榆林天然气处理厂消防泡沫系统升级改造效果评价

田 建，谢文科，姚 政，折文旭，宋亚足，李 峰

（中国石油长庆油田分公司第二采气厂，陕西榆林 719000）

消防系统是油气田场站生产工艺流程中必不可少的组成部分，而榆林处理厂现有的消防泡沫应急系统只能岗位员工现场操作，险情发生时响应缓慢，安全风险大。

分析调研了榆林南区气田数字化升级改造实现无人值守的成果和经验，结合油气田精简人员、降本增效的趋势，决定对消防系统实施彻底的改造升级，以求实现消防岗的无人值守和应急状态下的快速响应[1-3]。

1 消防系统运行现状

1.1 概况

图1 榆林处理厂消防系统流程图

消防水由榆林天然气处理厂的站外水源井提供，中控室在消防罐低液位时启动水源井提升泵补水至两个消防罐。水罐出口外接四台消防泵和两台生活水泵，其中两台消防水泵串联泡沫比例混合装置在发生险情时输送泡沫液至甲醇和凝析油罐区，以喷淋的方式进行阻燃灭火（见图1）。

1.2 运行现状

目前榆林处理厂的消防系统应急响应流程为：中央控制室视频监控发现罐区火情，通过对讲机或者电话通知消防岗员工导通消防泡沫混合比例装置流程。岗位员工现场开关阀门启停机泵，消防水混合泡沫液在压力驱动下输送至罐区喷淋灭火。进入罐内，当罐内压力上升至与进口压力平衡时，罐内的泡沫液在罐内水的压力下，在混合器管线中被挤出，加压水和泡沫液以一定比例形成泡沫混合物。当发生火情时，打开阀1，压力水进入罐内，罐内压力立即升高，当罐中的压力与主管的压力相同时，阀2打开并且泡沫罐开始工作。

2 存在问题及原因分析

在多次的现场演练中，应急处置效果不是十分理想，时间消耗过多，分析其原因有：

（1）现场机泵和消防泡沫比例混合装置均为现场手动操作，技能娴熟的操作人员耗时大约12分钟，反应滞后，费时费力；

（2）新增岗位员工从技能培训到实际操作掌握需要一定时间和过程，一旦遇到险情则突出了“人”的不安全因素，误操作可能造成自身机械伤害或者错过扑灭火情的最佳时机；

（3）消防泡沫比例混合装置的参数和运行情况不能被中央控制室远程读取，需要全程对讲机沟通，与全厂数字化改造信息化控制、中控室统一协调指挥要求不符。

图2 泡沫比例混合装置

3 数字化升级改造

3.1 泡沫比例混合装置工作原理

隔膜式罐压泡沫比例混合装置由入口管，罐体，罐囊，水和泡沫液体混合器，混合液排出管等组成（见图2）。罐体内的罐囊盛装泡沫液，在工作时，水由进口处

3.2 消防系统升级改造

3.2.1 阀门升级改造 榆林天然气处理厂建设有3套供风系统以及UPS，能在断电的情况下保证气动调节阀持续处于关闭状态，保证泡沫罐内没有压力，从而大大延长使用寿命。且气动调节阀维护成本低、维修简单，因此通过对电动调节阀与气动调节阀进行比较，最终确定将图中阀1（消防水出口）、阀2（泡沫罐进口）、阀3（泡沫罐出口）以及阀4、阀5、阀6更换为气关式气动调节阀（见图3）。

图3 榆林处理厂改造前消防泡沫系统流程图

气关式调节阀原理：气关式调节阀（又称气动执行器）的动力源为压缩空气，它是通过改变气腔内弹簧力与压缩空气压力平衡，来改变阀杆的上下位置从而控制阀位的开与关；当仪表风增加时，阀门向关闭方向动作；仪表风逐渐减少直至无供风时，阀门逐渐开启或全开为止。

3.2.2 压力远传改造 增加具有远传功能的压力变送器，将泡沫比例混合装置的进出口及出液口管线上的压力表更换为压力变送器，将新增监控点的组态加到榆林天然气处理厂DCS系统中，实现压力的实时监控。

3.2.3 消防泵远程启动改造 本次改造通过引用远程控制系统，中控室点击远程启动消防泵，发出命令，卡件中的 DO常开触点闭合，此外，24 V AC继电器闭合，由于24 V AC继电器与抽屉柜的干触点串联，因此抽屉柜中的电源打开。由此，电源线连接，抽屉柜向消防泵传输380 V三相交流电，并成功启动消防泵。

3.2.4 消防泡沫比例装置远程启动改造 消防泡沫比例装置远程启动改造同消防泵远程启动：在中控室监控电脑上点击自动联锁，进行远程控制启动，程序发出5S脉冲信号，卡件中DO常开触点闭合，定位器接受控制器信号，输入气源压力逐渐增大，执行机构的气室压力逐渐增加使阀门打开。

4 效果评价

（1）消防泡沫系统改造升级后，当发生火灾时，首先远程启动消防水泵，然后点击“自动联锁”，启动消防泡沫比例装置，阀1～阀6打开，消防泡沫系统远程启动成功。其启动时间消耗由原先的12分钟缩短至3秒，提高了现场应急措施的及时性，大大提高了消防系统的安全性能，为冬季安全生产打下了牢固的基础。

（2）消防泡沫系统远程监控的实现，消防岗及中控员工可第一时间掌握消防泡沫系统的运行状况，及时发现运行中的问题并解决。

（3）消防系统在数字化改造后，消防岗也可以逐步实现无人值守，使劳动组织得到了进一步优化，降低生产过程中的操作成本，有利于降本增效。

（4）此次消防系统改造采用气动调节阀，不仅保证了在电源中断时泡沫系统正常运行，同时大大降低了改造和维护成本。