海洋平臺修井機FM200自動滅火系統的研究

周洪軍，鄧忠彬，李 浩，羅小昌

(中海油能源發展裝備技術有限公司 天津300452)

海洋平臺修井機FM200自動滅火系統的研究

周洪軍，鄧忠彬，李 浩，羅小昌

(中海油能源發展裝備技術有限公司 天津300452)

FM200自動滅火系統是海洋石油工程項目中常用的消防設備之一。根據海洋石油平臺的消防要求，在海洋平臺修井機的建造中，需對修井機電控系統加以保護。由于FM200具有高絕緣性、清潔性和滅火高效等特點，已成為修井機電控系統的首選消防設備。介紹了海洋修井機FM200自動滅火系統的組成、工作原理及技術參數，提出該系統的控制方式及外圍接口的設計要求，并對FM200自動滅火系統在海洋石油平臺上的推廣使用給出了相應的建議。

FM200自動滅火系統 七氟丙烷 火氣探測系統 感煙探測器 感溫探測器

0 引 言

FM200自動滅火系統是目前最先進的一種高效能的自動滅火裝置之一，其滅火劑七氟丙烷氣體(化學分子式為CF3CHFCF3)是一種無色、無味、低毒、絕緣性好的氣體，能全部蒸發而無殘留物，不會形成二次污染，對大氣臭氧層的耗損潛能值(ODP)幾乎為零。[1]當FM200滅火氣體應用于全淹沒式的系統環境時，能夠結合物理和化學反應過程迅速有效地消除熱能，阻止火災的發生。FM200在分子汽化階段能迅速冷卻火焰溫度，并且在化學反應過程中釋放游離基，最終阻止燃燒的連鎖反應，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滅火系統設計中，FM200自動滅火系統成為平臺設計工程師的首選。[2]

在海洋平臺電控修井機的建造中，根據海洋石油平臺消防規范，需對該修井機電控系統的電氣設備進行滅火保護，故選擇安裝FM200自動滅火系統。該滅火系統設計為全淹沒七氟丙烷自動滅火系統，保護對象分別為主配電間、應急配電間及變壓器間3個用電設備較為集中的區域，設計用量按最大保護區域用量計算。由于本案中電氣設備分屬于3個相鄰的區域，故FM200自動滅火系統采用組合分配式滅火方式較為經濟實用。

1 FM200的基本組成

FM200自動滅火系統由氮氣驅動裝置、FM200儲氣瓶、電氣控制箱、電磁閥控制面板、遠程控制箱、釋放管路、泄放管路、區域抑制按鈕、區域釋放按鈕、聲光報警器等組成。其中電磁閥控制面板由壓力開關、選擇閥、電磁閥等組成。系統結構圖如圖1所示。

圖1 系統結構圖Fig.1 System architecture

2 工作原理

FM200自動滅火系統(七氟丙烷滅火系統)采用“全淹沒”滅火原理，可根據FM200的控制信號進行自動或手動滅火操作。

FM200自動滅火系統的控制信號共包括4種：①保護區域外的釋放按鈕和抑制按鈕；②值班室內的FM200遠控盤上的手動釋放和抑制按鈕；③火氣探測系統的火警信號；④FM200撬內控制箱上手動釋放和抑制按鈕。

在正常情況下，由火氣探測系統來控制FM200自動滅火系統進行滅火，同時也可以接收來自保護區域的手動按鈕、值班室內的FM200遠控盤和撬內的手動按鈕的報警信號。當火災報警系統出現誤報時，系統在延時階段內可按抑制按鈕來終止七氟丙烷滅火系統的施放。

具體工作原理為：①當感煙或感溫單一探測器發出火災報警信號時，發出警報，指示火災發生的部位，提醒工作人員注意；②當某一保護區內的感煙和感溫探測器同時發生報警，證明該區域出現火災，該報警信號傳輸到修井機火氣系統，由火氣系統再傳輸給FM200自動滅火系統。經過30,s延時后(此延時階段用于疏散人員和聯動設備的動作包括關閉風機、風閘、空調及各房間的電源)，火氣系統再將火警信號傳輸給FM200自動滅火系統進行噴淋滅火，對該保護區域進行保護。

3 技術參數設計[3]

①系統工作電源為UPS AC 220,V 50,Hz；②氣體儲存環境溫度為-10～50,℃；③系統最大工作壓力為6.3,MPa(50,℃)；④滅火劑儲氣瓶壓力為4.2,MPa (20,℃)；⑤滅火劑儲氣瓶容積為40,L；⑥滅火劑噴射時間≤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驅動氣體為N2；⑩驅動氣體充裝壓力為5.0～6.0,MPa(20,℃)；滅火劑噴射延遲時間為30,s。

4 控制模式設計

FM200自動滅火系統的控制模式共有3種：自動控制、手動控制和機械應急手動控制。一般情況下應使用手動控制模式，在防護區無人的情況下可以轉換為自動控制，當自動控制和手動控制不能執行時，應采用機械應急手動控制。

4.1 自動控制

將FM200控制盤上“控制方式”選擇鍵撥到“自動”位置，FM200自動滅火系統處于自動控制狀態。當防護區域發生火情，即感煙和感溫探測器發生報警，火氣系統發出火災信號給FM200，報警控制器立即發出聲、光報警信號及聯動指令，關閉聯動設備如發出關閉風機、風閘、空調系統、普通電源，經過30,s延時，發出相應區域的滅火指令，打開電磁閥釋放啟動氣體，啟動氣體通過啟動管路打開滅火劑容器閥釋放滅火劑，實施滅火。

4.2 手動控制

將控制盤上控制方式選擇鍵撥到“手動”位置，FM200自動滅火系統處于手動控制狀態。當某一防護區域發生火情，可按下該防護區域、撬內、FM200遠控盤上的相應區域的“手動釋放按鈕”，即可按規定程序啟動滅火系統釋放滅火劑，實施滅火。在自動控制狀態，仍可實現手動控制(在七氟丙烷滅火系統產生誤報并在30,s延時時間內按下抑制按鈕，可阻止七氟丙烷藥劑的施放)。

4.3 機械應急手動控制

當某一防護區域發生火情，滅火控制器不能發出滅火指令時，應立即通知所有人員撤離現場，關閉聯動設備，然后撥出電磁閥上的安全卡套，壓下圓頭把手打開電磁閥，釋放啟動氣體，即可打開容器閥，釋放滅火劑，實施滅火。如果此時遇上電磁閥維修或啟動鋼瓶充換啟動氣體或其他原因不能開啟容器閥時，應拉下滅火劑容器閥上的機械應急啟動把手打開容器閥，釋放滅火劑，實施滅火。

4.4 抑制控制

當發出火情警報，但在延時時間內發現情況變化不需啟動滅火系統進行滅火時，可按下防護區域、撬內、遠控系統上的手動抑制按鈕，即可停止滅火控制器發出滅火指令。要求在自動方式和手動方式下均能實現抑制功能。

5 控制地點的設計

在手動控制模式下要求能夠實現三地控制?？刂频攸c包括：FM200撬內控制箱的手動按鈕、保護區域外的按鈕和火氣盤上的FM200遠控盤按鈕。

5.1 ,FM200撬內控制

當保護區有火災發生時，經操作人員現場確認后開啟安裝在撬內的手動釋放按鈕，FM200系統將自動執行滅火工作：如關閉風機、風閘、空調系統以及保護區域的電源等，繼而打開所需七氟丙烷電磁起動器、釋放七氟丙烷氣體，完成消防滅火工作。在FM200系統產生誤報并在30,s延時時間內按下抑制按鈕，可阻止七氟丙烷藥劑施放。

5.2 防護區域外按鈕控制

每個防火區域外設計安裝有：火災報警燈鈴、手動釋放按鈕、手動抑制按鈕、FM200釋放燈。

5.3 值班房火氣盤上的FM200遠控盤按鈕控制

為了便于遠程進行滅火，要求在值班房火氣盤上設計有遠控系統盤，包括火災報警燈鈴、手動釋放按鈕、手動抑制按鈕、FM200釋放燈。當某個保護區域發生火災可以通過遠程手動釋放按鈕完成滅火功能。

6 FM200對外接口的設計

為了便于FM200自動滅火系統的維修，要求火氣探測系統和FM200系統分開設計?；饸馓綔y系統專門進行火災探測和報警并將火災信號傳輸給FM200滅火系統，FM200滅火系統專門負責滅火，因此FM200與火氣探測系統的接口設計非常關鍵。本方案中接口共有9組信號需要進行實時傳輸。

火氣探測系統到FM200共有6組信號：主配電間、變壓器間、應急間等3個區域的火警信號；主配電間、變壓器間、應急間等3個區域的30,s延遲火警信號(釋放信號)。FM200到火氣探測系統共有3組反饋信號，包括主配電間、變壓器間、應急間等3個區域的噴淋信號。

7 結 語

海洋修井機FM200自動滅火系統性能的優劣在很大程度上取決于系統功能的設計。本方案中系統的功能設計充分考慮了現場的實際情況，采用了自動控制和三地手動控制的控制模式，使得FM200系統的優勢得以充分發揮。根據該設計制作出的產品在實際應用過程中效果非常好，在4種控制方式下均能實現對保護區域的實時滅火。綜上所述，FM200自動滅火系統是一款適用于海洋平臺電氣滅火的消防系統，值得在海洋石油平臺上推廣使用?！?/p>

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

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

［3］ 何連之. FM-200氣體滅火系統應用[J]. 石油化工建設，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，FM200 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