金娟 馮相閣

摘 ? ?要：火氣探測(cè)系統(tǒng)是保護(hù)人員、設(shè)備及平臺(tái)安全的關(guān)鍵系統(tǒng)。安全可靠的火氣探測(cè)系統(tǒng)，可以盡早的探測(cè)到火災(zāi)及可燃?xì)怏w泄漏事故，迅速發(fā)出隔離及消防指令，減少平臺(tái)損失，并且保證平臺(tái)上工作人員的安全。本文介紹了半潛式生產(chǎn)平臺(tái)火氣探測(cè)系統(tǒng)的構(gòu)成以及探測(cè)設(shè)備布置等設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)。

關(guān)鍵詞：半潛式生產(chǎn)平臺(tái);火氣探測(cè)系統(tǒng);布置;控制邏輯

中圖分類(lèi)號(hào)：U698.4 ; P752?? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Abstract： The fire & gas detection system is the key system to protect personal， equipment and platform. The Safe and reliable fire & gas detection system can activate the order for isolation and firefighting after the early detection of fire and combustible gas leakage accident， reduce the loss of the platform， and ensure the safety of the platform staff. This paper describes the composition and the layout of detection equipment of the fire & gas detection system on the semi-submersible production platform.

Key words： Semi-submersible production platform; FGS; Layout; Control logic

1 ? ? 前言

半潛式生產(chǎn)平臺(tái)是開(kāi)采海洋石油的重要海工裝備。在油氣開(kāi)采過(guò)程中可能會(huì)伴隨著易燃、易爆的氣體或者液體溢出，進(jìn)而引發(fā)火災(zāi)或爆炸事故。為了保障平臺(tái)及作業(yè)人員的安全，半潛式生產(chǎn)平臺(tái)上所有可能發(fā)生火災(zāi)的區(qū)域都設(shè)置了火災(zāi)及氣體泄漏探測(cè)系統(tǒng)。一旦有火災(zāi)或者可燃?xì)怏w泄漏的危險(xiǎn)情況發(fā)生，探測(cè)設(shè)備就能迅速發(fā)出報(bào)警信號(hào)，并通過(guò)電纜將報(bào)警信號(hào)傳送到火氣探測(cè)系統(tǒng)控制柜;火氣探測(cè)系統(tǒng)控制柜對(duì)接收到的報(bào)警信號(hào)進(jìn)行邏輯分析及處理，然后將火災(zāi)或氣體泄漏報(bào)警信號(hào)通過(guò)公共廣播及通用報(bào)警系統(tǒng)向全平臺(tái)進(jìn)行報(bào)警通告，以便平臺(tái)上作業(yè)人員能夠及時(shí)作出應(yīng)急響應(yīng);同時(shí)，火氣探測(cè)系統(tǒng)還能夠根據(jù)分析結(jié)果，自動(dòng)關(guān)斷隔離相關(guān)系統(tǒng)以及啟動(dòng)消防系統(tǒng)進(jìn)行消防滅火等作業(yè)，盡可能將事故影響控制在最小范圍內(nèi)，減少事故對(duì)海洋平臺(tái)及作業(yè)人員的傷害。

2 ? ? 火氣探測(cè)系統(tǒng)的構(gòu)成

2.1 ? ? 操作員站/工程師站

2.1.1 操作員站

操作員站/工程師站布置在平臺(tái)的中控室內(nèi)，中控室值班人員可實(shí)時(shí)對(duì)火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。操作員站作為火氣探測(cè)系統(tǒng)的人機(jī)接口，在操作員站可以實(shí)時(shí)顯示火氣探測(cè)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)探測(cè)設(shè)備報(bào)警或者故障時(shí)立即發(fā)出報(bào)警信號(hào)。

2.1.2 工程師站

工程師站除兼具操作員站的功能外，還用于工程師進(jìn)行系統(tǒng)組態(tài)、調(diào)試及參數(shù)調(diào)整等工作。

2.2 ? 火氣探測(cè)系統(tǒng)控制柜

火氣探測(cè)系統(tǒng)控制柜作為火氣探測(cè)系統(tǒng)的中樞機(jī)構(gòu)，所有現(xiàn)場(chǎng)探測(cè)/報(bào)警設(shè)備的信號(hào)均反饋到火氣探測(cè)系統(tǒng)控制柜，經(jīng)過(guò)控制柜分析處理后發(fā)出報(bào)警及相關(guān)動(dòng)作指令，由人機(jī)界面或手動(dòng)操作按鈕上發(fā)出的指令最終也是通過(guò)控制柜來(lái)完成的。

火氣探測(cè)系統(tǒng)控制柜，主要包含：中央處理器（CPU）、電源模塊、通訊模塊、輸入/輸出（I/O）卡件、可尋址回路控制模塊、機(jī)柜、線(xiàn)纜、電池柜等。

火氣探測(cè)系統(tǒng)屬于安全系統(tǒng)，所有硬件（包括中央處理器CPU、電源模塊、通訊模塊、輸入/輸出I/O卡件）均采用1：1冗余配置，保證系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。

2.3 ? 現(xiàn)場(chǎng)火氣探測(cè)/報(bào)警設(shè)備

現(xiàn)場(chǎng)火氣探測(cè)/報(bào)警設(shè)備作為整個(gè)火氣探測(cè)系統(tǒng)的神經(jīng)單元，需遍布整個(gè)平臺(tái)的每個(gè)區(qū)域。根據(jù)設(shè)備的探測(cè)原理及報(bào)警功能，主要分為：煙感探測(cè)器（SD）;火焰探測(cè)器（FD）;溫感探測(cè)器（HD）;可燃?xì)怏w探測(cè)器（GD）;硫化氫探測(cè)器（H2S）;手動(dòng)報(bào)警按鈕;平臺(tái)狀態(tài)燈（PSL）等。

2.3.1 煙感探測(cè)器

根據(jù)探測(cè)的原理不同，煙感探測(cè)器主要有電離式和光電式兩種：

（1）電離式探測(cè)器

電離式探測(cè)器的原理，是火災(zāi)產(chǎn)生的煙霧顆粒會(huì)引起離子室內(nèi)的離子電流發(fā)生變化，當(dāng)電流變化超過(guò)設(shè)定值后觸發(fā)報(bào)警信號(hào)。

（2）光電式探測(cè)器

光電式探測(cè)器的原理，是火災(zāi)產(chǎn)生的煙霧顆粒會(huì)阻礙光源光線(xiàn)照射到光電管或者與光束相干擾并將光線(xiàn)反射到光電管，觸發(fā)報(bào)警信號(hào)。

2.3.2溫感探測(cè)器

溫感探測(cè)器主要分定溫型和溫升速率型兩種：

（1）定溫型探測(cè)器

定溫型探測(cè)器的原理是由于火災(zāi)造成環(huán)境溫度升高，引起探測(cè)器內(nèi)溫度元件溫度超過(guò)設(shè)定值時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。

（2）溫升速率型

溫升速率型探測(cè)的原理，則是由于火災(zāi)造成環(huán)境溫度升高的速率超過(guò)設(shè)定值時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。

2.3.3火焰探測(cè)器

火焰探測(cè)器是在探測(cè)器可視范圍內(nèi)受到火災(zāi)發(fā)出的輻射能后，即發(fā)出報(bào)警信號(hào)。主要有：紫外線(xiàn)型、紅外線(xiàn)型及三頻紅外線(xiàn)型三種類(lèi)型。

2.3.4可燃?xì)馓綔y(cè)器

可燃?xì)馓綔y(cè)器采用點(diǎn)紅外式，測(cè)量?jī)蓚€(gè)波長(zhǎng)（一個(gè)吸收波長(zhǎng)、一個(gè)非吸收波長(zhǎng)）的紅外線(xiàn)的數(shù)值，通過(guò)比較參數(shù)值連續(xù)監(jiān)測(cè)可燃?xì)獾臐舛取?/p>

2.3.5硫化氫探測(cè)器

硫化氫探測(cè)器采用電化學(xué)型探測(cè)元件，通過(guò)檢測(cè)氣體濃度變化帶來(lái)的電流變化值可測(cè)得硫化氫氣體的濃度。

2.3.6手動(dòng)報(bào)警按鈕

手動(dòng)報(bào)警按鈕為手動(dòng)操作裝置，當(dāng)平臺(tái)作業(yè)人員發(fā)現(xiàn)火災(zāi)的情況下手動(dòng)觸發(fā)火災(zāi)報(bào)警的裝置，一般有打碎玻璃式和掀蓋式兩種。

2.3.7平臺(tái)狀態(tài)燈

平臺(tái)狀態(tài)燈主要是作為聲響報(bào)警信號(hào)的補(bǔ)充。當(dāng)揚(yáng)聲器及警鈴等聲響設(shè)備故障或者由于環(huán)境噪音過(guò)大造成報(bào)警聲音無(wú)法清晰識(shí)別的情況下，平臺(tái)作業(yè)人員可以通過(guò)識(shí)別平臺(tái)狀態(tài)燈的顏色來(lái)判斷平臺(tái)的實(shí)時(shí)狀態(tài)。

平臺(tái)狀態(tài)燈通常為四個(gè)顏色，不同顏色所代表含義如下：

藍(lán)色 - 棄平臺(tái)信號(hào)，所有作業(yè)人員按程序準(zhǔn)備撤離;

紅色 - 平臺(tái)發(fā)生火災(zāi)事故，作業(yè)人員按職責(zé)劃分進(jìn)行應(yīng)急響應(yīng);

黃色 - 平臺(tái)發(fā)生氣體泄漏事故，作業(yè)人員按職責(zé)劃分進(jìn)行應(yīng)急響應(yīng);

綠色 - 無(wú)火災(zāi)及氣體泄漏事故發(fā)生，平臺(tái)處于安全狀態(tài)。

3 ? ?火氣探測(cè)設(shè)備的布置

3.1 ? 煙感探測(cè)器的布置

（1）煙感探測(cè)器作為最常用的火災(zāi)探測(cè)裝置，安裝在火災(zāi)發(fā)生時(shí)易產(chǎn)生煙的場(chǎng)所。例如：起居住所、走廊、梯道、報(bào)務(wù)室、辦公室、電氣設(shè)備間等生活區(qū)處所;泥漿泵艙、泥漿池艙、消防泵艙、發(fā)電機(jī)艙、污水處理艙室、冷卻水艙室、艙底泵艙等機(jī)械處所;

（2）安裝在有大量灰塵的處所，需要對(duì)探測(cè)器加上濾網(wǎng)以防止誤報(bào)警;

（3）安裝在通訊設(shè)備間、配電間、控制房等布置有重要設(shè)備的房間，需選擇煙感與溫感兩種探測(cè)器組合使用;

（4）室內(nèi)走廊的天花板上方通常布置有大量電纜，在電纜聚集的天花板上方應(yīng)布置探測(cè)器并附帶報(bào)警燈，以便作業(yè)人員可在走廊內(nèi)觀察到天花內(nèi)探測(cè)器的狀態(tài);

（5）煙感探測(cè)器的布置應(yīng)該遠(yuǎn)離風(fēng)口，距離進(jìn)風(fēng)口至少1 m的距離;

（6）電纜井/風(fēng)管通道內(nèi)的煙感探測(cè)器，安裝于每一層通道的側(cè)面墻上;

（7）任一個(gè)煙感探測(cè)器的覆蓋面積，不應(yīng)超過(guò)74 m2。

3.2 ? 溫感探測(cè)器的布置

（1）溫感探測(cè)器應(yīng)安裝于正常情況下容易產(chǎn)生大量煙氣、霧氣的處所。例如：廚房、衛(wèi)生間、洗衣間（帶烘干功能）、茶水間、吸煙室、焊接間等;

（2）廚房在烹飪過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)溫度突然升高的情況，應(yīng)安裝定溫型探測(cè)器，其余沒(méi)有特殊要求的房間，應(yīng)選用溫升速率型溫感探測(cè)器;

（3）在通訊設(shè)備間、配電間、控制房等布置重要設(shè)備的房間，需選擇煙感與溫感兩種探測(cè)器組合使用;

（4）任一個(gè)溫感探測(cè)器的覆蓋面積，不應(yīng)超過(guò)37m2。

3.3 ?火焰探測(cè)器的布置

（1）火焰探測(cè)器應(yīng)安裝于有重大危險(xiǎn)性、容易有明顯火焰的處所。如：油類(lèi)儲(chǔ)存艙、輸送燃油的管道、發(fā)電機(jī)和柴油機(jī)上方等處所;

（2）為保證動(dòng)作靈敏性，火焰探測(cè)器不宜安裝在火焰出現(xiàn)前可能有大量煙霧存在的處所;

（3）火焰探測(cè)器的安裝，應(yīng)注意避免太陽(yáng)光或其他強(qiáng)光直射于火焰探測(cè)器，造成探測(cè)器誤動(dòng)作;

（4）針對(duì)某個(gè)設(shè)備、撬塊安裝的火焰探測(cè)器，應(yīng)盡量對(duì)角布置，并且安裝的高度應(yīng)大于探測(cè)設(shè)備的高度，在其視野范圍內(nèi)不能有遮擋物。

3.4 ? 可燃?xì)怏w及硫化氫探測(cè)器的布置

（1）探測(cè)器應(yīng)安裝在氣體泄漏源的附近以及氣體容易聚集的處所.例如：油氣處理設(shè)備、氣體分離設(shè)備、井口區(qū)域、鉆井區(qū)域、鉆井泥漿處理區(qū)域、測(cè)井區(qū)域、蓄電池間等;

（2）探測(cè)器應(yīng)安裝在氣體釋放源最小風(fēng)向的上風(fēng)側(cè);

（3）所有通風(fēng)系統(tǒng)的進(jìn)風(fēng)口及空氣壓縮機(jī)的進(jìn)風(fēng)口，應(yīng)安裝可燃?xì)馓綔y(cè)器、硫化氫探測(cè)器或者兩者組合使用;

（4）為了便于系統(tǒng)進(jìn)行氣體泄漏表決，每一處所安裝的探測(cè)器應(yīng)不少于兩個(gè);

（5）如果可能出現(xiàn)氣體的摩爾質(zhì)量大于空氣的摩爾質(zhì)量，探測(cè)器需要布置在較低的區(qū)域（高于地面0.45～0.6 m處），如果可能出現(xiàn)氣體的摩爾質(zhì)量大于空氣的摩爾質(zhì)量，則探測(cè)器需要布置在在較高的區(qū)域（高于氣體泄漏點(diǎn)的1.4～1.7 m處）;

（6）所有可燃?xì)怏w及硫化氫探測(cè)器，應(yīng)選用防爆類(lèi)型設(shè)備。

3.5 ?手動(dòng)報(bào)警按鈕的布置

（1）平臺(tái)工作人員日?；顒?dòng)的居住艙室、餐廳、多功能廳等公共活動(dòng)場(chǎng)所的出入口、控制站的出入口、重要的機(jī)械處所的出入口應(yīng)安裝手動(dòng)報(bào)警按鈕。例如：生活樓出入口、直升機(jī)甲板樓梯口、船體艙室出入口、機(jī)械處所出入口等;

（2）所有安裝在室外及危險(xiǎn)區(qū)域的手動(dòng)報(bào)警按鈕，應(yīng)選用防爆型設(shè)備;

（3）安裝于機(jī)械處所出入口的手動(dòng)報(bào)警按鈕，應(yīng)選用水密性設(shè)備;

（4）在平臺(tái)上的任何位置到最近的手動(dòng)報(bào)警按鈕的距離，不應(yīng)超過(guò)20 m;

（5）手動(dòng)報(bào)警按鈕的安裝高度不高于1.5 m。

3.6 ? 平臺(tái)狀態(tài)燈的布置

在重要場(chǎng)所及人員較集中的處所（如生活樓內(nèi)/外走道、餐廳及救生艇集合區(qū)、飛機(jī)甲板安全通道處）設(shè)置平臺(tái)狀態(tài)燈，布置在室外及危險(xiǎn)區(qū)內(nèi)的平臺(tái)狀態(tài)燈應(yīng)為防爆類(lèi)型。

4 ? ?火氣探測(cè)系統(tǒng)的控制邏輯

火氣探測(cè)系統(tǒng)接收現(xiàn)場(chǎng)探測(cè)設(shè)備發(fā)出的報(bào)警信號(hào)，并根據(jù)預(yù)先設(shè)定的邏輯記性分析判斷，一旦生成確認(rèn)火災(zāi)發(fā)生或者氣體泄漏信號(hào)，火氣探測(cè)系統(tǒng)將自動(dòng)執(zhí)行報(bào)警、關(guān)斷、消防滅火等相應(yīng)動(dòng)作。

4.1 ?火氣探測(cè)系統(tǒng)預(yù)報(bào)警

（1）未經(jīng)確認(rèn)的單個(gè)報(bào)警設(shè)備動(dòng)作，會(huì)在人機(jī)操作界面以及火氣探測(cè)系統(tǒng)控制柜顯示報(bào)警：

任一個(gè)火焰探測(cè)器、溫感探測(cè)器、煙感探測(cè)器報(bào)警;

任一個(gè)可燃?xì)馓綔y(cè)器濃度達(dá)到20%LEL、硫化氫探測(cè)器濃度達(dá)到10 ppm;

任一個(gè)探測(cè)器故障報(bào)警。

（2）由于硫化氫屬于劇毒氣體，應(yīng)加以特別注意。當(dāng)任一個(gè)硫化氫泄漏探測(cè)器濃度達(dá)到10 ppm后，如果火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)在2分鐘內(nèi)沒(méi)有收到確認(rèn)信號(hào)，系統(tǒng)將自動(dòng)通過(guò)公共廣播及通用報(bào)警系統(tǒng)進(jìn)行全平臺(tái)廣播報(bào)警并觸發(fā)直升機(jī)甲板上的狀態(tài)指示燈。

4.2 ? 確認(rèn)火災(zāi)邏輯動(dòng)作

4.2.1火災(zāi)探測(cè)器表決邏輯

經(jīng)過(guò)火氣探測(cè)系統(tǒng)邏輯判斷或者收到人為手動(dòng)觸發(fā)的報(bào)警信號(hào)，系統(tǒng)將發(fā)出確認(rèn)火災(zāi)發(fā)生信號(hào)：

任一火區(qū)內(nèi)的兩個(gè)或兩個(gè)以上的煙感探測(cè)器報(bào)警;

任一火區(qū)內(nèi)的兩個(gè)或兩個(gè)以上的溫感探測(cè)器報(bào)警;

任一火區(qū)內(nèi)的兩個(gè)或兩個(gè)以上的煙感/溫感兩種探測(cè)器組合報(bào)警;

任一火區(qū)內(nèi)的兩個(gè)或兩個(gè)以上的火焰探測(cè)器動(dòng)作;

任何一個(gè)手動(dòng)火災(zāi)報(bào)警按鈕被觸發(fā)。

4.2.2確認(rèn)火災(zāi)發(fā)生信號(hào)觸發(fā)動(dòng)作

通過(guò)公共廣播及通用報(bào)警系統(tǒng)，進(jìn)行確認(rèn)火災(zāi)發(fā)生報(bào)警信息播報(bào);

將平臺(tái)狀態(tài)燈切換為紅色，綠色指示燈熄滅;

火氣探測(cè)系統(tǒng)發(fā)送確認(rèn)火災(zāi)發(fā)生信號(hào)到平臺(tái)應(yīng)急關(guān)斷系統(tǒng);

火氣探測(cè)系統(tǒng)發(fā)出信號(hào)切斷相應(yīng)火區(qū)內(nèi)設(shè)備電源及相關(guān)通風(fēng)設(shè)備（風(fēng)機(jī)、空調(diào)、風(fēng)閘等）;

啟動(dòng)相應(yīng)火區(qū)相關(guān)的消防系統(tǒng)（CO2滅火、消防水泵等）;

系統(tǒng)人機(jī)操作界面以及火氣探測(cè)系統(tǒng)控制柜顯示報(bào)警信息，并打印事件記錄。

4.3 ?確認(rèn)氣體泄漏邏輯動(dòng)作

4.3.1氣體（可燃?xì)怏w及硫化氫）泄漏表決邏輯

（1）任意兩個(gè)或兩個(gè)以上的可燃?xì)馓綔y(cè)器濃度達(dá)到50% LEL，系統(tǒng)觸發(fā)確認(rèn)可燃?xì)怏w泄漏信號(hào);

（2）任意兩個(gè)或兩個(gè)以上的硫化氫探測(cè)器濃度達(dá)到20 ppm，系統(tǒng)觸發(fā)確認(rèn)硫化氫氣體泄漏信號(hào)。

4.3.2確認(rèn)氣體（可燃?xì)怏w及硫化氫）泄露信號(hào)觸發(fā)動(dòng)作

（1）通過(guò)公共廣播及通用報(bào)警系統(tǒng)進(jìn)行確認(rèn)氣體泄漏報(bào)警信息播報(bào);

（2）將平臺(tái)狀態(tài)燈切換為黃色色，綠色指示燈熄滅;

（3）火氣探測(cè)系統(tǒng)發(fā)送確認(rèn)氣體泄漏信號(hào)到平臺(tái)應(yīng)急關(guān)斷系統(tǒng);

（4）火氣探測(cè)系統(tǒng)發(fā)出信號(hào)切斷氣體泄漏相關(guān)區(qū)域內(nèi)設(shè)備電源及相關(guān)通風(fēng)設(shè)備（風(fēng)機(jī)、空調(diào)、風(fēng)閘等）;

（5）系統(tǒng)人機(jī)操作界面以及火氣探測(cè)系統(tǒng)控制柜顯示報(bào)警信息，并打印事件記錄。

5 ? ? 小結(jié)

本文介紹了半潛式生產(chǎn)平臺(tái)的火氣探測(cè)系統(tǒng)的構(gòu)成、火氣探測(cè)器的布置、報(bào)警表決及邏輯控制。安全可靠的火氣探測(cè)系統(tǒng)，對(duì)平臺(tái)的安全起到至關(guān)重要的作用，火氣探測(cè)系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控整個(gè)平臺(tái)的生產(chǎn)狀態(tài)，最大限度避免重大惡性傷亡事故，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)工作人員提供安全保障。

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