榆林天然氣處理廠消防泡沫系統升級改造效果評價

田 建，謝文科，姚 政，折文旭，宋亞足，李 峰

（中國石油長慶油田分公司第二采氣廠，陜西榆林 719000）

消防系統是油氣田場站生產工藝流程中必不可少的組成部分，而榆林處理廠現有的消防泡沫應急系統只能崗位員工現場操作，險情發生時響應緩慢，安全風險大。

分析調研了榆林南區氣田數字化升級改造實現無人值守的成果和經驗，結合油氣田精簡人員、降本增效的趨勢，決定對消防系統實施徹底的改造升級，以求實現消防崗的無人值守和應急狀態下的快速響應[1-3]。

1 消防系統運行現狀

1.1 概況

圖1 榆林處理廠消防系統流程圖

消防水由榆林天然氣處理廠的站外水源井提供，中控室在消防罐低液位時啟動水源井提升泵補水至兩個消防罐。水罐出口外接四臺消防泵和兩臺生活水泵，其中兩臺消防水泵串聯泡沫比例混合裝置在發生險情時輸送泡沫液至甲醇和凝析油罐區，以噴淋的方式進行阻燃滅火（見圖1）。

1.2 運行現狀

目前榆林處理廠的消防系統應急響應流程為：中央控制室視頻監控發現罐區火情，通過對講機或者電話通知消防崗員工導通消防泡沫混合比例裝置流程。崗位員工現場開關閥門啟停機泵，消防水混合泡沫液在壓力驅動下輸送至罐區噴淋滅火。進入罐內，當罐內壓力上升至與進口壓力平衡時，罐內的泡沫液在罐內水的壓力下，在混合器管線中被擠出，加壓水和泡沫液以一定比例形成泡沫混合物。當發生火情時，打開閥1，壓力水進入罐內，罐內壓力立即升高，當罐中的壓力與主管的壓力相同時，閥2打開并且泡沫罐開始工作。

2 存在問題及原因分析

在多次的現場演練中，應急處置效果不是十分理想，時間消耗過多，分析其原因有：

（1）現場機泵和消防泡沫比例混合裝置均為現場手動操作，技能嫻熟的操作人員耗時大約12分鐘，反應滯后，費時費力；

（2）新增崗位員工從技能培訓到實際操作掌握需要一定時間和過程，一旦遇到險情則突出了“人”的不安全因素，誤操作可能造成自身機械傷害或者錯過撲滅火情的最佳時機；

（3）消防泡沫比例混合裝置的參數和運行情況不能被中央控制室遠程讀取，需要全程對講機溝通，與全廠數字化改造信息化控制、中控室統一協調指揮要求不符。

圖2 泡沫比例混合裝置

3 數字化升級改造

3.1 泡沫比例混合裝置工作原理

隔膜式罐壓泡沫比例混合裝置由入口管，罐體，罐囊，水和泡沫液體混合器，混合液排出管等組成（見圖2）。罐體內的罐囊盛裝泡沫液，在工作時，水由進口處

3.2 消防系統升級改造

3.2.1 閥門升級改造 榆林天然氣處理廠建設有3套供風系統以及UPS，能在斷電的情況下保證氣動調節閥持續處于關閉狀態，保證泡沫罐內沒有壓力，從而大大延長使用壽命。且氣動調節閥維護成本低、維修簡單，因此通過對電動調節閥與氣動調節閥進行比較，最終確定將圖中閥1（消防水出口）、閥2（泡沫罐進口）、閥3（泡沫罐出口）以及閥4、閥5、閥6更換為氣關式氣動調節閥（見圖3）。

圖3 榆林處理廠改造前消防泡沫系統流程圖

氣關式調節閥原理：氣關式調節閥（又稱氣動執行器）的動力源為壓縮空氣，它是通過改變氣腔內彈簧力與壓縮空氣壓力平衡，來改變閥桿的上下位置從而控制閥位的開與關；當儀表風增加時，閥門向關閉方向動作；儀表風逐漸減少直至無供風時，閥門逐漸開啟或全開為止。

3.2.2 壓力遠傳改造 增加具有遠傳功能的壓力變送器，將泡沫比例混合裝置的進出口及出液口管線上的壓力表更換為壓力變送器，將新增監控點的組態加到榆林天然氣處理廠DCS系統中，實現壓力的實時監控。

3.2.3 消防泵遠程啟動改造 本次改造通過引用遠程控制系統，中控室點擊遠程啟動消防泵，發出命令，卡件中的 DO常開觸點閉合，此外，24 V AC繼電器閉合，由于24 V AC繼電器與抽屜柜的干觸點串聯，因此抽屜柜中的電源打開。由此，電源線連接，抽屜柜向消防泵傳輸380 V三相交流電，并成功啟動消防泵。

3.2.4 消防泡沫比例裝置遠程啟動改造 消防泡沫比例裝置遠程啟動改造同消防泵遠程啟動：在中控室監控電腦上點擊自動聯鎖，進行遠程控制啟動，程序發出5S脈沖信號，卡件中DO常開觸點閉合，定位器接受控制器信號，輸入氣源壓力逐漸增大，執行機構的氣室壓力逐漸增加使閥門打開。

4 效果評價

（1）消防泡沫系統改造升級后，當發生火災時，首先遠程啟動消防水泵，然后點擊“自動聯鎖”，啟動消防泡沫比例裝置，閥1～閥6打開，消防泡沫系統遠程啟動成功。其啟動時間消耗由原先的12分鐘縮短至3秒，提高了現場應急措施的及時性，大大提高了消防系統的安全性能，為冬季安全生產打下了牢固的基礎。

（2）消防泡沫系統遠程監控的實現，消防崗及中控員工可第一時間掌握消防泡沫系統的運行狀況，及時發現運行中的問題并解決。

（3）消防系統在數字化改造后，消防崗也可以逐步實現無人值守，使勞動組織得到了進一步優化，降低生產過程中的操作成本，有利于降本增效。

（4）此次消防系統改造采用氣動調節閥，不僅保證了在電源中斷時泡沫系統正常運行，同時大大降低了改造和維護成本。