海上平台火气探测设备布置原则

石长印

(海洋石油工程股份有限公司，天津 300451)

0 前言

海上平台的中控系统由3部分组成:集散控制系统 (DCS)、应急关断系统 (ESD)和火气监控系统 (F＆G)。海上平台的中控系统是整个油气生产系统实现自动化生产的基础，是油气生产系统的大脑，是油气生产系统正常运行的保证。中控系统是仪表专业的重点、难点，选用的平台中控系统是否合适直接关系到平台/FPSO的安全生产。

火气监控系统是平台安全系统的一个重要部分，对平台可能存在或已经发生的危险气体泄漏或火情做到及时准确的探测，并及时采取措施，通过手动和自动2种方式启动平台的消防灭火系统，做到防患于未然，为平台操作人员及生产设施提供安全保障。为了达到安全生产的目的，海上油气平台通常都会使用火气探测设备对平台每个区域进行火灾和气体泄漏的检测，同时将所检测到的信息传送到火气控制系统，并通过系统逻辑做出相应处理，启动相应的报警、消防及关断系统从而保障设备免受损失能够正常运行。

火气探测设备包括火焰探测器、热探测器(包括易熔塞回路)、烟探测器、可燃气体探测器、手动报警站、平台状态灯等。

1 室内火灾探测与探测器布置

海上平台的房间主要有设备/控制间、电气开关间、UPS间、储物间、中控室和马达控制间以及生活楼的房间。

室内发生火灾会产生大量的烟和热，在室内，烟和热会很快聚集，根据这个特性我们采用烟和热探测器。烟和热探测器根据所采用技术和探测机理的不同又可分为很多种。在布置探头之前首先要考虑应用什么样的探头才能更有效、更快速的探测到火灾的发生，这就涉及到探测器选型的问题。然后根据各个探测器探测的有效范围的不同以及相关规范来进行探头布置。

1.1 热探测器布置的基本原则

1)实际应用中优先选用可重复使用的热探测器。

2)应尽量减少热探测器的类型以使维修方便。

3)温升速率型的热探测器不应布置在加热器、经常开关的门以及其他经常存在温度急剧变化的处所附近，例如厨房。如若布置探测器应选用定温型的热探测器。

4)典型的探测器的规定值为:定温型，高于区域内的最大期望操作温度－4℃;温升速率型，每分钟温升值－11～ －9℃。

5)在NFPA 72E中列有在房间内布置热探测器的明确要求。当热探测器布置在天花板上时离墙的距离至少为10cm;当热探测器布置在墙上时距天花板的距离在10～30cm之间;热探测器应标以带色编码;当热探测器被布置在天花板上时，天花板上每一点距一个热探测器的距离应在平滑天花板上布置规范要求距离的0.7倍之内，这意味着在一个热探测器线性布置要求距离的0.7倍的圆内的任何区域均由一个独立热探测器进行探测。

1.2 烟探测器基本布置原则

烟探测器用于室内的火灾探测，用于火灾发生时有烟的场所。储物间、设备/控制间、开关间、UPS间、安全区的通风口、中控室和马达控制间等有大量电缆的处所。

1)烟探测器不应布置在通常存在有较大量燃烧颗粒的处所，例如吸烟场所、厨房等。如果这类场所确实要布置烟探测器 (例如:控制间)，应将烟探测器 (带有灵敏度调节装置的烟探测器)的报警点调低。

2)烟探测器不应布置在气源扩散处附近，例如加热通风空调系统的供气管道。空气流动会降低进入探测器电离室内的烟浓度，影响探测器的灵敏度。烟探测器应布置在空气回流管道附近，较低的空气流速可使烟被吸向此处的烟探测器。

3)烟探测器布置在有灰尘的处所时，应对其加上滤网以防止误报警并延长使用寿命。

4)根据NFPA 72E中对于在房间内布置烟探测器的明确要求，在平滑的天花板上最长900cm的分布距离，应布置为朝向加热通风空调系统的空气回流开口处;当布置在天花板上时，距墙的距离不应少于10cm;当布置在墙上时，距天花板的距离在10～30cm之间;

5)在有大量的聚氯乙稀 (PVC)绝缘电缆的处所内，例如计算机房地板下，可以使用电离式和光电式的烟探测器 (成套布置)。

6)规范中要求在生活区和值班房中布置烟探测器。在有人居住的房间和走廊内，应根据不低于制造厂商推荐要求的原则布置必要的烟探测器，也可在要求使用热探测器的场合使用。

2 室外火灾探测与探测器布置

在海上平台的室外通常为井口、管汇、生产设备，这些设备中的油气，都是易燃易爆的危险品。甲板上生产作业频繁，发生火灾的可能性很大，并且它是一个完全敞开的区域，热和烟很难聚集，所以通常选用火焰探测器、可燃性气体探测器和易熔塞。

2.1 火焰探测器的基本布置原则

1)火焰探测器具有150°或120°的视角，在保证一定精度的前提下，探测范围可达到1500cm距离内0.092 m2的设备中发生火灾的火焰。

2)火焰探测器为视线性设备。在使用中应不存在结构构件、设备、浓烟等遮挡火焰探测器的探测视线。

3)火焰探测器用于有重大危险性的处所，例如储油舱及输送燃油的管道等火灾可能发生并迅速增强的处所。

4)火焰探测器不应布置在当火焰出现前可能有大量烟存在的处所。

2.2 易熔塞

在海上处理与压缩碳氢化合物的设施时，易熔塞环路是使用最广泛的热探测器系统。在探测区域的上方布置有连接在不锈钢管环路上的易熔塞，环路内加压充满仪表气，当易熔塞被加热 (典型的熔点温度为100℃)熔化时，平台安全系统的易熔塞环路中的空气压力将被释放，引起报警及其它动作。

2.2.1 布置在压力容器上

立式容器:外径每30cm布置1～5个易熔塞。

卧式容器:外径低于122cm的每152cm长度一个易熔塞，对于122cm外径的每152cm长度2个并行排列的易熔塞。

常压容器:每一个工艺出口及开口处各布置一个易熔塞。

燃火容器:同压力容器一样。另外，在每一个阻火气处布置一个易熔塞。

2.2.2 布置在泵上

往复式:在每一个橇装块上方布置一个易熔塞。

离心式:在每一个橇装块上方布置一个易熔塞。

驱动式:在每一个汽化器或燃油注入阀上方布置一个易熔塞。

柴油机:每一个喷嘴和供油泵的喷嘴布置一个易熔塞。

透平发电机:每一个燃油盘管、节流阀和泵布置一个易熔塞。

2.2.3 压缩机

往复式:每一个缸布置一个易熔塞。

离心式:每一个压缩机柜布置一个易熔塞。驱动器:同泵的一样。

热交换器:每一个热交换器的端头布置一个易熔塞。

2.3 手动报警站

除了各种自动火灾探测器外，平台上的火灾报警还包括人员发现的火灾报警。这类报警通过手动报警站来完成。手动报警站的布置原则归纳为以下几点。

1)易于到达的设施区域的出口及设备集中区。

2)生活区。走廊、仓房、饭厅娱乐间、厨房、报房、公用设施间、洗衣间、控制间、电瓶间、车间等。

3)直升机加班通道。

4)陆上的规范“从任一点到最近的手动报警站不能超过30m(GB 51006)”。

2.4 火灾控制盘

火灾控制盘应放在设施的中央控制区内。如果没有控制间或中央操作间，也可以放置在室外。但为了保证火灾控制盘的使用寿命以及维修方便，最好将其置于室内。

2.5 可燃气探测

可燃气体探测系统的设计目的是为了探测工艺设施上的可燃气体泄漏，为降低气体泄漏量和排除点火源在初期采取动作，阻止气体通过机械通风和HVAC系统进入房间。

可燃气体探测器的数量和位置由海上平台设施的特性决定。布置在所有可燃气体泄漏和潜在可燃气体聚集的场所。例如:工艺设施上的可燃气体泄漏，生产测试设备及管线，井口区，机械通风和暖通空调系统的进气通道。但是当通风口很多时，若在每个通风口均布置一个探测器，会使造价增加。可以在房间内布置2个气探头表决形式或应用收发式可燃气体探测器来降低成本。探测器探测头应安装在固体表面上，尽可能的不受震动，其位置应便于维修。布置可燃气体探测器一般按照以下规则。

1)对于要求区域覆盖且释放的可燃气体或气态混合物密度大于空气的装置，探测器应布置在近于操作面的地方，高于该面45～60cm。探测器间距最大应为1000～1300cm。在每一个因可燃气体探测器的动作可引起关断的处所应使用探测器组对表决 (即2个相邻布置的探测器)。

2)对于要求区域覆盖且释放的可燃气体或气态混合物密度小于空气的处所，探测器探测头应布置在所保护的设备或区域的上方，同时特别注意可能成为潜在的可燃气体的窝藏区域。在条件允许的情况下，探测器应布置在区域内，并且高于会改变空气流动方式的结构钢、管线和设备。探测器的最大间距大约900～1200cm。在每一个因可燃气体探测器的动作可引起关断的处所，应使用探测器组对表决。

3)对于要求区域覆盖的室内装置，应根据加热和通风系统以及潜在的释放可燃气体的地方，在相对于地板和操作面来布置探测器。探测器的最大间距1200～1500cm。在每一个因可燃气体探测器的动作引起关断的处所应使用探测器组对。

4)对于特殊的设备，例如泵的密封和密封压盖要求探测器覆盖的装置，探测器应布置在接近盖密封区域 (但不要近于30cm)，使探测器置于潜在的可燃气体可能释放的途径之中。可通过将探测器头移近潜在的可燃气体释放源，从而一定程度上提高探测器的灵敏度。

5)对于特殊处所，例如，空气进气管道的覆盖，一个单独的探测器就足够了。在确定探测器的具体位置时应注意，因为某些探测器对位置和气流较敏感。

6)对于封闭空间的一个经验法则是:一个可燃气体探测器 (当安装在250cm高的天花板上时)能够探测大约36m2的范围。由于经过传感器的空气流动可使其偏移增加、使用寿命缩短、灵敏度降低，所以探测器应布置在无通风的区域，平台上的风闸通风口处经常为探测进入房间的可燃气而布置探测器，这时可用空气导向板来保护探测器不受通风影响。在探测器暴露于水的情况下应使用防溅罩。