海上平臺二氧化碳滅火系統的組成與設計

孫紅梅，高 山

（1.湛江南海西部石油勘察設計有限公司，廣東湛江 524057；2.海洋石油工程股份有限公司，天津 300452）

1 海上平臺二氧化碳滅火系統概述

1.1 定義

海上平臺一般采取無人值守的管理模式，在常規運行過程中，往往需要滿足日常生產的基本操作需求，做好應急檢修與處理，所以需要將登上平臺的人數盡可能控制在最低程度，同時也要避免出現人員在平臺過夜值守的情況。為了實現這個目標，就需要確保生產的高度自動化，不僅僅需要做好實時監控與安全管理，更需要對電氣、儀表以及其他自動化的設備進行安全保護，這就需要做好導電功能的管理以及系統控制，確保優良的電氣絕緣性能，此時就應用到了海上平臺二氧化碳滅火系統。該系統主要借助于二氧化碳特殊的阻燃性能，具有滅火效率較高、技術成熟度高的特征，同時還可以滿足無人值守的特征，很好地匹配了海上平臺的安全生產條件。

1.2 技術原理

二氧化碳消防系統主要借助于二氧化碳優良的防火性能來達到阻斷燃燒的效果。臨界點與三相點附近的二氧化碳一般是以氣液共存的模式存在的，滅火系統就是根據這個物理特征來達到滅火的技術效果。其中，二氧化碳的存儲方式包括兩種模式，一種屬于常溫條件下的高壓儲存，具體溫度為0～49℃，另外一種則是低溫低壓存儲，一般溫度在-20～-18℃。

2 海上平臺二氧化碳滅火系統的構成

2.1 系統選擇

現階段的系統選擇主要是針對海上平臺的電氣房間實施科學防護，主要借助于二氧化碳、七氟丙烷等材料來作為滅火劑，其具體的優劣勢差異十分突出。其中，二氧化碳滅火器的特征是化學腐蝕性較小，同時能夠滿足深位置的防火特征需求，同時在采購方面也具有不錯的優勢，成本較低。但是，由于其濃度的問題，如果一旦出現濃度高于20%，很容易導致人員死亡的情況，嚴重阻礙了安全生產。所以，在進行海上平臺二氧化碳滅火系統的構成時，需要考慮到滅火環境以及人員安全的問題，選擇切實可行的系統來進行施工和驗收。在具體設計過程中，需要考慮到電氣、儀表、自控設備在封閉空間內的需要情況，同時兼顧好經濟效益與管理需求，這樣才能夠最大限度地確保入口壓力達到具體要求，并采取合理的滅火裝置來實現組合滅火，這里推薦使用高壓二氧化碳全淹式滅火系統。

2.2 系統設計

海上平臺二氧化碳滅火系統的設計需要考慮到不同的需求，一般來說可以劃分為三種設計思路。第一種設計思路是按防護區域特征進行設計，該模式包括全淹沒以及局部應用的模式，能夠保護空間內的某種物體或者所有的物體；另外一種設計思路是系統結構特征劃分，包括組合分配與單個分配的系統，能夠保護多個或者一個防護區域；最后是按照貯壓的等級劃分，包括高壓、低壓系統，從而實現遠距離科學輸送。

3 海上平臺二氧化碳滅火系統的設計要求

3.1 設計原則

在進行海上平臺二氧化碳滅火系統的設計時，需要做好系統保護電氣房間的分析工作，本次研究的對象主要的電氣房間有8個，分別組合分配好海上平臺二氧化碳滅火系統，具體的用量則根據保護區域的實際需求來進行設計，同時儲備100%的后備二氧化碳滅火劑來使用。電氣火災的表面主要包括表面與深位火災兩種模式，其中表面火災主要出現于電池、發電機組的房間，而深位的火災則主要發生于應急開關間，通過中央控制系統來達到深位控制可以有效解決火情延遲的情況，提升安全級別。

3.2 系統構成

消防系統的主要構成設備包括管路、零部件、二氧化碳儲備鋼瓶、氮氣驅動裝置以及總管的安全閥、支路壓力開關、支路自動電磁閥以及噴嘴等。

其一，二氧化碳的消防系統需要通過總管來進行匯集，二氧化碳的儲瓶能夠聯系在一起，管路系統的設計要求整體精確，這顯得尤其關鍵。除此之外，在進行管路設計時要達到整體設計精度的要求，管路還需要有專門的支撐設計，以避免內部出現異動，提升管路抵抗收縮變形的能力。

其二，壓力開關的設計需要考慮到二氧化碳釋放的要求，具體的位置設置在釋放的管路上。通過壓力開關能夠隨時控制保護區域的關閉，啟動后可以實現二氧化碳信號的輸入與輸出，同時火災控制信號也可以得到很好的控制。

其三，釋放速率與噴頭設計。釋放速率與噴頭需要根據火災探測器探測到的信息來進行判斷，二氧化碳會通過儲存容器經過管線釋放到噴頭，隨后經過噴頭進入到指定的燃燒區域。考慮到殘火會對流經區域產生影響，所以任何的燃料本質上都會到二氧化碳的釋放后覆蓋，所以要求持續釋放一段時間。根據具體的經驗來看，持續釋放60s 時間足夠將殘火撲滅，但是為了節約成本，可以將釋放量適當調整到合適的區間，確保既可以滿足滅火任務要求，也可以達到縮減成本的效果；

其四，手動釋放開關。手動釋放開關的設計需要考慮到封閉區域的情況，可以使用全封閉或者半封閉的設計；

其五，二氧化碳釋放燈與報警裝置。二氧化碳本身也具有一定的毒性，如果空氣中二氧化碳的含量超標依然會導致人體中毒死亡。所以，需要提前設置合適的安全防護區域來確保人員的撤離。為了實現這個目標，可以借助于自動控制系統，經過探測器與自動控制系統來確保人員隔離后再進行釋放。

3.3 防護區功能設計

在進行防護區設計時，需要同時關注無人與有人兩種情況下的防護。當防護區無人，那么火氣盤的控制轉換開關可以切換到自動位置，滅火系統轉入到自動控制的狀態，提升防護的級別。在探測器感測到火警信號后就會自動發出相應的警報，隨后指示操作人員進行下一步的操作。在第二個部分的探測裝置發出相應的信號后，經過中控確認后即可發出相應的聯動指令，隨后會關閉設備，經過一段時間的延遲后，火氣盤能夠發出滅火的指令，電磁閥的動作會逐漸變得緩慢，隨后不斷釋放氣體，經過氣控管道來達到選擇閥的釋放以及滅火劑的控制使用。在有人的情況下，則需要及時進行火氣盤控制方式的轉變，開關到手動控制的單元，隨后滅火系統會啟動，控制工作隨即開啟。在開設在防護區位置的手動釋放按鈕被按下后，短時間內就會啟動滅火系統，隨后系統會開展滅火作業，完成滅火的任務。實際上，無論是手動控制還是自動控制，最終的目的都是在人員確保安全的情況下完成滅火任務，所以一切防護區的設計都需要圍繞這個目的開展。

4 結語

綜上所述，海上平臺二氧化碳滅火系統的構建需要考慮到有人、無人兩種情況，同時兼顧好經濟性以及系統穩定性方面的條件，提升投入產出的效果，同時借助于PLC 控制系統來發揮好海上平臺二氧化碳滅火系統的功能與優勢，為實現海上平臺的安全生產保駕護航。