周洪軍，鄧忠彬，李 浩，羅小昌

(中海油能源發(fā)展裝備技術(shù)有限公司 天津300452)

海洋平臺(tái)修井機(jī)FM200自動(dòng)滅火系統(tǒng)的研究

周洪軍，鄧忠彬，李 浩，羅小昌

(中海油能源發(fā)展裝備技術(shù)有限公司 天津300452)

FM200自動(dòng)滅火系統(tǒng)是海洋石油工程項(xiàng)目中常用的消防設(shè)備之一。根據(jù)海洋石油平臺(tái)的消防要求，在海洋平臺(tái)修井機(jī)的建造中，需對(duì)修井機(jī)電控系統(tǒng)加以保護(hù)。由于FM200具有高絕緣性、清潔性和滅火高效等特點(diǎn)，已成為修井機(jī)電控系統(tǒng)的首選消防設(shè)備。介紹了海洋修井機(jī)FM200自動(dòng)滅火系統(tǒng)的組成、工作原理及技術(shù)參數(shù)，提出該系統(tǒng)的控制方式及外圍接口的設(shè)計(jì)要求，并對(duì)FM200自動(dòng)滅火系統(tǒng)在海洋石油平臺(tái)上的推廣使用給出了相應(yīng)的建議。

FM200自動(dòng)滅火系統(tǒng) 七氟丙烷 火氣探測(cè)系統(tǒng) 感煙探測(cè)器 感溫探測(cè)器

0 引 言

FM200自動(dòng)滅火系統(tǒng)是目前最先進(jìn)的一種高效能的自動(dòng)滅火裝置之一，其滅火劑七氟丙烷氣體(化學(xué)分子式為CF3CHFCF3)是一種無(wú)色、無(wú)味、低毒、絕緣性好的氣體，能全部蒸發(fā)而無(wú)殘留物，不會(huì)形成二次污染，對(duì)大氣臭氧層的耗損潛能值(ODP)幾乎為零。[1]當(dāng)FM200滅火氣體應(yīng)用于全淹沒(méi)式的系統(tǒng)環(huán)境時(shí)，能夠結(jié)合物理和化學(xué)反應(yīng)過(guò)程迅速有效地消除熱能，阻止火災(zāi)的發(fā)生。FM200在分子汽化階段能迅速冷卻火焰溫度，并且在化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中釋放游離基，最終阻止燃燒的連鎖反應(yīng)，因而特別適用于電器間的電氣滅火。因此，在海洋石油鉆井平臺(tái)滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，F(xiàn)M200自動(dòng)滅火系統(tǒng)成為平臺(tái)設(shè)計(jì)工程師的首選。[2]

在海洋平臺(tái)電控修井機(jī)的建造中，根據(jù)海洋石油平臺(tái)消防規(guī)范，需對(duì)該修井機(jī)電控系統(tǒng)的電氣設(shè)備進(jìn)行滅火保護(hù)，故選擇安裝FM200自動(dòng)滅火系統(tǒng)。該滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)為全淹沒(méi)七氟丙烷自動(dòng)滅火系統(tǒng)，保護(hù)對(duì)象分別為主配電間、應(yīng)急配電間及變壓器間3個(gè)用電設(shè)備較為集中的區(qū)域，設(shè)計(jì)用量按最大保護(hù)區(qū)域用量計(jì)算。由于本案中電氣設(shè)備分屬于3個(gè)相鄰的區(qū)域，故FM200自動(dòng)滅火系統(tǒng)采用組合分配式滅火方式較為經(jīng)濟(jì)實(shí)用。

1 FM200的基本組成

FM200自動(dòng)滅火系統(tǒng)由氮?dú)怛?qū)動(dòng)裝置、FM200儲(chǔ)氣瓶、電氣控制箱、電磁閥控制面板、遠(yuǎn)程控制箱、釋放管路、泄放管路、區(qū)域抑制按鈕、區(qū)域釋放按鈕、聲光報(bào)警器等組成。其中電磁閥控制面板由壓力開(kāi)關(guān)、選擇閥、電磁閥等組成。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖Fig.1 System architecture

2 工作原理

FM200自動(dòng)滅火系統(tǒng)(七氟丙烷滅火系統(tǒng))采用“全淹沒(méi)”滅火原理，可根據(jù)FM200的控制信號(hào)進(jìn)行自動(dòng)或手動(dòng)滅火操作。

FM200自動(dòng)滅火系統(tǒng)的控制信號(hào)共包括4種：①保護(hù)區(qū)域外的釋放按鈕和抑制按鈕；②值班室內(nèi)的FM200遠(yuǎn)控盤(pán)上的手動(dòng)釋放和抑制按鈕；③火氣探測(cè)系統(tǒng)的火警信號(hào)；④FM200撬內(nèi)控制箱上手動(dòng)釋放和抑制按鈕。

在正常情況下，由火氣探測(cè)系統(tǒng)來(lái)控制FM200自動(dòng)滅火系統(tǒng)進(jìn)行滅火，同時(shí)也可以接收來(lái)自保護(hù)區(qū)域的手動(dòng)按鈕、值班室內(nèi)的FM200遠(yuǎn)控盤(pán)和撬內(nèi)的手動(dòng)按鈕的報(bào)警信號(hào)。當(dāng)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)出現(xiàn)誤報(bào)時(shí)，系統(tǒng)在延時(shí)階段內(nèi)可按抑制按鈕來(lái)終止七氟丙烷滅火系統(tǒng)的施放。

具體工作原理為：①當(dāng)感煙或感溫單一探測(cè)器發(fā)出火災(zāi)報(bào)警信號(hào)時(shí)，發(fā)出警報(bào)，指示火災(zāi)發(fā)生的部位，提醒工作人員注意；②當(dāng)某一保護(hù)區(qū)內(nèi)的感煙和感溫探測(cè)器同時(shí)發(fā)生報(bào)警，證明該區(qū)域出現(xiàn)火災(zāi)，該報(bào)警信號(hào)傳輸?shù)叫蘧畽C(jī)火氣系統(tǒng)，由火氣系統(tǒng)再傳輸給FM200自動(dòng)滅火系統(tǒng)。經(jīng)過(guò)30,s延時(shí)后(此延時(shí)階段用于疏散人員和聯(lián)動(dòng)設(shè)備的動(dòng)作包括關(guān)閉風(fēng)機(jī)、風(fēng)閘、空調(diào)及各房間的電源)，火氣系統(tǒng)再將火警信號(hào)傳輸給FM200自動(dòng)滅火系統(tǒng)進(jìn)行噴淋滅火，對(duì)該保護(hù)區(qū)域進(jìn)行保護(hù)。

3 技術(shù)參數(shù)設(shè)計(jì)[3]

①系統(tǒng)工作電源為UPS AC 220,V 50,Hz；②氣體儲(chǔ)存環(huán)境溫度為-10～50,℃；③系統(tǒng)最大工作壓力為6.3,MPa(50,℃)；④滅火劑儲(chǔ)氣瓶壓力為4.2,MPa (20,℃)；⑤滅火劑儲(chǔ)氣瓶容積為40,L；⑥滅火劑噴射時(shí)間≤10,s；⑦滅火劑釋放濃度為8.3%；⑧七氟丙烷的充裝率≤950,kg/m3；⑨驅(qū)動(dòng)氣體為N2；⑩驅(qū)動(dòng)氣體充裝壓力為5.0～6.0,MPa(20,℃)；滅火劑噴射延遲時(shí)間為30,s。

4 控制模式設(shè)計(jì)

FM200自動(dòng)滅火系統(tǒng)的控制模式共有3種：自動(dòng)控制、手動(dòng)控制和機(jī)械應(yīng)急手動(dòng)控制。一般情況下應(yīng)使用手動(dòng)控制模式，在防護(hù)區(qū)無(wú)人的情況下可以轉(zhuǎn)換為自動(dòng)控制，當(dāng)自動(dòng)控制和手動(dòng)控制不能執(zhí)行時(shí)，應(yīng)采用機(jī)械應(yīng)急手動(dòng)控制。

4.1 自動(dòng)控制

將FM200控制盤(pán)上“控制方式”選擇鍵撥到“自動(dòng)”位置，F(xiàn)M200自動(dòng)滅火系統(tǒng)處于自動(dòng)控制狀態(tài)。當(dāng)防護(hù)區(qū)域發(fā)生火情，即感煙和感溫探測(cè)器發(fā)生報(bào)警，火氣系統(tǒng)發(fā)出火災(zāi)信號(hào)給FM200，報(bào)警控制器立即發(fā)出聲、光報(bào)警信號(hào)及聯(lián)動(dòng)指令，關(guān)閉聯(lián)動(dòng)設(shè)備如發(fā)出關(guān)閉風(fēng)機(jī)、風(fēng)閘、空調(diào)系統(tǒng)、普通電源，經(jīng)過(guò)30,s延時(shí)，發(fā)出相應(yīng)區(qū)域的滅火指令，打開(kāi)電磁閥釋放啟動(dòng)氣體，啟動(dòng)氣體通過(guò)啟動(dòng)管路打開(kāi)滅火劑容器閥釋放滅火劑，實(shí)施滅火。

4.2 手動(dòng)控制

將控制盤(pán)上控制方式選擇鍵撥到“手動(dòng)”位置，F(xiàn)M200自動(dòng)滅火系統(tǒng)處于手動(dòng)控制狀態(tài)。當(dāng)某一防護(hù)區(qū)域發(fā)生火情，可按下該防護(hù)區(qū)域、撬內(nèi)、FM200遠(yuǎn)控盤(pán)上的相應(yīng)區(qū)域的“手動(dòng)釋放按鈕”，即可按規(guī)定程序啟動(dòng)滅火系統(tǒng)釋放滅火劑，實(shí)施滅火。在自動(dòng)控制狀態(tài)，仍可實(shí)現(xiàn)手動(dòng)控制(在七氟丙烷滅火系統(tǒng)產(chǎn)生誤報(bào)并在30,s延時(shí)時(shí)間內(nèi)按下抑制按鈕，可阻止七氟丙烷藥劑的施放)。

4.3 機(jī)械應(yīng)急手動(dòng)控制

當(dāng)某一防護(hù)區(qū)域發(fā)生火情，滅火控制器不能發(fā)出滅火指令時(shí)，應(yīng)立即通知所有人員撤離現(xiàn)場(chǎng)，關(guān)閉聯(lián)動(dòng)設(shè)備，然后撥出電磁閥上的安全卡套，壓下圓頭把手打開(kāi)電磁閥，釋放啟動(dòng)氣體，即可打開(kāi)容器閥，釋放滅火劑，實(shí)施滅火。如果此時(shí)遇上電磁閥維修或啟動(dòng)鋼瓶充換啟動(dòng)氣體或其他原因不能開(kāi)啟容器閥時(shí)，應(yīng)拉下滅火劑容器閥上的機(jī)械應(yīng)急啟動(dòng)把手打開(kāi)容器閥，釋放滅火劑，實(shí)施滅火。

4.4 抑制控制

當(dāng)發(fā)出火情警報(bào)，但在延時(shí)時(shí)間內(nèi)發(fā)現(xiàn)情況變化不需啟動(dòng)滅火系統(tǒng)進(jìn)行滅火時(shí)，可按下防護(hù)區(qū)域、撬內(nèi)、遠(yuǎn)控系統(tǒng)上的手動(dòng)抑制按鈕，即可停止滅火控制器發(fā)出滅火指令。要求在自動(dòng)方式和手動(dòng)方式下均能實(shí)現(xiàn)抑制功能。

5 控制地點(diǎn)的設(shè)計(jì)

在手動(dòng)控制模式下要求能夠?qū)崿F(xiàn)三地控制?？刂频攸c(diǎn)包括：FM200撬內(nèi)控制箱的手動(dòng)按鈕、保護(hù)區(qū)域外的按鈕和火氣盤(pán)上的FM200遠(yuǎn)控盤(pán)按鈕。

5.1 ,FM200撬內(nèi)控制

當(dāng)保護(hù)區(qū)有火災(zāi)發(fā)生時(shí)，經(jīng)操作人員現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)后開(kāi)啟安裝在撬內(nèi)的手動(dòng)釋放按鈕，F(xiàn)M200系統(tǒng)將自動(dòng)執(zhí)行滅火工作：如關(guān)閉風(fēng)機(jī)、風(fēng)閘、空調(diào)系統(tǒng)以及保護(hù)區(qū)域的電源等，繼而打開(kāi)所需七氟丙烷電磁起動(dòng)器、釋放七氟丙烷氣體，完成消防滅火工作。在FM200系統(tǒng)產(chǎn)生誤報(bào)并在30,s延時(shí)時(shí)間內(nèi)按下抑制按鈕，可阻止七氟丙烷藥劑施放。

5.2 防護(hù)區(qū)域外按鈕控制

每個(gè)防火區(qū)域外設(shè)計(jì)安裝有：火災(zāi)報(bào)警燈鈴、手動(dòng)釋放按鈕、手動(dòng)抑制按鈕、FM200釋放燈。

5.3 值班房火氣盤(pán)上的FM200遠(yuǎn)控盤(pán)按鈕控制

為了便于遠(yuǎn)程進(jìn)行滅火，要求在值班房火氣盤(pán)上設(shè)計(jì)有遠(yuǎn)控系統(tǒng)盤(pán)，包括火災(zāi)報(bào)警燈鈴、手動(dòng)釋放按鈕、手動(dòng)抑制按鈕、FM200釋放燈。當(dāng)某個(gè)保護(hù)區(qū)域發(fā)生火災(zāi)可以通過(guò)遠(yuǎn)程手動(dòng)釋放按鈕完成滅火功能。

6 FM200對(duì)外接口的設(shè)計(jì)

為了便于FM200自動(dòng)滅火系統(tǒng)的維修，要求火氣探測(cè)系統(tǒng)和FM200系統(tǒng)分開(kāi)設(shè)計(jì)?；饸馓綔y(cè)系統(tǒng)專(zhuān)門(mén)進(jìn)行火災(zāi)探測(cè)和報(bào)警并將火災(zāi)信號(hào)傳輸給FM200滅火系統(tǒng)，F(xiàn)M200滅火系統(tǒng)專(zhuān)門(mén)負(fù)責(zé)滅火，因此FM200與火氣探測(cè)系統(tǒng)的接口設(shè)計(jì)非常關(guān)鍵。本方案中接口共有9組信號(hào)需要進(jìn)行實(shí)時(shí)傳輸。

火氣探測(cè)系統(tǒng)到FM200共有6組信號(hào)：主配電間、變壓器間、應(yīng)急間等3個(gè)區(qū)域的火警信號(hào)；主配電間、變壓器間、應(yīng)急間等3個(gè)區(qū)域的30,s延遲火警信號(hào)(釋放信號(hào))。FM200到火氣探測(cè)系統(tǒng)共有3組反饋信號(hào)，包括主配電間、變壓器間、應(yīng)急間等3個(gè)區(qū)域的噴淋信號(hào)。

7 結(jié) 語(yǔ)

海洋修井機(jī)FM200自動(dòng)滅火系統(tǒng)性能的優(yōu)劣在很大程度上取決于系統(tǒng)功能的設(shè)計(jì)。本方案中系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)充分考慮了現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，采用了自動(dòng)控制和三地手動(dòng)控制的控制模式，使得FM200系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)得以充分發(fā)揮。根據(jù)該設(shè)計(jì)制作出的產(chǎn)品在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中效果非常好，在4種控制方式下均能實(shí)現(xiàn)對(duì)保護(hù)區(qū)域的實(shí)時(shí)滅火。綜上所述，F(xiàn)M200自動(dòng)滅火系統(tǒng)是一款適用于海洋平臺(tái)電氣滅火的消防系統(tǒng)，值得在海洋石油平臺(tái)上推廣使用。■

［1］ 張海成，李韜，劉明軍，等. 海上平臺(tái)FM200管道設(shè)計(jì)及噴頭布置[J]. 遼寧化工，2011，40(12)：1259-1261.

［2］ 李浩，蘇繼峰，李松梅，等. FM200滅火系統(tǒng)在海洋石油鉆井平臺(tái)上的應(yīng)用[J]. 科技資訊，2012，289(4)：79-80.

［3］ 何連之. FM-200氣體滅火系統(tǒng)應(yīng)用[J]. 石油化工建設(shè)，2008(4)：77-78.

FM200 Automatic Fire Extinguishing System for Workover Rig of Offshore Platform

ZHOU Hongjun，DENG Zhongbin，LI Hao，LUO Xiaochang
(CNOOC Ener Tech Equipment Technology Co.，Ltd.，Tianjin300452，China)

FM200 automatic fire extinguishing system is one of the common firefighting equipment used in offshore oil engineering projects．According to fire protection requirements of offshore oil platforms，the electric control system of workover rig should be protected in the platform construction．Because FM200 has the characteristics of high insulation，cleanness and high efficiency，F(xiàn)M200 automatic fire extinguishing system has become the first choice fire equipment of the workover rig electric control system．This paper introduces the composition，working principle and technical parameters of FM200 automatic fire extinguishing system．Control mode of the system and the design requirements of peripheral interface were presented and some suggestions on the application of FM200 automatic fire extinguishing system on offshore oil platforms were put forward.

FM200 automatic fire extinguishing system；heptafluoropropane；fire and gas detection system；smoke detector；temperature detector

TP23

A

1006-8945(2016)08-0090-03

2016-07-01