侯辰光，吳 磊，薛春芳，鄭 路，冀光峰

(1. 中海石油(中國)有限公司天津分公司工程建設(shè)中心 天津 300459；2. 海洋石油工程股份有限公司設(shè)計公司 天津 300459)

0 引 言

海上石油平臺消防水系統(tǒng)的設(shè)計壓力與消防泵的揚程有關(guān)，根據(jù)NFPA 20的規(guī)定消防水系統(tǒng)的設(shè)計壓力不低于消防泵的關(guān)死點壓力[1]，消防泵的關(guān)死點壓力由消防泵廠家在送審文件中提供。而實際采辦消防泵所需的時間比較長，嚴(yán)重影響消防水系統(tǒng)的設(shè)計。根據(jù)NFPA 20規(guī)定消防泵關(guān)死點揚程不高于泵額定揚程的140%[1]，設(shè)計時會把消防泵額定揚程的1.4倍再減去泵的安裝高度和阻力損失作為泵的關(guān)死點壓力，此種情況確定的設(shè)計壓力偏保守，一般在1 700～1 850 kPaG范圍內(nèi)。消防水系統(tǒng)中的雨淋閥需要有消防產(chǎn)品認(rèn)證證書，而認(rèn)證的壓力不超過1 600 kPaG，造成采辦困難。

1 海上石油平臺消防水系統(tǒng)介紹

海上石油平臺由于空間狹小，設(shè)備布置密集，發(fā)生火災(zāi)時會出現(xiàn)疊加造成更大的損失，因此保證平臺的安全是設(shè)計須重點考慮的。消防水系統(tǒng)是最為有效的、使用最為廣泛的滅火系統(tǒng)，是平臺消防系統(tǒng)的重要組成部分。海上石油平臺的消防水滅火系統(tǒng)一般采用固定式自動水噴淋滅火系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要包括消防泵(電動或柴油機(jī)驅(qū)動)、籃式濾器、穩(wěn)壓系統(tǒng)(淡水或海水穩(wěn)壓)、消防總管和主環(huán)網(wǎng)、消防軟管站、雨淋閥、噴淋頭等[2]。在設(shè)計時采用的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范主要包括《海水固定平臺安全規(guī)則》、NFPA 13、NFPA 15、NFPA 20、API RP 2030等。

2 海上石油平臺消防水系統(tǒng)壓力設(shè)計

海上石油平臺消防水系統(tǒng)的設(shè)計壓力取決于消防泵出口最大壓力。根據(jù)消防泵的性能曲線，可以看出零流量工況時(關(guān)死點)消防泵揚程最大。圖1是消防泵的性能曲線。

確定消防泵關(guān)死點壓力應(yīng)先計算泵的額定揚程，消防泵額定揚程應(yīng)滿足平臺最不利點的需求，對于有生活樓的平臺，最不利點為保護(hù)直升機(jī)而設(shè)置消防炮，通常消防炮的工作壓力至少為700 kPaG。消防泵的額定壓力可以通過下式進(jìn)行計算[3]。

式中：P為消防泵額定壓力，kPaG；P1為消防炮工作壓力，700 kPaG；P2為消防泵吸水口到消防炮之間的靜壓，kPaG；P3為總阻力損失，包括管線摩擦阻力損失、濾器阻力損失等，kPaG。

再根據(jù)100 kPaG的壓力換算成揚程約為10 m，把額定壓力換算成額定揚程。

根據(jù)以上確定的消防水系統(tǒng)的設(shè)計壓力比較大，一般在1 700～1 850 kPaG范圍內(nèi)。表1是幾個項目的消防水系統(tǒng)設(shè)計壓力統(tǒng)計。

表1 海上石油平臺消防水系統(tǒng)設(shè)計壓力統(tǒng)計Tab.1 Design pressure statistics of fire water system on offshore platform

3 海上石油平臺消防水系統(tǒng)設(shè)計優(yōu)化思路

雨淋閥是海上石油平臺消防水系統(tǒng)的重要組成部分，雨淋閥的質(zhì)量好壞對消防水系統(tǒng)是否能正常工作有很大影響。因此，設(shè)計時會要求雨淋閥應(yīng)有消防產(chǎn)品認(rèn)證書，雨淋閥認(rèn)證的壓力為1 600 kPaG，如果消防水系統(tǒng)的設(shè)計壓力高于1 600 kPaG，則采辦不到符合設(shè)計要求的雨淋閥。

同時，根據(jù)NFPA 15消防水系統(tǒng)的水壓試驗壓力為設(shè)計壓力加上350 kPaG，故系統(tǒng)的設(shè)計壓力高，水壓試驗壓力也高。

通過參考以往項目的設(shè)計資料、海上石油平臺消防水系統(tǒng)的實際運行狀態(tài)，以及國內(nèi)的相關(guān)設(shè)計規(guī)范GB 50219—2014《水噴霧滅火系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》，改進(jìn)了消防水系統(tǒng)設(shè)計壓力的設(shè)計思路。通過綜合采取下列措施，將海上石油平臺消防水系統(tǒng)的設(shè)計壓力設(shè)置為不超過1 600 kPaG。

對于設(shè)置有柴油消防泵的消防水系統(tǒng)，柴油消防泵出口管線上的壓力安全閥(PSV)設(shè)定點最高設(shè)置為1 600 kPaG。

對于設(shè)置有電動消防泵的消防水系統(tǒng)，如果關(guān)死點壓力超過1 600 kPaG，則在電動消防泵出口管線上設(shè)置壓力安全閥(PSV)，且安全閥的設(shè)定點設(shè)置為1 600 kPaG。

4 應(yīng)用推廣效果

將優(yōu)化后的海上石油平臺消防水系統(tǒng)設(shè)計壓力的設(shè)計原則在蓬萊19-3油田1/3/8/9區(qū)綜合調(diào)整項目、旅大21-2/旅大16-3油田區(qū)域開發(fā)項目、曹妃甸11-1/11-6油田綜合調(diào)整項目、曹妃甸6-4油田開發(fā)項目、渤中19-6項目等渤海項目中進(jìn)行推廣使用，既降低了雨淋閥采購的難度，又節(jié)約了采購成本，同時也降低了消防水系統(tǒng)的水壓試驗壓力，取得了良好的應(yīng)用效果?！?/p>