下采集输入输出信号，以确保系统控制核心的准确性。
（3）声光报警器调试。在声光报警器线路间加载24 V电源，声光报警器正常工作，以确保在控制单元有输出的情况下，声光报警器能够起到报警作用。
（4）消防管道和喷嘴装置测试。通过人工或电气方式，确保消防管道和喷嘴装置无堵死情况，从而使灭火剂能够沿消防管道顺利到达喷嘴装置，及时灭火。
（5）灭火剂容量计算。通过现场测量配电柜体积、管道长度等，计算灭火剂的合理容量。
4 结束语
岸边集装箱起重机电气房自动消防系统的设计、安装符合国家相关规定，满足天津港集装箱码头装卸设备消防安全要求，能够有效减少电气火灾造成的财产损失和人身伤害；但其在细节方面还存在一定缺陷，在后期整改过程中有待进一步完善。
（编辑：张敏 收稿日期：2016-11-20）