在役海洋石油平台的消防系统评估及优化应用

刘佳

（海洋石油工程股份有限公司， 天津 300451）

海上油气田的生产是将海底油（气）藏中的原油或天然气开采出来，经过采集、油气初步分离与加工、短期储存、装船运输或经海底管道外输的过程。根据生产流体的物性，石油和天然气是易燃易爆危险品，海上油气开发过程中的各种生产作业交叉进行，油气处理设施、电气设施和生活设施集中在同一座空间狭小的海洋石油平台上，因此，为了保证操作人员的安全，保证生产设备的正常运行，对海洋石油平台的安全提出了极为严格的要求。

本文评估的对象是在役海洋石油平台，特别是投产已达20～30年的老旧平台，平台现有消防泵的性能可能出现严重下降；后经过多次改造新增了消防水喷淋系统，平台所需的消防水量除了原设计消防水量，还需额外考虑该部分消防水量；消防计算和评估时，需遵循的规范是否与原设计遵循的规范一致；沿用旧版规范时，原火区划分可能出现模糊概念，不一定能满足现有划分火区的要求；平台现有设施中，是否存在应做喷淋而未做喷淋的设备等风险，均需通过消防评估进行风险识别，并通过优化、适应性改造等措施将这些风险加以消除。

本文结合中国南海某平台（以下简称“平台A”）的消防评估为实例，从理论和实际应用上对在役海洋石油平台的消防系统评估及优化进行讨论。

1 海洋石油平台消防水系统背景

海洋石油平台典型的消防水系统通常由以下设备组成：消防泵、消防环形管网、消防栓、雨淋阀和喷头等。

平台A建造于二十世纪90年代，设计方为美国菲利普斯石油公司。生产区设置2台额定流量为2500gpm@150psig的柴油消防泵，一用一备，通过消防环网，为平台共7个火区的雨淋系统提供消防水。消防水系统遵循美国消防协会标准NFPA15，平台A的消防能力可满足最大火区的雨淋系统所需消防水量的要求。

平台火灾探测采用易熔塞回路，与雨淋系统联锁。易熔塞回路充满有压气体，火灾时易熔塞回路受热熔化脱落，回路泄压，雨淋阀动作，喷头洒水对火区内设备进行喷淋保护。

经现场调研，平台A除了原设计中已设置的喷淋外，在平台投产后经多次改造新增了一些喷淋管线，在评估中需考虑该部分的消防水量。有一些设备已拆除，同时拆除其喷淋管线后需考虑相应消防水量的减少；一些已投入生产的设备，如气浮选橇和油水分离器，均未设置喷淋，需评估是否需要新增喷淋保护；根据上述要求对平台A的消防水系统进行完整性消防评估。

2 消防系统评估及优化

2.1 消防泵性能测试

考虑到在役海洋石油平台投产时间已久，平台消防泵的性能可能下降较为严重，因此，经与甲方沟通，要求其聘请有资质机构对平台A的消防泵性能进行测试，并绘制流量测试曲线，作为评估的基础。

通过平台A消防泵的测试，初步判断现有消防泵的性能比较稳定，未出现性能严重下降的情况，至于现有消防泵能否满足现有规范要求，需进一步核实。

2.2 火区重新梳理

消防系统的校核，首先要确定防火分区。在防火分区的基础上计算平台的消防系统的需求，以此确定消防泵或校核消防泵的能力能否满足消防要求。

火区一般可按距离或防火隔断为边缘划分，但是由于海洋石油平台通常空间狭小，一般不以距离或水幕作为火区划分的隔断（浮式生产储存装置例外）。经过评估，平台A底层甲板C2和C3火区之间未设置防火隔断，原设计将C2和C3划为两个火区不合理，因为一旦其中一个火区着火可扩散到另外一个火区，因此C2和C3应合并为一个火区，新命名为C2&C3火区，C2和C3火区内的易熔塞回路需进行适应性改造，一旦其中一个火区发生火情，C2和C3火区对应的雨淋阀同时开启，对整个C2&C3火区进行保护。

2.3 计算基础

（1）根据现原则划分火区，计算时不考虑一个火区的火灾扩散至另外一个火区；

（2）喷淋强度是基于NFPA15和API RP 2030的要求；

（3）消防泵的要求基于NFPA20的要求，并根据业主提供的性能曲线进行校核；

（4）由于喷头布置的原因，需考虑增加15%的水量，用于水力平衡；

（5）根据NFPA15，最不利点喷头的压力不低于1.4barg(20psi)。

2.4 消防系统现状计算及校核

根据计算，考虑改造后增加的消防水量后，平台A现有雨淋系统最大火区为C2&C3火区，所需消防水量为4700gpm，与消防泵的额定流量的比值为1.88，不满足NFPA20要求低于1.4倍消防泵额定流量的要求，现有消防泵无法满足平台A现有消防需求。

2.5 消防系统优化

根据工艺流程分析，平台A上的气浮选橇和油水分离器接受一级分离器的含油污水（一级处理），正常工况时入口含油量为90～130ppm，且油水分离器采用燃料气覆盖，通过评估气浮选橇和油水分离器存在一定的火灾危险，应设置喷淋进行保护，这将增加系统一定的消防水量。

根据业主确认，平台A采用的电缆是阻燃型的。根据现有规范，阻燃型电缆未设置喷淋的强制要求，且其火灾危险性小，因此针对平台电缆已设置的喷淋可取消，这将减少系统一定的消防水量。

平台A雨淋系统中，水雾喷头采用流量系统较大的中速喷头。在满足规范NFPA15和API RP 2030要求喷淋强度的前提下，对喷头进行优化，包括调整喷头流量系数和喷头数量，可以适当减小系统的消防水量。

3 结论

经过上述消防系统评估及优化，平台A现有雨淋系统最大火区为C2&C3火区，所需消防水量为2503gpm，根据消防泵的流量测试曲线，该消防水量对应的消防泵扬程为440ft，大于实际需求扬程，因此，平台A现有消防泵能满足平台雨淋系统中各火区的消防要求，但需根据消防评估及优化，进行适应性改造。

通过消防评估及优化，不但识别了平台长期存在的喷淋系统的安全隐患，而且达到了不需要更换柴油消防泵就能满足规范要求的目的，降本增效显著。