海上平臺火氣探測設備布置原則

石長印

(海洋石油工程股份有限公司，天津 300451)

0 前言

海上平臺的中控系統由3部分組成:集散控制系統 (DCS)、應急關斷系統 (ESD)和火氣監控系統 (F＆G)。海上平臺的中控系統是整個油氣生產系統實現自動化生產的基礎，是油氣生產系統的大腦，是油氣生產系統正常運行的保證。中控系統是儀表專業的重點、難點，選用的平臺中控系統是否合適直接關系到平臺/FPSO的安全生產。

火氣監控系統是平臺安全系統的一個重要部分，對平臺可能存在或已經發生的危險氣體泄漏或火情做到及時準確的探測，并及時采取措施，通過手動和自動2種方式啟動平臺的消防滅火系統，做到防患于未然，為平臺操作人員及生產設施提供安全保障。為了達到安全生產的目的，海上油氣平臺通常都會使用火氣探測設備對平臺每個區域進行火災和氣體泄漏的檢測，同時將所檢測到的信息傳送到火氣控制系統，并通過系統邏輯做出相應處理，啟動相應的報警、消防及關斷系統從而保障設備免受損失能夠正常運行。

火氣探測設備包括火焰探測器、熱探測器(包括易熔塞回路)、煙探測器、可燃氣體探測器、手動報警站、平臺狀態燈等。

1 室內火災探測與探測器布置

海上平臺的房間主要有設備/控制間、電氣開關間、UPS間、儲物間、中控室和馬達控制間以及生活樓的房間。

室內發生火災會產生大量的煙和熱，在室內，煙和熱會很快聚集，根據這個特性我們采用煙和熱探測器。煙和熱探測器根據所采用技術和探測機理的不同又可分為很多種。在布置探頭之前首先要考慮應用什么樣的探頭才能更有效、更快速的探測到火災的發生，這就涉及到探測器選型的問題。然后根據各個探測器探測的有效范圍的不同以及相關規范來進行探頭布置。

1.1 熱探測器布置的基本原則

1)實際應用中優先選用可重復使用的熱探測器。

2)應盡量減少熱探測器的類型以使維修方便。

3)溫升速率型的熱探測器不應布置在加熱器、經常開關的門以及其他經常存在溫度急劇變化的處所附近，例如廚房。如若布置探測器應選用定溫型的熱探測器。

4)典型的探測器的規定值為:定溫型，高于區域內的最大期望操作溫度－4℃;溫升速率型，每分鐘溫升值－11～ －9℃。

5)在NFPA 72E中列有在房間內布置熱探測器的明確要求。當熱探測器布置在天花板上時離墻的距離至少為10cm;當熱探測器布置在墻上時距天花板的距離在10～30cm之間;熱探測器應標以帶色編碼;當熱探測器被布置在天花板上時，天花板上每一點距一個熱探測器的距離應在平滑天花板上布置規范要求距離的0.7倍之內，這意味著在一個熱探測器線性布置要求距離的0.7倍的圓內的任何區域均由一個獨立熱探測器進行探測。

1.2 煙探測器基本布置原則

煙探測器用于室內的火災探測，用于火災發生時有煙的場所。儲物間、設備/控制間、開關間、UPS間、安全區的通風口、中控室和馬達控制間等有大量電纜的處所。

1)煙探測器不應布置在通常存在有較大量燃燒顆粒的處所，例如吸煙場所、廚房等。如果這類場所確實要布置煙探測器 (例如:控制間)，應將煙探測器 (帶有靈敏度調節裝置的煙探測器)的報警點調低。

2)煙探測器不應布置在氣源擴散處附近，例如加熱通風空調系統的供氣管道。空氣流動會降低進入探測器電離室內的煙濃度，影響探測器的靈敏度。煙探測器應布置在空氣回流管道附近，較低的空氣流速可使煙被吸向此處的煙探測器。

3)煙探測器布置在有灰塵的處所時，應對其加上濾網以防止誤報警并延長使用壽命。

4)根據NFPA 72E中對于在房間內布置煙探測器的明確要求，在平滑的天花板上最長900cm的分布距離，應布置為朝向加熱通風空調系統的空氣回流開口處;當布置在天花板上時，距墻的距離不應少于10cm;當布置在墻上時，距天花板的距離在10～30cm之間;

5)在有大量的聚氯乙稀 (PVC)絕緣電纜的處所內，例如計算機房地板下，可以使用電離式和光電式的煙探測器 (成套布置)。

6)規范中要求在生活區和值班房中布置煙探測器。在有人居住的房間和走廊內，應根據不低于制造廠商推薦要求的原則布置必要的煙探測器，也可在要求使用熱探測器的場合使用。

2 室外火災探測與探測器布置

在海上平臺的室外通常為井口、管匯、生產設備，這些設備中的油氣，都是易燃易爆的危險品。甲板上生產作業頻繁，發生火災的可能性很大，并且它是一個完全敞開的區域，熱和煙很難聚集，所以通常選用火焰探測器、可燃性氣體探測器和易熔塞。

2.1 火焰探測器的基本布置原則

1)火焰探測器具有150°或120°的視角，在保證一定精度的前提下，探測范圍可達到1500cm距離內0.092 m2的設備中發生火災的火焰。

2)火焰探測器為視線性設備。在使用中應不存在結構構件、設備、濃煙等遮擋火焰探測器的探測視線。

3)火焰探測器用于有重大危險性的處所，例如儲油艙及輸送燃油的管道等火災可能發生并迅速增強的處所。

4)火焰探測器不應布置在當火焰出現前可能有大量煙存在的處所。

2.2 易熔塞

在海上處理與壓縮碳氫化合物的設施時，易熔塞環路是使用最廣泛的熱探測器系統。在探測區域的上方布置有連接在不銹鋼管環路上的易熔塞，環路內加壓充滿儀表氣，當易熔塞被加熱 (典型的熔點溫度為100℃)熔化時，平臺安全系統的易熔塞環路中的空氣壓力將被釋放，引起報警及其它動作。

2.2.1 布置在壓力容器上

立式容器:外徑每30cm布置1～5個易熔塞。

臥式容器:外徑低于122cm的每152cm長度一個易熔塞，對于122cm外徑的每152cm長度2個并行排列的易熔塞。

常壓容器:每一個工藝出口及開口處各布置一個易熔塞。

燃火容器:同壓力容器一樣。另外，在每一個阻火氣處布置一個易熔塞。

2.2.2 布置在泵上

往復式:在每一個橇裝塊上方布置一個易熔塞。

離心式:在每一個橇裝塊上方布置一個易熔塞。

驅動式:在每一個汽化器或燃油注入閥上方布置一個易熔塞。

柴油機:每一個噴嘴和供油泵的噴嘴布置一個易熔塞。

透平發電機:每一個燃油盤管、節流閥和泵布置一個易熔塞。

2.2.3 壓縮機

往復式:每一個缸布置一個易熔塞。

離心式:每一個壓縮機柜布置一個易熔塞。驅動器:同泵的一樣。

熱交換器:每一個熱交換器的端頭布置一個易熔塞。

2.3 手動報警站

除了各種自動火災探測器外，平臺上的火災報警還包括人員發現的火災報警。這類報警通過手動報警站來完成。手動報警站的布置原則歸納為以下幾點。

1)易于到達的設施區域的出口及設備集中區。

2)生活區。走廊、倉房、飯廳娛樂間、廚房、報房、公用設施間、洗衣間、控制間、電瓶間、車間等。

3)直升機加班通道。

4)陸上的規范“從任一點到最近的手動報警站不能超過30m(GB 51006)”。

2.4 火災控制盤

火災控制盤應放在設施的中央控制區內。如果沒有控制間或中央操作間，也可以放置在室外。但為了保證火災控制盤的使用壽命以及維修方便，最好將其置于室內。

2.5 可燃氣探測

可燃氣體探測系統的設計目的是為了探測工藝設施上的可燃氣體泄漏，為降低氣體泄漏量和排除點火源在初期采取動作，阻止氣體通過機械通風和HVAC系統進入房間。

可燃氣體探測器的數量和位置由海上平臺設施的特性決定。布置在所有可燃氣體泄漏和潛在可燃氣體聚集的場所。例如:工藝設施上的可燃氣體泄漏，生產測試設備及管線，井口區，機械通風和暖通空調系統的進氣通道。但是當通風口很多時，若在每個通風口均布置一個探測器，會使造價增加。可以在房間內布置2個氣探頭表決形式或應用收發式可燃氣體探測器來降低成本。探測器探測頭應安裝在固體表面上，盡可能的不受震動，其位置應便于維修。布置可燃氣體探測器一般按照以下規則。

1)對于要求區域覆蓋且釋放的可燃氣體或氣態混合物密度大于空氣的裝置，探測器應布置在近于操作面的地方，高于該面45～60cm。探測器間距最大應為1000～1300cm。在每一個因可燃氣體探測器的動作可引起關斷的處所應使用探測器組對表決 (即2個相鄰布置的探測器)。

2)對于要求區域覆蓋且釋放的可燃氣體或氣態混合物密度小于空氣的處所，探測器探測頭應布置在所保護的設備或區域的上方，同時特別注意可能成為潛在的可燃氣體的窩藏區域。在條件允許的情況下，探測器應布置在區域內，并且高于會改變空氣流動方式的結構鋼、管線和設備。探測器的最大間距大約900～1200cm。在每一個因可燃氣體探測器的動作可引起關斷的處所，應使用探測器組對表決。

3)對于要求區域覆蓋的室內裝置，應根據加熱和通風系統以及潛在的釋放可燃氣體的地方，在相對于地板和操作面來布置探測器。探測器的最大間距1200～1500cm。在每一個因可燃氣體探測器的動作引起關斷的處所應使用探測器組對。

4)對于特殊的設備，例如泵的密封和密封壓蓋要求探測器覆蓋的裝置，探測器應布置在接近蓋密封區域 (但不要近于30cm)，使探測器置于潛在的可燃氣體可能釋放的途徑之中。可通過將探測器頭移近潛在的可燃氣體釋放源，從而一定程度上提高探測器的靈敏度。

5)對于特殊處所，例如，空氣進氣管道的覆蓋，一個單獨的探測器就足夠了。在確定探測器的具體位置時應注意，因為某些探測器對位置和氣流較敏感。

6)對于封閉空間的一個經驗法則是:一個可燃氣體探測器 (當安裝在250cm高的天花板上時)能夠探測大約36m2的范圍。由于經過傳感器的空氣流動可使其偏移增加、使用壽命縮短、靈敏度降低，所以探測器應布置在無通風的區域，平臺上的風閘通風口處經常為探測進入房間的可燃氣而布置探測器，這時可用空氣導向板來保護探測器不受通風影響。在探測器暴露于水的情況下應使用防濺罩。