海洋石油鉆井平臺FM200氣體滅火系統(tǒng)設(shè)計

惠海鋒， 于浩,2， 許峰， 羅強(qiáng),2

（1.寶雞石油機(jī)械有限責(zé)任公司，陜西 寶雞 721002；2.國家油氣鉆井裝備工程技術(shù)研究中心，陜西 寶雞 721002；3.陜西銀河消防科技裝備有限公司，陜西 寶雞 721303））

0 引言

FM200氣體滅火系統(tǒng)是一種高效自動的滅火系統(tǒng)，其滅火劑七氟丙烷具有較高的滅火效率、較低的滅火濃度、電絕緣性高、無傷害及清潔無污漬等優(yōu)點(diǎn)，成為海洋石油鉆井平臺滅火系統(tǒng)的首選，可廣泛應(yīng)用于海洋平臺發(fā)電機(jī)房、應(yīng)急間和主配電間等重點(diǎn)消防部位。

1 滅火原理

FM200滅火系統(tǒng)采用全淹沒滅火方式對所選防護(hù)區(qū)進(jìn)行保護(hù)，其滅火劑經(jīng)過加壓液化后可實現(xiàn)高壓儲存，并在常溫常壓下能夠全部揮發(fā)為氣體。該系統(tǒng)的滅火機(jī)理是在高溫下通過滅火劑的熱分解產(chǎn)生含氟的自由基，與燃燒反應(yīng)過程中產(chǎn)生支鏈反應(yīng)的活性自由基發(fā)生氣相作用，抑制燃燒過程中化學(xué)鏈反應(yīng)[1-2]，對于A類和B類火災(zāi)均有良好的滅火作用。

2 系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)

與傳統(tǒng)二氧化碳滅火系統(tǒng)相比，該氣體滅火系統(tǒng)主要具有以下優(yōu)點(diǎn)[3-4]：1）高效自動；2）無污染；3）結(jié)構(gòu)合理，設(shè)備壽命長；4）藥劑補(bǔ)充便利；5）經(jīng)濟(jì)性好。

3 滅火流程

FM200滅火系統(tǒng)可通過相關(guān)探測器進(jìn)行手動或自動操作。當(dāng)該系統(tǒng)處于自動工作狀態(tài)時，如果所防護(hù)區(qū)域內(nèi)發(fā)生火災(zāi)，該區(qū)域內(nèi)的感煙、感溫探測器向火災(zāi)報警控制盤發(fā)出報警信號。火災(zāi)報警控制盤經(jīng)過0~60 s的延時后，向電磁啟動閥發(fā)出動作信號釋放氮?dú)獯蜷_選擇閥，瓶頭閥隨之啟動，釋放滅火劑（七氟丙烷）至保護(hù)區(qū)進(jìn)行滅火。圖1為FM200氣體滅火系統(tǒng)流程圖。

圖1 FM200氣體滅火系統(tǒng)流程圖

4 FM200滅火系統(tǒng)工程設(shè)計

本文以寶雞石油機(jī)械有限責(zé)任公司設(shè)計的秦皇島油田32-6CEPI平臺鉆機(jī)模塊為例，分析并介紹FM200滅火系統(tǒng)及其設(shè)計方法。

4.1 工程介紹

本工程采用的FM200氣體滅火系統(tǒng)是固定全淹沒式七氟丙烷滅火系統(tǒng)，主要用于對發(fā)電機(jī)房、應(yīng)急間和主配電間進(jìn)行保護(hù)。計算主要依據(jù)《NFPA 2001潔凈氣體滅火系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)》、《GB 50370-2005氣體滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》、《DBJ 15-23-1999七氟丙烷滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》等規(guī)范。該平臺的環(huán)境溫度最高位33.5℃，最低位-14.5℃，年平均溫度為10.1℃。

表1 氣體滅火系統(tǒng)計算結(jié)果表

圖2 FM200氣體滅火系統(tǒng)P&ID圖

圖3 火災(zāi)報警控制盤布局圖

4.2 設(shè)備要求

FM200滅火系統(tǒng)主要由七氟丙烷儲備鋼瓶（主/備瓶）、氮?dú)怛?qū)動瓶、瓶頭閥、總管匯、總管匯安全閥、瓶組分配閥、電磁啟動器、選擇閥、接線盒、FM200噴頭等組成。該滅火系統(tǒng)應(yīng)能手動或自動操作，對于長期有人的封閉場所，必須采用手動控制。

FM200滅火系統(tǒng)探測器發(fā)出火災(zāi)報警信號后須存在一定延時，通常在0～60 s之間。在這個時間內(nèi)，發(fā)生聲光報警，實現(xiàn)人員快速疏散，也可通過手動按鈕防止系統(tǒng)釋放。在預(yù)設(shè)的延時時間之后，F(xiàn)M200滅火系統(tǒng)將自動釋放儲存于碳鋼儲瓶的七氟丙烷，通常七氟丙烷儲存壓力不低于4.2 MPa（表壓）（20℃），并將信號傳到火災(zāi)報警控制盤。為實現(xiàn)FM200滅火系統(tǒng)性能最優(yōu)化，要求FM200滅火系統(tǒng)的噴放時間不應(yīng)大于10 s，滅火釋放濃度為9，每個儲存容器中七氟丙烷的充裝率不應(yīng)大于950 kg/m3。同時，F(xiàn)M200滅火系統(tǒng)除正常設(shè)計使用量即最大火災(zāi)區(qū)域單次使用的七氟丙烷量以外，還應(yīng)配置100的備用儲量。

4.3 設(shè)計用量計算

FM200滅火系統(tǒng)七氟丙烷設(shè)計用量可根據(jù)下式計算得到：

式中:W為防護(hù)區(qū)七氟丙烷設(shè)計量，kg；C為七氟丙烷設(shè)計濃度，；S為七氟丙烷過熱蒸汽在101 kPa和防護(hù)區(qū)最低環(huán)境溫度下的比容，m3/kg；V為防護(hù)區(qū)凈容積，m3；K為海拔修正系數(shù)。

七氟丙烷在不同溫度下的過熱蒸汽比容，應(yīng)按式（2）計算：

式中：T為溫度，℃；K1為0.1269；K2為0.000513。

此處，T=-14.5℃為環(huán)境最低溫度，并留有設(shè)計余量。根據(jù)最大房間發(fā)電機(jī)房，計算其所需七氟丙烷為5瓶70 L瓶組，每個瓶組充裝率為242.9 kg/m3，考慮100備用，故需10瓶70 L七氟丙烷。詳細(xì)計算結(jié)果請見表1。

4.4 系統(tǒng)控制

當(dāng)保護(hù)區(qū)有火災(zāi)發(fā)生時，安裝在保護(hù)區(qū)內(nèi)的火災(zāi)探測器接收到火情后，在火災(zāi)報警控制盤上發(fā)出聲光報警信號，自動或經(jīng)操作人員現(xiàn)場確認(rèn)后開啟安裝在現(xiàn)場的釋放開關(guān)，或從火災(zāi)報警控制盤上開啟相應(yīng)的釋放開關(guān)，從而FM200滅火系統(tǒng)將自動執(zhí)行下列工作程序：完成“聯(lián)動設(shè)備”的啟動，如發(fā)出關(guān)閉風(fēng)閘、關(guān)閉通風(fēng)系統(tǒng)、關(guān)閉空調(diào)系統(tǒng)等信號，打開七氟丙烷電磁起動器、實現(xiàn)七氟丙烷氣體，完成消防滅火工作。圖2為秦皇島油田32-6CEPI平臺鉆機(jī)FM200氣體滅火系統(tǒng)P&ID圖。

FM200滅火系統(tǒng)主要是由火災(zāi)報警控制盤來控制。該系統(tǒng)需要經(jīng)常對設(shè)備及其探測系統(tǒng)進(jìn)行檢測，任何誤報警都會在火災(zāi)報警控制盤上顯示，并可能使系統(tǒng)發(fā)生自動操作。在平臺鉆機(jī)模塊上采用啟動手動控制站、火災(zāi)探測系統(tǒng)自動啟動及啟動火災(zāi)報警控制盤按鈕等三種方法實現(xiàn)系統(tǒng)的操作運(yùn)行[5-6]。圖3為該海洋平臺火災(zāi)報警控制盤布局圖。

5 結(jié)語

FM200氣體滅火系統(tǒng)是一種現(xiàn)代化、潔凈滅火系統(tǒng)，隨著海洋平臺對安全、環(huán)保要求的不斷提高，F(xiàn)M200氣體滅火系統(tǒng)將憑借其效率高、性能穩(wěn)定、污染小等優(yōu)點(diǎn)在海洋鉆機(jī)平臺的應(yīng)用會越來越廣泛。