海洋石油钻井平台FM200气体灭火系统设计

惠海锋， 于浩,2， 许峰， 罗强,2

（1.宝鸡石油机械有限责任公司，陕西 宝鸡 721002；2.国家油气钻井装备工程技术研究中心，陕西 宝鸡 721002；3.陕西银河消防科技装备有限公司，陕西 宝鸡 721303））

0 引言

FM200气体灭火系统是一种高效自动的灭火系统，其灭火剂七氟丙烷具有较高的灭火效率、较低的灭火浓度、电绝缘性高、无伤害及清洁无污渍等优点，成为海洋石油钻井平台灭火系统的首选，可广泛应用于海洋平台发电机房、应急间和主配电间等重点消防部位。

1 灭火原理

FM200灭火系统采用全淹没灭火方式对所选防护区进行保护，其灭火剂经过加压液化后可实现高压储存，并在常温常压下能够全部挥发为气体。该系统的灭火机理是在高温下通过灭火剂的热分解产生含氟的自由基，与燃烧反应过程中产生支链反应的活性自由基发生气相作用，抑制燃烧过程中化学链反应[1-2]，对于A类和B类火灾均有良好的灭火作用。

2 系统优点

与传统二氧化碳灭火系统相比，该气体灭火系统主要具有以下优点[3-4]：1）高效自动；2）无污染；3）结构合理，设备寿命长；4）药剂补充便利；5）经济性好。

3 灭火流程

FM200灭火系统可通过相关探测器进行手动或自动操作。当该系统处于自动工作状态时，如果所防护区域内发生火灾，该区域内的感烟、感温探测器向火灾报警控制盘发出报警信号。火灾报警控制盘经过0~60 s的延时后，向电磁启动阀发出动作信号释放氮气打开选择阀，瓶头阀随之启动，释放灭火剂（七氟丙烷）至保护区进行灭火。图1为FM200气体灭火系统流程图。

图1 FM200气体灭火系统流程图

4 FM200灭火系统工程设计

本文以宝鸡石油机械有限责任公司设计的秦皇岛油田32-6CEPI平台钻机模块为例，分析并介绍FM200灭火系统及其设计方法。

4.1 工程介绍

本工程采用的FM200气体灭火系统是固定全淹没式七氟丙烷灭火系统，主要用于对发电机房、应急间和主配电间进行保护。计算主要依据《NFPA 2001洁净气体灭火系统标准》、《GB 50370-2005气体灭火系统设计规范》、《DBJ 15-23-1999七氟丙烷灭火系统设计规范》等规范。该平台的环境温度最高位33.5℃，最低位-14.5℃，年平均温度为10.1℃。

表1 气体灭火系统计算结果表

图2 FM200气体灭火系统P&ID图

图3 火灾报警控制盘布局图

4.2 设备要求

FM200灭火系统主要由七氟丙烷储备钢瓶（主/备瓶）、氮气驱动瓶、瓶头阀、总管汇、总管汇安全阀、瓶组分配阀、电磁启动器、选择阀、接线盒、FM200喷头等组成。该灭火系统应能手动或自动操作，对于长期有人的封闭场所，必须采用手动控制。

FM200灭火系统探测器发出火灾报警信号后须存在一定延时，通常在0～60 s之间。在这个时间内，发生声光报警，实现人员快速疏散，也可通过手动按钮防止系统释放。在预设的延时时间之后，FM200灭火系统将自动释放储存于碳钢储瓶的七氟丙烷，通常七氟丙烷储存压力不低于4.2 MPa（表压）（20℃），并将信号传到火灾报警控制盘。为实现FM200灭火系统性能最优化，要求FM200灭火系统的喷放时间不应大于10 s，灭火释放浓度为9，每个储存容器中七氟丙烷的充装率不应大于950 kg/m3。同时，FM200灭火系统除正常设计使用量即最大火灾区域单次使用的七氟丙烷量以外，还应配置100的备用储量。

4.3 设计用量计算

FM200灭火系统七氟丙烷设计用量可根据下式计算得到：

式中:W为防护区七氟丙烷设计量，kg；C为七氟丙烷设计浓度，；S为七氟丙烷过热蒸汽在101 kPa和防护区最低环境温度下的比容，m3/kg；V为防护区净容积，m3；K为海拔修正系数。

七氟丙烷在不同温度下的过热蒸汽比容，应按式（2）计算：

式中：T为温度，℃；K1为0.1269；K2为0.000513。

此处，T=-14.5℃为环境最低温度，并留有设计余量。根据最大房间发电机房，计算其所需七氟丙烷为5瓶70 L瓶组，每个瓶组充装率为242.9 kg/m3，考虑100备用，故需10瓶70 L七氟丙烷。详细计算结果请见表1。

4.4 系统控制

当保护区有火灾发生时，安装在保护区内的火灾探测器接收到火情后，在火灾报警控制盘上发出声光报警信号，自动或经操作人员现场确认后开启安装在现场的释放开关，或从火灾报警控制盘上开启相应的释放开关，从而FM200灭火系统将自动执行下列工作程序：完成“联动设备”的启动，如发出关闭风闸、关闭通风系统、关闭空调系统等信号，打开七氟丙烷电磁起动器、实现七氟丙烷气体，完成消防灭火工作。图2为秦皇岛油田32-6CEPI平台钻机FM200气体灭火系统P&ID图。

FM200灭火系统主要是由火灾报警控制盘来控制。该系统需要经常对设备及其探测系统进行检测，任何误报警都会在火灾报警控制盘上显示，并可能使系统发生自动操作。在平台钻机模块上采用启动手动控制站、火灾探测系统自动启动及启动火灾报警控制盘按钮等三种方法实现系统的操作运行[5-6]。图3为该海洋平台火灾报警控制盘布局图。

5 结语

FM200气体灭火系统是一种现代化、洁净灭火系统，随着海洋平台对安全、环保要求的不断提高，FM200气体灭火系统将凭借其效率高、性能稳定、污染小等优点在海洋钻机平台的应用会越来越广泛。