原油库区自动消防系统的应用.pdf

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1、 油 气 储 运 2004年原油库区自动消防系统的应用周 明3(中国石化集团管道储运分公司运销处)周 明:原油库区自动消防系统的应用,油气储运,2004,23(3)5255。摘 要 介绍了改造后的仪征原油库区自动消防系统的工艺流程、硬件配置、控制流程、视频监视、系统功能。通过对仪征原油库各罐区进行抽样模拟火灾试验证明,该系统的应用,实现了原油库区的火灾实时监测、自动消防控制、视频监视和火灾报警视频联动功能,从整体上提高了大型原油库区的防火安全性和火灾自救能力。主题词 原油库 自动消防系统 工艺流程 控制系统 原油库区作为一级防火区域,油罐火灾一直是影响库区安全运行的重要因素,一旦出现火灾,扑救

2、不及时,将给国家和人民生命财产造成惨重损失。自动消防系统可在出现火灾时及时报警,自动启动消防系统,缩短灭火时间,有效地控制火情,防止火灾向其它油罐蔓延,可最大程度地减轻火灾造成的影响和损失,从整体上提高原油库区防火安全性和火灾自救能力。2000年,中国石化集团管道储运分公司对仪征原油库区消防系统进行改造,将原来靠人工巡检发现火灾,人工启动消防系统进行冷却水喷淋和泡沫灭火,改造成对油库区火情自动监测,出现火情自动启动消防系统。一、消防系统工艺流程仪征原油罐区位于鲁宁输油管道末端,整个原油罐区分成2104m3罐区、5104m3罐区和10104m3罐区。各罐区消防系统设置消防泵房和消制等电气设备的选

3、型、安装、电力线路敷设等,必须符合现行国家标准GB50058爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范 的规定,既不能盲目提高防爆等级,也不能不考虑实际需要,不能为了节约一点钱,省一点事,人为降低电气设备的安全标准。3、严格执行油库动火作业管理规定调查表明,在油库爆炸区域内动火作业时直接或间接产生的明火位居油库着火爆炸事故点火源的首位,无论是属于易燃的-35号柴油,还是属于可燃烧的其它柴油产品,在受热、温度升高时,其液体的蒸发速度都会迅速加快,蒸发量也会显著增加,容易形成爆炸性油气混合物,如果动火作业防范措施不得力,就会引起火灾爆炸事故。因此,要严格控制动火作业,尽量减少动火次数,能不带油作业的就不要

4、带油作业。如果确实需要动火作业,必须严格按程序上报,请有资质的专业队伍组织施工。作业前,施工队伍必须对危险区域内的安全情况进行充分研究,精心做好防火防爆准备。作业时,应先腾空储油设备,加隔离盲板隔断与其它油罐的连接,采用石棉被、沙袋等隔断外界油气来源,进行彻底清洗、通风换气,测定可燃气体浓度使其达到规定标准,并进行全面安全检查,确认无危险后,方可动火。在动火过程中,必须有专人监视油气浓度、现场温度等变化情况,发现有异常情况,应立即停止作业。参考文献1,何学秋:安全工程学,中国矿业大学出版社(徐州),2000。2,何国根:油库安全技术与管理,浙江大学出版社(杭州),1992。(收稿日期:2003

5、203224)编辑:陈桂明3221008,江苏省徐州市翟山;电话:(0516)3453233。25防值班室,2座2 000 m3消防水罐、2台消防水泵、2台泡沫水泵、2台稳压水泵、1座泡沫液罐、1台泡沫比例混合装置。这些设施分别通过冷却水喷淋环管、泡沫环管与固定在油罐上的冷却水喷头、泡沫产生器连成一体,控制着各罐区和原油罐前的电动蝶阀,可对着火罐进行冷却水喷淋和泡沫灭火。消防水泵、泡沫水泵、稳压水泵都是一用一备。其消防工艺流程见图1。图1 仪征原油库区消防系统工艺流程示意图 由图1可以看出,在正常状态下,消防水泵和泡沫水泵的出口阀1阀4处于常闭状态,阀5阀8处于常开状态,2104m3罐区域阀1

6、0、11和罐前阀103127处于常闭状态,5104m3罐区域阀20、21和罐前阀203209处于常闭状态,10104m3罐区域阀30、31和罐前阀302305处于常闭状态,消防水泵B1(B2)、泡沫水泵B3(B4)处于备用状态,稳压水泵B5(B6)处于运行状态,使冷却水系统和泡沫水系统保持稳高压状态,压力稳定在0.71.2 MPa,以确保油罐着火时能够迅速灭火。一旦某个油罐发生火灾,立即关闭消防水管道和泡沫水管道之间的连接阀(阀5),启动消防水泵B1(B2),停稳压水泵B5(B6),关闭稳压泵出口阀V1(V2),打开消防水泵出口阀1(2)、着火罐冷却水区域控制阀、罐前冷却水控制阀,通过喷头向着

7、火油罐进行冷却水喷淋。同时启动泡沫水泵B1(B2)、开泵出口阀3(4)、泡沫比例混合装置给水阀9、着火罐泡沫管道区域控制阀、泡沫管道罐前控制阀,平衡压力式泡沫比例混合装置,利用泡沫水泵的水压将泡沫液吸入后形成3%的泡沫与水的混合液1,3%的泡沫液通过泡沫管道到达罐上的空气泡沫产生器,产生空气泡沫对着火油罐进行灭火。二、自动消防控制系统1、系统硬件配置自动消防控制系统采用北京首安公司生产的SL2M500工业型通用火灾报警及联动控制系统作为火灾报警控制器。它以SIEMENS SIMATIC S72300 PLC为核心技术,采用研华工控机作为系统主要的人机操作界面,通过RS232接口与S72300

8、PLC通信处理器模块相连,进行数据通信。同时,在消防值班室安装手动操作控制盘,上面设置设备运行/停止状态指示灯、运行/停止控制按钮、手/自动状态切换按钮、人工确认报警按钮、闪光报警器和阀门手操器,用来指示设备的运行、控制状态和罐区火灾报警情况,手动控制设备启停和阀门开关。系统的硬件配置见图2。系统 火 灾 报 警 控 制 器 主 要 由SIEMENSSIMATIC S7-300 PLC的CPU模块、电源模块、数字量输入模块、数字量输出模块,通信处理器模块组成,共处理采集点DI 201个、控制点DO 154个,使用SM321DI模块13块、SM322DO模块10块。主要采集油罐的火灾信号、现场的

9、手动报警按钮信号、35第23卷第3期 周 明:原油库区自动消防系统的应用消防水和泡沫管道区域阀及罐前阀的开关状态和控制状态信号、消防水泵、泡沫水泵、稳压水泵的运行状态和控制状态信号、火灾报警手动确认信号、消防管道水压。主要控制消防水泵、泡沫水泵、稳压水泵的启停和消防管道上的区域控制阀和罐前控制阀的开关。图2 消防系统硬件配置图2、火灾信号检测油罐的火灾信号是自动消防系统采集的关键信号,它直接关系到系统的可靠性和准确性。系统自动运行时,实时检测罐区火灾信号,一旦检测到火灾信号立即报警,经人工确认或延时后自动联动消防系统,对着火罐进行冷却水喷淋和泡沫灭火。该系统采用线性定温感温电缆作为油罐火灾信号

10、传感器,它沿罐壁分段安装在原油罐外浮顶上,能够连续测量火灾信号。另外,在每一油罐的防火堤外侧都安装了两个手动火灾报警按钮,用于巡检时发现火情及时报警。线性感温电缆由两根被热敏材料包敷的弹性钢丝绞合成型外加护套而成,其额定动作温度为88。正常状态下,两根钢丝间阻值接近无穷大,两芯线之间开路。火灾发生时,电缆周围温度上升到额定动作温度,其钢丝间热敏绝缘材料性能被破坏,绝缘电阻发生跃变,两芯线之间短路,火灾报警控制器检测到这一变化后能立即判断出着火罐位置,发出火灾报警信号,并联动自动消防系统和视频监视系统。3、控制流程该系统被打开时,首先进行系统初始化,然后进入系统循环控制,其控制流程见图3。图3

11、自动消防系统控制流程图 系统初始化后,进入火灾检测程序,根据采集到的感温电缆和手动报警按钮的信号判断是否发生火灾。如果发生火灾,则确定着火罐位置,发出火灾报警信号,判断系统手/自动状态。如果此时系统操作处于自动状态,火灾报警经人工确认,或数秒钟后火灾信号仍然存在,则应根据消防水泵、泡沫水泵和消防管道上区域控制阀和罐前控制阀的状态判断此时消防系统是否已启动。如果没有启动,则自动启动消防系统,停稳高压系统,否则进入下一循环控制;如果系统处于手动状态,则由操作人员通过手动操作盘上的开关和按钮人工启动消防系统、关闭稳高压系统,对着火罐进行冷却水喷淋和泡沫灭火;如果没有检测到火灾,则要判断消防系统是否已

12、经启动,如果已经启动,就要判断系统处于何种状态,如果是自动状态,系统自动停运消防系统,否则由人工手动停运消防系统,如果消防系统没被启动,则进入稳高压控制程序。(1)系统初始化系统初始化是在系统刚打开时,预置系统的控制输出,使消防水泵、泡沫水泵、稳压阀保持停运状态,使消防管道区域阀和罐前阀保持全关位。(2)稳高压控制在无火灾的情况下,冷却水系统和泡沫水系统45油 气 储 运 2004年 保持稳高压状态,压力稳定在0.71.2 MPa,以确保油罐着火时能够迅速灭火。系统依靠消防水管道中的水压控制稳压泵的运行,当压力超过1.2 MPa时,停稳压泵,关闭稳压泵出口阀,当压力低于0.7MPa时,启动稳压

13、泵,打开稳压泵出口阀。(3)自动消防控制系统处于自动状态时,所有的消防水泵、泡沫水泵、稳压水泵、消防管道和所有的罐前阀、区域控制阀都有处于远控自动状态,一旦检测到火灾信号,按照消防工艺要求的启动顺序自动启动消防系统。4、视频监视视频监视可以实时监视整个原油库区的安全运行情况。一旦发生火灾,自动消防系统能立即联动视频监控系统,将视频画面自动切换到报警罐的最佳位置,并开始自动进行事故录像。消防值班人员可以根据视频画面,判断火情,迅速通过按钮启动自动消防系统。该原油库区新建4座摄像铁塔,在塔顶平台上分别安装了两台一体化球型摄像机和两座控制云台。多路摄像信号经解码器、画面分割器后进入视频监视计算机,由

14、CRT显示。通过控制键盘、解码器控制摄像机和控制云台进行水平旋转和上下俯仰,变焦镜头、聚焦、光圈的调整和预置位设置/调用,调节摄像机视频范围;通过画面分割器,实现多画面显示。CRT可以显示多个图像窗口,每个图像窗口中对应一路视频输入图像,实时监视整个原油库区的安全运行情况。三、自动消防系统功能自动消防系统的控制功能主要是由SiemensS72300 PLC完成,它通过Siemens Step 5.0编程软件进行编程组态,实现系统所有控制功能。系统人机界面操作是通过监控计算机和手动操作控制盘完成。系统具有以下功能。(1)实时检测和显示所有罐的感温电缆、手动火灾报警按钮的状态、消防设备的运行和控制

15、状态。(2)动态显示整个罐区消防工艺流程图,动态显示消防水泵、泡沫水泵、稳压水泵和所有控制阀的运行和控制状态。(3)自动启动消防控制系统。当系统运行在自动状态运行时,检测到火灾信号后,由PLC程序控制完成火灾报警和自动启动消防控制系统。(4)手动启动消防控制系统。当系统运行在手动状态时,检测到火灾信号后,PLC输出火灾报警信号,由人工进行报警确认,在手动操作控制盘上进行按钮操作,手动启动消防控制系统。(5)稳高压控制。在无火灾情况下,保持消防水管道压力在0.71.2 MPa之间。(6)报警显示和事件记录。系统检测到火灾信号后,在手动操作控制盘的闪光报警器上出现声光和报警位置显示,同时在监控计算

16、机上的消防工艺流程图上显示油罐着火位置,在报警画面上显示报警时间和报警原因等信息。如果系统是自动或由人工手动启动消防系统,在事件记录里会记录下所有消防设备包括消防水泵、泡沫水泵、稳压水泵启停和所有控制阀开关的操作时间记录。(7)显示整个库区的视频监视画面,具有云台控制、镜头控制、画面分割、多画面显示和报警联动功能。发生火灾报警时,视频画面自动切换到报警罐预置的最佳角度,自动进行事故录像。四、结束语该消防系统于2000年底投入使用,通过多次抽样模拟火灾试验,证明系统能准确判断油罐着火位置,并能及时报警,自动启动消防系统对着火点进行冷却水喷淋和泡沫液灭火,报警联动视频系统还可自动切换到着火点预置的

17、最佳角度,自动进行事故录像,实现了预期的自动消防和视频监视功能。两年的运行实践证明,改造后的消防系统,提高了原油库区整体的消防安全水平,减轻了操作工人的劳动强度,为油库生产运行提供了强有力的安全保障。参考文献1,郑学志 朱连双等:油罐灭火系统的设计与应用,中国石化出版社(北京),1999。(修改稿收到日期:2003211220)编辑:吕 彦55第23卷第3期 周 明:原油库区自动消防系统的应用作 者 介 绍马志祥 高级工程师,1952年生,1979年毕业于华东石油学院油气储运专业,1998年毕业于中国科学院工商企业管理专业,获硕士学位,现在中油股份天然气与管道分公司从事技术管理工作。张其敏 讲

18、师,1972年生,1997年毕业于西南石油学院油气储运专业,获硕士学位,现在重庆石油高等专科学校油气集输教研室从事教学科研工作。梁永图 1971年生,1995年毕业于石油大学(山东)采油专业,2001年获石油大学(北京)硕士学位,现在石油大学(北京)从事教学工作。尹志勇 工程师,1970年生,1993年毕业于石油大学(山东)油气储运专业,现在胜利油田海洋石油开发公司从事注水、采油、油气集输、技术监督管理工作。孙胜戈 工程师,1971年生,1993年毕业于西安石油学院电子仪器及测量技术专业,现在中国石油管道分公司库鄯输油管理处从事输油技术管理工作。周诗岽 1978年生,2001年毕业于抚顺石油学

19、院油气储运专业,现为辽宁石油化工大学油气储运专业在读硕士生。陈庆勋 高级工程师,1966年生,1992毕业于清华大学工程物理系,获工程硕士学位,现任中国石油天然气管道局局长助理,西气东输管道工程设计项目副经理、技术经理。何悟忠 高级工程师,1956年生,1980年毕业于浙江化工学院腐蚀与防护专业,现在中国石油管道公司沈阳调度中心从事管道管理工作。孙新宇 工程师,1968年生,1991年毕业于北京石化学院化工机械设备专业,现为中国石化股份有限公司洛阳分公司油品车间设备主任。曹旦夫 工程师,1971年生,1993年毕业于石油大学(山东)应用化学专业,现在徐州华冠石化公司技术部从事炼厂和油田化学用剂

20、的研究及应用工作。董贤勇 工程师,1971年生,1996年毕业于石油大学(山东)石油工程专业,现在胜利油田浅海公司从事注采管理等方面的工作,同时在石油大学(山东)攻读博士学位。邱春斌 工程师,1968年生,1993年毕业于西安石油学院电气自动化专业,现在中国石油股份公司西气东输管道公司上海市场分部从事技术管理工作。陈 晖 工程师,1971年生,1993年毕业于北方工业大学工业自动化仪表专业,现在石油大学(山东)石油仪器仪表研究所从事石油电子仪器的开发与应用研究工作。李小瑜 工程师,1967年生,1989年毕业于石油大学(山东)油气储运专业,现在中国石油天然气管道工程有限公司工艺室工作。汪春付

21、工程师,1970年生,1992年毕业于西南石油学院化学工程专业,现在中原油田分公司天然气管输处从事技术管理工作。虞庆文 工程师,1969年生,1990年毕业于北京航空航天大学材料科学与工程专业,现任中国石化集团管道储运公司新乡输油处洛阳输油站站长。李选民 副教授,硕士生导师,1963年生,1985年毕业于中国人民解放军空军后勤工程学院油料储运专业,现任空军后勤学院油料系物资油料管理教研室主任,为中国矿业大学能源学院安全技术及工程专业的博士研究生。周 明 工程师,1971年生,1992年毕业于石油大学(山东)生产过程自动化专业,现在中国石化管道储运分公司运销处从事输油自动化工作。吴宏斌 助理工程

22、师,1962年生,1994年毕业于原中国石油天然气管道局职工学院计算机应用专业,现在中石化管道储运分公司沧州输油处从事仪表计量管理工作。孙兆强 工程师,1964年生,1987年毕业于原中国石油天然气管道局职工学院线路工程专业,现在中石化管道储运分公司襄樊输油处从事输油管理工作。16第23卷第3期 油 气 储 运 sign,construction,safety evaluationMETERING TECHNOLOGYYU Qingwen:Error Analysis on Roots Flowmeter in Products Metering,OGST,2004,23(3)4849.The

23、 error analysis on the manufacture of Roots flowmeter is made,also the leak volume,viscosity of prod2ucts,temperature and quality of products which influence the metering precision.The method to decrease or e2liminate metering error is presented.Subject Headings:Roots flowmeter,oil products,metering

24、,error analysisSAFETY&FIRE CONTROLLI Xuanmin and CHEN Weibing:Problem Analysis on Storage Safety of Diesel,OGST,2004,23(3)5052.According to the accidents that diesel fuel got fire and exploded recently,the paper analyzes systematicallythe hazard of diesel fire and explosion,proposes some current pro

25、blems of diesel storage and transportation andpresents some measures in safety storage.Subject Headings:diesel,storage and transportation,safety,problem,analysisZHOU Ming:The Application of Automatic Fire Control System in Oil Tankfarm,OGST,2004,23(3)5255.This paper introduces the application of aut

26、omatic fire control system for oil tankfarm.The technologicalflow,hardware configuration,control flow,video monitoring and system functions are explained in detail com2bining with the application of the system in Yizheng Oil Tankfarm.Subject Headings:oil tankfarm,automatic fire control system,techno

27、logical flow,control systemAPPLICATION REPORTWU Hongbin,CONG Desheng et al:Design and Application on Leak On-line Real-time Monitoring Systemin CangLin Oil Pipeline,OGST,2004,23(3)5658.The operation principle,component,software design and application of leak on-line real-time monitoringsystem are de

28、scribed.The application shows that this system has stronger functions in real-time data acquisi2tion,transmission and process,high sensitivity in leak detection and position for pipeline,which can effectivelyensure safe operation of the pipeline.Subject Headings:oil pipeline,leak,detection system,de

29、sign,applicationEXPERIENCE EXCHANGESUN Zhaoqiang:Construction Technique of Hot Oil Pipeline in Underwater Tunnel,OGST,2004,23(3)5960.The safety,thermodynamics and feasibility of pipe laying for hot oil pipeline constructed in underwater tun2nel are analyzed combining with WeiJing Oil Pipeline Tanbai River crossing project.It is pointed out that hot oilconstructed with underwater tunnel crossing technique is characterized by high safety and slight heat loss for thepipeline.Subject Headings:hot oil pipeline,crossing,underwater tunnel,construction6