田 建，謝文科，姚 政，折文旭，宋亞足，李 峰

（中國石油長慶油田分公司第二采氣廠，陜西榆林 719000）

消防系統(tǒng)是油氣田場站生產(chǎn)工藝流程中必不可少的組成部分，而榆林處理廠現(xiàn)有的消防泡沫應(yīng)急系統(tǒng)只能崗位員工現(xiàn)場操作，險情發(fā)生時響應(yīng)緩慢，安全風(fēng)險大。

分析調(diào)研了榆林南區(qū)氣田數(shù)字化升級改造實現(xiàn)無人值守的成果和經(jīng)驗，結(jié)合油氣田精簡人員、降本增效的趨勢，決定對消防系統(tǒng)實施徹底的改造升級，以求實現(xiàn)消防崗的無人值守和應(yīng)急狀態(tài)下的快速響應(yīng)[1-3]。

1 消防系統(tǒng)運行現(xiàn)狀

1.1 概況

圖1 榆林處理廠消防系統(tǒng)流程圖

消防水由榆林天然氣處理廠的站外水源井提供，中控室在消防罐低液位時啟動水源井提升泵補水至兩個消防罐。水罐出口外接四臺消防泵和兩臺生活水泵，其中兩臺消防水泵串聯(lián)泡沫比例混合裝置在發(fā)生險情時輸送泡沫液至甲醇和凝析油罐區(qū)，以噴淋的方式進(jìn)行阻燃滅火（見圖1）。

1.2 運行現(xiàn)狀

目前榆林處理廠的消防系統(tǒng)應(yīng)急響應(yīng)流程為：中央控制室視頻監(jiān)控發(fā)現(xiàn)罐區(qū)火情，通過對講機或者電話通知消防崗員工導(dǎo)通消防泡沫混合比例裝置流程。崗位員工現(xiàn)場開關(guān)閥門啟停機泵，消防水混合泡沫液在壓力驅(qū)動下輸送至罐區(qū)噴淋滅火。進(jìn)入罐內(nèi)，當(dāng)罐內(nèi)壓力上升至與進(jìn)口壓力平衡時，罐內(nèi)的泡沫液在罐內(nèi)水的壓力下，在混合器管線中被擠出，加壓水和泡沫液以一定比例形成泡沫混合物。當(dāng)發(fā)生火情時，打開閥1，壓力水進(jìn)入罐內(nèi)，罐內(nèi)壓力立即升高，當(dāng)罐中的壓力與主管的壓力相同時，閥2打開并且泡沫罐開始工作。

2 存在問題及原因分析

在多次的現(xiàn)場演練中，應(yīng)急處置效果不是十分理想，時間消耗過多，分析其原因有：

（1）現(xiàn)場機泵和消防泡沫比例混合裝置均為現(xiàn)場手動操作，技能嫻熟的操作人員耗時大約12分鐘，反應(yīng)滯后，費時費力；

（2）新增崗位員工從技能培訓(xùn)到實際操作掌握需要一定時間和過程，一旦遇到險情則突出了“人”的不安全因素，誤操作可能造成自身機械傷害或者錯過撲滅火情的最佳時機；

（3）消防泡沫比例混合裝置的參數(shù)和運行情況不能被中央控制室遠(yuǎn)程讀取，需要全程對講機溝通，與全廠數(shù)字化改造信息化控制、中控室統(tǒng)一協(xié)調(diào)指揮要求不符。

圖2 泡沫比例混合裝置

3 數(shù)字化升級改造

3.1 泡沫比例混合裝置工作原理

隔膜式罐壓泡沫比例混合裝置由入口管，罐體，罐囊，水和泡沫液體混合器，混合液排出管等組成（見圖2）。罐體內(nèi)的罐囊盛裝泡沫液，在工作時，水由進(jìn)口處

3.2 消防系統(tǒng)升級改造

3.2.1 閥門升級改造 榆林天然氣處理廠建設(shè)有3套供風(fēng)系統(tǒng)以及UPS，能在斷電的情況下保證氣動調(diào)節(jié)閥持續(xù)處于關(guān)閉狀態(tài)，保證泡沫罐內(nèi)沒有壓力，從而大大延長使用壽命。且氣動調(diào)節(jié)閥維護成本低、維修簡單，因此通過對電動調(diào)節(jié)閥與氣動調(diào)節(jié)閥進(jìn)行比較，最終確定將圖中閥1（消防水出口）、閥2（泡沫罐進(jìn)口）、閥3（泡沫罐出口）以及閥4、閥5、閥6更換為氣關(guān)式氣動調(diào)節(jié)閥（見圖3）。

圖3 榆林處理廠改造前消防泡沫系統(tǒng)流程圖

氣關(guān)式調(diào)節(jié)閥原理：氣關(guān)式調(diào)節(jié)閥（又稱氣動執(zhí)行器）的動力源為壓縮空氣，它是通過改變氣腔內(nèi)彈簧力與壓縮空氣壓力平衡，來改變閥桿的上下位置從而控制閥位的開與關(guān)；當(dāng)儀表風(fēng)增加時，閥門向關(guān)閉方向動作；儀表風(fēng)逐漸減少直至無供風(fēng)時，閥門逐漸開啟或全開為止。

3.2.2 壓力遠(yuǎn)傳改造 增加具有遠(yuǎn)傳功能的壓力變送器，將泡沫比例混合裝置的進(jìn)出口及出液口管線上的壓力表更換為壓力變送器，將新增監(jiān)控點的組態(tài)加到榆林天然氣處理廠DCS系統(tǒng)中，實現(xiàn)壓力的實時監(jiān)控。

3.2.3 消防泵遠(yuǎn)程啟動改造 本次改造通過引用遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，中控室點擊遠(yuǎn)程啟動消防泵，發(fā)出命令，卡件中的 DO常開觸點閉合，此外，24 V AC繼電器閉合，由于24 V AC繼電器與抽屜柜的干觸點串聯(lián)，因此抽屜柜中的電源打開。由此，電源線連接，抽屜柜向消防泵傳輸380 V三相交流電，并成功啟動消防泵。

3.2.4 消防泡沫比例裝置遠(yuǎn)程啟動改造 消防泡沫比例裝置遠(yuǎn)程啟動改造同消防泵遠(yuǎn)程啟動：在中控室監(jiān)控電腦上點擊自動聯(lián)鎖，進(jìn)行遠(yuǎn)程控制啟動，程序發(fā)出5S脈沖信號，卡件中DO常開觸點閉合，定位器接受控制器信號，輸入氣源壓力逐漸增大，執(zhí)行機構(gòu)的氣室壓力逐漸增加使閥門打開。

4 效果評價

（1）消防泡沫系統(tǒng)改造升級后，當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時，首先遠(yuǎn)程啟動消防水泵，然后點擊“自動聯(lián)鎖”，啟動消防泡沫比例裝置，閥1～閥6打開，消防泡沫系統(tǒng)遠(yuǎn)程啟動成功。其啟動時間消耗由原先的12分鐘縮短至3秒，提高了現(xiàn)場應(yīng)急措施的及時性，大大提高了消防系統(tǒng)的安全性能，為冬季安全生產(chǎn)打下了牢固的基礎(chǔ)。

（2）消防泡沫系統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)控的實現(xiàn)，消防崗及中控員工可第一時間掌握消防泡沫系統(tǒng)的運行狀況，及時發(fā)現(xiàn)運行中的問題并解決。

（3）消防系統(tǒng)在數(shù)字化改造后，消防崗也可以逐步實現(xiàn)無人值守，使勞動組織得到了進(jìn)一步優(yōu)化，降低生產(chǎn)過程中的操作成本，有利于降本增效。

（4）此次消防系統(tǒng)改造采用氣動調(diào)節(jié)閥，不僅保證了在電源中斷時泡沫系統(tǒng)正常運行，同時大大降低了改造和維護成本。