海上平臺火氣探測設(shè)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(tǒng)由3部分組成:集散控制系統(tǒng) (DCS)、應(yīng)急關(guān)斷系統(tǒng) (ESD)和火氣監(jiān)控系統(tǒng) (F＆G)。海上平臺的中控系統(tǒng)是整個油氣生產(chǎn)系統(tǒng)實現(xiàn)自動化生產(chǎn)的基礎(chǔ)，是油氣生產(chǎn)系統(tǒng)的大腦，是油氣生產(chǎn)系統(tǒng)正常運行的保證。中控系統(tǒng)是儀表專業(yè)的重點、難點，選用的平臺中控系統(tǒng)是否合適直接關(guān)系到平臺/FPSO的安全生產(chǎn)。

火氣監(jiān)控系統(tǒng)是平臺安全系統(tǒng)的一個重要部分，對平臺可能存在或已經(jīng)發(fā)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(tǒng)，做到防患于未然，為平臺操作人員及生產(chǎn)設(shè)施提供安全保障。為了達到安全生產(chǎn)的目的，海上油氣平臺通常都會使用火氣探測設(shè)備對平臺每個區(qū)域進行火災(zāi)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(tǒng)，并通過系統(tǒng)邏輯做出相應(yīng)處理，啟動相應(yīng)的報警、消防及關(guān)斷系統(tǒng)從而保障設(shè)備免受損失能夠正常運行。

火氣探測設(shè)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(tài)燈等。

1 室內(nèi)火災(zāi)探測與探測器布置

海上平臺的房間主要有設(shè)備/控制間、電氣開關(guān)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(nèi)發(fā)生火災(zāi)會產(chǎn)生大量的煙和熱，在室內(nèi)，煙和熱會很快聚集，根據(jù)這個特性我們采用煙和熱探測器。煙和熱探測器根據(jù)所采用技術(shù)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(yīng)用什么樣的探頭才能更有效、更快速的探測到火災(zāi)的發(fā)生，這就涉及到探測器選型的問題。然后根據(jù)各個探測器探測的有效范圍的不同以及相關(guān)規(guī)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(yīng)用中優(yōu)先選用可重復(fù)使用的熱探測器。

2)應(yīng)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(yīng)布置在加熱器、經(jīng)常開關(guān)的門以及其他經(jīng)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(yīng)選用定溫型的熱探測器。

4)典型的探測器的規(guī)定值為:定溫型，高于區(qū)域內(nèi)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(nèi)布置熱探測器的明確要求。當(dāng)熱探測器布置在天花板上時離墻的距離至少為10cm;當(dāng)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(yīng)標以帶色編碼;當(dāng)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(yīng)在平滑天花板上布置規(guī)范要求距離的0.7倍之內(nèi)，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(nèi)的任何區(qū)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(nèi)的火災(zāi)探測，用于火災(zāi)發(fā)生時有煙的場所。儲物間、設(shè)備/控制間、開關(guān)間、UPS間、安全區(qū)的通風(fēng)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(yīng)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(yīng)將煙探測器 (帶有靈敏度調(diào)節(jié)裝置的煙探測器)的報警點調(diào)低。

2)煙探測器不應(yīng)布置在氣源擴散處附近，例如加熱通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的供氣管道?？諝饬鲃訒档瓦M入探測器電離室內(nèi)的煙濃度，影響探測器的靈敏度。煙探測器應(yīng)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(yīng)對其加上濾網(wǎng)以防止誤報警并延長使用壽命。

4)根據(jù)NFPA 72E中對于在房間內(nèi)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(yīng)布置為朝向加熱通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的空氣回流開口處;當(dāng)布置在天花板上時，距墻的距離不應(yīng)少于10cm;當(dāng)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(nèi)，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(guī)范中要求在生活區(qū)和值班房中布置煙探測器。在有人居住的房間和走廊內(nèi)，應(yīng)根據(jù)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(zāi)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(chǎn)設(shè)備，這些設(shè)備中的油氣，都是易燃易爆的危險品。甲板上生產(chǎn)作業(yè)頻繁，發(fā)生火災(zāi)的可能性很大，并且它是一個完全敞開的區(qū)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(nèi)0.092 m2的設(shè)備中發(fā)生火災(zāi)的火焰。

2)火焰探測器為視線性設(shè)備。在使用中應(yīng)不存在結(jié)構(gòu)構(gòu)件、設(shè)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(zāi)可能發(fā)生并迅速增強的處所。

4)火焰探測器不應(yīng)布置在當(dāng)火焰出現(xiàn)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(shè)施時，易熔塞環(huán)路是使用最廣泛的熱探測器系統(tǒng)。在探測區(qū)域的上方布置有連接在不銹鋼管環(huán)路上的易熔塞，環(huán)路內(nèi)加壓充滿儀表氣，當(dāng)易熔塞被加熱 (典型的熔點溫度為100℃)熔化時，平臺安全系統(tǒng)的易熔塞環(huán)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(fù)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(qū)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(fā)電機:每一個燃油盤管、節(jié)流閥和泵布置一個易熔塞。

2.2.3 壓縮機

往復(fù)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(qū)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(zāi)探測器外，平臺上的火災(zāi)報警還包括人員發(fā)現(xiàn)的火災(zāi)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(shè)施區(qū)域的出口及設(shè)備集中區(qū)。

2)生活區(qū)。走廊、倉房、飯廳娛樂間、廚房、報房、公用設(shè)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(guī)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(zāi)控制盤

火災(zāi)控制盤應(yīng)放在設(shè)施的中央控制區(qū)內(nèi)。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(zāi)控制盤的使用壽命以及維修方便，最好將其置于室內(nèi)。

2.5 可燃氣探測

可燃氣體探測系統(tǒng)的設(shè)計目的是為了探測工藝設(shè)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(fēng)和HVAC系統(tǒng)進入房間。

可燃氣體探測器的數(shù)量和位置由海上平臺設(shè)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(shè)施上的可燃氣體泄漏，生產(chǎn)測試設(shè)備及管線，井口區(qū)，機械通風(fēng)和暖通空調(diào)系統(tǒng)的進氣通道。但是當(dāng)通風(fēng)口很多時，若在每個通風(fēng)口均布置一個探測器，會使造價增加。可以在房間內(nèi)布置2個氣探頭表決形式或應(yīng)用收發(fā)式可燃氣體探測器來降低成本。探測器探測頭應(yīng)安裝在固體表面上，盡可能的不受震動，其位置應(yīng)便于維修。布置可燃氣體探測器一般按照以下規(guī)則。

1)對于要求區(qū)域覆蓋且釋放的可燃氣體或氣態(tài)混合物密度大于空氣的裝置，探測器應(yīng)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(yīng)為1000～1300cm。在每一個因可燃氣體探測器的動作可引起關(guān)斷的處所應(yīng)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(qū)域覆蓋且釋放的可燃氣體或氣態(tài)混合物密度小于空氣的處所，探測器探測頭應(yīng)布置在所保護的設(shè)備或區(qū)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(qū)域。在條件允許的情況下，探測器應(yīng)布置在區(qū)域內(nèi)，并且高于會改變空氣流動方式的結(jié)構(gòu)鋼、管線和設(shè)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(guān)斷的處所，應(yīng)使用探測器組對表決。

3)對于要求區(qū)域覆蓋的室內(nèi)裝置，應(yīng)根據(jù)加熱和通風(fēng)系統(tǒng)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(guān)斷的處所應(yīng)使用探測器組對。

4)對于特殊的設(shè)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(yīng)布置在接近蓋密封區(qū)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?？赏ㄟ^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(yīng)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(jīng)驗法則是:一個可燃氣體探測器 (當(dāng)安裝在250cm高的天花板上時)能夠探測大約36m2的范圍。由于經(jīng)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(yīng)布置在無通風(fēng)的區(qū)域，平臺上的風(fēng)閘通風(fēng)口處經(jīng)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(dǎo)向板來保護探測器不受通風(fēng)影響。在探測器暴露于水的情況下應(yīng)使用防濺罩。