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摘要：水幕系统是一种重要的开式消防自动喷水灭火系统。本文介绍了水幕系统的作用和基本结构，分析了其在烟草企业运行中存在特点、重要性以及潜在的风险，并通过分析风险制定相应对策，提出一套雨淋阀组改造方案，用以降低系统自身风险程度。通过改造、实验最终达到了预期效果，实现了了防控风险的目标。
关键词：水幕；雨淋阀；风险；改进；安全
1.水幕系统简介
一般水幕系统由开式洒水喷头或水幕喷头、雨淋报警阀组等组成，它主要用于防火分隔和防护冷却。通过“一”字型喷头将水洒成幕帘状，用以冷却防火隔绝物，以提高其耐火性能，或阻止火焰穿过开口部位，直接作防火分隔的一种自动喷水消防系统。虽然它不能直接用于扑救火灾，但能够起到阻火、隔火、冷却防火隔绝物等作用，是一种重要的消防自动喷水系统。
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图1 水幕系统结构示意图
1.1 联动控制关系
在自动控制状态下，水幕系统由防火卷帘落到底的反馈信号与本报警区域内任一火灾探测器或手动报警按钮的报警信号，作为水幕阀组启动的联动触发信号，并由消防联动控制器联动控制水幕系统雨淋阀组启动。
手动控制状态下，水幕系统相关控制阀组和消防泵控制柜的启动、停止按钮，通过专用线路直接连接至消防联动控制器的手动控制盘，直接手动控制消防泵的启动、停止及水幕系统阀组的开启。
1.2阀组结构
水幕系统阀组的核心控制装置是雨淋阀，可通过远程控制电磁阀、现场紧急手动控制装置等方式开启（见图2 雨淋阀结构图）。一般在雨淋阀的供水端管道和系统端管道上会分别设置一道信号蝶阀，用于消防管道畅通性监测和雨淋阀组维修等，正常情况下应处于常开状态。由于采用开式喷头，当水幕系统阀组启动后，消防用水会通过管道直接喷洒到防火卷帘门上，而不会像其他喷水灭火系统需要等喷头感温元件烧破才喷水。
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图2 雨淋阀结构图
2.水幕系统安全风险分析
2.1 行业应用现状
2006年国家局发布了《烟草及烟草制品仓库设计规范》（YC/T 205-2006），其中对烟草制品仓库消防水幕系统的设置提出了明确要求。之后的十几年间，随着工业企业技改，商业物流企业的不断发展、成熟，水幕系统已广泛应用于烟草工业厂房、物流配送中心、成品卷烟仓库等大型多功能建筑，其主要作用就是为设置在防火墙上的防火卷帘进行防护冷却。
2.2安全风险分析
水幕系统虽然能起到良好防护冷却作用，但由于其开式系统的结构特性，也存在一定的安全风险，主要风险就是雨淋阀的误动作。造成误动作的原因有很多种，包括手动状态下的误操作、自动状态下的误报警、报警线路故障以及雨淋阀组自身故障等等。但无论何种因素，造成的后果都是企业无法接受的。前文已经介绍了水幕系统的构造，一旦出现雨淋阀误动作，消防用水将直接喷射到生产作业现场，不仅严重影响生产秩序，造成卷烟制品损伤等财产损失，更严重是可能造成现场设备意外带电，引发触电事故。
另外，受建筑结构、生产工艺、管道设计、切非联动关系设置等因素影响，在真实火灾扑救中，也可能造成设备意外带电，引发触电等次生事故。以T烟草物流中心为例，图3是配送工房水幕管道走向图，一组管道负责全部防火卷帘的喷头供水。高架库两侧设备均设置有机械传送带，分别由两路电源控制，在变电室也分别由2个切非模块控制。按照目前以防火分区作为报警联动关系划分的规则，如果后端出现火情，前端设备不会切自动切断电源，但是水幕系统会对所有卷帘门进行喷洒，而不管所有防火卷帘是否全部落地，极有可能造成现场生产设备意外带电。
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图3 T烟草物流中心配送工房水幕管道走向图
如果因为风险，采用简单粗暴的关停水幕系统或关闭雨淋阀系统端信号蝶阀的方式是不可取的，一是擅自关停消防设备是严重的违法行为，企业将承受法律和事故风险；二是关停后，水幕系统无法发挥作用对生产形成巨大的安全隐患。
综上所述，就烟草企业生产作业场所而言，水幕系统存在以下安全风险：
1）水幕系统误动作，影响生产秩序，造成财产损失；
2）现场电气设备因喷水漏电，引发触电事故；
3）擅自关停水幕系统违法，可能扩大事故损失。
面对这种两难的抉择，单靠“勇气”来承担风险是解决不了问题的。笔者认为消除隐患，降低风险最有效的办法就是对水幕阀组进行科学合理的改造，从而提高系统的本质安全性。
3.阀组改造研究
3.1 对策分析
针对上述风险，阀组改造应达到以下目标：
1）消除系统误动作，不管什么原因引起雨淋阀启动，消防水都不会喷洒出去；
2）不管什么原因造成系统动作，喷水都不会造成前端电气设备意外带电；
3）水幕系统随时都出于正常状态，需要启动时，能够保证正常远程启动。
另外，还要保证阀组改造不违背消防有关设计规范，影响系统正常运行指标。
3.2 改造方案
在综合考虑了以上四点改造要求后，笔者所在课题小组制定了以下改造方案（见图4 水幕阀组改造示意图）。
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图4 水幕阀组改造示意图
如图所示，改造的部位集中在雨淋阀与系统端蝶阀之间。
改造点1：在雨淋阀系统端接近出水口的位置加装一个水流量开关，并按照图5，对水流量开关、变电室控制高架库前后端设备电源的切非模块进行线路改造，使水流量开关的动作信号可以直接启动切非模块，立即切断高架库前后端电气设备电源；
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图5 水流量开关控制线路图
改造点2：在水流量开关与雨淋阀系统端信号蝶阀之间安装1个电动阀，与消防报警联动控制器联动，正常状态下出于常闭。消防报警联动控制器自动状态下，电动阀联动启动条件为防火卷帘落到底的反馈信号、本报警区域内任一火灾探测器或手动报警按钮的报警信号、高架库前后端设备切非模块动作反馈信号同时触发。
改造点3：为水流量开关和常闭电动阀分别安装消防输入模块，用于向消防报警联动控制器反馈动作信号。
3.3 改造设计思路
3.3.1 运用水流量开关解决前端电气设备及时断电问题。
切非模块虽然能够切断前端电气设备电源，但由于其一般设置在消防报警联动控制器总线盘上，在自动状态下，当联动点位较多时，可能会出现动作延时，出现设备电源还没切断，但水已经喷洒出来了；而手动状态下，切非模块更无法联动切断设备电源。因此，需要一种在任何情况下，只要雨淋阀动作，就能立即切断前端设备电源的方法。通过雨淋阀后水流信号反馈控制电源断电是最直接的办法。
考虑到水流指示器存在延时反馈，而水流量开关及时响应的特点，笔者团队采用了水流量开关作为水流监测和电源控制装置。按照图5所示，水流量开关通过中间继电器，直接控制变电室高架库前后端设备电源开关的脱扣器。当水流量开关动作，中间继电器常开点闭合，给电源开关的脱扣器供24V电，使脱扣器动作。
3.3.2 运用电动阀作为水幕系统的第二道关口。
在解决水幕系统误喷的同时，必须同时满足日常情况下系统正常运行，和真实火灾中系统能够远程启动的要求。笔者团队选择采用电动阀解决这个问题，主要原因是电动阀可以远程操控开闭状态，同时能够满足消防技术规范要求的同时具备自动、手动和现场应急启动的要求。
是否能够同时解决多个问题，关键在于电动阀启动的联动条件如何设计。采用上文“改造点2”中描述的联动条件，主要考虑以下几种情况：
1）手动状态下，雨淋阀与电动阀均不受联动条件控制，及时雨淋阀误动作，电动阀也不会开启，可以有效避免了误喷。
2）自动状态下，雨淋阀和电动阀基本会同时动作，但也能保证前端设备断电。
3.3.3 确定加装设备顺序问题
改造方案制定中，笔者团队在充分分析系统运行原理后，确定了雨淋阀-水流量开关-电动阀-阀后信号蝶阀的布局顺序，主要原因包括：
1）水流量开关与雨淋阀的相对位置问题
如果将水流量开关设置在雨淋阀前，在雨淋阀功能试验、水幕供水侧管道超压需要排水等非火灾处置情况下，水流量开关也要动作，造成前端设备断电，影响正常生产秩序要效率，是不可取的，因此水流量开关要设置在雨淋阀后。
2）电动阀与水流量开关的相对位置问题
如果电动阀设置在水流量开关前，虽然可以避免雨淋阀误动作带来的前端设备断电，减小对生产的影响，但一旦水流量开关出现故障，无法切断电源，当系统启动时，前端设备仍有可能因喷水而意外带电，而本改造方案最终要的要求就是防止人员触电，因此在权衡可能发生的对生产秩序造成的影响和职工人身安全时，笔者团队更侧重了人身安全，而采用了现行的布局顺序。
3）将信号蝶阀设置在阀组的最末端
考虑阀组改造施工和后期系统维修中减小对管网的影响，将阀组全部组件都设置在前后两个信号蝶阀之间，只要将两个信号蝶阀关闭，就不会影响整体系统管路。
3.3.4 改造方案需满足消防技术规范要求
对原有消防系统进行改造客观上存在一定的法律风险，因此要求设计人员充分了解有关法律和技术规范，确保改造合法合规。通过查阅《火灾自动报警系统设计规范》、《自动喷水灭火系统设计规范》等强制性国家标准，笔者了解到规范主要明确了消防用水量、雨淋阀组联动关系等问题，因此在设计电动阀联动条件时也参考并遵循了有关技术标准。
4.改造效果及展望
按照上述改造方案，笔者团队已对T烟草物流中心水幕系统阀组进行了改造，并对改造效果进行了验证。在关闭了阀组系统端信号蝶阀的前提下，分别在消防报警联动控制器手动和自动状态下进行了测试，水流量开关灵敏，及时切断了前端设备电源，电动阀联动条件设置合理，达到了改造目标。
当然笔者团队提出的方案主要是根据T烟草物流中心建筑结构、消防管道走向、消防联动关系等特点制定的，受限于自身业务知识水平，可能还有不完善之处。在继续深入研究，持续改进的同时，希望本文能给行业兄弟单位提供一个分析、解决同类问题的基本思路，对行业消防安全管理起到积极作用。
参考文献：
[1]《火灾自动报警系统设计规范》（GB50116-2013）
[2]《烟草及烟草制品仓库设计规范》（YC/T 205-2006）
[3]《烟草企业安全生产标准化规范》（YC/T 384-2018）
[4]《自动喷水灭火系统设计规范》（GB50084-2017）