彭定強(qiáng)

摘? ? 要：海上移動(dòng)鉆井平臺(tái)為海上結(jié)構(gòu)物，因工作環(huán)境的特殊性，需自身配備消防滅火系統(tǒng)。本文介紹某CJ46鉆井平臺(tái)的固定式消防系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)及后期修改，通過計(jì)算校核，證明該系統(tǒng)修改后滿足規(guī)范要求。

關(guān)鍵詞：海上移動(dòng)鉆井平臺(tái);固定式消防系統(tǒng);設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：U664.88 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Design of Fixed Fire-fighting Systems for

CJ46 Mobile Offshore Drilling Unit

PENG Dingqiang

（ China Merchants Heavy Industry（Shenzhen） Co.， Ltd.， Shenzhen 518054 ）

Abstract： Due to the particularity of the working environment， mobile offshore drilling unit needs to be equipped with fire-fighting system. This paper introduces the general design and modification of the fixed fire-fighting system for the CJ46 drilling unit. Through calculation and checking， it is proved that the modified system meets the requirements of relevant rules.

Key words： Mobile offshore drilling unit; Fixed fire-fighting system; Design

1? ? ?前言

海上鉆井平臺(tái)上裝有鉆井、動(dòng)力、通訊、導(dǎo)航等設(shè)備，以及安全救生和人員生活設(shè)施。因海上移動(dòng)鉆井平臺(tái)工作環(huán)境的特殊性（遠(yuǎn)離陸地、布局緊湊、多有易燃易爆氣體等），一旦發(fā)生火災(zāi)，外界的救援無法及時(shí)到達(dá)，只能靠平臺(tái)本身配備的消防系統(tǒng)滅火，為外界救援爭取寶貴時(shí)間，避免災(zāi)難性損失。因此，加強(qiáng)海上移動(dòng)鉆井平臺(tái)消防系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用研究，具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義[1]。

2? ? 固定式消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)

CJ46-X100-D自升式鉆井平臺(tái)是由荷蘭著名海洋工程設(shè)計(jì)公司GUSTO MSC開發(fā)的型號(hào)。其主體尺度為：型長65 m、型寬62 m、型深8 m、設(shè)計(jì)吃水4.5 m、作業(yè)水深106 m、最大可變負(fù)載3 500 t、最大鉆井深度9144 m。

該平臺(tái)設(shè)計(jì)成熟，具有造價(jià)較低、運(yùn)移性好、適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)。近十多年來，中國船廠已累計(jì)建造了數(shù)十座該型平臺(tái)，入級(jí)美國船級(jí)社（ABS）。

2.1? ?消防水滅火系統(tǒng)

根據(jù)ABS MODU Rules 5-2-2/1.1[2]，平臺(tái)上應(yīng)至少設(shè)置兩臺(tái)消防泵及兩個(gè)吸水源（海底門、海底閥、濾器和管道），消防泵及其動(dòng)力源應(yīng)保證當(dāng)任何一個(gè)處所失火時(shí)不能使兩臺(tái)消防泵同時(shí)失去效用。

（1）本平臺(tái)設(shè)置兩臺(tái)離心式消防泵（220 m3/h @ 110 m）。一臺(tái)布置在左舷散料間，另一臺(tái)布置在右舷輔機(jī)間;兩臺(tái)泵各自從海水總管上就近取水，海水總管聯(lián)通左、右舷海底門及左、右舷潛水泵供水管線;

（2）消防泵吸口設(shè)濾器，出口設(shè)止回閥。為避免消防泵所產(chǎn)生的壓力可能超出消防栓或水帯的設(shè)計(jì)壓力，消防泵出口設(shè)壓力釋放閥;

（3）消防水總管設(shè)計(jì)成環(huán)形管路，環(huán)繞平臺(tái)主船體機(jī)械艙室布置一圈，兩臺(tái)消防泵的排出管路分別在散料間和輔機(jī)間連接到總管上;為隔離損壞的管段，確保在發(fā)生事故時(shí)其它管段仍能正常使用，在消防水總管穿越消防泵所在的散料間及輔機(jī)間前后均設(shè)有隔離閥，這樣當(dāng)一臺(tái)消防泵受損不能工作時(shí)，另一臺(tái)消防泵可以通過環(huán)形總管提供消防水至各個(gè)終端用戶;在各個(gè)區(qū)段供水分支處也設(shè)有隔離閥。

（4）為保持系統(tǒng)穩(wěn)定，避免因少量的消防水損失引起消防泵不必要的起動(dòng)，加入一臺(tái)保壓泵（10 m3/h @ 110 m）和一臺(tái)壓力水柜（1 m3），均布置在輔機(jī)間;保壓泵從海水總管吸水，打入壓力水柜出口匯入消防水總管，方便給系統(tǒng)補(bǔ)水。

2.2? ?CO2滅火系統(tǒng)

為了安全、有效地?fù)錅缡鼙Ｗo(hù)的圍蔽處所的特殊設(shè)備火災(zāi)，在不適用水滅火的情形下，選用固定式CO2氣體滅火系統(tǒng)。ABS MODU Rules 5-2-3/3[2]，對(duì)CO2滅火系統(tǒng)的儲(chǔ)存、設(shè)計(jì)、報(bào)警、控制等方面作了詳細(xì)的要求。由于該系統(tǒng)原理復(fù)雜、零部件多，目前都是由專業(yè)廠家打包設(shè)計(jì)、供貨。

本平臺(tái)CO2滅火系統(tǒng)包括4個(gè)獨(dú)立的子系統(tǒng)，分別保護(hù)主發(fā)電機(jī)室、應(yīng)急發(fā)電機(jī)室、油漆間、廚房煙道：

（1）主發(fā)電機(jī)室CO2滅火系統(tǒng)，設(shè)有單獨(dú)的房間放置CO2氣瓶組，房間內(nèi)放置一個(gè)遙控施放站;主發(fā)電機(jī)室兩個(gè)門，外各放置一個(gè)遙控施放站;方便發(fā)生火災(zāi)時(shí)能迅速滅火;

（2）應(yīng)急發(fā)電機(jī)室CO2滅火系統(tǒng)，設(shè)有成撬的消防站，放在應(yīng)急發(fā)電機(jī)室外主甲板上;應(yīng)急發(fā)電機(jī)室門外，放置一個(gè)遙控施放站;

（3）油漆間CO2滅火系統(tǒng)，設(shè)有成撬的消防站放在油漆間外;

（4）廚房煙道CO2滅火系統(tǒng)，設(shè)有成撬的滅火箱，放在廚房內(nèi)門口處。

2.3? ?泡沫滅火系統(tǒng)

為了安全、有效地?fù)錅缈赡馨l(fā)生的油類火災(zāi)，選用固定式泡沫滅火系統(tǒng)。根據(jù)ABS MODU Rules 5-2-3/5 & 9[2]，泡沫系統(tǒng)需滿足FSS[3]規(guī)則及MSC通告的相關(guān)要求，對(duì)直升機(jī)甲板及加油裝置的保護(hù)也有單獨(dú)的規(guī)定。

本平臺(tái)泡沫滅火系統(tǒng)，分別保護(hù)直升機(jī)加油裝置（油罐、油泵、分配單元）區(qū)域和直升機(jī)甲板區(qū)域。泡沫罐放置在右舷生活樓房頂，由消防水系統(tǒng)供水，經(jīng)泡沫罐和比例混合器后，可選擇輸出泡沫或混合液以供噴嘴、泡沫炮、泡沫槍使用。為了隔離總管的損壞部分，在消防水總管進(jìn)泡沫罐之前裝有隔離閥。

2.4? ? 水噴淋系統(tǒng)

為了對(duì)可爆流體系統(tǒng)中的主要設(shè)備、平臺(tái)結(jié)構(gòu)提供冷卻保護(hù)和對(duì)圍蔽處所內(nèi)的滅火，選用固定式水噴淋滅火系統(tǒng)。

（1）根據(jù)規(guī)范對(duì)不同保護(hù)處所的滅火要求不同，本平臺(tái)設(shè)計(jì)有兩套水噴淋滅火系統(tǒng)和另一套水噴淋系統(tǒng)，分別保護(hù)：① 救生艇區(qū)域（三處）、燃燒臂區(qū)域（兩處）、鉆臺(tái)區(qū)域、BOP處理區(qū)域。每個(gè)保護(hù)處所的噴淋水均單獨(dú)從消防水管路就近取水，噴淋總管上設(shè)有控制閥;② 另一套水噴淋系統(tǒng)保護(hù)生活區(qū)房間。主要設(shè)備放置在輔機(jī)間，噴淋泵從海水總管取水，供水至噴淋水總管路。

（2）與消防水系統(tǒng)類似，噴淋泵吸口設(shè)有濾器，出口設(shè)壓力釋放閥及止回閥;另有一臺(tái)保壓泵和一臺(tái)噴淋罐，保壓泵從淡水艙吸水打入噴淋罐，罐出口匯入噴淋水總管，方便給系統(tǒng)補(bǔ)水。

3? ? ?規(guī)范修改對(duì)固定式消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)的影響

上述固定式消防系統(tǒng)是按照當(dāng)時(shí)ABS MODU 2012入級(jí)規(guī)范設(shè)計(jì)的，而后又頒布了ABS MODU 2013的規(guī)范[2]。 2013版規(guī)范新增了針對(duì)鉆井區(qū)域和泥漿處理區(qū)域單獨(dú)提出了具體的固定式消防系統(tǒng)保護(hù)要求：對(duì)于鉆井區(qū)域，可選擇水噴淋滅火系統(tǒng)或兩臺(tái)消防水炮滅火;對(duì)于泥漿處理區(qū)域，可選擇泡沫滅火系統(tǒng)或氣體滅火系統(tǒng)。更新版本的ABS MODU規(guī)范陸續(xù)對(duì)鉆井區(qū)域補(bǔ)充了具體定義，并增加了壓井&阻流管匯、試井區(qū)域、月池區(qū)域，并對(duì)泥漿處理區(qū)域補(bǔ)充了具體定義。

對(duì)比平臺(tái)原有固定式消防系統(tǒng)，若按照2013新版的ABS MODU規(guī)范要求，需對(duì)壓井&阻流管匯、試井區(qū)域、泥漿處理區(qū)域增加固定式消防系統(tǒng)，以滿足入級(jí)檢驗(yàn)。

3.1? ?壓井&阻流管匯

平臺(tái)的壓井&阻流管匯布置在鉆臺(tái)面左舷側(cè)，雖屬鉆臺(tái)區(qū)域，但原鉆臺(tái)水噴淋系統(tǒng)保護(hù)區(qū)域并不能覆蓋壓井&阻流管匯。為此，廠家根據(jù)規(guī)范要求及平臺(tái)現(xiàn)有條件，就近從鉆臺(tái)水噴淋總管上分一路支管去壓井&阻流管匯區(qū)域，并增加噴嘴環(huán)繞，使之覆蓋壓井&阻流管匯。

3.2? ?試井區(qū)域

平臺(tái)的試井區(qū)域在主甲板右舷側(cè)，是一片預(yù)留給第三方試井設(shè)備的空地。根據(jù)規(guī)范要求及平臺(tái)現(xiàn)有條件，此處不方便布置水噴淋系統(tǒng)，故選用消防水炮的方案，就近從右舷生活樓內(nèi)消防水總管上分一路支管去生活樓A甲板梯道平臺(tái)，并在此增加兩臺(tái)消防炮（各100 m3/h），以覆蓋試井區(qū)域。

3.3? ?泥漿處理區(qū)域

泥漿處理區(qū)域?yàn)閼冶哿耗酀{處理室，房間分為上下連通的兩層，布置有眾多的泥漿處理設(shè)備。根據(jù)規(guī)范要求及平臺(tái)現(xiàn)有條件，泡沫滅火系統(tǒng)或氣體滅火系統(tǒng)均可選用：

（1）若選擇泡沫滅火系統(tǒng)，根據(jù)規(guī)范要求及平臺(tái)現(xiàn)有條件，可就近從懸臂梁消防水總管上分一路支管作為泡沫系統(tǒng)水源，并在懸臂梁房間中選一處合適位置放置泡沫罐及泡沫比例混合器。消防水經(jīng)泡沫比例混合器與泡沫罐內(nèi)泡沫濃縮液混合進(jìn)入泡沫系統(tǒng)總管后，再分為兩路分別去到泥漿處理室上下層，增加噴嘴以環(huán)繞覆蓋需保護(hù)的泥漿處理設(shè)備;

（2）若選擇氣體滅火系統(tǒng)，如CO2系統(tǒng)，按照系統(tǒng)配置及規(guī)范要求，可考慮在原懸臂梁內(nèi)單獨(dú)設(shè)計(jì)一個(gè)房間放置CO2瓶組等?？紤]到泥漿處理室是上下兩層且各有兩個(gè)門，綜合CO2房間位置考慮，可配置了4套遙控施放站：泥漿處理室下層兩個(gè)門外附近各放置一個(gè)，上層離CO2房間較遠(yuǎn)的一個(gè)門外附近放置一個(gè)，CO2房間內(nèi)放置一個(gè)。

上述兩種方案中，對(duì)于泡沫系統(tǒng)，其設(shè)備較少且布置較容易，但需從消防水系統(tǒng)取水，且對(duì)噴嘴的覆蓋范圍有嚴(yán)格要求;對(duì)于CO2系統(tǒng)，其設(shè)備散件較多，對(duì)瓶組布置有要求，但系統(tǒng)整體獨(dú)立且為全淹沒式，對(duì)噴嘴的布置要求較為方便。由于本平臺(tái)是后期新加系統(tǒng)，若從懸臂梁現(xiàn)有艙室中選擇改造作為CO2房間較為困難，且考慮到CO2瓶組進(jìn)艙等因素，改造難度大、成本高，故選擇泡沫滅火系統(tǒng)。

3.4? ?規(guī)范修改對(duì)消防泵的校核

按照2013新版ABS MODU規(guī)范要求，對(duì)壓井&阻流管匯、試井區(qū)域、泥漿處理區(qū)域分別增加了噴淋系統(tǒng)、消防炮、泡沫系統(tǒng)。這三處新加的固定式消防系統(tǒng)，均是從原消防水系統(tǒng)管路取水，因此需對(duì)原消防泵的排量、壓頭進(jìn)行校核，以滿足對(duì)消防泵的相關(guān)要求。

3.4.1 排量校核

消防泵除了給消防水系統(tǒng)供水，還是水噴淋系統(tǒng)及泡沫系統(tǒng)的供水源，故需先計(jì)算各個(gè)保護(hù)處所的消防水流量需求，再按規(guī)范核算消防泵的排量。因水噴淋系統(tǒng)及泡沫系統(tǒng)均是由廠家設(shè)計(jì)并送審船級(jí)社通過的，故可直接引用廠家計(jì)算書的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行校核，見表1。

根據(jù)規(guī)范，消防泵的排量應(yīng)滿足最大一個(gè)處所的消防水所需流量，同時(shí)保證兩處消防栓滅火使用。從表1可看出，最大的消防水需求流量為鉆臺(tái)處的159.36 m3/h，每個(gè)消防栓的需求流量為25 m3/h，故消防泵的排量應(yīng)不小于：159.36+25*2=209.36 m3/h，本平臺(tái)選擇的消防泵排量為220 m3/h，滿足規(guī)范要求。

3.4.2 壓頭校核

消防泵排出口中心至最高的消防栓（直升機(jī)甲板處），垂直高度近67 ft，從消防泵至最高消防栓的管道摩擦損失估算約48 ft，故將海水從消防泵打至最高的消防栓所需壓力約為：67+48=115 ft水柱（3.4 bar）。根據(jù)規(guī)范，直升機(jī)甲板處的泡沫系統(tǒng)終端需保持7 bar的壓力，故消防泵的壓頭應(yīng)不小于：3.4+7=10.4 bar，本平臺(tái)選擇的消防泵壓頭為110 m（11 bar），滿足規(guī)范要求。

4? ? ?結(jié)束語

固定式消防系統(tǒng)涵蓋了消防水、泡沫、噴淋水、氣體等滅火系統(tǒng)。其中，消防水、泡沫、噴淋水系統(tǒng)一般都互有關(guān)聯(lián)，其設(shè)計(jì)或修改均需整體考慮。通過以上校核可以看出，消防泵排量的裕度已較小，因此設(shè)計(jì)人員需保持對(duì)相關(guān)規(guī)范修改通報(bào)的關(guān)注，在設(shè)計(jì)初期作出有預(yù)見性的方案調(diào)整，降低后期可能出現(xiàn)的修改幾率。

參考文獻(xiàn)

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