劉佳

（海洋石油工程股份有限公司， 天津 300451）

海洋油氣開發(fā)具有技術(shù)復雜、投資高、風險大等特點。由于在海洋石油平臺上進行油氣生產(chǎn)，石油平臺要經(jīng)受各種惡劣氣候和風浪的襲擊，經(jīng)受海洋氣候的腐蝕及地震的危害；海上采出的油氣具有易燃易爆性；油氣生產(chǎn)過程可能對海洋造成污染；海洋石油平臺由于空間狹小，設備布置緊湊等特點，若發(fā)生火災往往出現(xiàn)疊加災害造成更大損失，因此消防水系統(tǒng)是火災發(fā)生時確保人員安全撤離和設備安全的一個關(guān)鍵系統(tǒng)。

消防水系統(tǒng)包括兩部分：（1）消防給水系統(tǒng)；（2）穩(wěn)壓系統(tǒng)。平臺使用最多的消防給水系統(tǒng)為雨淋系統(tǒng)，給水系統(tǒng)主要作用是將消防水源安全穩(wěn)定地輸送到消防滅火設備處。穩(wěn)壓系統(tǒng)用于保持消防管網(wǎng)的壓力，消防時用于提高消防供水速度，而且在自動啟動模式下可以降低消防水泵啟動時間。

消防水穩(wěn)壓系統(tǒng)根據(jù)海上石油平臺的規(guī)模、結(jié)構(gòu)、功能和高度的不同，可采用不同的類型，本文綜述海上石油平臺上應用的不同的消防水穩(wěn)壓系統(tǒng)。

1 穩(wěn)壓泵與氣壓水罐相結(jié)合的穩(wěn)壓方式

該穩(wěn)壓方式主要依靠氣壓給水裝置完成，氣壓水罐的膠囊內(nèi)充滿高壓水并與消防給水系統(tǒng)管網(wǎng)連通，罐壁與膠囊之間則充滿了一定量的壓縮空氣。平時由穩(wěn)壓泵為氣壓水罐提供壓力，并且當壓力上升至設定值時自動停泵，此時氣壓水罐再向管網(wǎng)提供穩(wěn)壓壓力，以滿足系統(tǒng)的水壓需求。當管網(wǎng)壓力出現(xiàn)下降并達到設定值時，穩(wěn)壓泵會再次自動啟動，補充氣壓水罐的水量和水壓，如此周而復始，保持消防系統(tǒng)壓力的穩(wěn)定[1]。

根據(jù)GB50974-2014《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》，穩(wěn)壓泵的設計流量不應小于消防給水系統(tǒng)管網(wǎng)的正常泄漏量和系統(tǒng)自動啟動流量，當無管網(wǎng)泄漏量數(shù)據(jù)時，穩(wěn)壓泵的設計流量宜按消防給水設計流量的1%～3%計，且不宜小于1L/s；當采用氣壓水罐時，其調(diào)節(jié)容積應根據(jù)穩(wěn)壓泵啟泵次數(shù)不大于15次/h計算確定，但有效儲水容積不宜小于150L[2]。

根據(jù)工程經(jīng)驗，當海上石油平臺消防給水設計流量為500m3/h時，穩(wěn)壓泵流量宜為5～15m3/h，穩(wěn)壓泵出口壓力一般設置800kPaG，氣壓水罐的有效容積在500～700L，其設置上下限壓力控制穩(wěn)壓泵的啟停。

早期的海上石油平臺多采用穩(wěn)壓泵與氣壓水罐相結(jié)合的穩(wěn)壓方式，運行高效、節(jié)能，且避免穩(wěn)壓泵的頻繁啟停等優(yōu)點。由于考慮到海水的腐蝕性，穩(wěn)壓系統(tǒng)一般采用平臺上稀缺的淡水資源進行穩(wěn)壓。若使用海水介質(zhì)穩(wěn)壓可降低水資源成本，但設備成本和日常維修保養(yǎng)成本較高，穩(wěn)壓系統(tǒng)消耗淡水會增加平臺淡水罐的容量。

2 穩(wěn)壓泵直接穩(wěn)壓方式

海上石油平臺直接采用海水水源，設計枯水流量保證率高，能夠滿足規(guī)范要求。消防泵和穩(wěn)壓泵所在甲板一般高于海平面15-25m，常用長軸泵或電潛泵。

穩(wěn)壓泵的流量與上述穩(wěn)壓泵與氣壓水罐相結(jié)合的方式的要求一樣，根據(jù)GB50974-2014《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》，穩(wěn)壓泵的設計壓力應滿足系統(tǒng)的自動啟動和管網(wǎng)充滿水的要求，穩(wěn)壓泵的設計壓力應保持系統(tǒng)自動啟泵壓力設置點處的壓力在準工作狀態(tài)時大于系統(tǒng)設置自動啟泵壓力值，且增加值宜為0.07～0.10MPa[2]。

穩(wěn)壓泵直接穩(wěn)壓方式分為以下兩種：

2.1 專用穩(wěn)壓泵直接穩(wěn)壓

采用專用穩(wěn)壓泵直接從海上抽水再輸向消防管網(wǎng)，以保持消防水系統(tǒng)的壓力穩(wěn)定。在準工作狀態(tài)時穩(wěn)壓泵始終保持運行狀態(tài)，一旦發(fā)生火災，則可以保證消防泵啟動運行前立即投入使用。

由于需要從海洋中將海水抽至平臺，無論采用電潛泵還是長軸泵均需安裝護管，且設備和管道均需選用耐海水腐蝕的材料，因此設備成本和安裝成本較高；專用穩(wěn)壓泵始終保持運行狀態(tài)，比較耗能，且長時間運行會降低穩(wěn)壓泵的壽命，增加穩(wěn)壓泵的維修頻率；在消防泵啟動時，穩(wěn)壓泵的供水對由消防泵抽上的消防水產(chǎn)生一定的阻隔作用，加大水錘的效果，因此消防泵出口處管道應進行加強應力分析。因此除了海上石油平臺無海水提升泵兼作穩(wěn)壓泵外，現(xiàn)已很少采用這種方式穩(wěn)壓。

2.2 海水提升泵兼作穩(wěn)壓泵直接穩(wěn)壓

采用海水提升泵兼作穩(wěn)壓泵直接穩(wěn)壓的方式，屬于穩(wěn)壓泵直接穩(wěn)壓的一種形式，全天運行的海水提升泵在滿足其它用戶供水的條件下，通過一路管道與消防環(huán)管相連，為消防水系統(tǒng)穩(wěn)壓。在穩(wěn)壓管路上設置自力式調(diào)節(jié)閥，保證消防水系統(tǒng)的穩(wěn)壓壓力恒定。這種穩(wěn)壓方式充分利用平臺已有海上提升泵，為海上石油平臺濕式消防系統(tǒng)穩(wěn)壓的主要方式，但海水提升泵選泵時需額外考慮該部分水量。

3 高位消防水箱的穩(wěn)壓方式

高位消防水箱為設置在高處直接向消防水系統(tǒng)重力供應初期火災消防用水量的儲水設施。高位消防水箱要求滿足消防設施的靜壓要求，否則應設穩(wěn)壓泵。

由于海上石油平臺采出的油氣具有易燃易爆性，消防用水量一般較大，高位消防水箱所需體積較大，且海上石油平臺經(jīng)常出現(xiàn)各種惡劣氣候，海上腐蝕情況嚴重，因此，海上石油平臺一般不采用高位消防水箱穩(wěn)壓的方式。

4 穩(wěn)壓設計注意事項

4.1 穩(wěn)壓流量控制

穩(wěn)壓泵的設計流量要滿足系統(tǒng)維持壓力的功能要求，就要使其流量大于系統(tǒng)的泄漏量，否則無法滿足穩(wěn)壓的作用。同時穩(wěn)壓泵的設計流量不能過大，因為當大于或等于消防滅火設備的流量，穩(wěn)壓泵的開啟即可滿足該消防滅火設備的使用，出現(xiàn)穩(wěn)壓泵一直運行，而消防環(huán)管的壓力無法下降到消防泵啟動的壓力設置點。穩(wěn)壓泵主要是維持系統(tǒng)一定壓力的作用，一般達不到系統(tǒng)滅火所需的壓力，穩(wěn)壓泵充當消防泵是規(guī)范不允許的。

因此，需要根據(jù)穩(wěn)壓泵的設計流量嚴格控制穩(wěn)壓管道的管徑，以免因管徑選取不合適出現(xiàn)消防泵無法啟動的情況。

4.2 穩(wěn)壓壓力設置點

穩(wěn)壓壓力應滿足系統(tǒng)的自動啟動和管網(wǎng)充滿水的要求，穩(wěn)壓泵的設計壓力應保持系統(tǒng)自動啟動消防泵壓力設置點處的壓力在準工作狀態(tài)時大于系統(tǒng)設置自動啟泵壓力值，且增加值宜為0.07～0.10MPa。消防泵啟泵壓力是人為設定的值，在滿足規(guī)范要求的最不利點處靜壓前提下，啟泵壓力可以在一定范圍內(nèi)設定，但設定值越高，管網(wǎng)漏損的幾率相應提高，維護成本增加，因此合理選定消防泵啟泵壓力值很關(guān)鍵。

4.3 防超壓措施

消防給水的超壓危害較大，降低滅火時系統(tǒng)的可靠性，增加了維修工作量。因此，可采取的措施包括：選用揚程與流量曲線平緩的水泵；在水泵出口處安裝適當?shù)乃匍]止回閥、減壓閥等裝置，避免停泵時產(chǎn)生水錘、水擊等現(xiàn)象。

◆參考文獻

[1] 張銀山.建筑消防中給水穩(wěn)壓系統(tǒng)研究[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2013，(14)：183-184.

[2] GB50974-2014，消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范[S].