海上平臺(tái)二氧化碳滅火系統(tǒng)的組成與設(shè)計(jì)

孫紅梅，高 山

（1.湛江南海西部石油勘察設(shè)計(jì)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(tái)二氧化碳滅火系統(tǒng)概述

1.1 定義

海上平臺(tái)一般采取無人值守的管理模式，在常規(guī)運(yùn)行過程中，往往需要滿足日常生產(chǎn)的基本操作需求，做好應(yīng)急檢修與處理，所以需要將登上平臺(tái)的人數(shù)盡可能控制在最低程度，同時(shí)也要避免出現(xiàn)人員在平臺(tái)過夜值守的情況。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，就需要確保生產(chǎn)的高度自動(dòng)化，不僅僅需要做好實(shí)時(shí)監(jiān)控與安全管理，更需要對電氣、儀表以及其他自動(dòng)化的設(shè)備進(jìn)行安全保護(hù)，這就需要做好導(dǎo)電功能的管理以及系統(tǒng)控制，確保優(yōu)良的電氣絕緣性能，此時(shí)就應(yīng)用到了海上平臺(tái)二氧化碳滅火系統(tǒng)。該系統(tǒng)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(shù)成熟度高的特征，同時(shí)還可以滿足無人值守的特征，很好地匹配了海上平臺(tái)的安全生產(chǎn)條件。

1.2 技術(shù)原理

二氧化碳消防系統(tǒng)主要借助于二氧化碳優(yōu)良的防火性能來達(dá)到阻斷燃燒的效果。臨界點(diǎn)與三相點(diǎn)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(tǒng)就是根據(jù)這個(gè)物理特征來達(dá)到滅火的技術(shù)效果。其中，二氧化碳的存儲(chǔ)方式包括兩種模式，一種屬于常溫條件下的高壓儲(chǔ)存，具體溫度為0～49℃，另外一種則是低溫低壓存儲(chǔ)，一般溫度在-20～-18℃。

2 海上平臺(tái)二氧化碳滅火系統(tǒng)的構(gòu)成

2.1 系統(tǒng)選擇

現(xiàn)階段的系統(tǒng)選擇主要是針對海上平臺(tái)的電氣房間實(shí)施科學(xué)防護(hù)，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(yōu)劣勢差異十分突出。其中，二氧化碳滅火器的特征是化學(xué)腐蝕性較小，同時(shí)能夠滿足深位置的防火特征需求，同時(shí)在采購方面也具有不錯(cuò)的優(yōu)勢，成本較低。但是，由于其濃度的問題，如果一旦出現(xiàn)濃度高于20%，很容易導(dǎo)致人員死亡的情況，嚴(yán)重阻礙了安全生產(chǎn)。所以，在進(jìn)行海上平臺(tái)二氧化碳滅火系統(tǒng)的構(gòu)成時(shí)，需要考慮到滅火環(huán)境以及人員安全的問題，選擇切實(shí)可行的系統(tǒng)來進(jìn)行施工和驗(yàn)收。在具體設(shè)計(jì)過程中，需要考慮到電氣、儀表、自控設(shè)備在封閉空間內(nèi)的需要情況，同時(shí)兼顧好經(jīng)濟(jì)效益與管理需求，這樣才能夠最大限度地確保入口壓力達(dá)到具體要求，并采取合理的滅火裝置來實(shí)現(xiàn)組合滅火，這里推薦使用高壓二氧化碳全淹式滅火系統(tǒng)。

2.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

海上平臺(tái)二氧化碳滅火系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要考慮到不同的需求，一般來說可以劃分為三種設(shè)計(jì)思路。第一種設(shè)計(jì)思路是按防護(hù)區(qū)域特征進(jìn)行設(shè)計(jì)，該模式包括全淹沒以及局部應(yīng)用的模式，能夠保護(hù)空間內(nèi)的某種物體或者所有的物體；另外一種設(shè)計(jì)思路是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特征劃分，包括組合分配與單個(gè)分配的系統(tǒng)，能夠保護(hù)多個(gè)或者一個(gè)防護(hù)區(qū)域；最后是按照貯壓的等級劃分，包括高壓、低壓系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離科學(xué)輸送。

3 海上平臺(tái)二氧化碳滅火系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求

3.1 設(shè)計(jì)原則

在進(jìn)行海上平臺(tái)二氧化碳滅火系統(tǒng)的設(shè)計(jì)時(shí)，需要做好系統(tǒng)保護(hù)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(gè)，分別組合分配好海上平臺(tái)二氧化碳滅火系統(tǒng)，具體的用量則根據(jù)保護(hù)區(qū)域的實(shí)際需求來進(jìn)行設(shè)計(jì)，同時(shí)儲(chǔ)備100%的后備二氧化碳滅火劑來使用。電氣火災(zāi)的表面主要包括表面與深位火災(zāi)兩種模式，其中表面火災(zāi)主要出現(xiàn)于電池、發(fā)電機(jī)組的房間，而深位的火災(zāi)則主要發(fā)生于應(yīng)急開關(guān)間，通過中央控制系統(tǒng)來達(dá)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(tǒng)構(gòu)成

消防系統(tǒng)的主要構(gòu)成設(shè)備包括管路、零部件、二氧化碳儲(chǔ)備鋼瓶、氮?dú)怛?qū)動(dòng)裝置以及總管的安全閥、支路壓力開關(guān)、支路自動(dòng)電磁閥以及噴嘴等。

其一，二氧化碳的消防系統(tǒng)需要通過總管來進(jìn)行匯集，二氧化碳的儲(chǔ)瓶能夠聯(lián)系在一起，管路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求整體精確，這顯得尤其關(guān)鍵。除此之外，在進(jìn)行管路設(shè)計(jì)時(shí)要達(dá)到整體設(shè)計(jì)精度的要求，管路還需要有專門的支撐設(shè)計(jì)，以避免內(nèi)部出現(xiàn)異動(dòng)，提升管路抵抗收縮變形的能力。

其二，壓力開關(guān)的設(shè)計(jì)需要考慮到二氧化碳釋放的要求，具體的位置設(shè)置在釋放的管路上。通過壓力開關(guān)能夠隨時(shí)控制保護(hù)區(qū)域的關(guān)閉，啟動(dòng)后可以實(shí)現(xiàn)二氧化碳信號的輸入與輸出，同時(shí)火災(zāi)控制信號也可以得到很好的控制。

其三，釋放速率與噴頭設(shè)計(jì)。釋放速率與噴頭需要根據(jù)火災(zāi)探測器探測到的信息來進(jìn)行判斷，二氧化碳會(huì)通過儲(chǔ)存容器經(jīng)過管線釋放到噴頭，隨后經(jīng)過噴頭進(jìn)入到指定的燃燒區(qū)域?？紤]到殘火會(huì)對流經(jīng)區(qū)域產(chǎn)生影響，所以任何的燃料本質(zhì)上都會(huì)到二氧化碳的釋放后覆蓋，所以要求持續(xù)釋放一段時(shí)間。根據(jù)具體的經(jīng)驗(yàn)來看，持續(xù)釋放60s 時(shí)間足夠?qū)埢饟錅?，但是為了?jié)約成本，可以將釋放量適當(dāng)調(diào)整到合適的區(qū)間，確保既可以滿足滅火任務(wù)要求，也可以達(dá)到縮減成本的效果；

其四，手動(dòng)釋放開關(guān)。手動(dòng)釋放開關(guān)的設(shè)計(jì)需要考慮到封閉區(qū)域的情況，可以使用全封閉或者半封閉的設(shè)計(jì)；

其五，二氧化碳釋放燈與報(bào)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(biāo)依然會(huì)導(dǎo)致人體中毒死亡。所以，需要提前設(shè)置合適的安全防護(hù)區(qū)域來確保人員的撤離。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，可以借助于自動(dòng)控制系統(tǒng)，經(jīng)過探測器與自動(dòng)控制系統(tǒng)來確保人員隔離后再進(jìn)行釋放。

3.3 防護(hù)區(qū)功能設(shè)計(jì)

在進(jìn)行防護(hù)區(qū)設(shè)計(jì)時(shí)，需要同時(shí)關(guān)注無人與有人兩種情況下的防護(hù)。當(dāng)防護(hù)區(qū)無人，那么火氣盤的控制轉(zhuǎn)換開關(guān)可以切換到自動(dòng)位置，滅火系統(tǒng)轉(zhuǎn)入到自動(dòng)控制的狀態(tài)，提升防護(hù)的級別。在探測器感測到火警信號后就會(huì)自動(dòng)發(fā)出相應(yīng)的警報(bào)，隨后指示操作人員進(jìn)行下一步的操作。在第二個(gè)部分的探測裝置發(fā)出相應(yīng)的信號后，經(jīng)過中控確認(rèn)后即可發(fā)出相應(yīng)的聯(lián)動(dòng)指令，隨后會(huì)關(guān)閉設(shè)備，經(jīng)過一段時(shí)間的延遲后，火氣盤能夠發(fā)出滅火的指令，電磁閥的動(dòng)作會(huì)逐漸變得緩慢，隨后不斷釋放氣體，經(jīng)過氣控管道來達(dá)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(shí)進(jìn)行火氣盤控制方式的轉(zhuǎn)變，開關(guān)到手動(dòng)控制的單元，隨后滅火系統(tǒng)會(huì)啟動(dòng)，控制工作隨即開啟。在開設(shè)在防護(hù)區(qū)位置的手動(dòng)釋放按鈕被按下后，短時(shí)間內(nèi)就會(huì)啟動(dòng)滅火系統(tǒng)，隨后系統(tǒng)會(huì)開展滅火作業(yè)，完成滅火的任務(wù)。實(shí)際上，無論是手動(dòng)控制還是自動(dòng)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(wù)，所以一切防護(hù)區(qū)的設(shè)計(jì)都需要圍繞這個(gè)目的開展。

4 結(jié)語

綜上所述，海上平臺(tái)二氧化碳滅火系統(tǒng)的構(gòu)建需要考慮到有人、無人兩種情況，同時(shí)兼顧好經(jīng)濟(jì)性以及系統(tǒng)穩(wěn)定性方面的條件，提升投入產(chǎn)出的效果，同時(shí)借助于PLC 控制系統(tǒng)來發(fā)揮好海上平臺(tái)二氧化碳滅火系統(tǒng)的功能與優(yōu)勢，為實(shí)現(xiàn)海上平臺(tái)的安全生產(chǎn)保駕護(hù)航。