最新对外消防系统的配置应用分析.docx

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最新对外消防系统的配置应用分析

对外消防系统的配置应用分析

1消防船主要配置情况

为完成对‘海山号”的动力系统及消防系统的选型配置，对主要大型消防船的性能参数进行分析对比见表1，限于篇幅，只作部分介绍。

1.1香港消防船“精英号”

主消防水炮排量2x2400m3/h、射程160m；辅消防水/泡沫炮6x600m3/h、射程90m；消防泵2x2400m3/h、轴功率输入1200kW，由主机-PTO通过增速齿轮箱驱动；消防泵排量1x2400m3/h、轴功率输入1200kW，由独立柴油机驱动[4]。

1.2深圳“深消一号”

“深消一号”[5]由新加坡绿湾船厂设计建造，1997年服役。

配置两台主机，为美国Caterpillar高速柴油机。

主机飞轮端经高弹联轴节、万向联轴节、减速齿轮箱驱动调距桨，主机自由端经增速齿轮箱驱动对外消防泵，无侧推装置。

配置两台对外消防泵，均由主机自由端驱动。

水泵为单级离心泵，挪威FFS公司制造。

每台水泵排量为1500m3/h，扬程为1135kPa。

该船还配置一台柴油机消防泵组，用于本船消防及水幕系统供水。

配置两台美国Caterpillar柴油发电机组，每台功率为90kW。

该船消防能力在国内同类消防船中最强，满足FiFi—I级要求；大型消防泵由主机自由端驱动，省去了大功率的消防泵原动机，充分利用了主机的功率；该船航速也是国内同类消防船中最高的；双机双桨使船舶操纵性较好，但未设侧推装置，无船舶侧向定位能力，在强大的消防炮向舷侧射水时无法平衡巨大的反作用力、保持船位；消防阀门全部采用手动就地控制，整个动力装置控制系统简单落后。

1.3上海“沪消一号”

上海“沪消一号”由中国舰船研究设计中心设计、上海东海船厂建造，1998年服役。

该船配置两台主机，为日本YANMAR中速柴油机。

主机飞轮端经高弹联轴节、中间轴、万向联轴节驱动全回转调距舵桨。

主机自由端经高弹联轴节、增速齿轮箱驱动对外消防泵。

不设侧推装置、舵装置与舵机。

配置两台对外消防泵，均由主机自由端驱动。

7K泵为卧式单级离心泵，德国VN公司制造。

水泵排量为1500m3/h，扬程（H20）为160m。

配置两台美国Cummins/Onan柴油发电机组，每台功率为135kW。

全回转调距舵桨装置采用日本川崎KST180ZC/A型4叶可调螺距，带导流管，可360°全回转。

额定输入功率1471kW，额定输入转速75Or/min。

机舱长14m，布置两台主机、两台对外消防泵、两台柴油发电机组、4台泡沫液提升泵及其他机械设备。

机舱前部设有2.5mx3.5m的密闭监视室，内设有主机监视报警板、主配电板、对外消防系统控制分站。

采用中速柴油机作主机，自由端驱动大功率对外消防泵，飞轮端驱动全回转调距舵桨装置，该船操纵性较好，能使船舶原地保持船位、低速移动、原地回转、平行横移，动力装置的配置水平国内一流。

2新型消防船的对外消防系统主要配置及动力需求

根据“海山号”总体性能的要求，航速要求达到15kn，经估算需要主推进柴油机两台，每台功率约1360kW。

消防船采用两机、两定距桨直线传动的推进方式，对外消防系统满足FiFi—I级的要求，配置两台对外消防泵。

由于专用消防船的消防能力强大，要求的机动性和可靠性高，要能及时有效地扑灭火灾并实施救援任务，消防船的指挥员能在紧张的灭火战斗中方便地操作各项设备，所以对全船动力装置的合理配置提出了较高的要求；即既要满足全船总体性能和对外消防系统的基本要求，技术先进，又要操作简单、维修方便、可靠性高，在技术上和经济上配置合理。

该船采用两机、两定距桨直线传动的推进方式，对外消防系统满足FiFi—I级的要求，配置两台对外消防泵，每台排量1350m3/h，轴功率584kW。

为此，对独立柴油机驱动消防泵和主机驱动消防泵两种配置方案进行分析论证。

2.1独立柴油机驱动消防泵

两台主机分别通过齿轮箱驱动定距螺旋桨，与消防泵完全分离，消防泵由专门的柴油机驱动。

根据对外消防为FiFi—I级的要求，设立两台消防泵，单泵轴功率为584kW、1900r/min。

为此，选用CAT3412D1TA柴油机，通过离合器驱动消防泵，分别布置于机舱的左右舷，主要参数见表2。

在独立柴油机驱动下，对外消防系统与推进系统完全分开，这两大系统的控制系统也各自独立，操作人员在船舶自由航行、拖带作业或消防施救时的操作方式与常规船舶无明显差别，操作相当方便。

由于对外消防系统与推进系统分开，使推进用主机与消防泵驱动用柴油机分离，相互关联性减少，提高了各自系统的可靠性。

但是由于增加了两台柴油机，机舱的设备更多，机舱的空间要求增大，机舱显得较为拥挤，给全船总体布置带来了一定的困难；在消防作业时，由于主机在部分工况下工作，其全部功率未能得到有效发挥和利用。

2.2主机驱动消防泵

主机前端经增速齿轮箱驱动对外消防泵，主机后端经欧米加齿轮箱驱动定距奖，消防泵不再专门设置驱动柴油机。

根据该船排水量约325t，航速15km的总体性能要求，选用两台CAT3512B高速柴油机为主机，其主要性能参数见表3。

该船采用定距螺旋桨，若主机前端驱动消防泵，主机后端驱动定距螺旋桨就必须使用欧米加齿轮箱。

欧米加齿轮箱是通过齿轮箱所带的OMEGA滑差离合器实现主机前后端的功率分配。

由于主机的最高转速为1600r/min，消防泵的输入转速为1900r/min，主机前端需经过增速齿轮箱驱动消防泵。

在自由航行时，欧米加齿轮箱的OMEGA阀闭锁，同普通齿轮箱一样，电子遥控的手柄控制主机的油门、齿轮箱的换向；在消防作业时，主机的油门稳定在设定的转速，主机在要求转速下运行，以保证主机前端驱动的消防泵在额定工况下全功率运行，此时欧米加齿轮箱的OMEGA阀开始工作，电子遥控的手柄不对主机的油门起作用，而是控制齿轮箱的OMEGA阀实现齿轮箱离合器磨擦片的差动，降低输出轴的转速，减少主机前端的输出功率。

在这种驱动方式下，主机功率在自由航行和消防作业时都可得到有效发挥和利用，同时减少了专门用于驱动消防泵的两台柴油机，节省了机舱空间，有利于全船的总体布置。

但是，推进系统和消防系统组合在一起，控制系统相对复杂，系统的可靠性降低。

3消防泵驱动方案及对比

消防泵的两种驱动方案对比分析见表4。

由表4可看出，在确保该船的总体性能和对外消防系统功能的情况下，通过对比分析独立柴油机驱动消防泵和主机驱动消防泵两种方案的技术性和经济性，认为独立柴油机驱动消防泵的方案较主机驱动消防泵的方案更为合理，即独立柴油机驱动消防泵的方案为优选方案。

4新型消防船动力系统和对外消防系统的组成

“海山号”由中国舰船研究设计中心设计、广州文冲船厂建造，已完工交船并投入服役。

排水量325t，总长38m，型宽8.3m，吃水2.8m，最大航速16.2kn。

该船配置两台主机，为美国Caterpillar3512B高速柴油机。

主机飞轮端经高弹联轴节、万向联轴节、减速齿轮箱驱动定距螺旋桨。

设首侧推装置。

该船配置两台对外消防泵，均由CAT3412DITA柴油机通过离合器驱动。

水泵为单级离心泵，挪威FFS公司制造。

每台水泵排量为1350m3/h，扬程（H2O）为119m，用于该船消防及水幕系统供水。

FiFi—I级消防泵选用卧式单级自吸离心式，型号为SFP250x350，主要技术参数如下：

流量1350m3/h；转速1900r/min；扬程（H2O）为119m；轴功率584kW。

该船配置两台美国Caterpillar3306B柴油发电机组，每台功率为145kW。

2004年3月，该消防船在广东沙角水域进行试航。

试航水域水深21.5~21.9m。

测速试验，当两台主机转速为1600r/min时，实测最大航速为16.2kn。

对外消防系统进行试验时，柴油机转速为1820r/min，对外消防泵在额定流量时的出口压力为约1.18MPa，在仰角3tf时，水炮最大射程为125m。

当两台主机空车时，船在自浮状态下，两门主炮仰角3tf时，向前、向舷侧射水，船舶最大横倾角为3%这时需使用100%的侧推把持船舶航向。

在试主消防炮时，全船喷水幕系统同步开启。

工作艇消防系统也是该船对外消防系统的组成部分，选择尾滑道带消防功能工作艇快速收放装置是为了提高消防船的反应速度，因为除扑灭大船火灾外，小船火灾及抢险救援也是水上消防中队的重要任务。

该船艉部携带的一艘工作艇上配1台手抬机动消防泵、两条消防水龙带及两只消防水枪，在火情较小或母船无法接近时执行消防任务，其主要参数为：

型号V20C，发动机排量198cm3，扬程19mm（单只水枪0.60MPa）和16mm（两只水枪Q45MPa），输出功率最大为11.0kW（6000r/min），标准为8.6kW（6000r/min）。

5结束语

新型消防船采用高速柴油机为主机，独立柴油机驱动对外消防泵，可以使对外消防系统与推进系统完全分开，这两大系统的控制系统也各自独立。

操作人员在船舶自由航行、拖带作业或消防施救时的操作方式与常规船舶无明显差别，操作简便。

配置了侧推装置，有较好的船舶侧向定位能力。

该船可以在驾驶室遥控主机、对外消防泵、消防管路阀门及消防炮转角，具有较完善的遥控功能。

该船还采用尾滑道带消防功能工作艇快速收放装置，这种配置在国内同类型消防船上属于首次设计、使用。