海上石油鉆采平臺生活樓火災關斷邏輯探討

摘 要：海上石油鉆采綜合平臺的火災報警設計時至今日，已經(jīng)發(fā)展到一個相對成型的階段。新建的某平臺沿用相關規(guī)范和習慣做法，但在一些細節(jié)上，還應探討和優(yōu)化，主要表現(xiàn)在生活樓火災的等級劃分、不同火災等級與平臺生產(chǎn)模塊火災報警的相互影響等，并對如何確保平臺安全，又保證平穩(wěn)生產(chǎn)提出建議。

關鍵詞：鉆采平臺；生活樓；火災報警

中圖分類號：TE54

海上石油鉆采平臺設置控制系統(tǒng)的主要目的是：保證作業(yè)人員的人身安全，保證生產(chǎn)的持續(xù)性，保護平臺及其設施。從功能上分，平臺上的中控系統(tǒng)分為3個子系統(tǒng)：過程控制系統(tǒng)（PCS）、緊急關斷系統(tǒng)（ESD）和火氣探測系統(tǒng)（FGS）。

過程控制系統(tǒng)是使生產(chǎn)工藝流程中的溫度、壓力、流量、液位等過程控制參數(shù)接近給定值或保持在給定范圍內(nèi)，確保持續(xù)生產(chǎn)的自動控制系統(tǒng)，一般由DCS （集散控制系統(tǒng)，Distributed Control System）實現(xiàn)的。

緊急關斷系統(tǒng)（ESD）是一種專用的安全保護系統(tǒng)，獨立于PCS之外，其安全級別高于PCS。在正常情況下，ESD是處于靜態(tài)的，不需要人為干預，作為安全保護系統(tǒng)，凌駕于過程控制之上，實時在線監(jiān)測裝置的安全性。只有當生產(chǎn)裝置出現(xiàn)緊急情況時，不需要經(jīng)過PCS，而直接由ESD發(fā)出保護聯(lián)鎖信號，對現(xiàn)場設備進行安全保護，避免危險擴散而造成損失。

火氣探測系統(tǒng)（FGS）通常和平臺的消防系統(tǒng)一起，旨在及時、準確地探測到可能發(fā)生或已經(jīng)發(fā)生的火情或氣體泄漏，并及時采取相應的安全措施（如報警、關斷、消防等），以保護平臺人員和設備的安全。

1 相關規(guī)范的要求

對于火氣探測系統(tǒng)，由于該系統(tǒng)負責監(jiān)控平臺的火情及其隱患，因此在保護人員生命及財產(chǎn)安全的作用就顯得尤其重要。多年來海洋石油領域已經(jīng)形成了一整套完善的標準和規(guī)范，如在《海上固定平臺安全規(guī)則》有以下規(guī)定：

14.2.3.1：在生活區(qū)和生產(chǎn)區(qū)、公用區(qū)應按所用規(guī)范、標準的規(guī)定安裝熱探測器、煙探測器或火焰（紫外線、紅外線）探測器以及其它類型的探測器、易熔塞回路以便及早地探測到火災， 并在火災盤上和火災現(xiàn)場進行報警， 同時能自動或手動進行相應的關斷， 以切斷火災區(qū)域的油氣流和該區(qū)域的通風系統(tǒng)和電源以及停止火災區(qū)域機器設備的運轉(zhuǎn)及燃油供應（不包括應急電源及消防泵）。

14.2.3.2：平臺上還應設有手動火災報警裝置， 其安裝地點應在人們易于到達的地方和脫險通道的關鍵部位。

2 某平臺生活樓設計情況介紹

某平臺是2011年成功投入試生產(chǎn)的鉆采綜合平臺。該平臺上火氣探測系統(tǒng)分為3個部分，分別監(jiān)控鉆機模塊、生活樓和生產(chǎn)區(qū)（組塊）的火氣狀態(tài)：

（1）鉆機模塊配備獨立的系統(tǒng)控制器和可尋址盤。

（2）生活樓配備可尋址盤，主要采集生活樓內(nèi)的煙探頭、熱探頭、手動報警站等現(xiàn)場設備的報警信號，煙熱探頭主要布置在生活樓內(nèi)各房間內(nèi)和走廊頂部，手動報警站則布置在進出生活樓的門旁和生活樓外樓梯口處。生活樓現(xiàn)場火氣設備報警信息經(jīng)內(nèi)部邏輯處理后，控制生活樓內(nèi)包括中央空調(diào)、風機風閘、配電系統(tǒng)等設備的啟停。而在生活樓可尋址盤與組塊火氣探測系統(tǒng)、應急關斷系統(tǒng)之間，通過硬線將相關信號送至組塊火氣探測系統(tǒng)，同時也接收組塊火氣探測系統(tǒng)和應急關斷系統(tǒng)傳來的硬線信號并執(zhí)行相應的關斷，生活樓現(xiàn)場探頭的實時狀態(tài)通過冗余的RS485通訊電纜送至組塊中控系統(tǒng)進行集中顯示。

（3）整個平臺的火氣探測系統(tǒng)和應急關斷系統(tǒng)的中央控制器設在組塊。組塊火氣探測系統(tǒng)接收組塊各探頭的報警信號后啟動消防、廣播系統(tǒng)等，并通過硬線將相關信號傳遞給應急關斷系統(tǒng)執(zhí)行關斷。另外，組塊火氣探測系統(tǒng)還接收鉆機模塊和生活樓通過硬線傳遞的報警信號，進行生產(chǎn)關斷、啟動消防系統(tǒng)和廣播系統(tǒng)等。該火氣探測系統(tǒng)關系如圖1所示。

圖1 某平臺火氣探測系統(tǒng)簡圖

其中，生活樓可尋址盤輸出到組塊火氣探測系統(tǒng)的2個硬線信號分別為：

（1）生活樓確認火災報警信號；

（2）生活樓可尋址盤故障報警信號

組塊火氣探測系統(tǒng)輸出到生活樓可尋址盤的5個硬線信號分別為：

（1）組塊確認的火災報警信號；

（2）組塊確認的可燃氣泄露報警信號；

（3）生活樓通風口處確認的火災報警信號；

（4）生活樓通風口處確認的可燃氣泄露報警信號；

（5）生活樓通風口處可燃氣探頭20%LEL報警信號。

3 優(yōu)化建議探討

按照目前該平臺生活樓火氣探測系統(tǒng)的因果邏輯設置，生活樓煙熱探頭表決報警或人為按下生活樓內(nèi)任一手動報警站，將觸發(fā)生活樓確認火災信號，該信號除引起生活樓相關設備關停外，還會傳送到組塊的火氣探測系統(tǒng)，并引起組塊生產(chǎn)關斷。依據(jù)該設計思路，若作業(yè)人員在生活樓附近發(fā)現(xiàn)平臺上的任何地方發(fā)生火情，將就近按下手動報警站，通過生活樓可尋址盤間接觸發(fā)組塊生產(chǎn)關停，從而保障平臺的安全。針對此種情況，當前的設置是無可厚非，但在生活樓房間內(nèi)煙熱探頭表決引起的火災報警情況下，也會引發(fā)組塊生產(chǎn)關停，對于現(xiàn)場來說意味著關斷范圍的擴大，這種擴大的必要性值得商榷，筆者認為是沒有必要的。

如何實現(xiàn)“嚴格、合理地設計應急關斷系統(tǒng)的關斷級別， 使之既能保障人員和設備的安全又可避免不必要的大范圍的關斷”呢？筆者根據(jù)現(xiàn)場實際情況，建議生活樓可尋址盤到組塊火氣探測系統(tǒng)的硬線信號增加1個，即：將煙熱探頭表決的火災報警信號與手動報警站觸發(fā)的關斷信號區(qū)分開，分別送到組塊火氣探測系統(tǒng)。組塊火氣探測系統(tǒng)接收到生活樓煙熱探頭表決的火災報警信號時，只觸發(fā)廣播告警，無須觸發(fā)生產(chǎn)關停；在接收到生活樓手動報警站觸發(fā)的關斷信號時，才引發(fā)生產(chǎn)關停。這樣就既可以維持火氣探測系統(tǒng)對平臺安全的保護作用，又能避免關斷的無端擴大。

4 總結

平臺中控系統(tǒng)的FGS和ESD因果邏輯設置必須慎之又慎，需要對各種具體的情況進行因果分析，既要保障平臺人員和設備的安全，又要防止關斷范圍的無端擴大，影響現(xiàn)場的生產(chǎn)時效。因此，每一次新平臺的工程建設都應積極回顧、審查和探討現(xiàn)有平臺的FGS和ESD因果邏輯，以便不斷地優(yōu)化和完善，力爭做到既滿足標準規(guī)范的要求，又能符合實際生產(chǎn)的需要。

參考文獻：

[1]中華人民共和國能源部.海上固定平臺安全規(guī)則[S].

[2]API RP 14G 《敞開式海上生產(chǎn)平臺防火與消防的推薦做法》[S].

作者簡介：何啟洪（1973-）廣東高要人，本科，中級職稱，研究方向：海洋石油工程建設項目管理。

作者單位：

中海石油（中國）有限公司深圳分公司，廣東深圳 518067；海洋石油工程股份有限公司，天津 300451；海洋石油工程股份有限公司，天津 300451