海洋石油鉆井平臺FM200氣體滅火系統設計

惠海鋒， 于浩,2， 許峰， 羅強,2

（1.寶雞石油機械有限責任公司，陜西 寶雞 721002；2.國家油氣鉆井裝備工程技術研究中心，陜西 寶雞 721002；3.陜西銀河消防科技裝備有限公司，陜西 寶雞 721303））

0 引言

FM200氣體滅火系統是一種高效自動的滅火系統，其滅火劑七氟丙烷具有較高的滅火效率、較低的滅火濃度、電絕緣性高、無傷害及清潔無污漬等優點，成為海洋石油鉆井平臺滅火系統的首選，可廣泛應用于海洋平臺發電機房、應急間和主配電間等重點消防部位。

1 滅火原理

FM200滅火系統采用全淹沒滅火方式對所選防護區進行保護，其滅火劑經過加壓液化后可實現高壓儲存，并在常溫常壓下能夠全部揮發為氣體。該系統的滅火機理是在高溫下通過滅火劑的熱分解產生含氟的自由基，與燃燒反應過程中產生支鏈反應的活性自由基發生氣相作用，抑制燃燒過程中化學鏈反應[1-2]，對于A類和B類火災均有良好的滅火作用。

2 系統優點

與傳統二氧化碳滅火系統相比，該氣體滅火系統主要具有以下優點[3-4]：1）高效自動；2）無污染；3）結構合理，設備壽命長；4）藥劑補充便利；5）經濟性好。

3 滅火流程

FM200滅火系統可通過相關探測器進行手動或自動操作。當該系統處于自動工作狀態時，如果所防護區域內發生火災，該區域內的感煙、感溫探測器向火災報警控制盤發出報警信號。火災報警控制盤經過0~60 s的延時后，向電磁啟動閥發出動作信號釋放氮氣打開選擇閥，瓶頭閥隨之啟動，釋放滅火劑（七氟丙烷）至保護區進行滅火。圖1為FM200氣體滅火系統流程圖。

圖1 FM200氣體滅火系統流程圖

4 FM200滅火系統工程設計

本文以寶雞石油機械有限責任公司設計的秦皇島油田32-6CEPI平臺鉆機模塊為例，分析并介紹FM200滅火系統及其設計方法。

4.1 工程介紹

本工程采用的FM200氣體滅火系統是固定全淹沒式七氟丙烷滅火系統，主要用于對發電機房、應急間和主配電間進行保護。計算主要依據《NFPA 2001潔凈氣體滅火系統標準》、《GB 50370-2005氣體滅火系統設計規范》、《DBJ 15-23-1999七氟丙烷滅火系統設計規范》等規范。該平臺的環境溫度最高位33.5℃，最低位-14.5℃，年平均溫度為10.1℃。

表1 氣體滅火系統計算結果表

圖2 FM200氣體滅火系統P&ID圖

圖3 火災報警控制盤布局圖

4.2 設備要求

FM200滅火系統主要由七氟丙烷儲備鋼瓶（主/備瓶）、氮氣驅動瓶、瓶頭閥、總管匯、總管匯安全閥、瓶組分配閥、電磁啟動器、選擇閥、接線盒、FM200噴頭等組成。該滅火系統應能手動或自動操作，對于長期有人的封閉場所，必須采用手動控制。

FM200滅火系統探測器發出火災報警信號后須存在一定延時，通常在0～60 s之間。在這個時間內，發生聲光報警，實現人員快速疏散，也可通過手動按鈕防止系統釋放。在預設的延時時間之后，FM200滅火系統將自動釋放儲存于碳鋼儲瓶的七氟丙烷，通常七氟丙烷儲存壓力不低于4.2 MPa（表壓）（20℃），并將信號傳到火災報警控制盤。為實現FM200滅火系統性能最優化，要求FM200滅火系統的噴放時間不應大于10 s，滅火釋放濃度為9，每個儲存容器中七氟丙烷的充裝率不應大于950 kg/m3。同時，FM200滅火系統除正常設計使用量即最大火災區域單次使用的七氟丙烷量以外，還應配置100的備用儲量。

4.3 設計用量計算

FM200滅火系統七氟丙烷設計用量可根據下式計算得到：

式中:W為防護區七氟丙烷設計量，kg；C為七氟丙烷設計濃度，；S為七氟丙烷過熱蒸汽在101 kPa和防護區最低環境溫度下的比容，m3/kg；V為防護區凈容積，m3；K為海拔修正系數。

七氟丙烷在不同溫度下的過熱蒸汽比容，應按式（2）計算：

式中：T為溫度，℃；K1為0.1269；K2為0.000513。

此處，T=-14.5℃為環境最低溫度，并留有設計余量。根據最大房間發電機房，計算其所需七氟丙烷為5瓶70 L瓶組，每個瓶組充裝率為242.9 kg/m3，考慮100備用，故需10瓶70 L七氟丙烷。詳細計算結果請見表1。

4.4 系統控制

當保護區有火災發生時，安裝在保護區內的火災探測器接收到火情后，在火災報警控制盤上發出聲光報警信號，自動或經操作人員現場確認后開啟安裝在現場的釋放開關，或從火災報警控制盤上開啟相應的釋放開關，從而FM200滅火系統將自動執行下列工作程序：完成“聯動設備”的啟動，如發出關閉風閘、關閉通風系統、關閉空調系統等信號，打開七氟丙烷電磁起動器、實現七氟丙烷氣體，完成消防滅火工作。圖2為秦皇島油田32-6CEPI平臺鉆機FM200氣體滅火系統P&ID圖。

FM200滅火系統主要是由火災報警控制盤來控制。該系統需要經常對設備及其探測系統進行檢測，任何誤報警都會在火災報警控制盤上顯示，并可能使系統發生自動操作。在平臺鉆機模塊上采用啟動手動控制站、火災探測系統自動啟動及啟動火災報警控制盤按鈕等三種方法實現系統的操作運行[5-6]。圖3為該海洋平臺火災報警控制盤布局圖。

5 結語

FM200氣體滅火系統是一種現代化、潔凈滅火系統，隨著海洋平臺對安全、環保要求的不斷提高，FM200氣體滅火系統將憑借其效率高、性能穩定、污染小等優點在海洋鉆機平臺的應用會越來越廣泛。