石油化工消防泵房電氣設(shè)計

童 濤

陜煤集團(tuán)勝幫科技股份有限公司 西安 710065

隨著我國石油化工行業(yè)的迅速發(fā)展，同時也伴隨著安全生產(chǎn)問題不斷涌現(xiàn)，石油化工消防問題顯得尤為重要。目前，石油化工全廠重要設(shè)施——消防泵房的負(fù)荷等級、供電方式、消防泵過載與堵轉(zhuǎn)及應(yīng)急照明啟動等因現(xiàn)行相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范存在模糊之處，以及石油化工消防電氣自身特殊性，不僅讓設(shè)計者困惑，也使審圖者無法做到標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一。筆者結(jié)合石油化工多年的工程設(shè)計和審圖經(jīng)驗，就此展開闡述，希望對石油化工消防泵房電氣設(shè)計有借鑒意義。

1 設(shè)計依據(jù)

石油化工行業(yè)電氣消防設(shè)計依據(jù)的防火規(guī)范主要有：《石油化工企業(yè)設(shè)計防火標(biāo)準(zhǔn)》(2018版)GB50160-2008、《建筑設(shè)計防火規(guī)范》(2018版)GB50016-2014和《石油天然氣工程設(shè)計防火規(guī)范》GB50183-2004。

按照GB50160-2008(2018版)第9.1.1，大中型石油化工企業(yè)消防水泵房用電負(fù)荷為一級負(fù)荷。這里需要特別區(qū)分并重點說明的是，對于存在“兩重點一重大”(即重點監(jiān)管危險化工工藝、重點監(jiān)管危險化學(xué)品和危險化學(xué)品重大危險源)，雖規(guī)模較大，但其本身屬于精細(xì)化工，比如：樹脂、涂料等，按照《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)危險化學(xué)設(shè)計管理的通知》(安監(jiān)總管三〔2013〕76號)第14條，以最嚴(yán)格的安全條款，即防火應(yīng)按GB50160-2008(2018版)執(zhí)行。

如上所述規(guī)模較大的精細(xì)化工，存在“兩重點一重大”，但其僅是總圖專業(yè)對防火間距的嚴(yán)苛執(zhí)行，其產(chǎn)品物料性質(zhì)并不屬于石油化工類，所以電氣不能“生搬硬套”地混淆執(zhí)行GB50160-2008(2018版)，而是應(yīng)該從實際產(chǎn)品物料性質(zhì)類別出發(fā)，電氣防火規(guī)范應(yīng)依照GB50016-2014(2018版)第10.1.2，室外消防用水量大于30L/s的廠房(倉庫)，或室外消防用水量大于35L/s可燃材料堆場、可燃?xì)怏w儲罐(區(qū))和甲乙類液體儲罐(區(qū))，消防用電按二級負(fù)荷供電實施。

2 消防泵房的供電

2.1 負(fù)荷等級

綜上所述，除了大中型石油化工企業(yè)消防用電為一級負(fù)荷外，其他的石油化工企業(yè)、規(guī)模較大的“兩重點一重大”，僅總圖防火間距按GB50160-2008(2018版)執(zhí)行的精細(xì)化工等，消防用電負(fù)荷均為二級。

依據(jù)《供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》GB50052-2009第3.0.2，一級負(fù)荷應(yīng)由雙重電源供電，當(dāng)一電源發(fā)生故障時，另一電源不應(yīng)同時受到損壞；同時由GB50052-2009第3.0.7，二級負(fù)荷供電系統(tǒng)由兩回路供電。一級負(fù)荷供電要求電源備份和線路備份，并在末端配電箱切換；二級負(fù)荷供電不要求電源備份，但線路要備份并在末端配電箱切換。二者都要求線路有兩個獨(dú)立的部分，前者還強(qiáng)調(diào)電源的獨(dú)立性。一、二級負(fù)荷的區(qū)別與聯(lián)系見表1。

表1 一、二級負(fù)荷的區(qū)別與聯(lián)系

2.2 電源來源

依據(jù)GB50016-2014(2018版)第10.1.6，消防用電設(shè)備應(yīng)采用專用的供電回路，當(dāng)建筑內(nèi)的生產(chǎn)、生活用電被切斷時，應(yīng)仍能保證消防用電。所謂“專用供電回路”指從低壓總配電室或分配電室至消防設(shè)備或消防設(shè)備室(消防水泵房)最末級配電箱配電線路。同時按照《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》JGJ16-2008第7.2.1，照明、電力、消防及其他防災(zāi)用電負(fù)荷，應(yīng)分別自成配電系統(tǒng)，這就需要明確“專用供電回路”與“自成配電系統(tǒng)”在實際設(shè)計中實施的問題，尤其是當(dāng)建筑采用低壓進(jìn)線時，是否需要單獨(dú)消防進(jìn)線。

就單體建筑而言，不設(shè)變電所，則其低壓進(jìn)線就是該建筑的供電電源，因石油化工在高(中)壓電源進(jìn)線時，已滿足一、二級負(fù)荷的“雙重電源”或“雙回路”的要求，且消防和非消防回路在廠區(qū)總變配電室低壓側(cè)封閉母線處各成獨(dú)立體系，保證了建筑單體內(nèi)消防設(shè)備的專用回路配電，所以對于僅服務(wù)于本建筑單體的消防設(shè)備，不需要單獨(dú)消防進(jìn)線。

但諸如消防泵等還服務(wù)于其他建筑單體的消防設(shè)備，則需要采用單獨(dú)消防進(jìn)線。當(dāng)然，也并不像一些審圖公司過分強(qiáng)調(diào)的消防進(jìn)線必須引自廠區(qū)總變配電站，其引自就近車間、裝置或單元的分配電室即可，這就是GB50016-2014(2018版)第10.1.6條文解釋“分配電室”的要求。

總之，不管是從變電所還是建筑物為低壓電纜進(jìn)線，必須保證消防用電設(shè)備專用供電回路使用單獨(dú)的饋電斷路器。

2.3 供電方式

按照GB50016-2014(2018版)第10.1.8，消防水泵房消防用電設(shè)備的供電，應(yīng)在其配電線路的最末一級配電箱自動切換，并結(jié)合JGJ16-2008第7.2.1，消防水泵房供電方式一般會有兩種方案，見圖1。

圖1 消防水泵房供電方式

在實際工程設(shè)計中，包括審圖公司在內(nèi)，大多極力推薦“方案一”，甚至認(rèn)為“方案二”是錯誤的，習(xí)慣上將消防水泵房內(nèi)所有用電設(shè)備全部接入雙電源切換箱自成系統(tǒng)。但根據(jù)《消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》GB51309-2018第3.3.2，應(yīng)急照明配電箱或集中電源輸出回路嚴(yán)禁接入系統(tǒng)以外的開關(guān)裝置、插座及其他負(fù)載。因為接入其他負(fù)荷勢必會影響系統(tǒng)組成和功能的完整性，且由于負(fù)載的類型和載荷不確定，會直接影響系統(tǒng)的應(yīng)急啟動和持續(xù)應(yīng)急時間，所以消防應(yīng)急照明和其他消防負(fù)荷采用“方案一”供電方式是堅決不允許的。

3 消防水泵的過載和堵轉(zhuǎn)

在石油化工生產(chǎn)中，消防泵是一種極其重要的電氣設(shè)備，依據(jù)JGJ16-2008第7.6.4，消防水泵的突然斷電比線路過負(fù)荷造成的損失更大，該線路的過負(fù)荷保護(hù)應(yīng)作用于信號而不應(yīng)切換電源。所以，消防泵在運(yùn)行工作時，斷路器過載保護(hù)只作用于信號。

但同時由于消防泵的特殊性，并非長期投入使用而容易生銹，從而引起電動機(jī)過載和堵轉(zhuǎn)。一旦堵轉(zhuǎn)，電動機(jī)不轉(zhuǎn)動，水泵根本無法工作，且在短時間內(nèi)燒毀。所以，依據(jù)《通用用電設(shè)備配電設(shè)計規(guī)范》GB50055-2011第2.3.1，短時工作或斷續(xù)周期工作的電動機(jī)，當(dāng)電動機(jī)運(yùn)行中可能堵轉(zhuǎn)時，應(yīng)裝設(shè)電動機(jī)堵轉(zhuǎn)的過載保護(hù)。

基于以上兩點，消防泵選擇電動機(jī)時除考慮不同段特殊工況外，還應(yīng)對堵轉(zhuǎn)和過載分別進(jìn)行處理，均不再裝設(shè)除短路和堵轉(zhuǎn)保護(hù)外的其他過載保護(hù)，但需裝設(shè)切斷電源的堵轉(zhuǎn)保護(hù)，堵轉(zhuǎn)延時時間8～20s，且最少在3倍電動機(jī)額定電流下保證3min不脫扣。故結(jié)合消防泵電動機(jī)特殊工況下的選型，其斷路器額定電流不低于115%電動機(jī)額定電流，應(yīng)提供瞬動保護(hù)，整定值不超過20倍額定電流，這樣就同時解決了“只報警不跳閘”和消防泵的堵轉(zhuǎn)兩個問題。

4 應(yīng)急照明的啟動

由GB50016-2014(2018版)第10.1.8和JGJ16-2008第13.8.6，消防水泵房應(yīng)設(shè)應(yīng)急照明，其作業(yè)面的最低照度不低于正常照明的照度，且最少持續(xù)供電時間≥180min。備用照明一般可采用自帶蓄電池的非集電源型消防應(yīng)急照明和設(shè)置EPS電源的集中電源型消防應(yīng)急照明，且其控制型式對每一種電源型式來講，均可以采用非集中控制型和控制型兩種。依據(jù)《火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》GB 50116-2013第4.9.1，自帶蓄電池(非集中電源)非集中控制型，應(yīng)由消防聯(lián)動控制器聯(lián)動消防應(yīng)急照明箱來實現(xiàn)；或依據(jù)GB51309-2018第3.7.5，非集中控制自帶蓄電池型，由火災(zāi)報警控制器來控制其配接的非持續(xù)型照明燈具應(yīng)急點亮、持續(xù)型燈具由節(jié)電點亮模式轉(zhuǎn)入應(yīng)急點亮模式。所以，之前的設(shè)計一般采用應(yīng)急照明配電箱進(jìn)線斷路器設(shè)置附件分勵脫扣，在火災(zāi)時強(qiáng)制點亮的方法。

按照GB51309-2018第3.1.2，石油化工都設(shè)置有消防控制室及火災(zāi)自動報警系統(tǒng)，應(yīng)采用消防應(yīng)急照明集中控制型，即應(yīng)急照明系統(tǒng)為集中電源(EPS)集中控制型和自帶蓄電池非集中電源集中控制型。按照GB51309-2018第3.6.8，火災(zāi)確認(rèn)后，應(yīng)急照明控制按預(yù)設(shè)邏輯手、自動控制系統(tǒng)的應(yīng)急啟動，由應(yīng)急照明控制器的一個信號統(tǒng)一控制應(yīng)急點亮。

按照GB51309-2018第3.2.1，石油化工消防應(yīng)急照明均選用A型燈具(工作電源≤36VDC)，采用可不切斷供電，使燈具在主電狀態(tài)下點亮，當(dāng)應(yīng)急照明配電箱輸出回路無電源輸出時，連接燈具轉(zhuǎn)入應(yīng)急點亮狀態(tài)，這與之前采用的220VAC供電電源、接收到應(yīng)急轉(zhuǎn)換聯(lián)動控制信號后立即切斷輸出回路供電并轉(zhuǎn)入應(yīng)急亮點狀態(tài)大為不同?，F(xiàn)在對石油化工而言，已經(jīng)不存在通過應(yīng)急照明配電箱進(jìn)線斷路器附件分勵脫扣、火災(zāi)強(qiáng)制點亮的模式。

5 結(jié)語

本文通過對石油化工全廠重要設(shè)施——消防泵房的電氣設(shè)計進(jìn)行討論分析，旨在解決因規(guī)范的模糊或理解問題帶來設(shè)計及審圖的困惑、不統(tǒng)一，甚至混亂，也有利于消防泵房的施工及驗收工作。此外，對于石油化工的其他消防電氣設(shè)計，亦具有一定的借鑒作用。