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氣體滅火系統是傳統的四大固定式滅火系統(水、 氣體、泡沫、干粉)之一,廣泛應用在工業和民用建筑中,主要用于撲滅通信設施、貴重及精密設備、電氣線路、變配電設施、發電機組等火災。20世紀80年代初至90年代中期,我國使用的氣體滅火系統產品主要是哈龍(鹵代1211,1301)滅火系統及高壓二氧化碳滅火系統。隨著《中國消防行業哈龍整體淘汰計劃》的實施,哈龍替代品和替代技術迅速發展,目前除了極少數必要場所外,七氟丙烷(HIFC-227ea)滅火系統、高壓惰性混合氣體(IG-541)滅火系統、低壓二氧化碳滅火系統等已成為現階段氣體滅火系統應用的主要產品盡管氣體滅火系統在實際使用過程中有不少成功撲滅火災的案例,但誤噴、泄漏等事故時有發生,特別是近年來發生的數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。發生這些事故的原因是多方面的,而設計、制造、安裝和維護等過程中存在的有關問題造成了相當一部分氣體滅火系統存在著安全性、可靠性方面的隱患,隨著系統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“風險評估”或“安全評價”,是以保障安全為目的,按照科學的程序和方法,系統地對工程項目、設施設備、工業生產等領域潛在的危險源進行預先的識別、分析和評估,為制定基本的防災措施和管理決策提供依據。涉及到已投入使用的氣體滅火系統這種評估應以保障設備、設施安全及應用可靠性為終目的,通過識別、檢查或檢測、分析及數據匯總等方式,對可能存在的各類問題及隱惠以及可能產生的危害性后果進行綜合評價和預測,并根據可能導致的事故風險的大小提出相應的安全對策與措施。氣體滅火系統安全性、可靠性的工況評估至少應涉及檢查范圍、檢查(檢測)方法、隱患界定及處置措施等基本內容,從有效識別系統的風險源入手,定性或定量表征其危險(害)性,采取控制措施使其小化,使氣體滅火系統在規定的范圍內滿足安全性及可靠性要求筆者對影響氣體滅火系統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的故障類型及安全性影響進行初步評估,并提出有關處置原則。

影響系統安全性能的主要因素

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

 1.1設備及主要材料的質量缺陷

氣體滅火系統主要由儲存容器(氣瓶)、壓力管道關鍵零部件(管件、閥門、法蘭、安全保護裝置)等構成,屬于《特種設備安全監察條例》管理范疇的特種設備。

我國對特種設備的生產(含設計、制造、安裝、改造、維修)、使用、檢驗檢測及其監督檢查有嚴格的規定:壓力容器的設計單位應當經過國務院特種設備安全監督管理部門許可,方可從事壓力容器的設計氣瓶的設計文件應當經國務院特種設備安全監督管理部門核準的檢驗檢測機構鑒定,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,應當經國務院特種設備安全監督管理部門許可,方可從事相應的生產。但由于各種原因,長期以來,這些規定并沒有在氣體滅火系統的制造、檢驗、驗收和使用過程中嚴格執行,相當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的單位設計、制造,是設備及系統制造缺陷中為突出、安全隱患大的問題之一。國內接連發生的在管道試壓過程中管件飛出導致人身傷亡的重大安全責任事故,直接原因就是施工單位現場違規加工、安裝;由于產品存在明顯缺陷從而導致事故或嚴重質量問題的情況屢有發生,如:20世紀90年代末出現的“柜式低壓二氧化碳系統” 于相當一部分制造商的技術不過關,投人使用后普遍出現系統誤噴、二氧化碳泄漏及制冷系統故障。某品牌的高壓惰性氣體滅火系統,某一生產周期內儲存容器的瓶口螺紋及容器閥的瓶閥螺紋均出現嚴重缺陷,導致使用此產品的眾多用戶不得不全部更換產品。另外,受市場因素的影響,隨意更改、降低關鍵原材料、關鍵零部件的品質、制造標準及工藝要求,導致產品一致性發生重大變化的情況十分嚴重。

1.2安全檢查和維護保養缺陷

 對氣體滅火系統實施安全檢查和維護保養是使用單位及產品制造商的法定職責,如每年一次的年度檢查,根據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《氣體滅火系統設計規范》、《氣體滅火系統施工及驗收規范》中對氣體滅火系統的安全檢查和維護保養工作均有明確的要求,但從目前統計的情況看,幾乎半數以上氣體滅火系統的安全檢查和維護保養工作都流于形式,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、規程實施,系統“帶病”工作或功能已基本失效等問題相當嚴重。此外,未能適時開展對配套使用的火災報警及聯動控制系統的功能性檢查、檢驗及維護保養工作,尤其是缺乏對實現聯動功能的保障性措施,聯動設備完好率極低甚至根本不能使用,也是相關缺陷中較為突出的問題。

1.3系統設計缺陷

正確的系統設計是保障氣體滅火系統產品滿足使用要求不可或缺的要素,這一點已為該領域的產品研究、開發及工程應用實踐所證實。

 (1)管網與噴嘴設計中的典型性問題。以七氟丙烷滅火系統為例: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。因此,GB50370-2005《氣體滅火系統設計規范》規定了七氟丙烷滅火系統輸送用鍍鋅鋼管的大管徑及噴嘴低工作壓力值,這是經過多次試驗驗證后得出的結果。但實際工程設計中,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,對同防護區內的不同噴嘴,不按同一滅火設計體積分數,同一噴放時間進行設計,造成防護區實際滅火體積分數在規定的噴放時間內不能達到有效滅火體積分數的情況也時有發生;再者,噴嘴流量特性參數(如實際孔口面積),滅火系統各類閥門、管道及相關附件的當量長度,是設計計算必不可少的參數,主要通過試驗測試得到。由于各方面因素的影響,目前國內的相當一部分生產單位,均未對所提供的噴嘴特性參數及主要部件的當量長度值出具有效的驗證證據,這樣做出的設計結論很難具備科學性及可靠性

 (2)鋼瓶設置場所的安全問題。

氣體滅火系統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;二是使用數量大,根據其滅火劑性質和保護對象的大小,所使用的儲存鋼瓶數量不同,但多數都有十數瓶至數十瓶之多,多的甚至達到數百瓶;三是安裝密度大,每套氣體滅火系統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,造成了在大量的重要建筑物和重要設備的內部或附近集中安裝有大量高壓鋼瓶的現象。許多系統設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

由于對系統使用滅火劑質量情況缺乏有效的監控手段,滅火劑存在嚴重質量問題的現象較為普遍,典型例證有:七氟內燒滅火劑的純度、水含量等主要技術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、水含量等主要技術性能不符合標準要求,驅動氣體的純度、水含量不符合標準要求等

1.6防護裝置和設施缺陷

系統或使用區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安全可靠性的重要隱患。據不完全統計,1995-2005年, 全國各地因雷電或電危害造成氣體滅火系統誤動作的事故近百起,各類財產損失慘重,有的還直接導致了人身傷害事故。再如,防護區結構的承壓能力、泄壓口不符合規范要求,極有可能導致構件破碎而影響防護區 的密閉效果,甚至傷人;電纜橋架穿過防護區隔墻的孔洞不作封閉,防護區達不到密閉要求,等等。