對外消防系統(tǒng)的配置應用分析.doc

1 消防船主要配置情況 為完成對海山號”的動力系統(tǒng)及消防系統(tǒng)的選型配置，對主要大型消防船的性能參數(shù)進行分析對比見表1，限于篇幅，只作部分介紹。 1.1香港消防船“精英號” 主消防水炮排量2x2400m3/h、射程160m；輔消防水/泡沫炮6x600m3/h、射程90m；消防泵2x2400m3/h、軸功率輸入1200kW，由主機-PTO通過增速齒輪箱驅(qū)動；消防泵排量1x2400m3/h、軸功率輸入1200kW，由獨立柴油機驅(qū)動4。1.2深圳“深消一號” “深消一號”5由新加坡綠灣船廠設計建造，1997年服役。配置兩臺主機，為美國Caterpillar高速柴油機。主機飛輪端經(jīng)高彈聯(lián)軸節(jié)、萬向聯(lián)軸節(jié)、減速齒輪箱驅(qū)動調(diào)距槳，主機自由端經(jīng)增速齒輪箱驅(qū)動對外消防泵，無側(cè)推裝置。 配置兩臺對外消防泵，均由主機自由端驅(qū)動。水泵為單級離心泵，挪威FFS公司制造。每臺水泵排量為1500m3/h，揚程為1135kPa。該船還配置一臺柴油機消防泵組，用于本船消防及水幕系統(tǒng)供水。配置兩臺美國Caterpillar柴油發(fā)電機組，每臺功率為90kW。 該船消防能力在國內(nèi)同類消防船中最強，滿足FiFiI級要求；大型消防泵由主機自由端驅(qū)動，省去了大功率的消防泵原動機，充分利用了主機的功率；該船航速也是國內(nèi)同類消防船中最高的；雙機雙槳使船舶操縱性較好，但未設側(cè)推裝置，無船舶側(cè)向定位能力，在強大的消防炮向舷側(cè)射水時無法平衡巨大的反作用力、保持船位；消防閥門全部采用手動就地控制，整個動力裝置控制系統(tǒng)簡單落后。1.3上海“滬消一號” 上?！皽惶枴庇芍袊灤芯吭O計中心設計、上海東海船廠建造，1998年服役。 該船配置兩臺主機，為日本YANMAR中速柴油機。主機飛輪端經(jīng)高彈聯(lián)軸節(jié)、中間軸、萬向聯(lián)軸節(jié)驅(qū)動全回轉(zhuǎn)調(diào)距舵槳。主機自由端經(jīng)高彈聯(lián)軸節(jié)、增速齒輪箱驅(qū)動對外消防泵。不設側(cè)推裝置、舵裝置與舵機。 配置兩臺對外消防泵，均由主機自由端驅(qū)動。7K泵為臥式單級離心泵，德國VN公司制造。水泵排量為1500m3/h，揚程（H20)為160m。 配置兩臺美國Cummins/Onan柴油發(fā)電機組，每臺功率為135kW。 全回轉(zhuǎn)調(diào)距舵槳裝置采用日本川崎KST180ZC/A型4葉可調(diào)螺距，帶導流管，可360全回轉(zhuǎn)。額定輸入功率1471kW，額定輸入轉(zhuǎn)速75Or/min。 機艙長14m，布置兩臺主機、兩臺對外消防泵、兩臺柴油發(fā)電機組、4臺泡沫液提升泵及其他機械設備。機艙前部設有2.5mx3.5m的密閉監(jiān)視室，內(nèi)設有主機監(jiān)視報警板、主配電板、對外消防系統(tǒng)控制分站。 采用中速柴油機作主機，自由端驅(qū)動大功率對外消防泵，飛輪端驅(qū)動全回轉(zhuǎn)調(diào)距舵槳裝置，該船操縱性較好，能使船舶原地保持船位、低速移動、原地回轉(zhuǎn)、平行橫移，動力裝置的配置水平國內(nèi)一流。2 新型消防船的對外消防系統(tǒng)主要配置及動力需求 根據(jù)“海山號”總體性能的要求，航速要求達到15kn，經(jīng)估算需要主推進柴油機兩臺，每臺功率約1360kW。消防船采用兩機、兩定距槳直線傳動的推進方式，對外消防系統(tǒng)滿足FiFiI級的要求，配置兩臺對外消防泵。 由于專用消防船的消防能力強大，要求的機動性和可靠性高，要能及時有效地撲滅火災并實施救援任務，消防船的指揮員能在緊張的滅火戰(zhàn)斗中方便地操作各項設備，所以對全船動力裝置的合理配置提出了較高的要求；即既要滿足全船總體性能和對外消防系統(tǒng)的基本要求，技術先進，又要操作簡單、維修方便、可靠性高，在技術上和經(jīng)濟上配置合理。該船采用兩機、兩定距槳直線傳動的推進方式，對外消防系統(tǒng)滿足FiFiI級的要求，配置兩臺對外消防泵，每臺排量1350m3/h，軸功率584kW。為此，對獨立柴油機驅(qū)動消防泵和主機驅(qū)動消防泵兩種配置方案進行分析論證。2.1獨立柴油機驅(qū)動消防泵 兩臺主機分別通過齒輪箱驅(qū)動定距螺旋槳，與消防泵完全分離，消防泵由專門的柴油機驅(qū)動。根據(jù)對外消防為FiFiI級的要求，設立兩臺消防泵，單泵軸功率為584kW、1900r/min。為此，選用CAT3412D1TA柴油機，通過離合器驅(qū)動消防泵，分別布置于機艙的左右舷，主要參數(shù)見表2。 在獨立柴油機驅(qū)動下，對外消防系統(tǒng)與推進系統(tǒng)完全分開，這兩大系統(tǒng)的控制系統(tǒng)也各自獨立，操作人員在船舶自由航行、拖帶作業(yè)或消防施救時的操作方式與常規(guī)船舶無明顯差別，操作相當方便。由于對外消防系統(tǒng)與推進系統(tǒng)分開，使推進用主機與消防泵驅(qū)動用柴油機分離，相互關聯(lián)性減少，提高了各自系統(tǒng)的可靠性。但是由于增加了兩臺柴油機，機艙的設備更多，機艙的空間要求增大，機艙顯得較為擁擠，給全船總體布置帶來了一定的困難；在消防作業(yè)時，由于主機在部分工況下工作，其全部功率未能得到有效發(fā)揮和利用。2.2主機驅(qū)動消防泵 主機前端經(jīng)增速齒輪箱驅(qū)動對外消防泵，主機后端經(jīng)歐米加齒輪箱驅(qū)動定距獎，消防泵不再專門設置驅(qū)動柴油機。 根據(jù)該船排水量約325t，航速15km的總體性能要求，選用兩臺CAT3512B高速柴油機為主機，其主要性能參數(shù)見表3。 該船采用定距螺旋槳，若主機前端驅(qū)動消防泵，主機后端驅(qū)動定距螺旋槳就必須使用歐米加齒輪箱。歐米加齒輪箱是通過齒輪箱所帶的OMEGA滑差離合器實現(xiàn)主機前后端的功率分配。由于主機的最高轉(zhuǎn)速為1600r/min，消防泵的輸入轉(zhuǎn)速為1900r/min，主機前端需經(jīng)過增速齒輪箱驅(qū)動消防泵。 在自由航行時，歐米加齒輪箱的OMEGA閥閉鎖，同普通齒輪箱一樣，電子遙控的手柄控制主機的油門、齒輪箱的換向；在消防作業(yè)時，主機的油門穩(wěn)定在設定的轉(zhuǎn)速，主機在要求轉(zhuǎn)速下運行，以保證主機前端驅(qū)動的消防泵在額定工況下全功率運行，此時歐米加齒輪箱的OMEGA閥開始工作，電子遙控的手柄不對主機的油門起作用，而是控制齒輪箱的OMEGA閥實現(xiàn)齒輪箱離合器磨擦片的差動，降低輸出軸的轉(zhuǎn)速，減少主機前端的輸出功率。在這種驅(qū)動方式下，主機功率在自由航行和消防作業(yè)時都可得到有效發(fā)揮和利用，同時減少了專門用于驅(qū)動消防泵的兩臺柴油機，節(jié)省了機艙空間，有利于全船的總體布置。但是，推進系統(tǒng)和消防系統(tǒng)組合在一起，控制系統(tǒng)相對復雜，系統(tǒng)的可靠性降低。3 消防泵驅(qū)動方案及對比 消防泵的兩種驅(qū)動方案對比分析見表4。 由表4可看出，在確保該船的總體性能和對外消防系統(tǒng)功能的情況下，通過對比分析獨立柴油機驅(qū)動消防泵和主機驅(qū)動消防泵兩種方案的技術性和經(jīng)濟性，認為獨立柴油機驅(qū)動消防泵的方案較主機驅(qū)動消防泵的方案更為合理，即獨立柴油機驅(qū)動消防泵的方案為優(yōu)選方案。4 新型消防船動力系統(tǒng)和對外消防系統(tǒng)的組成 “海山號”由中國艦船研究設計中心設計、廣州文沖船廠建造，已完工交船并投入服役。排水量325t，總長38m，型寬8.3m，吃水2.8m，最大航速16.2kn。 該船配置兩臺主機，為美國Caterpillar3512B高速柴油機。主機飛輪端經(jīng)高彈聯(lián)軸節(jié)、萬向聯(lián)軸節(jié)、減速齒輪箱驅(qū)動定距螺旋槳。設首側(cè)推裝置。 該船配置兩臺對外消防泵，均由CAT3412DITA柴油機通過離合器驅(qū)動。水泵為單級離心泵，挪威FFS公司制造。每臺水泵排量為1350m3/h，揚程(H2O)為119m，用于該船消防及水幕系統(tǒng)供水。 FiFiI級消防泵選用臥式單級自吸離心式，型號為SFP250x350，主要技術參數(shù)如下：流量1350m3/h；轉(zhuǎn)速1900r/min；揚程（H2O)為119m；軸功率584kW。 該船配置兩臺美國Caterpillar3306B柴油發(fā)電機組，每臺功率為145kW。 2004年3月，該消防船在廣東沙角水域進行試航。試航水域水深21.521.9m。測速試驗，當兩臺主機轉(zhuǎn)速為1600r/min時，實測最大航速為16.2kn。 對外消防系統(tǒng)進行試驗時，柴油機轉(zhuǎn)速為1820r/min，對外消防泵在額定流量時的出口壓力為約1.18MPa，在仰角3tf時，水炮最大射程為125m。當兩臺主機空車時，船在自浮狀態(tài)下，兩門主炮仰角3tf時，向前、向舷側(cè)射水，船舶最大橫傾角為3%這時需使用100%的側(cè)推把持船舶航向。在試主消防炮時，全船噴水幕系統(tǒng)同步開啟。 工作艇消防系統(tǒng)也是該船對外消防系統(tǒng)的組成部分，選擇尾滑道帶消防功能工作艇快速收放裝置是為了提高消防船的反應速度，因為除撲滅大船火災外，小船火災及搶險救援也是水上消防中隊的重要任務。該船艉部攜帶的一艘工作艇上配1臺手抬機動消防泵、兩條消防水龍帶及兩只消防水槍，在火情較小或母船無法接近時執(zhí)行消防任務，其主要參數(shù)為：型號V20C，發(fā)動機排量198cm3，揚程19mm(單只水槍0.60MPa)和16mm(兩只水槍Q45MPa)，輸出功率最大為11.0kW(6000r/min)，標準為8.6kW(6000r/min)。5 結(jié)束語 新型消防船采用高速柴油機為主機，獨立柴油機驅(qū)動對外消防泵，