海洋平台修井机FM200自动灭火系统的研究

周洪军，邓忠彬，李 浩，罗小昌

(中海油能源发展装备技术有限公司 天津300452)

海洋平台修井机FM200自动灭火系统的研究

周洪军，邓忠彬，李 浩，罗小昌

(中海油能源发展装备技术有限公司 天津300452)

FM200自动灭火系统是海洋石油工程项目中常用的消防设备之一。根据海洋石油平台的消防要求，在海洋平台修井机的建造中，需对修井机电控系统加以保护。由于FM200具有高绝缘性、清洁性和灭火高效等特点，已成为修井机电控系统的首选消防设备。介绍了海洋修井机FM200自动灭火系统的组成、工作原理及技术参数，提出该系统的控制方式及外围接口的设计要求，并对FM200自动灭火系统在海洋石油平台上的推广使用给出了相应的建议。

FM200自动灭火系统 七氟丙烷 火气探测系统 感烟探测器 感温探测器

0 引 言

FM200自动灭火系统是目前最先进的一种高效能的自动灭火装置之一，其灭火剂七氟丙烷气体(化学分子式为CF3CHFCF3)是一种无色、无味、低毒、绝缘性好的气体，能全部蒸发而无残留物，不会形成二次污染，对大气臭氧层的耗损潜能值(ODP)几乎为零。[1]当FM200灭火气体应用于全淹没式的系统环境时，能够结合物理和化学反应过程迅速有效地消除热能，阻止火灾的发生。FM200在分子汽化阶段能迅速冷却火焰温度，并且在化学反应过程中释放游离基，最终阻止燃烧的连锁反应，因而特别适用于电器间的电气灭火。因此，在海洋石油钻井平台灭火系统设计中，FM200自动灭火系统成为平台设计工程师的首选。[2]

在海洋平台电控修井机的建造中，根据海洋石油平台消防规范，需对该修井机电控系统的电气设备进行灭火保护，故选择安装FM200自动灭火系统。该灭火系统设计为全淹没七氟丙烷自动灭火系统，保护对象分别为主配电间、应急配电间及变压器间3个用电设备较为集中的区域，设计用量按最大保护区域用量计算。由于本案中电气设备分属于3个相邻的区域，故FM200自动灭火系统采用组合分配式灭火方式较为经济实用。

1 FM200的基本组成

FM200自动灭火系统由氮气驱动装置、FM200储气瓶、电气控制箱、电磁阀控制面板、远程控制箱、释放管路、泄放管路、区域抑制按钮、区域释放按钮、声光报警器等组成。其中电磁阀控制面板由压力开关、选择阀、电磁阀等组成。系统结构图如图1所示。

图1 系统结构图Fig.1 System architecture

2 工作原理

FM200自动灭火系统(七氟丙烷灭火系统)采用“全淹没”灭火原理，可根据FM200的控制信号进行自动或手动灭火操作。

FM200自动灭火系统的控制信号共包括4种：①保护区域外的释放按钮和抑制按钮；②值班室内的FM200远控盘上的手动释放和抑制按钮；③火气探测系统的火警信号；④FM200撬内控制箱上手动释放和抑制按钮。

在正常情况下，由火气探测系统来控制FM200自动灭火系统进行灭火，同时也可以接收来自保护区域的手动按钮、值班室内的FM200远控盘和撬内的手动按钮的报警信号。当火灾报警系统出现误报时，系统在延时阶段内可按抑制按钮来终止七氟丙烷灭火系统的施放。

具体工作原理为：①当感烟或感温单一探测器发出火灾报警信号时，发出警报，指示火灾发生的部位，提醒工作人员注意；②当某一保护区内的感烟和感温探测器同时发生报警，证明该区域出现火灾，该报警信号传输到修井机火气系统，由火气系统再传输给FM200自动灭火系统。经过30,s延时后(此延时阶段用于疏散人员和联动设备的动作包括关闭风机、风闸、空调及各房间的电源)，火气系统再将火警信号传输给FM200自动灭火系统进行喷淋灭火，对该保护区域进行保护。

3 技术参数设计[3]

①系统工作电源为UPS AC 220,V 50,Hz；②气体储存环境温度为-10～50,℃；③系统最大工作压力为6.3,MPa(50,℃)；④灭火剂储气瓶压力为4.2,MPa (20,℃)；⑤灭火剂储气瓶容积为40,L；⑥灭火剂喷射时间≤10,s；⑦灭火剂释放浓度为8.3%；⑧七氟丙烷的充装率≤950,kg/m3；⑨驱动气体为N2；⑩驱动气体充装压力为5.0～6.0,MPa(20,℃)；灭火剂喷射延迟时间为30,s。

4 控制模式设计

FM200自动灭火系统的控制模式共有3种：自动控制、手动控制和机械应急手动控制。一般情况下应使用手动控制模式，在防护区无人的情况下可以转换为自动控制，当自动控制和手动控制不能执行时，应采用机械应急手动控制。

4.1 自动控制

将FM200控制盘上“控制方式”选择键拨到“自动”位置，FM200自动灭火系统处于自动控制状态。当防护区域发生火情，即感烟和感温探测器发生报警，火气系统发出火灾信号给FM200，报警控制器立即发出声、光报警信号及联动指令，关闭联动设备如发出关闭风机、风闸、空调系统、普通电源，经过30,s延时，发出相应区域的灭火指令，打开电磁阀释放启动气体，启动气体通过启动管路打开灭火剂容器阀释放灭火剂，实施灭火。

4.2 手动控制

将控制盘上控制方式选择键拨到“手动”位置，FM200自动灭火系统处于手动控制状态。当某一防护区域发生火情，可按下该防护区域、撬内、FM200远控盘上的相应区域的“手动释放按钮”，即可按规定程序启动灭火系统释放灭火剂，实施灭火。在自动控制状态，仍可实现手动控制(在七氟丙烷灭火系统产生误报并在30,s延时时间内按下抑制按钮，可阻止七氟丙烷药剂的施放)。

4.3 机械应急手动控制

当某一防护区域发生火情，灭火控制器不能发出灭火指令时，应立即通知所有人员撤离现场，关闭联动设备，然后拨出电磁阀上的安全卡套，压下圆头把手打开电磁阀，释放启动气体，即可打开容器阀，释放灭火剂，实施灭火。如果此时遇上电磁阀维修或启动钢瓶充换启动气体或其他原因不能开启容器阀时，应拉下灭火剂容器阀上的机械应急启动把手打开容器阀，释放灭火剂，实施灭火。

4.4 抑制控制

当发出火情警报，但在延时时间内发现情况变化不需启动灭火系统进行灭火时，可按下防护区域、撬内、远控系统上的手动抑制按钮，即可停止灭火控制器发出灭火指令。要求在自动方式和手动方式下均能实现抑制功能。

5 控制地点的设计

在手动控制模式下要求能够实现三地控制。控制地点包括：FM200撬内控制箱的手动按钮、保护区域外的按钮和火气盘上的FM200远控盘按钮。

5.1 ,FM200撬内控制

当保护区有火灾发生时，经操作人员现场确认后开启安装在撬内的手动释放按钮，FM200系统将自动执行灭火工作：如关闭风机、风闸、空调系统以及保护区域的电源等，继而打开所需七氟丙烷电磁起动器、释放七氟丙烷气体，完成消防灭火工作。在FM200系统产生误报并在30,s延时时间内按下抑制按钮，可阻止七氟丙烷药剂施放。

5.2 防护区域外按钮控制

每个防火区域外设计安装有：火灾报警灯铃、手动释放按钮、手动抑制按钮、FM200释放灯。

5.3 值班房火气盘上的FM200远控盘按钮控制

为了便于远程进行灭火，要求在值班房火气盘上设计有远控系统盘，包括火灾报警灯铃、手动释放按钮、手动抑制按钮、FM200释放灯。当某个保护区域发生火灾可以通过远程手动释放按钮完成灭火功能。

6 FM200对外接口的设计

为了便于FM200自动灭火系统的维修，要求火气探测系统和FM200系统分开设计。火气探测系统专门进行火灾探测和报警并将火灾信号传输给FM200灭火系统，FM200灭火系统专门负责灭火，因此FM200与火气探测系统的接口设计非常关键。本方案中接口共有9组信号需要进行实时传输。

火气探测系统到FM200共有6组信号：主配电间、变压器间、应急间等3个区域的火警信号；主配电间、变压器间、应急间等3个区域的30,s延迟火警信号(释放信号)。FM200到火气探测系统共有3组反馈信号，包括主配电间、变压器间、应急间等3个区域的喷淋信号。

7 结 语

海洋修井机FM200自动灭火系统性能的优劣在很大程度上取决于系统功能的设计。本方案中系统的功能设计充分考虑了现场的实际情况，采用了自动控制和三地手动控制的控制模式，使得FM200系统的优势得以充分发挥。根据该设计制作出的产品在实际应用过程中效果非常好，在4种控制方式下均能实现对保护区域的实时灭火。综上所述，FM200自动灭火系统是一款适用于海洋平台电气灭火的消防系统，值得在海洋石油平台上推广使用。■

［1］ 张海成，李韬，刘明军，等. 海上平台FM200管道设计及喷头布置[J]. 辽宁化工，2011，40(12)：1259-1261.

［2］ 李浩，苏继峰，李松梅，等. FM200灭火系统在海洋石油钻井平台上的应用[J]. 科技资讯，2012，289(4)：79-80.

［3］ 何连之. FM-200气体灭火系统应用[J]. 石油化工建设，2008(4)：77-78.

FM200 Automatic Fire Extinguishing System for Workover Rig of Offshore Platform

ZHOU Hongjun，DENG Zhongbin，LI Hao，LUO Xiaochang
(CNOOC Ener Tech Equipment Technology Co.，Ltd.，Tianjin300452，China)

FM200 automatic fire extinguishing system is one of the common firefighting equipment used in offshore oil engineering projects．According to fire protection requirements of offshore oil platforms，the electric control system of workover rig should be protected in the platform construction．Because FM200 has the characteristics of high insulation，cleanness and high efficiency，FM200 automatic fire extinguishing system has become the first choice fire equipment of the workover rig electric control system．This paper introduces the composition，working principle and technical parameters of FM200 automatic fire extinguishing system．Control mode of the system and the design requirements of peripheral interface were presented and some suggestions on the application of FM200 automatic fire extinguishing system on offshore oil platforms were put forward.

FM200 automatic fire extinguishing system；heptafluoropropane；fire and gas detection system；smoke detector；temperature detector

TP23

A

1006-8945(2016)08-0090-03

2016-07-01