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        海上石油平臺(tái)消防水系統(tǒng)壓力設(shè)計(jì)優(yōu)化

        2021-09-16 11:06:10侯辰光薛春芳冀光峰
        天津科技 2021年8期
        關(guān)鍵詞:消防泵雨淋揚(yáng)程

        侯辰光,吳 磊,薛春芳,鄭 路,冀光峰

        (1. 中海石油(中國(guó))有限公司天津分公司工程建設(shè)中心 天津 300459;2. 海洋石油工程股份有限公司設(shè)計(jì)公司 天津 300459)

        0 引 言

        海上石油平臺(tái)消防水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)壓力與消防泵的揚(yáng)程有關(guān),根據(jù)NFPA 20的規(guī)定消防水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)壓力不低于消防泵的關(guān)死點(diǎn)壓力[1],消防泵的關(guān)死點(diǎn)壓力由消防泵廠家在送審文件中提供。而實(shí)際采辦消防泵所需的時(shí)間比較長(zhǎng),嚴(yán)重影響消防水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。根據(jù)NFPA 20規(guī)定消防泵關(guān)死點(diǎn)揚(yáng)程不高于泵額定揚(yáng)程的140%[1],設(shè)計(jì)時(shí)會(huì)把消防泵額定揚(yáng)程的1.4倍再減去泵的安裝高度和阻力損失作為泵的關(guān)死點(diǎn)壓力,此種情況確定的設(shè)計(jì)壓力偏保守,一般在1 700~1 850 kPaG范圍內(nèi)。消防水系統(tǒng)中的雨淋閥需要有消防產(chǎn)品認(rèn)證證書(shū),而認(rèn)證的壓力不超過(guò)1 600 kPaG,造成采辦困難。

        1 海上石油平臺(tái)消防水系統(tǒng)介紹

        海上石油平臺(tái)由于空間狹小,設(shè)備布置密集,發(fā)生火災(zāi)時(shí)會(huì)出現(xiàn)疊加造成更大的損失,因此保證平臺(tái)的安全是設(shè)計(jì)須重點(diǎn)考慮的。消防水系統(tǒng)是最為有效的、使用最為廣泛的滅火系統(tǒng),是平臺(tái)消防系統(tǒng)的重要組成部分。海上石油平臺(tái)的消防水滅火系統(tǒng)一般采用固定式自動(dòng)水噴淋滅火系統(tǒng),該系統(tǒng)主要包括消防泵(電動(dòng)或柴油機(jī)驅(qū)動(dòng))、籃式濾器、穩(wěn)壓系統(tǒng)(淡水或海水穩(wěn)壓)、消防總管和主環(huán)網(wǎng)、消防軟管站、雨淋閥、噴淋頭等[2]。在設(shè)計(jì)時(shí)采用的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范主要包括《海水固定平臺(tái)安全規(guī)則》、NFPA 13、NFPA 15、NFPA 20、API RP 2030等。

        2 海上石油平臺(tái)消防水系統(tǒng)壓力設(shè)計(jì)

        海上石油平臺(tái)消防水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)壓力取決于消防泵出口最大壓力。根據(jù)消防泵的性能曲線,可以看出零流量工況時(shí)(關(guān)死點(diǎn))消防泵揚(yáng)程最大。圖1是消防泵的性能曲線。

        確定消防泵關(guān)死點(diǎn)壓力應(yīng)先計(jì)算泵的額定揚(yáng)程,消防泵額定揚(yáng)程應(yīng)滿足平臺(tái)最不利點(diǎn)的需求,對(duì)于有生活樓的平臺(tái),最不利點(diǎn)為保護(hù)直升機(jī)而設(shè)置消防炮,通常消防炮的工作壓力至少為700 kPaG。消防泵的額定壓力可以通過(guò)下式進(jìn)行計(jì)算[3]。

        式中:P為消防泵額定壓力,kPaG;P1為消防炮工作壓力,700 kPaG;P2為消防泵吸水口到消防炮之間的靜壓,kPaG;P3為總阻力損失,包括管線摩擦阻力損失、濾器阻力損失等,kPaG。

        再根據(jù)100 kPaG的壓力換算成揚(yáng)程約為10 m,把額定壓力換算成額定揚(yáng)程。

        根據(jù)以上確定的消防水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)壓力比較大,一般在1 700~1 850 kPaG范圍內(nèi)。表1是幾個(gè)項(xiàng)目的消防水系統(tǒng)設(shè)計(jì)壓力統(tǒng)計(jì)。

        表1 海上石油平臺(tái)消防水系統(tǒng)設(shè)計(jì)壓力統(tǒng)計(jì)Tab.1 Design pressure statistics of fire water system on offshore platform

        3 海上石油平臺(tái)消防水系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)化思路

        雨淋閥是海上石油平臺(tái)消防水系統(tǒng)的重要組成部分,雨淋閥的質(zhì)量好壞對(duì)消防水系統(tǒng)是否能正常工作有很大影響。因此,設(shè)計(jì)時(shí)會(huì)要求雨淋閥應(yīng)有消防產(chǎn)品認(rèn)證書(shū),雨淋閥認(rèn)證的壓力為1 600 kPaG,如果消防水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)壓力高于1 600 kPaG,則采辦不到符合設(shè)計(jì)要求的雨淋閥。

        同時(shí),根據(jù)NFPA 15消防水系統(tǒng)的水壓試驗(yàn)壓力為設(shè)計(jì)壓力加上350 kPaG,故系統(tǒng)的設(shè)計(jì)壓力高,水壓試驗(yàn)壓力也高。

        通過(guò)參考以往項(xiàng)目的設(shè)計(jì)資料、海上石油平臺(tái)消防水系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài),以及國(guó)內(nèi)的相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范GB 50219—2014《水噴霧滅火系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》,改進(jìn)了消防水系統(tǒng)設(shè)計(jì)壓力的設(shè)計(jì)思路。通過(guò)綜合采取下列措施,將海上石油平臺(tái)消防水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)壓力設(shè)置為不超過(guò)1 600 kPaG。

        對(duì)于設(shè)置有柴油消防泵的消防水系統(tǒng),柴油消防泵出口管線上的壓力安全閥(PSV)設(shè)定點(diǎn)最高設(shè)置為1 600 kPaG。

        對(duì)于設(shè)置有電動(dòng)消防泵的消防水系統(tǒng),如果關(guān)死點(diǎn)壓力超過(guò)1 600 kPaG,則在電動(dòng)消防泵出口管線上設(shè)置壓力安全閥(PSV),且安全閥的設(shè)定點(diǎn)設(shè)置為1 600 kPaG。

        4 應(yīng)用推廣效果

        將優(yōu)化后的海上石油平臺(tái)消防水系統(tǒng)設(shè)計(jì)壓力的設(shè)計(jì)原則在蓬萊19-3油田1/3/8/9區(qū)綜合調(diào)整項(xiàng)目、旅大21-2/旅大16-3油田區(qū)域開(kāi)發(fā)項(xiàng)目、曹妃甸11-1/11-6油田綜合調(diào)整項(xiàng)目、曹妃甸6-4油田開(kāi)發(fā)項(xiàng)目、渤中19-6項(xiàng)目等渤海項(xiàng)目中進(jìn)行推廣使用,既降低了雨淋閥采購(gòu)的難度,又節(jié)約了采購(gòu)成本,同時(shí)也降低了消防水系統(tǒng)的水壓試驗(yàn)壓力,取得了良好的應(yīng)用效果。■

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