蘆存財(cái)

● （海洋石油工程股份有限公司設(shè)計(jì)公司，天津 300451）

防火風(fēng)閘在海洋石油平臺(tái)安全通風(fēng)系統(tǒng)中的應(yīng)用

蘆存財(cái)

● （海洋石油工程股份有限公司設(shè)計(jì)公司，天津 300451）

介紹了防火風(fēng)閘在海洋石油平臺(tái)安全通風(fēng)系統(tǒng)中的應(yīng)用，包括防火風(fēng)閘分類原則、控制原理、技術(shù)要求和應(yīng)用原則等。

防火風(fēng)閘；安全通風(fēng)系統(tǒng)；控制原理；技術(shù)要求

0 引言

海洋石油平臺(tái)上無(wú)論生活區(qū)域或是生產(chǎn)區(qū)域都應(yīng)通風(fēng)，是否具有良好的通風(fēng)應(yīng)是平臺(tái)上劃分危險(xiǎn)區(qū)的重要依據(jù)，是關(guān)系到平臺(tái)安全的重要因素[1-2]。平臺(tái)通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要目的：首先是為了控制易燃易爆和有毒氣體、蒸汽和灰塵的濃度，阻止有毒、有害氣體擴(kuò)散到其它區(qū)域，為平臺(tái)設(shè)備正常運(yùn)行提供保障措施；其次是為了滿足工作人員新鮮空氣需求，提供舒適、衛(wèi)生的生活環(huán)境。

安全通風(fēng)系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)，既要考慮氣流組織的合理性；又要滿足系統(tǒng)防火安全要求。因此，在平臺(tái)所有房間均須在主要送風(fēng)口、排風(fēng)口處設(shè)置防火風(fēng)閘，防火風(fēng)閘的防火等級(jí)必須與風(fēng)道所貫穿的防火墻體相匹配，滿足建筑結(jié)構(gòu)的防火完整性，以確保出現(xiàn)異常情況時(shí)通風(fēng)系統(tǒng)能夠迅速關(guān)閉防火風(fēng)閘，阻止火焰或煙氣通過(guò)風(fēng)道蔓延到其它防火區(qū)。

1 防風(fēng)風(fēng)閘組成及其分類

防火風(fēng)閘是通風(fēng)系統(tǒng)中的重要附件，其作用是限制火災(zāi)的蔓延。主要組成部件包括：閘板、感溫片、大扭簧和閥體等。其中，感溫片的熔點(diǎn)溫度應(yīng)控制在(70±3)℃內(nèi)。

按其風(fēng)量調(diào)節(jié)功能分為不可調(diào)節(jié)式、可調(diào)節(jié)式。

按其形狀分為圓形、矩形兩種型式。

按其控制原理分為：1）自動(dòng)防火風(fēng)閘：感溫片達(dá)到熔點(diǎn)溫度時(shí)，自動(dòng)關(guān)閉；2）手動(dòng)防火風(fēng)閘：現(xiàn)場(chǎng)就地手動(dòng)操作；3）既可就地手動(dòng)操作又可遠(yuǎn)程集中遙控的電動(dòng)防火風(fēng)閘和氣動(dòng)防火風(fēng)閘。

2 防風(fēng)風(fēng)閘控制原理

目前，在平臺(tái)安全通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，防火風(fēng)閘控制原理遵循“三控原則”，即風(fēng)閘本體自動(dòng)控制、操作現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)控制以及中央控制室（簡(jiǎn)稱中控室）遠(yuǎn)程集中控制，以達(dá)到多重保護(hù)防火安全的目的。因此，多采用氣動(dòng)型或電動(dòng)型防火風(fēng)閘，現(xiàn)對(duì)其工作原理進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹。

2.1 控制系統(tǒng)組成

2.1.1 氣動(dòng)防火風(fēng)閘

氣動(dòng)防火風(fēng)閘控制管路如圖1所示，主要包括電磁三通閥、三通手拉閥、現(xiàn)場(chǎng)指示盒、風(fēng)閘本體等組成。各控制原件通過(guò)不銹鋼氣管路連接，氣源壓力 550kPaG～800kPaG，以滿足風(fēng)閘開(kāi)啟壓力要求；氣源選擇為儀表氣（干燥潔凈氣源），以滿足電磁閥對(duì)空氣質(zhì)量控制要求；兩位三通電磁閥帶現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)復(fù)位功能，接收來(lái)自平臺(tái)中控室火氣系統(tǒng)發(fā)出的應(yīng)急關(guān)斷信號(hào)；風(fēng)閘運(yùn)行狀態(tài)在指示盒現(xiàn)場(chǎng)顯示，且通過(guò)指示盒把狀態(tài)信號(hào)傳輸至中控室。

2.1.2 電動(dòng)防火風(fēng)閘

電動(dòng)防火風(fēng)閘控制管路如圖2所示，主要包括現(xiàn)場(chǎng)控制按鈕盒和風(fēng)閘本體等組成。根據(jù)平臺(tái)電制不同，風(fēng)閘本體和按鈕盒接入220V或110V電源；現(xiàn)場(chǎng)控制按鈕盒接收來(lái)自平臺(tái)中控室火氣系統(tǒng)發(fā)出的應(yīng)急關(guān)斷信號(hào)，并可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)、手動(dòng)關(guān)停功能；風(fēng)閘運(yùn)行狀態(tài)在指示盒現(xiàn)場(chǎng)顯示，且通過(guò)指示盒把狀態(tài)信號(hào)傳輸至中控室。

圖1 氣動(dòng)防火風(fēng)閘控制原理圖

圖2 電動(dòng)防火風(fēng)閘控制原理圖

2.2 控制方式

無(wú)論氣動(dòng)風(fēng)閘或是電動(dòng)風(fēng)閘，當(dāng)平臺(tái)發(fā)生火災(zāi)或其他緊急情況時(shí)，都要求實(shí)現(xiàn)迅速關(guān)閉功能?？刂品绞饺缦拢?/p>

1）遠(yuǎn)程控制。當(dāng)平臺(tái)發(fā)出火災(zāi)報(bào)警或探頭探測(cè)到可燃?xì)怏w時(shí)，中央控制室可遠(yuǎn)程控制電磁閥或控制按鈕盒關(guān)閉風(fēng)閘；2）自動(dòng)控制。當(dāng)環(huán)境溫度達(dá)到（70±3）℃時(shí)，風(fēng)閘感溫件自動(dòng)熔斷，風(fēng)閘自動(dòng)關(guān)閉；3）手動(dòng)控制。當(dāng)發(fā)生火災(zāi)或其它危險(xiǎn)情況時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)人員緊急撤離后拉動(dòng)手動(dòng)三通閥或按下手動(dòng)按鈕關(guān)閉風(fēng)閘。

2.3 控制關(guān)斷要求

平臺(tái)防火風(fēng)閘采用火區(qū)區(qū)域控制關(guān)斷，分區(qū)控制原理在火氣系統(tǒng)因果圖中體現(xiàn)。在通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)口和有可能發(fā)生危險(xiǎn)氣體泄露的地方均安裝氣體探測(cè)器，并在中控室和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)有報(bào)警器。當(dāng)危險(xiǎn)氣體濃度達(dá)到爆炸下限20%時(shí)給予警報(bào)；當(dāng)濃度達(dá)到爆炸下限50%時(shí)，通風(fēng)系統(tǒng)接收中控室關(guān)斷信號(hào)應(yīng)全部關(guān)斷。

2.4 關(guān)斷方式要求

滅火方式不同，防火閥關(guān)斷方式也不同。對(duì)于二氧化碳滅火系統(tǒng)，在滅火系統(tǒng)啟動(dòng)的同時(shí)，進(jìn)出口風(fēng)閘應(yīng)全部關(guān)斷。對(duì)于噴灑滅火系統(tǒng)，只關(guān)斷送風(fēng)閥門，排風(fēng)系統(tǒng)要一直連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，直到風(fēng)道中防火閥的熔斷絲被火焰熔斷，使防火閥關(guān)斷，以防止火焰擴(kuò)散。

3 防風(fēng)風(fēng)閘技術(shù)要求

3.1 風(fēng)閘厚度要求

風(fēng)閘外殼的厚度選擇各船級(jí)社的規(guī)定均與SLOAS要求一致，即當(dāng)風(fēng)管尺寸≤300mm 時(shí)，至少 3mm；當(dāng)風(fēng)管尺寸≥760mm 時(shí)，至少 5mm。防火風(fēng)閘閘板的厚度按照表1選取。

表1 防火風(fēng)閘板的厚度

3.2 漏風(fēng)量要求

密閉性能根據(jù)CB/T3557-1995《船用防火風(fēng)閥》中要求規(guī)定：防火風(fēng)閘關(guān)閉后，當(dāng)閥板兩側(cè)壓力差為 19.6Pa時(shí)，在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下（氣溫為20℃、氣壓為101.3kPa），漏風(fēng)量應(yīng)不大于5m3/(m2·min)。

3.3 防火等級(jí)及防護(hù)防爆要求

風(fēng)閘防火等級(jí)選擇一般遵循保持防火完整性的原則，即防火等級(jí)與通過(guò)的隔壁或甲板保持一致，風(fēng)閘耐火極限要求為3h。常用的防火等級(jí)如下：H級(jí)、A級(jí)和B級(jí)，防火等級(jí)依次降低。

風(fēng)閘的防護(hù)等級(jí)選擇一般要求：室外安裝部分為IP56，室內(nèi)安裝部分為IP23。

風(fēng)閘防爆等級(jí)選擇根據(jù)危險(xiǎn)區(qū)域爆炸性氣體類別和爆炸溫度確定，防爆類型常選擇隔爆型（Exd）。

3.4 關(guān)斷響應(yīng)時(shí)間要求

手動(dòng)控制和遠(yuǎn)程控制響應(yīng)時(shí)間：根據(jù)ISO 15138-2007《石油和天然氣工業(yè).海上開(kāi)采設(shè)備.供暖、通風(fēng)和空氣調(diào)節(jié)》中規(guī)定：防火風(fēng)閘應(yīng)在接收到動(dòng)作信號(hào)2s內(nèi)關(guān)斷或根據(jù)平臺(tái)安全控制邏輯自行決定關(guān)斷響應(yīng)時(shí)間。

自動(dòng)控制響應(yīng)時(shí)間。根據(jù)CB/T3557-1995中規(guī)定[3]，當(dāng)通過(guò)防火風(fēng)閥的空氣流速為1m/s、熔斷器前的空氣溫度為(90±5)℃時(shí)，從85℃開(kāi)始計(jì)時(shí)，熔斷器在1min內(nèi)應(yīng)熔斷，執(zhí)行機(jī)構(gòu)應(yīng)動(dòng)作使閥板自動(dòng)關(guān)斷。

除上面提到的材料厚度、漏風(fēng)量等要求外，防火風(fēng)閘的主要制造工藝、材料選擇和試驗(yàn)檢驗(yàn)方法等要求均按照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)CB/T3557-1995《船用防火風(fēng)閥》、CBJ45《易熔片》執(zhí)行[4]。

4 防火風(fēng)閘應(yīng)用原則

1）若通風(fēng)風(fēng)道通過(guò)“A”級(jí)隔壁和甲板的凈截面積超過(guò)0.075m2，應(yīng)設(shè)置防火風(fēng)閘。防火風(fēng)閘應(yīng)能自動(dòng)操縱，也能在隔壁或甲板的兩側(cè)人工關(guān)閉。但如管道只通過(guò)由“A”級(jí)分隔包圍的處所，而該處所又不使用該管道時(shí)，則無(wú)需設(shè)置防火風(fēng)閘。經(jīng)發(fā)證檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)同意，防火風(fēng)閘也可僅從分隔一側(cè)操作。

2）“A”類機(jī)械處所、廚房和危險(xiǎn)區(qū)域的通風(fēng)管路通過(guò)起居處所、服務(wù)處所和控制站時(shí)，在接近所穿過(guò)的界限面處應(yīng)設(shè)有自動(dòng)防火風(fēng)閘。

3）起居處所、服務(wù)處所和控制站的通風(fēng)管路通過(guò)“A”類機(jī)械處所和廚房時(shí)，在接近所穿過(guò)的界限面處應(yīng)設(shè)有自動(dòng)防火風(fēng)閘。

4）廚房爐灶的排煙管路的下端應(yīng)設(shè)置防火風(fēng)閘。

5）通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要保證在任何區(qū)域內(nèi)部著火的情況下，所有通風(fēng)系統(tǒng)的主要進(jìn)氣口和排氣口應(yīng)能在通風(fēng)區(qū)域的外邊進(jìn)行關(guān)閉。平臺(tái)安全通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，均采用防火風(fēng)閘實(shí)現(xiàn)關(guān)閉隔斷功能。

6）所有的防火閥都有指示“開(kāi)”和“關(guān)”的標(biāo)記，所有的防火閥既要能在中控室火災(zāi)盤自動(dòng)控制，也能在艙壁的兩側(cè)人工控制盤就地控制。防火風(fēng)閘應(yīng)具備第三方檢驗(yàn)證書和遠(yuǎn)東防火中心的試驗(yàn)報(bào)告。

7）防火閥的型式根據(jù)服務(wù)處所不同而選用不同形式。非危險(xiǎn)區(qū)的通風(fēng)系統(tǒng)可選用電動(dòng)型或熔斷型，危險(xiǎn)處所的通風(fēng)系統(tǒng)宜選用氣動(dòng)型。平臺(tái)上的防火閥控制形式除了應(yīng)急發(fā)電機(jī)外，均采用失電關(guān)閉型。

5 結(jié)語(yǔ)

防火風(fēng)閘作為區(qū)域隔離防止火勢(shì)沿風(fēng)道蔓延的安全設(shè)備，在安全通風(fēng)系統(tǒng)中的作用尤為重要。介紹了防火風(fēng)閘在海洋石油平臺(tái)在安全通風(fēng)系統(tǒng)中的應(yīng)用，包括防火風(fēng)閘分類原則、控制原理、技術(shù)要求和應(yīng)用原則的內(nèi)容等。

[1]Q/HS 3008-2002, 海上平臺(tái)暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法[S]. 北京: 中國(guó)海洋石油總公司, 2003.

[2]海上固定平臺(tái)安全規(guī)則[M].中華人民共和國(guó)國(guó)家經(jīng)濟(jì)貿(mào)易委員會(huì), 2000.

[3]CB/T3557-1995, 船用防火風(fēng)閥[S]. 中國(guó)船舶工業(yè)總公司, 1995.

[4]ISO 15138-2007, 石油和天然氣工業(yè). 海上開(kāi)采設(shè)備.供暖、通風(fēng)和空氣調(diào)節(jié)[S]. ISO TC67, 2007.

Application of Fire Damper in Safety Ventilation System Design of Offshore Oil Platform

LU Cun-cai
(China Offshore Oil Engineering Co., Ltd., Tianjin 300451, China)

The application of fire damper in safety ventilation system of offshore oil platform is introduced, including category，control theory，technical requirement and application principle of fire damper.

fiery damper; safety ventilation system; control theory; technical requirement

TE38

A

蘆存財(cái)（1982-），男，碩士研究生，工程師，主要從事暖通空調(diào)及海洋石油工程設(shè)計(jì)等方面工作。