一、 产品简介

CNC精密机床安全应用技术 上海翌灿智能科技有限公司研发的极早期机床自动灭火技术 一、关于CNC机床火灾 1、 关于CNC机床火灾 大多数使用油性切削液的CNC机床，往往存在着较为严重的火灾隐患。 一台机床如果没有采取灭火措施，那么大火就会迅速蔓延到邻近的机械设备或建筑物。即使建筑物内的自动喷水灭火系统启动工作，也为时已晚，往往会使机床甚至更多的生产设备毁于一旦。 常规铣床、车床和磨床都是尽可能以最安全的方式进行专门设计的。但是这些机床大量地应用油基冷却液，这就很容易受到火灾风险的威胁。过高的热量、错误的编程、刀具的故障或其他各种原因，都可以将正常的CNC操作系统瞬间变成一场灾难。而对于放电加工设备（EDM）而言，可能会由于介质液面下降或其他异常情况而造成火灾。 在任何加工操作中，凡是存在着冷却油和润滑油蒸汽的地方，即使是一点火星也会引起爆燃。 越来越多自动机床被应用，当一台机床处于自动化作业或无人化操作时，其发生火灾的风险会更高。即使能够迅速地检测或扑灭一场小小的火灾，但仍然会对机床造成损坏和无法预测的停机时间。如果机床在未经检查或没有发现这种火灾迹象的情况下，哪怕只是离开很短的一段时间，那么这场小小的火灾就会造成机毁，甚至是建筑物被毁灭的恶性事故。 在使用油基冷却液的机床内发生爆燃时，要求快速果断地采取行动。然而，人力成本迫使许多工厂不得不让某些机床实行无人化操作，这极大程度地增加了机床发生火灾的风险。然而，即使操作人员在现场的情况下，一台机床也有可能在很短时间内，完全被爆燃的火焰所吞噬。 我们一直期望雇员们使用便携式灭火器来控制这种失火局面，但这可能是一个不切实际的期望。即使是一个头脑最冷静的操作人员，当机床发生火灾时也会手足无措。况且，当一场火灾足以损毁一台机床时，可能会危及到工人的安全。 专门为机床内部防火而设计的机床灭火系统，可以为机床提供合理的保护，这对于传统屋顶式的外部自动喷水灭火系统而言是无法达到的。 设备自动灭火系统的投入成本只占数控机床中的很少一部分，远远低于修复因火灾而造成重大破坏所需的维修费用。 二、CNC机床火灾分析 可燃物分析： 对于使用油基冷却液、研磨切削油的CNC机床，通常主要可燃物为机床用油（丙类可燃液体），其它可燃物为少量电线电缆包覆用橡胶。 CNC机床火灾燃烧特性分析： 普遍用于机床的用油绝大多数为闭杯闪点60℃以上的丙类可燃液体，其燃烧特性描述为明火并伴随大量烟雾，加工点引起的热量聚集，引燃油蒸汽或油雾（气、液两相混合物），燃烧特点为闪燃，闪燃放大热能后会引燃液态油的燃烧，该类燃烧会持续扩大，并附加随着液体流淌扩大燃烧面。 CNC机床火灾温度特性曲线示意图： W0-机床空间正常环境温度单位 ℃（摄氏） T0-机床工作异常计时时间单位S（秒） W1-机床产生明火时的空间环境温度 T1-机床产生明火，极早期报警开始时间 W2-机床空间环境标准设定火灾报警温度W0+ 30℃ T2-系统启动灭火开始时间 W3-机床重要机械部件损坏空间环境温度 T3-重大损失相对应的火灾发展时间 W4-机床达到报废标准的空间环境温度 T4-机床报废损失相对应的火灾发展时间 注：以上温度测量点均为机床内部（顶部）最不利热量传导点的空间环境温度。 三、CNC机床火灾损失分析 绿色区域 W1明火产生初期，此时着火点明火火焰外延直径≤30mm，着火点局部温度已经大于油品的闪点（闭杯），但是由于火灾初期热量发出或辐射量较小，热量传导至机床空间环境温度一般在W0+2℃～W0+5℃。 W2标准设定火灾报警温度W0+ 30℃，考虑到空间环境的温度波动以及降低误动作带来的不必要损失，以及机床火灾特点，我们设定年平均机床空间环境温度+30℃作为火灾报警启动温度阀值，此时着火点明火火焰外延直径≤300mm，着火点局部温度可能超过220℃。 T1-T2火灾发展通常时间范围65S～185S 绿色区域阶段的机床火灾直接损失通常很小，几乎可以忽略不记，机床损失主要为因停产造成的间接损失，该阶段的生产恢复通常需要0h～2h。 该阶段为最好的灭火阶段，该阶段灭火损失最少、灭火效率最高。 黄色区域 W2火灾发展期，此时着火点明火火焰外延直径≥300mm，着火点局部温度可能超过300℃。 W3通常定为机床重要精密机械的退火温度-120℃，超过此温度可能会对机床重要精密机械部分造成不可恢复的损害，例如机床的精度无法满足加工要求等。此时着火点明火火焰外延直径≤600mm，着火点局部温度可能超过600℃。 T2-T3火灾发展通常时间范围55S～245S 黄色区域阶段的机床火灾直接损失通常为机床内部电器及其配线收到损害，机床重要精密机械未受到不可恢复的损害，以及为因停产造成的间接损失，该阶段的生产恢复通常需要1day～7 day。 该阶段为传统灭火技术的灭火阶段，该阶段灭火损失少、灭火效率高。 红色区域 W3火灾扩大期，此时着火点明火火焰外延直径≥600mm，着火点局部温度可能超过600℃。 W4通常定为机床重要精密机械的退火温度+120℃，此温度可能会对机床重要精密机械部分造成不可恢复的损害，例如机床的精度无法满足加工要求等。此时着火点明火火焰外延填满所有油浸区域，着火点局部温度可能超过900℃。 T3-T4火灾发展通常时间范围35S～125S 红色区域阶段的机床火灾直接损失通常为接近购置新机床费用，以及为因停产造成的间接损失，该阶段的生产恢复通常需要大修20day～90 day。 黑色区域 黑色区域阶段的机床火灾直接损失通常为机床报废。 四、极早期机床自动灭火技术 专门为机床内部防火而设计的机床灭火系统，为机床提供可靠的火灾极早期保护。 1、极早期火灾自动探测及控制系统技术 采用早发现早控制的控制原理，结合火焰光谱探测技术、图象传输技术、在线温度监测技术以及先进计算算法软件，针对机床火灾特点，实现极早期火灾 探测，主动调整受门员系统状态，实时机床内部红外图像报警传送等先进技术，科学解决了极早期快速火灾探测与误动作的技术矛盾，大大缩短了火灾探测报警时间，为成功无损机床灭火创造了极为有利的条件。 2、先进基本灭火单元技术 装置简单可靠，系统综合响应时间短、可实现控制喷放灭火剂，可根据软件设置实现间断喷放、连续喷放、延时喷放等精确喷放灭火功能； 清洁灭火剂采用二氧化碳、六氟丙烷等，电器绝缘性好，使整个灭火过程不会产生二次污染； 可根据不同需要选用以下类型灭火剂 D类金属灭火剂； 厨房专用灭火剂； 超细干粉灭火剂； 干粉灭火剂； 水基灭火剂； 泡沫灭火剂。 通用标准的灭火器，任何消防器材维修维护单位均可更换和维护，单次灭火换装成本小于100元（二氧化碳为例）。 目前，市场上可提供各类机床上使用的灭火系统，大多以泡沫、干燥的化学品或清水作为灭火剂。而上海翌灿智能科技有限公司的自动灭火系统则采用CO2或FM-200和3M Novec 1230一类的灭火剂，这类灭火剂对扑灭机床操作中使用的可燃性冷却油火势来说是非常理想的。这些灭火材料被称作“清洁”的灭火剂，因为它们不会遗留下任何难以清洁的残留物，而且属于非导电性和非腐蚀性物质，不会损坏机械设备。 实际上，清洁的灭火剂将以一种气体的形式扩散渗透到数控机床内部的各个区域。气体能够保护隐藏在机械设备内部的电子元件。这类气体式灭火剂对不容易接近区域的灭火是非常有效的，往往可以在发现苗头时控制住火势以防蔓延。 清洁的灭火剂按其灭火功能分为A级、B级和C级（分别用于普通可燃物灭火，易燃液体/气体灭火和电气设备灭火）。这类灭火剂是无毒的，对人类和自然环境不会造成损害。 设备使用厂家应该制订相应的防火计划 每个机加工车间应事先制订好防火计划，防止火灾应该是每一个加工车间的头等大事，特别是无人化加工车间。因此，我们特别推荐采用可确保生产设备安全的自动灭火系统。 3. 系统适用领域： 各类油烟火灾 ：油烟风管 各类冷却、润滑油火灾 ：精密机床 各类冷却、保温、淬火油火灾 ：热处理设备 各类有机、无机清洗剂火灾 ：清洗、取干设备 工业、食用酒精火灾 ：灌装设备 汽油、煤油、柴油火灾 ：动力设备 电池火灾 ：电池测试设备

机床自动灭火装置是消防行业的一个创新发明。作为一套小型、低成本且高度可靠的独立自动灭火系统，它可依靠烟感，温感，以及火焰三种探测方式对设备进行火灾检测。能快速、准确、有效地探测及扑灭火源，集报警和灭火于一体，将火患扑灭在最初阶段。既可大幅度降低工程的造价，也可降低每次灭火的费用，并且不会对人员造成任何伤害。 采用机床灭火装置，可由原来对较大封闭空间的房间保护改为直接对各种较小封闭空间的贵重设备进行保护。

机床灭火装置的发明和成功使用引起了国际消防界的广泛注意，我公司该项发明已在国内获得了发明专利，并已通过第三方质量监督检验中心"的检测。目前，机床灭火系统正以每年40%的增长速度在各行各业普及。

作为一种新型灭火系统，它解决了困扰消防行业已久的对电器设备、控制箱、数控机床、精密仪器、加工中心的防火问题。

无论安放易燃设备的地方已装或未装消防系统，“机床智能灭火装置”都能提供更快、更可靠、更经济的保护。因此，选择“机床智能灭火系统”等于为您的财产提供了更安全的保障。

二 、技术特性

 1） 机床灭火装置的工作原理：

装置主要是由控制系统、压力容器、容器阀、烟感、温感、火焰探测器以及能释放灭火剂的释放管等组成。将传感器安装在火源最可能发生处的上方进行探测。一旦着火时，传感器会迅速启动控制系统，将灭火介质通过释放管喷射到被保护区域。

2） 装置特点：

报警灭火合一，探测反应时间快，迅速将火患扑灭在萌芽状态，有效降低火灾带来的经济损失。

该装置工作电源为24V，传感器都采用工业防爆型，不受震动或冲撞而影响操作功能；温度传感器有不锈钢罩保护，不因油、灰尘的影响而导致探火功能的减弱及误报警。

尤其是针对数控机床、磨床、超声波清洗机等一些加工设备来说，由于此类设备大多都会采用冷却油，一旦有芯就会出现轰燃，当我们的控制系统检测到温度呈现跳跃式上升时，系统优先灭火。

系统不受任何位置的影响，可伸进各种窄小和复杂易燃空间或设备中，该特点弥补了现有消防产品不能扑灭此类火源的缺陷。

距离被保护物近，灭火效率高，费用低廉。

非全淹没式，释放时不会伤害被保护区域的人员。

最适合无人值守而需重点保护的设备和场所。

设计简单，安装简便，不占用户的有限空间。

三 、应用范围

冷却、润滑油火灾：           精密机床

有机、无机清洗机火灾：       清洗设备

粮食加工：                   除尘设备

冷却、保温、淬火油火灾：     热处理设备

汽油、煤油、柴油火灾：       动力设备、车辆发发动机舱

电池火灾：                   电池测试设备

四 、产品部件简介

4.1 灭火控制系统

由以下部件组成

灭火控制器、控制面板、温度控制器、温度时显界面、手动灭火按钮、声光报警器、

联动输出端子等组成。

灭火控制器技术指标表

控制器可设置报警温度和灭火温度两个值（可调）

复位功能：      系统恢复到设置状态

优先灭火功能：  （1）手动应急按钮

                （2）温度超过5°C跳跃式上升（此数值可调）

故障报警功能：   系统自动检测传感器接触不良

4.2 容器

采用钢质无缝气瓶，符合GB5099-1994的规定。钢瓶最大工作压力15Mpa，在1.5倍工作压力下进行液压强度试验，保持3分钟，不会出现渗漏现象，没有明显的残余变形。在1.1倍工作压力下进行液压强度试验，容器应无气泡泄漏。在3倍工作压力下进行液压强度试验，容器不得有破裂现象。

4.3容器阀

采用CuZn39Pb3，容器阀的工作压力不小于15Mpa，在1.5倍工作压力下进行液压强度试验，保持5分钟，不变形、渗漏。在1.1倍工作压力下进行气密性试验，当阀门关闭状态时，无气泡泄漏，当阀门在开启状态时，各联接密封部位气泡的泄漏量不应超过20个/min。在3倍工作压力下进行液压强度试验，容器阀及其附件不破裂。进行盐雾腐蚀试验，容器阀的各部位没有明显的腐蚀损坏，也没有性能上的下降。容器的安全泄放膜片在1.25倍最大工作压力±0.0625倍最大工作压力时将爆破。容器阀的动作灵活、可靠、不容易出现任何故障和结构损坏。

对容器及容器阀组件进行振动试验，容器与容器阀组件的任何部件不会产生结构损坏，灭火剂的净重损失不超过灭火剂充装量的0.5%。试验结束后对容器阀进行检查，容器阀能正常工作，并能迅速和完全打开。容器及容器阀组件能承受最高和最低工作温度循环的变化，而不产生过量的泄漏及容器阀动作故障，灭火剂的净重损失不超过灭火剂充装量的0.5%，在启动容器阀时，不会出现任何动作故障。容器阀装配于容器后，实施任意方向倾倒方式的冲击三次后能正常工作。

4.4  智能温度探测器（不锈钢外壳）

尺寸标注图                       安装示意图

4.5.  烟雾探测器

•  电源：DC12V-24V

•  静态电流：≤2mA

•  报警电流：≤10mA  　　

•  工作温度：-10℃～50℃ 

•  报警方式：联网输出 / LED指示报警  

•  报警输出：继电器输出 

•  房间内每20-30平方米装一个烟感

•  外形尺寸：直径104mm,高51mm

4.6  紫外火焰探测器

功能特点：

1、由紫外探测原理研发；

2、内置高性能32位微处理计算芯片；

3、探测方位可360度调节；

4、紫外探视视角120度，轴线探测距离可达35米；

5、专利信号处理算法，最大程度消除误报；

6、自带两路火警、故障继电器输出；

7、ExdⅡ CT6防爆等级，适用于1区和2区危险场所；

8、可靠的系统故障自诊断功能；

9、CCCF消防产品认证；

10、24VDC工作电源，工作电流小于20mA;

11、工作温度-10°C—55°

4.7  手动应急按钮

系统主要技术性能和参数

 工作电压：DC24V/AC220V

 触点电阻：≤0.1ohm

 最大工作电流：5A

 指示灯工作电流：＜5mA (DC24V)

 适宜工作环境温度：-10℃~+50℃

4.8  UPS不间断电源

---交流电输入时，直流同时输出24V 12V两组电压给设备供电；同时内置充电电路输出13.8V1A给蓄电池充电.

---自动充电控制，电瓶饱满自动停止充电，避免电瓶充不饱或者过充.浮充充电方式，适合电池长期连接在充电端

---交流停电时，升压稳压电路自动将蓄电池电压升压成24V稳定电压，并自动切换到输出端给设备供电,无间断直流24V 12V供电.

---零切换时间，设备不停顿，不重启，适合各种不同类型用电设备
---市电优先模式 任何时候市电重新来电自动优先切换为市电工作
---电瓶电压欠压保护? 电池电压欠压（低于10.5V)时自动切断电瓶放电输出，欠压保护防止电瓶过放电
---电瓶电压回差自动处理功能，有效保护电瓶
---全自动控制全自动切换无需人工干预

---特有交流电停电信号输出供用户备用，方便用户发挥扩展更多用途功能，也可以用作MCU单片机I\O口信号：
 市电停电信号AC Fail signal 这是一个通断开关信号（继电器触点通断开关，无源的),市电正常时这个开关接通=ON，市电停电时这个开关断开=OFF。 

四个工作状态指示灯：
WORK ON AC 市电正常时这个灯亮
WORK ON BATTERY 市电停电，后备电池工作时这个灯亮
BATT ON BATTERY 电池欠压保护时这个灯亮
CHARGER 正在充电时这个灯亮

第二章：系统设计说明

一 、方案说明

   针对该工程项目，主要保护机床加工区域，着火因素为冷却油，防护体积为2m³，特设置7KG二氧化碳气体自动灭火系统进行保护。

计算说明：根据机床灭火特点（局部全淹没式灭火方式），灭火装置需要保护的空间体积=封闭罩的外形体积-中间实体部分的体积；因为机床灭火装置是局部全淹没式的灭火方式，实体部分无法淹没灭火剂（即不损耗灭火剂），所以不考虑中间实体部分的体积；灭火装置启动时灭火剂会全部释放到首先发生火情的机柜。

1.系统达到报警温度时，将通过声光报警器提示工作人员查看现场火情，并给出信号关闭设备电源或者排风机，如此时工作人员发现火情，可按下手动应急按钮优先灭火。

2.系统达到启动温度时，系统自动开启灭火功能，同时发出警报提醒工作人员查看。

  3.当火灾轰燃时，系统可优先灭火。

设计用量

机床自动探火灭火装置的灭火剂设计用量应按下式计算：

           M=Q×V         

式中 M-------灭火剂设计用量(kg)

Q-------每个单位容积所需灭火剂的最小量（kg/m3）

V-------防护区的容积(m3)

灭火剂的实际用量应按下式计算：

           G =P×N        

     G≥M           

式中 G-----灭火剂的实际用量(kg)

P-----单个灭火装置贮存容器的灭火剂充装量(kg)

N-----灭火装置贮存容器的数量

M-----灭火装置的灭火剂设计用量(kg)

自动灭火装置规格及型号