CJ46海上移動鉆井平臺固定式消防系統(tǒng)設計

彭定強

摘? ? 要：海上移動鉆井平臺為海上結(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鉆井平臺的固定式消防系統(tǒng)總體設計及后期修改，通過計算校核，證明該系統(tǒng)修改后滿足規(guī)范要求。

關鍵詞：海上移動鉆井平臺;固定式消防系統(tǒng);設計

中圖分類號：U664.88 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：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

海上鉆井平臺上裝有鉆井、動力、通訊、導航等設備，以及安全救生和人員生活設施。因海上移動鉆井平臺工作環(huán)境的特殊性（遠離陸地、布局緊湊、多有易燃易爆氣體等），一旦發(fā)生火災，外界的救援無法及時到達，只能靠平臺本身配備的消防系統(tǒng)滅火，為外界救援爭取寶貴時間，避免災難性損失。因此，加強海上移動鉆井平臺消防系統(tǒng)的設計和應用研究，具有十分重要的現(xiàn)實意義[1]。

2? ? 固定式消防系統(tǒng)設計

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

該平臺設計成熟，具有造價較低、運移性好、適應性強等特點。近十多年來，中國船廠已累計建造了數(shù)十座該型平臺，入級美國船級社（ABS）。

2.1? ?消防水滅火系統(tǒng)

根據(jù)ABS MODU Rules 5-2-2/1.1[2]，平臺上應至少設置兩臺消防泵及兩個吸水源（海底門、海底閥、濾器和管道），消防泵及其動力源應保證當任何一個處所失火時不能使兩臺消防泵同時失去效用。

（1）本平臺設置兩臺離心式消防泵（220 m3/h @ 110 m）。一臺布置在左舷散料間，另一臺布置在右舷輔機間;兩臺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）消防泵吸口設濾器，出口設止回閥。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計壓力，消防泵出口設壓力釋放閥;

（3）消防水總管設計成環(huán)形管路，環(huán)繞平臺主船體機械艙室布置一圈，兩臺消防泵的排出管路分別在散料間和輔機間連接到總管上;為隔離損壞的管段，確保在發(fā)生事故時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間前后均設有隔離閥，這樣當一臺消防泵受損不能工作時，另一臺消防泵可以通過環(huán)形總管提供消防水至各個終端用戶;在各個區(qū)段供水分支處也設有隔離閥。

（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，加入一臺保壓泵（10 m3/h @ 110 m）和一臺壓力水柜（1 m3），均布置在輔機間;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)補水。

2.2? ?CO2滅火系統(tǒng)

為了安全、有效地撲滅受保護的圍蔽處所的特殊設備火災，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CO2滅火系統(tǒng)的儲存、設計、報警、控制等方面作了詳細的要求。由于該系統(tǒng)原理復雜、零部件多，目前都是由專業(yè)廠家打包設計、供貨。

本平臺CO2滅火系統(tǒng)包括4個獨立的子系統(tǒng)，分別保護主發(fā)電機室、應急發(fā)電機室、油漆間、廚房煙道：

（1）主發(fā)電機室CO2滅火系統(tǒng)，設有單獨的房間放置CO2氣瓶組，房間內(nèi)放置一個遙控施放站;主發(fā)電機室兩個門，外各放置一個遙控施放站;方便發(fā)生火災時能迅速滅火;

（2）應急發(fā)電機室CO2滅火系統(tǒng)，設有成撬的消防站，放在應急發(fā)電機室外主甲板上;應急發(fā)電機室門外，放置一個遙控施放站;

（3）油漆間CO2滅火系統(tǒng)，設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、有效地撲滅可能發(fā)生的油類火災，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通告的相關要求，對直升機甲板及加油裝置的保護也有單獨的規(guī)定。

本平臺泡沫滅火系統(tǒng)，分別保護直升機加油裝置（油罐、油泵、分配單元）區(qū)域和直升機甲板區(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，在消防水總管進泡沫罐之前裝有隔離閥。

2.4? ? 水噴淋系統(tǒng)

為了對可爆流體系統(tǒng)中的主要設備、平臺結(jié)構(gòu)提供冷卻保護和對圍蔽處所內(nèi)的滅火，選用固定式水噴淋滅火系統(tǒng)。

（1）根據(jù)規(guī)范對不同保護處所的滅火要求不同，本平臺設計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：① 救生艇區(qū)域（三處）、燃燒臂區(qū)域（兩處）、鉆臺區(qū)域、BOP處理區(qū)域。每個保護處所的噴淋水均單獨從消防水管路就近取水，噴淋總管上設有控制閥;② 另一套水噴淋系統(tǒng)保護生活區(qū)房間。主要設備放置在輔機間，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，噴淋泵吸口設有濾器，出口設壓力釋放閥及止回閥;另有一臺保壓泵和一臺噴淋罐，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)補水。

3? ? ?規(guī)范修改對固定式消防系統(tǒng)設計的影響

上述固定式消防系統(tǒng)是按照當時ABS MODU 2012入級規(guī)范設計的，而后又頒布了ABS MODU 2013的規(guī)范[2]。 2013版規(guī)范新增了針對鉆井區(qū)域和泥漿處理區(qū)域單獨提出了具體的固定式消防系統(tǒng)保護要求：對于鉆井區(qū)域，可選擇水噴淋滅火系統(tǒng)或兩臺消防水炮滅火;對于泥漿處理區(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)對鉆井區(qū)域補充了具體定義，并增加了壓井&阻流管匯、試井區(qū)域、月池區(qū)域，并對泥漿處理區(qū)域補充了具體定義。

對比平臺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)，以滿足入級檢驗。

3.1? ?壓井&阻流管匯

平臺的壓井&阻流管匯布置在鉆臺面左舷側(cè)，雖屬鉆臺區(qū)域，但原鉆臺水噴淋系統(tǒng)保護區(qū)域并不能覆蓋壓井&阻流管匯。為此，廠家根據(jù)規(guī)范要求及平臺現(xiàn)有條件，就近從鉆臺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

平臺的試井區(qū)域在主甲板右舷側(cè)，是一片預留給第三方試井設備的空地。根據(jù)規(guī)范要求及平臺現(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，并在此增加兩臺消防炮（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)域為懸臂梁泥漿處理室，房間分為上下連通的兩層，布置有眾多的泥漿處理設備。根據(jù)規(guī)范要求及平臺現(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)繞覆蓋需保護的泥漿處理設備;

（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)單獨設計一個房間放置CO2瓶組等。考慮到泥漿處理室是上下兩層且各有兩個門，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門外附近各放置一個，上層離CO2房間較遠的一個門外附近放置一個，CO2房間內(nèi)放置一個。

上述兩種方案中，對于泡沫系統(tǒng)，其設備較少且布置較容易，但需從消防水系統(tǒng)取水，且對噴嘴的覆蓋范圍有嚴格要求;對于CO2系統(tǒng)，其設備散件較多，對瓶組布置有要求，但系統(tǒng)整體獨立且為全淹沒式，對噴嘴的布置要求較為方便。由于本平臺是后期新加系統(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)范修改對消防泵的校核

按照2013新版ABS MODU規(guī)范要求，對壓井&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，因此需對原消防泵的排量、壓頭進行校核，以滿足對消防泵的相關要求。

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，故需先計算各個保護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)均是由廠家設計并送審船級社通過的，故可直接引用廠家計算書的相關數(shù)據(jù)進行校核，見表1。

根據(jù)規(guī)范，消防泵的排量應滿足最大一個處所的消防水所需流量，同時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處的159.36 m3/h，每個消防栓的需求流量為25 m3/h，故消防泵的排量應不小于：159.36+25*2=209.36 m3/h，本平臺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，故消防泵的壓頭應不小于：3.4+7=10.4 bar，本平臺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)一般都互有關聯(lián)，其設計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，因此設計人員需保持對相關規(guī)范修改通報的關注，在設計初期作出有預見性的方案調(diào)整，降低后期可能出現(xiàn)的修改幾率。

參考文獻

[1] 王文若.海上移動鉆井平臺水消防系統(tǒng)設計[D].大連海事大學.2013.

[2] ABS.RULES FOR BUILDING AND CLASSING MOBILE OFFSHORE??DRILLING UNITS[S].2013.

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[4] IMO.The International Convention for the Safety of Life at Sea（SOLAS）[S].2014.

[5] NFPA 15.Standard for Water Spray Fixed Systems for Fire Protection[S].2001.

[6] CAP 437.Offshore Helicopter Landing Areas - Guidance on Standards[S].2008.

[7] NFPA 13.Standard for the Installation of Sprinkler Systems[S].2010.