满足防火及稳性要求的水雾保护方法和系统与流程

本发明涉及换热器，具体而言，涉及一种满足防火及稳性要求的水雾保护方法和系统。

背景技术：

1、水雾灭火系统因其灭火效能高、耗水量少、对人员和设备影响小等优点，已被广泛应用于各类船舶的舱室消防保护中。常规的船舶全覆盖式水雾保护系统，其基本构成与工作，水雾泵组从淡水舱抽水，泵送至水雾总管。水雾总管在船舶水线以上的各个需保护舱室处，通过设置水雾分区阀连接至对应的水雾分区管。每条水雾分区管延伸至其对应的保护区域内，并在区域内安装有若干开式水雾喷嘴。当某一保护区域发生火灾时，该区域的火警探测器将信号反馈至水雾保护系统的控制单元，控制单元随即开启对应的水雾分区阀，消防水便经水雾分区管输送至该区域，并通过所有开式水雾喷嘴同时喷洒，实现对火情的控制和扑灭。

2、然而，上述常规的全覆盖式水雾保护系统在实际应用中存在显著的安全隐患。船舶在航行或作业过程中，可能因碰撞、搁浅等原因发生破舱事故。当水雾分区管所途经的非保护舱室（或称过道舱室）发生破损并进水时，根据破损稳性计算，海水会灌入该舱室。由于水雾分区管铺设于该舱室内，且管路在破损处可能出现断裂或开口，舱外的海水将沿着破损的分区管倒灌进入管路系统。这部分海水在重力作用下，会顺着管路流动，并最终从未发生火灾的其他保护区域内的开式水雾喷嘴处流出。这一过程会导致未破损的保护区域非预期进水，不仅会损坏该区域内的设备，更会增加船舶的排水量并产生横倾或纵倾力矩，从而对船舶的稳性造成严重不良影响，甚至危及船舶整体安全。

3、为避免上述因管路破损导致稳性恶化的问题，本领域技术人员通常采用的技术手段是在水雾分区管上，且靠近保护区域入口的位置安装遥控阀。在发生破舱事故时，船员或自动控制系统可以远程关闭此阀门，从而切断海水倒灌进入保护区域的通道。但是，这种解决方案又引入了新的问题：首先，遥控阀及其配套的控制单元、传感器和电缆成本较高，显著增加了船舶的建造成本；其次，该方案高度依赖于人员的正确操作或控制系统的可靠运行，在紧急情况下，存在因人为操作延迟、失误或阀件自身电气/机械故障而导致阀门未能及时关闭的风险，这种不确定性对于船舶安全而言是难以接受的。

技术实现思路

1、本技术提供了一种满足防火及稳性要求的水雾保护方法和系统，能够克服上述现有技术缺陷的、既能满足防火要求又能保障破舱稳性、且安全可靠、成本低廉的水雾保护设计方案。

2、本技术提供了一种满足防火及稳性要求的水雾保护方法，包括以下步骤：在每一个水雾保护区域内对应的水雾分区管上装设压力开启阀；根据船舶的破舱稳性计算结果，设定所述压力开启阀的开启压力值，其中，所述开启压力值大于所述水雾分区管因对应舱室破舱进水而产生的最大静水压力，且小于消防水雾系统在所述压力开启阀处正常工作时的最低供水压力；所述水雾分区管内部的压力小于等于所述开启压力值时，所述压力开启阀保持关闭状态，以切断所述水雾分区管与所述水雾保护区域的连通；当所述水雾分区管内压力大于所述开启压力值时，所述压力开启阀自动打开，以使消防水通过并到达所述水雾保护区域内的开式水雾喷嘴进行喷水灭火。

3、在一些可选的实施例中，所述开启压力值按照如下公式设定：

4、

5、其中，p为开启压力值，h为所述船舶的最大破舱水线高度，h为所述压力开启阀安装位置距离船舶基线的高度，δh为预设的安全余量值。

6、在一些可选的实施例中，所述安全余量值δh为预设的压力储备值，用于确保在所述最大破舱水线高度h的静水压力下，所述压力开启阀仍能保持密封关闭状态，以克服因管内流体摩擦、局部阻力及液面波动所引起的压力不确定性。

7、在一些可选的实施例中，所述水雾泵组的额定输出压力，大于所述开启压力值、所述水雾分区阀至所述压力开启阀之间管路的压力损失、所述压力开启阀至最不利工况下的所述水雾喷嘴之间管路的压力损失以及所述开式水雾喷嘴最低工作压力之和。

8、在一些可选的实施例中，所述消防水雾系统在所述压力开启阀处正常工作时的最低供水压力，至少大于所述开启压力值与所述开式水雾喷嘴的最低工作压力及所述压力开启阀至所述开式水雾喷嘴之间管路的压力损失之和。

9、在一些可选的实施例中，所述压力开启阀为常闭型、可调开启压力的弹簧负载式阀门或先导式阀门，并具有在所述开式水雾分区管内压力降至所述开启压力值以下时自动复位的功能。

10、另一方面，本技术还提供了一种满足防火及稳性要求的水雾保护系统，用于执行以上任一项所提到的满足防火及稳性要求的水雾保护方法，包括：水雾泵组，输入端连接至淡水舱；水雾总管，连接至所述水雾泵组的输出端；多个水雾分区阀，分别设置于所述水雾总管上；多条水雾分区管，各条所述水雾分区管的一端通过一个所述水雾分区阀连接至所述水雾总管，各条所述水雾分区管的另一端延伸至对应的水雾保护区域；开式水雾喷嘴，设置于各个所述水雾保护区域内，并连接至对应的所述水雾分区管；压力开启阀，设置于每条所述水雾分区管上，且位于所述水雾分区阀与所述开式水雾喷嘴之间，所述压力开启阀的开启压力值是根据船舶的破舱稳性计算结果来设定；所述水雾分区管内部的压力小于等于所述开启压力值时，所述压力开启阀保持关闭状态，以切断所述水雾分区管与所述水雾保护区域的连通；当所述水雾分区管内压力大于所述开启压力值时，所述压力开启阀自动打开，以使消防水通过并到达所述水雾保护区域内的开式水雾喷嘴进行喷水灭火。

11、在一些可选的实施例中，所述开启压力值按照如下公式设定：

12、

13、其中，p为开启压力值，h为所述船舶的最大破舱水线高度，h为所述压力开启阀安装位置距离船舶基线的高度，δh为预设的安全余量值。

14、在一些可选的实施例中，所述压力开启阀为常闭型、可调开启压力的弹簧负载式阀门或先导式阀门，并具有在所述开式水雾分区管内压力降至所述开启压力值以下时自动复位的功能。

15、在一些可选的实施例中，所述压力开启阀靠近所述水雾保护区域的入口处设置。

16、本发明和现有技术相比具有以下技术效果：

17、本技术提供了一种满足防火及稳性要求的水雾保护方法，包括以下步骤：在每一个水雾保护区域内对应的水雾分区管上装设压力开启阀，通过设置压力开启阀，在破舱工况下能自动切断倒灌通道，有效防止未破损保护区域非预期进水，从根本上消除了因水雾系统管路破损而对船舶稳性造成的威胁；根据船舶的破舱稳性计算结果，设定压力开启阀的开启压力值，其中，开启压力值大于所述水雾分区管因对应舱室破舱进水而产生的最大静水压力，且小于消防水雾系统在压力开启阀处正常工作时的最低供水压力；水雾分区管内部的压力小于等于开启压力值时，压力开启阀保持关闭状态，以切断水雾分区管与水雾保护区域的连通，显著提升了船舶的破损稳性，避免了因非对称进水导致的船舶倾覆风险，保障了生命财产安全；当水雾分区管内压力大于开启压力值时，压力开启阀自动打开，以使消防水通过并到达水雾保护区域内的开式水雾喷嘴进行喷水灭火，确保了防火功能的绝对有效，在火灾工况下，系统功能与常规系统完全一致，喷头能正常喷水灭火，未因增加稳性保护措施而牺牲任何消防性能，阀门能因消防高压水而迅速、完全开启，确保消防水能以足够压力和流量到达所有喷嘴，完全不影响水雾灭火系统的正常灭火功能。