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氣體滅火系統(tǒng)是傳統(tǒng)的四大固定式滅火系統(tǒng)(水、 氣體、泡沫、干粉)之一,廣泛應(yīng)用在工業(yè)和民用建筑中,主要用于撲滅通信設(shè)施、貴重及精密設(shè)備、電氣線路、變配電設(shè)施、發(fā)電機組等火災(zāi)。20世紀80年代初至90年代中期,我國使用的氣體滅火系統(tǒng)產(chǎn)品主要是哈龍(鹵代1211,1301)滅火系統(tǒng)及高壓二氧化碳滅火系統(tǒng)。隨著《中國消防行業(yè)哈龍整體淘汰計劃》的實施,哈龍?zhí)娲泛吞娲夹g(shù)迅速發(fā)展,目前除了極少數(shù)必要場所外,七氟丙烷(HIFC-227ea)滅火系統(tǒng)、高壓惰性混合氣體(IG-541)滅火系統(tǒng)、低壓二氧化碳滅火系統(tǒng)等已成為現(xiàn)階段氣體滅火系統(tǒng)應(yīng)用的主要產(chǎn)品盡管氣體滅火系統(tǒng)在實際使用過程中有不少成功撲滅火災(zāi)的案例,但誤噴、泄漏等事故時有發(fā)生,特別是近年來發(fā)生的數(shù)起儲存容器爆炸事件及人身傷害事件,不但造成了巨大損失,而且社會影響極壞。發(fā)生這些事故的原因是多方面的,而設(shè)計、制造、安裝和維護等過程中存在的有關(guān)問題造成了相當(dāng)一部分氣體滅火系統(tǒng)存在著安全性、可靠性方面的隱患,隨著系統(tǒng)運行周期的不斷增加,暴露的問題及各類隱患也越來越多。

因此,盡快對已投入使用的氣體滅火系統(tǒng)開展安全性、可靠性等方面的工況評估工作已刻不容緩。

安全評估又稱為“風(fēng)險評估”或“安全評價”,是以保障安全為目的,按照科學(xué)的程序和方法,系統(tǒng)地對工程項目、設(shè)施設(shè)備、工業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域潛在的危險源進行預(yù)先的識別、分析和評估,為制定基本的防災(zāi)措施和管理決策提供依據(jù)。涉及到已投入使用的氣體滅火系統(tǒng)這種評估應(yīng)以保障設(shè)備、設(shè)施安全及應(yīng)用可靠性為-終目的,通過識別、檢查或檢測、分析及數(shù)據(jù)匯總等方式,對可能存在的各類問題及隱惠以及可能產(chǎn)生的危害性后果進行綜合評價和預(yù)測,并根據(jù)可能導(dǎo)致的事故風(fēng)險的大小提出相應(yīng)的安全對策與措施。氣體滅火系統(tǒng)安全性、可靠性的工況評估至少應(yīng)涉及檢查范圍、檢查(檢測)方法、隱患界定及處置措施等基本內(nèi)容,從有效識別系統(tǒng)的風(fēng)險源入手,定性或定量表征其危險(害)性,采取控制措施使其-小化,使氣體滅火系統(tǒng)在規(guī)定的范圍內(nèi)滿足安全性及可靠性要求筆者對影響氣體滅火系統(tǒng)安全可靠性因素進行分析,采用安全評估方法對氣體滅火系統(tǒng)的故障類型及安全性影響進行初步評估,并提出有關(guān)處置原則。

影響系統(tǒng)安全性能的主要因素

對已投入使用的氣體滅火系統(tǒng)開展基于風(fēng)險分析的安全評估,首先應(yīng)確認影響系統(tǒng)安全可靠性的危險因素及有害因素

 1.1設(shè)備及主要材料的質(zhì)量缺陷

氣體滅火系統(tǒng)主要由儲存容器(氣瓶)、壓力管道關(guān)鍵零部件(管件、閥門、法蘭、安全保護裝置)等構(gòu)成,屬于《特種設(shè)備安全監(jiān)察條例》管理范疇的特種設(shè)備。

我國對特種設(shè)備的生產(chǎn)(含設(shè)計、制造、安裝、改造、維修)、使用、檢驗檢測及其監(jiān)督檢查有嚴格的規(guī)定:壓力容器的設(shè)計單位應(yīng)當(dāng)經(jīng)過國務(wù)院特種設(shè)備安全監(jiān)督管理部門許可,方可從事壓力容器的設(shè)計氣瓶的設(shè)計文件應(yīng)當(dāng)經(jīng)國務(wù)院特種設(shè)備安全監(jiān)督管理部門核準的檢驗檢測機構(gòu)鑒定,方可用于制造。壓力容器的制造、安裝、改造單位,以及壓力管道用管子、管件、閥門、法蘭安全保護裝置等的制造單位,應(yīng)當(dāng)經(jīng)國務(wù)院特種設(shè)備安全監(jiān)督管理部門許可,方可從事相應(yīng)的生產(chǎn)。但由于各種原因,長期以來,這些規(guī)定并沒有在氣體滅火系統(tǒng)的制造、檢驗、驗收和使用過程中嚴格執(zhí)行,相當(dāng)一部分已投入使用的儲存容器及壓力管道、管件、閥門、法蘭、安全保護裝置由不具備法定資質(zhì)的單位設(shè)計、制造,是設(shè)備及系統(tǒng)制造缺陷中-為突出、安全隱患-大的問題之一。國內(nèi)接連發(fā)生的在管道試壓過程中管件飛出導(dǎo)致人身傷亡的重大安全責(zé)任事故,直接原因就是施工單位現(xiàn)場違規(guī)加工、安裝;由于產(chǎn)品存在明顯缺陷從而導(dǎo)致事故或嚴重質(zhì)量問題的情況屢有發(fā)生,如:20世紀90年代末出現(xiàn)的“柜式低壓二氧化碳系統(tǒng)” 于相當(dāng)一部分制造商的技術(shù)不過關(guān),投人使用后普遍出現(xiàn)系統(tǒng)誤噴、二氧化碳泄漏及制冷系統(tǒng)故障。某品牌的高壓惰性氣體滅火系統(tǒng),某一生產(chǎn)周期內(nèi)儲存容器的瓶口螺紋及容器閥的瓶閥螺紋均出現(xiàn)嚴重缺陷,導(dǎo)致使用此產(chǎn)品的眾多用戶不得不全部更換產(chǎn)品。另外,受市場因素的影響,隨意更改、降低關(guān)鍵原材料、關(guān)鍵零部件的品質(zhì)、制造標準及工藝要求,導(dǎo)致產(chǎn)品一致性發(fā)生重大變化的情況十分嚴重。

1.2安全檢查和維護保養(yǎng)缺陷

 對氣體滅火系統(tǒng)實施安全檢查和維護保養(yǎng)是使用單位及產(chǎn)品制造商的法定職責(zé),如每年一次的年度檢查,根據(jù)安全等級確定的全面檢驗,每兩個檢驗周期進行一次的耐壓試驗等。--標準《氣體滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》、《氣體滅火系統(tǒng)施工及驗收規(guī)范》中對氣體滅火系統(tǒng)的安全檢查和維護保養(yǎng)工作均有明確的要求,但從目前統(tǒng)計的情況看,幾乎半數(shù)以上氣體滅火系統(tǒng)的安全檢查和維護保養(yǎng)工作都流于形式,尤其是對儲存容器的定期檢驗,或是根本沒有開展或是未嚴格按時限、規(guī)程實施,系統(tǒng)“帶病”工作或功能已基本失效等問題相當(dāng)嚴重。此外,未能適時開展對配套使用的火災(zāi)報警及聯(lián)動控制系統(tǒng)的功能性檢查、檢驗及維護保養(yǎng)工作,尤其是缺乏對實現(xiàn)聯(lián)動功能的保障性措施,聯(lián)動設(shè)備完好率極低甚至根本不能使用,也是相關(guān)缺陷中較為突出的問題。

1.3系統(tǒng)設(shè)計缺陷

正確的系統(tǒng)設(shè)計是保障氣體滅火系統(tǒng)產(chǎn)品滿足使用要求不可或缺的要素,這一點已為該領(lǐng)域的產(chǎn)品研究、開發(fā)及工程應(yīng)用實踐所證實。

 (1)管網(wǎng)與噴嘴設(shè)計中的典型性問題。以七氟丙烷滅火系統(tǒng)為例:七氟丙烷是通過壓縮氣體在管道中輸送的,由于液體和氣體在管道中摩擦阻力不同,必須采取有效的措施防止出現(xiàn)管路中氣體竄流和氣液分層流動的情況,相同壓力下管徑越大或相同管徑時壓力越低,這種情況越有可能出現(xiàn)。因此,GB50370-2005《氣體滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》規(guī)定了七氟丙烷滅火系統(tǒng)輸送用鍍鋅鋼管的-大管徑及噴嘴-低工作壓力值,這是經(jīng)過多次試驗驗證后得出的結(jié)果。但實際工程設(shè)計中,隨意放大滅火劑輸送管道管徑及根本未對噴嘴-低入口壓力值做有效校核的情況較為普遍;其次,對同防護區(qū)內(nèi)的不同噴嘴,不按同一滅火設(shè)計體積分數(shù),同一噴放時間進行設(shè)計,造成防護區(qū)實際滅火體積分數(shù)在規(guī)定的噴放時間內(nèi)不能達到有效滅火體積分數(shù)的情況也時有發(fā)生;再者,噴嘴流量特性參數(shù)(如實際孔口面積),滅火系統(tǒng)各類閥門、管道及相關(guān)附件的當(dāng)量長度,是設(shè)計計算必不可少的參數(shù),主要通過試驗測試得到。由于各方面因素的影響,目前國內(nèi)的相當(dāng)一部分生產(chǎn)單位,均未對所提供的噴嘴特性參數(shù)及主要部件的當(dāng)量長度值出具有效的驗證證據(jù),這樣做出的設(shè)計結(jié)論很難具備科學(xué)性及可靠性

 (2)鋼瓶設(shè)置場所的安全問題。

氣體滅火系統(tǒng)使用的鋼瓶有以下特征:一是儲存壓力高,七氟丙烷鋼瓶的儲存壓力為2.4~5.6MPa,而高壓二氧化碳和IG541混合氣體鋼瓶的儲存壓力更高達12~20MPa;二是使用數(shù)量大,根據(jù)其滅火劑性質(zhì)和保護對象的大小,所使用的儲存鋼瓶數(shù)量不同,但多數(shù)都有十?dāng)?shù)瓶至數(shù)十瓶之多,多的甚至達到數(shù)百瓶;三是安裝密度大,每套氣體滅火系統(tǒng)的鋼瓶一般每平方米兩個集中安裝在一起;四是儲存場所與保護對象接近,受氣體滅火系統(tǒng)工作要求的影響,滅火劑儲存鋼瓶一般都安裝在鄰近保護對象的部位,大多是在同一座建筑物內(nèi),造成了在大量的重要建筑物和重要設(shè)備的內(nèi)部或附近集中安裝有大量高壓鋼瓶的現(xiàn)象。許多系統(tǒng)設(shè)計均未明確提出對這些鋼瓶以及儲存場所本身的安全性要求。

1.5滅火劑缺陷

由于對系統(tǒng)使用滅火劑質(zhì)量情況缺乏有效的監(jiān)控手段,滅火劑存在嚴重質(zhì)量問題的現(xiàn)象較為普遍,典型例證有:七氟內(nèi)燒滅火劑的純度、水含量等主要技術(shù)性能不符合標準要求,情性混合氣體滅火劑的純度、混合 比例、水含量等主要技術(shù)性能不符合標準要求,驅(qū)動氣體的純度、水含量不符合標準要求等

1.6防護裝置和設(shè)施缺陷

系統(tǒng)或使用區(qū)域缺乏有效防范雷電、靜電、超高壓電場及其他電危害的措施,也是影響氣體滅火系統(tǒng)安全可靠性的重要隱患。據(jù)不完全統(tǒng)計,1995-2005年, 全國各地因雷電或電危害造成氣體滅火系統(tǒng)誤動作的事故近百起,各類財產(chǎn)損失慘重,有的還直接導(dǎo)致了人身傷害事故。再如,防護區(qū)結(jié)構(gòu)的承壓能力、泄壓口不符合規(guī)范要求,極有可能導(dǎo)致構(gòu)件破碎而影響防護區(qū) 的密閉效果,甚至傷人;電纜橋架穿過防護區(qū)隔墻的孔洞不作封閉,防護區(qū)達不到密閉要求,等等。