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                文化视点

                大流量就是王道 石油化工火灾主力选手 解析美式工业消防车

                时间:2022-02-28 09:39来源:原创作者:渝新

                当消防员参与一次令人头昏眼花,满地遍布化学品危险品的救援行动,您需要一位可靠,具备强大喷水能力,并且具备高效和强大灭火泡沫剂混合以及发泡的伙伴,从而顺利完成一场危险救援并且防止进一步灾难发生。而在美式消防车家族中,大流量工业消防车(Industrial Fire Truck)是一位值得信赖的伙伴。
                 
                什么是工业消防车?
                工业消防车是一种泵车为基础,专门设计用于应对化工厂,炼油厂,危化品仓库,油库和堆积巨量危险物品的码头,转运区的消防安全需要。
                 
                传统泵车的水流量为每分钟 1500加仑(5678.118升) 或 2000 加仑 (7570.824升),而大流量工业泵车的每分钟水流量在 3000加仑(11356.24L) 到 5500加仑(20819.76升)之间,而通过额外柴油增压泵机组其流量甚至达到更高10000加仑(37854.12升)。
                在过去,大流量消防车仅用于企业消防队,但近年来随着工厂靠近城市区域不少城市消防队也开始考虑采购大流量工业消防车。纽约消防局FDNY作为北美最大的消防部门之一就一口气购买了10辆其多年合作伙伴费拉拉(Ferrara)大流量工业消防车和20套由US Fire Pump出品的增压机组。
                北美基本上所有消防设备制造商均可以生产大流量工业消防车,其一般提供多个品牌的水泵和水炮供消防部门做出选项。但多年来还是费拉拉(Ferrara)和豪士科旗下的皮尔斯为主,因为这两家企业多年来一直投入资源研发大流量产品并且对底盘进行特殊加固以及对散热系统进行针对性设计。
                下面就详细介绍以下美式大流量工业消防车的特点:
                 
                大流量工业消防车的关键设计特点是高性能大流量水泵、可靠的底盘、强大的泡沫混合和发泡系统、强大的发动机和充足的水带存储空间和泡沫液储存。这些将在下面详细介绍。
                 
                强大的水泵:
                北美水泵制造商Hale(中文名:希尔), Waterous, and Darley(中文名:大力,国内著名的美式消防车以及消防泵供应商),US Fire Pump,以及挪威制造商FFS(Fire Fighting Systems,该公司主要生产超大流量路基泵和海上船舶消防泵)。
                然而,受限于北美消防车市场目前最强的发动机康明斯X15 605马力,的确这个马力数值不及欧洲同行。但在这个有限马力数值,这些制造商却想尽办法提高出水量,目前,Waterous, and Darley和Hale的605马力发动机工况下水泵流量都在每分钟3000加仑(11356.24L) 到 5500加仑(20819.76升)之间,而通过增压机组达到了每分钟10000加仑(37854.12升)。
                 
                而比较强劲的US Fire Pump和FFS却利用一些高效传动设计使得在605马力工况下达到更高流量。例如US Fire Pump的消防泵流量每分钟6260加仑(23696.68升),而FFS甚至达到每分钟8000加仑(30283.29升)。而在柴油增压泵机组加特下,US Fire Pump达到了惊人的每分钟15000加仑流量(56781.18升)而FFS达到了增压后顶峰每分钟达到22000加仑(83279.06升)!
                US Fire Pump 6260加仑泵
                 
                通常,大流量工业消防车均可以配合加压泵,其采用模块化拉臂装卸设计或者拖车式以方便移动,与底盘车受限于EPA (美国环保局)道路排放发动机相比,加压泵采取了更加大的工业发动机,例如US Fire Pump和FFS均选择了卡特彼勒的Tier 4排放标准发动机。
                US Fire Pump加压泵机组由一台或者两台卡特彼勒C18发动机(800马力)为主
                而挪威FFS就更加强劲了,其采用2台1100马力的卡特彼勒C32发动机
                 
                这些增压泵十分昂贵,通常一般大多数都是炼油厂或者油库,化工企业才会拥有。

                此外,大流量泵就必须配合大流量接水口,8英寸(203.2毫米)和12英寸(304.8毫米)显然是一个可靠的选择,考虑到大流量消防车需要高效获得水源或以及承受来自柴油增压泵输出水源,接水口必须足够坚固。
                与柴油增压机组配合
                 
                坚固、可靠的底盘和发动机:
                 
                大流量工业消防车底盘必须足够坚固,以应对大量重量(灭火剂,水泵等机件)同时应对水泵高速运转带来的震动以及水流带来的冲击。
                 
                为了应对水泵对马力需求,大流量工业消防车通常配备强大的发动机,发动机必须有足够的马力和扭矩来驱动水泵。
                 
                在EPA 2010年之前,大流量消防车可以选择卡特彼勒C15双涡轮增压发动机以达到625马力输出,然而卡特彼勒于2009年底推出市场因为其发动机产品无法达到美国环保局(U.S. Environmental Protection Agency亦称EPA)规定的2010年排放标准,因此C15 625马力这款马力巨兽就告别了市场。
                 
                EPA2010年之后康明斯ISX15成了唯一的大马力发动机,但是康明斯ISX15只能提供600马力,而7年后在EPA2017排放标准上,康明斯新款X15稍微比ISX15提升了动力,能够提供605马力,其配合美式消防车标配的艾利逊(Allison)EVS™系列全自动AT行星齿轮自动变速器。
                消防车驱动水泵包括发动机直接驱动,变速器PTO驱动,以及传动轴分开式驱动设计(需要将变速器挂入D(前进档))。然而大流量消防车一般采用发动机直接驱动,其取力器直接通过发动机飞轮驱动这样不会受限于变速器或者传动轴损失部分动力,例如下图的Ferrara 大流量车型搭载US Fire Pump的达到每分钟6260加仑(23696.68升),而经过加压后达到每分钟15000加仑流量(56781.18升)的流量。
                在大部分工业区域无需考虑狭窄空间作业后,大流量大多数采用长轴距以及3轴底盘,以达到更稳定的底盘稳定性同时可以运载更多灭火设备和物资或者给予人员一个大尺寸休息室以应对漫长的火情。
                 
                特殊配置:
                E-ONE为加拿大Suncor Energy制造了其中一台大流量工业消防车采用了全轮驱动设计
                 
                强大泡沫混合以及发泡系统:
                 
                泡沫系统允许通过消防设备泵系统将特定量的泡沫与水混合。任何时候使用水,都可以激活泡沫系统以提高效率并加快火灾控制速度。
                 
                皮尔斯提供的工业泡沫泵的启动速度为 12加仑(45.42494升)每分钟和最高可达450加仑(1703.435升)每分钟的泡沫混合和输出量,然而Williams为了应对费拉拉大流量需求而研发了一款全新三级混合泡沫系统可以达到1500加仑(5678.118升)每分钟输出量。
                 
                美式大流量工业消防车除了可以自身喷射外,亦可以向其他车辆或者移动炮供应泡沫,但在北美视乎都是车顶炮向火场直接喷水。
                 
                为了应对惊人的泡沫消耗量,不少机构将后车厢剩余的空间用于安装大容量泡沫液箱,以确保其在长时间火灾救援中由足够的泡沫: 
                 
                马拉松石油(Marathon Oil)合并的Andeavor石油 炼油厂的费拉拉大流量消防车:
                底盘:费拉拉底盘,康明斯ISX15 600马力发动机,艾利逊4000ESV系列自动变速器
                 
                上装:重负荷高强度不锈钢
                 
                水泵:US Fire Pump HPV6000 6260加仑(23696.68升)/分钟流量
                 
                泡沫系统:FoamPro Accumax 3300
                 
                泡沫箱:2000加仑(7 570.8升)
                 
                皮尔斯为杰克·丹尼威士忌酒厂打造的大流量消防车:
                底盘:皮尔斯Velocity®底盘,康明斯ISX15 600马力发动机,艾利逊4000ESV系列自动变速器。
                 
                水泵:大力3000GPM(11 356升)/分钟水泵
                 
                泡沫系统:皮尔斯Husky® 300
                 
                容量:2000加仑(7 570.8升)升泡沫箱,500加仑(1893升)水箱,10000磅(4.5吨)干粉。
                 
                充足的储物空间:
                 
                大流量工业消防车使用大量水,因此需要大量水带。因此,工业消防车的车身必须包括储物空间 ,以容纳大型工业工作所需的适当数量和尺寸的水管方便接入邻近水源或者大流量消防栓,确保水源不中断。
                 
                精确的流量计:
                 
                流量计设计用于在系统启动时准确监测使用中的水量和泡沫比例。流量计可以帮助确保操作员处于正确设置,因为有些时候过多泡沫和过少水可能会降低灭火效率以及导致十分昂贵的浪费,甚至影响灭火战略部署。
                 
                费拉拉研发了一款自动系统以精确计算水量和泡沫比例,以始终处于最佳读数以及确保最佳功能和经济效益。
                 
                易于操作:
                 
                要知道,北美很多企业消防队不是专职消防队,而是其他部门调过来的工人。或许他们经过训练,但但由于大型火灾事件并不常见,复杂的手册和操作会被遗忘。为了确保高效率,皮尔斯和费拉拉一直在研发“自动化”灭火系统,通过软件就可以自行启动消防泵以及向目标喷水以及混合泡沫,干粉等化学剂。
                而消防人员只需通过遥控对目标进行瞄准就可以,当操作员的面板和程序简单明了时,它使消防更加有效,并降低了人为错误的风险。
                 
                水炮配置:
                 
                当你由一台强悍的动力系统,消防泵,足够的泡沫和干粉以及水源,您需要足够强悍射程足够远的水炮以满足您的要求,而通常你会为您的消防车配备门水炮,以应对不同方向作业,堪比消防战列舰。
                 
                大流量消防车的水炮分为主炮位于顶部中心和通常1门或者2门较小的的水炮车辆后部两侧。由于水炮大多数采用高强度金属材料而成,因此必须通过液压系统来驱动,其可以在消防车控制台控制和遥控控制。
                水炮制造商也有很多,Williams,Task Force Tips,AKRON阿密龙,这些制造商产品主炮主要适应铜作为材料,并且主炮每分钟流量从3000加仑(11 356.2354)到10000加仑(37 854.1178升),而车尾水炮每分钟流量为500加仑(1 892.70589 升)到2000加仑(7 570.82357升)
                远距离攻击
                 
                硬核配置:
                 
                皮尔斯:
                大流量工业消防车由两轴/三轴设计,但这并不代表这小体积的型号性能就会弱,例如这台由2020年12月皮尔斯制造交付给德克萨斯州Pasadena Plastics Comple的大流量工业消防车。
                 
                这台消防车为定制设计,Pasadena Plastics Comple选择了加大驾驶室以让操作人员在拥有35千瓦超大功率空调的驾驶室进行长时间灭火行动,让人员在最舒适的环境下进行作业。
                底盘:皮尔斯Velocity®
                 
                发动机:康明斯X15 605马力发动机+艾利逊4850 EVS自动变速器
                 
                上装:皮尔斯泵车设计,高强度不锈钢
                 
                水泵:大力2ZSM中置水泵每分钟流量5500加仑(20819.76481升)而在加压后达到流量可以提升至10000加仑(37854.11784升)
                 
                泡沫系统:皮尔斯Husky 450 450加仑(1703.4353升)
                 
                泡沫箱:750加仑(2839.05884升)
                 
                水炮:Task Force Tips主炮 10000加仑(37854.11784升)流量,2门AKRON阿密龙2000加仑(7 570.82357升)副炮
                 
                除了这台工业大流量消防车,Pasadena Plastics Comple还向皮尔斯购买了6台Aerial Platforms (高空救援云梯平台消防车)。
                底盘:皮尔斯Velocity® 6X4
                 
                发动机:康明斯X15 605马力发动机+艾利逊4850 EVS自动变速器
                 
                上装:皮尔斯100英尺高强度钢制平台云梯(30.5米)
                水泵:大力ZSM中置水泵每分钟流量3000加仑(11356.23535升)
                 
                泡沫系统:皮尔斯Husky 450 450加仑(1703.4353升)
                 
                泡沫箱:750加仑(2839.05884升)
                 
                水炮:阿密龙AeroMaster12 3000加仑(11356.23535升)水炮
                 
                费拉拉:
                BP石油公司怀廷炼油厂(Whiting Refinery)在2018年就向费拉拉采购了2台大流量工业泵车和10辆85英尺(25.90800 米)铰接臂。这批消防车是费拉拉和US Fire Pump HPV6000 水泵首发用户。
                 
                怀廷炼油厂(Whiting Refinery)为北美第六大炼油厂,由于地理位置靠近城市等人口高密度区域,运营商必须拥有最好的消防设备以防止灾难以及次生灾害发生。
                 
                底盘: Ferrara Inferno定制消防底盘
                 
                发动机:康明斯X15 605马力+艾利逊4850 EVS自动变速器,65 加仑(246.05177升)油箱+两个50加仑(190升)副油箱
                 
                底盘数据:201” 轴距(5.1054 米),35'-0.25 (10.7442米) 长度,12'-1” 总高度(3.68808 米)
                 
                车身: 重型冲压不锈钢防火车身
                 
                水泵:US Fire Pump 后置消防泵HPV6000 6260加仑(23696.68升)/分钟流量而通过加压可以达到每分钟15000加仑流量(56781.18升)
                 
                泡沫系统:Williams三级混合泡沫系统1500加仑(5678.118升)每分钟输出量
                 
                水箱:500 加仑水箱(1 892.70589 升)和 500 加仑(1 892.70589 升)“B”级泡沫塑料水箱
                水炮:Task Force Tips主炮 10000加仑(37854.11784升)流量,2门AKRON阿密龙2000加仑(7 570.82357升)副炮
                 
                费拉拉Inundator Super Pumper 85' 铰接臂:
                底盘:Ferrara Inferno定制消防底盘,
                 
                发动机:康明斯X15 605马力+艾利逊4850 EVS自动变速器,100加仑(378.54118升)油箱加仑油箱,+两个50加仑(190升)副油箱
                 
                底盘数据:300”英寸轴距(7.62米),50’ 英尺(12.24米)长度,15'-1” 总高度(4.60248米)
                 
                车身: 重型冲压不锈钢防火车身
                 
                水泵:US Fire Pump 后置消防泵HPV6000 6260加仑(23696.68升)/分钟流量
                 
                泡沫系统:Williams三级混合泡沫系统1500加仑(5678.118升)每分钟输出量
                 
                水箱:500 加仑水箱(1 892.70589 升)和 1000 加仑(3 785.41178  升)“B”级泡沫塑料水箱
                 
                水炮:Williams主炮 10000加仑(37854.11784升)流量,2门AKRON阿密龙2000加仑(7 570.82357升)副炮
                 
                超长车身:
                 
                未来与趋势:
                 
                近几年来,皮尔斯和费拉拉都投入了相当资源对大流量消防车研发,从2020年开始挪威制造商FFS(Fire Fighting Systems,该公司主要生产超大流量路基泵和海上船舶消防泵)进入了北美消防车整合市场,并且与皮尔斯和费拉拉签订协议成为北美唯二授权搭载FFS消防设备的底盘厂家。
                 
                然而由于新冠疫情,一切都被延误了,但在皮尔斯和费拉拉工厂一批用于演示的FFS消防设备 6X4底盘已经完工。这些底盘经过特殊强化加固结构以应对挪威人的FFS消防设备需求。
                此外,Aerial Platforms (高空救援云梯平台消防车)也成为了兵家必争之地,10000加仑(37854.11784升)流量亦成为下一个目标,考虑到北美消防队固执和保守的思想,这种消防车一般用于当作高喷。
                但如何将10000加仑水炮和水管装上云梯平台和已经沉重的车体,这将是设计师面临的下一步挑战,其中涉及了云梯抖动,云梯抗扭曲,以及平衡等一方面挑战,目前只有费拉拉的高强度云梯能达到安装10000加仑水炮,但不排除皮尔斯也会更上,因为皮尔斯销售曾经透露过会研发承受更大流量的云梯平台系统以配合大流量用户需求。
                 
                虽然如此先进的消防车能够减少人员伤亡和降低灾难带来的损失。但事实上,如此强大的消防车辆仅能作为一个补救措施,并不能代表事故永远不会发生,如何科学管理,如何储存对防火意识加强才是重点。才能避免大规模事故造成生命以及经济上的损失。

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