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消防稳高压改造中的技术创新顾培林张黎明2003年9月小梁山球罐区消防稳高压改造中的技术创新顾培林、张黎明摘要：小梁山球罐区作为中石化集团公司和上海市的重点安全控制区域，历来受到各级领导的高度重视，消防系统历经多次改造，使之逐步完善。2003年上半年进行了稳高压系统改造，使罐区的消防系统达到了最新的国家消防规范和总公司消防达标要求，其中运用了一些新的技术和创新做法值得介绍给大家。关键词：消防稳高压改造技术创新球罐区消防系统的历次改造小梁山球罐区作为中石化集团公司和上海市的重点安全控制区域，历来受到各级领导的高度重视，自1988年建成以来，经历了多次消防改造，其中主要有四次。第一次：1988年11月～1989年5月。主要改造内容为，建立消防供水循环网，实现消防泵出口至各球罐区二路供水。废弃了原有的铸铁管道1400多米，更换为DN500有缝钢管，新铺设DN250消防管道500多米。第二次：1996年～1998年初。配合“九五”新区扩建，球罐区新增了球罐五区、六区、七区共16台球罐，罐区消防系统也相应进行了改造。球罐五区、六区、七区各新建球罐按照消防规范要求，设计并安装了消防和冷却喷淋系统。罐区原有消防泵房拆除在新址重建，新建了二坐各3000m3消防供水罐，新建了球罐区冷却循环水池、循环水泵房以及循环管道网等。第三次：1999年标准化安全整改。根据集团公司安监局领导的要求，将球罐区的安全控制系统，按照最新的标准化模式进行改造，力求建立球罐区安全师范区域。整改共涉及到十三项内容，消防系统改造也是其中的一项主要内容。在这次改造中，将所有球罐的消防喷淋阀门更换为手动/自动两用蝶阀，新增了消防喷淋在操作室遥控的功能。针对一区～四区球罐原先消防喷淋阀门安全距离问题，将这四个区域的24只阀门全部重新设计，安装到距球罐15米以外的安全区域。第四次：2002年9月～2003年4月。按照最新颁发的中华人民共和国《消防法》和中石化集团公司消防达标要求，小梁山球罐区再次进行消防专项整改。主要内容为：建立消防稳高压供水系统，各消防泵自动启动，自动调节，设立消防水罐自动补水功能，罐区新增消防炮，消防系统达到稳高压供水六小时的最新达标要求。四次消防改造各有各的侧重面，每一次改造都提升了罐区的消防等级，安全工作无止境，安全整改亦无止境。本文着重介绍第四次消防专项整改，因为这次整改涉及面最广，内容最多，其中运用了一些创新的技术和方法值得在其它项目中推广。消防稳高压改造面临的问题及解决方案由于小梁山球罐区始建于十多年前，从目前的观点来看，消防系统的设计不能满足现代规范的要求。而在原有的基础上改造，既要满足功能上的要求，又要尽最大的可能节约投资，对设计人员提出了严峻的挑战。改造中遇到的困难有：1.原有消防水源仅有2只3000m3水罐，补水管线为DN200，供水能力达不到6小时和二路供水的要求。建立稳高压系统后，供水矛盾更加突出。2.各球罐虽然分别设计有消防喷淋和冷却喷淋，但是原先的主要管网却是合并的。故改造前消防喷淋和冷却喷淋不能同时使用。建立消防稳高压必须首先将消防和冷却管网分离。3.球罐区消防管道经过多次改扩建，图纸资料残缺不全。特别是地下管道，情况不明，给设计施工带来很多困难。4.原有消防泵房比较狭小，系统压力提高，必须更换消防泵，新增稳压泵，设计上有困难。5.球罐区操作室电脑控制系统已经处于满负荷状态，不能再新增消防控制功能。而要实现消防稳高压必须有一套完整的自动控制系统。针对以上困难，由相关人员组成的项目组进行了多次方案讨论，初步确定后再由厂设计室进行设计。具体解决方案为：1.针对消防水源供水不足，设计中新铺设DN300连通管道约200米，利用球罐区原有的冷却喷淋循环水收集输送系统，通过冷却喷淋泵将循环水池中的水送入消防水罐。使得消防过程中，通过下水道流入循环水池的水，再次回到消防供水罐，既节约了消防用水，又延长了消防供水时间，同时也满足了二路补水的要求。2.按照《消防法》和总公司消防达标要求，对球罐区所有消防、冷却管道分布做了重新设计或调整。对灌装站区域和沿浦东北路区域原先没有环网的消防管道增设了环网，对一区～四区拆除了破损管道500米，调整并重新铺设管道250米，五区～七区新增管道约400米。调整后，使得消防喷淋和冷却喷淋管网彻底分离，消防稳高压系统全部设置区域切断阀，达到分段控制，所有消防栓移到稳高压管道上，并根据最新规范安装了11门消防炮。3.消防泵房改造中新增2台稳压泵，更新四台消防泵，泵房内原有的7台泵全部拆除，安装新泵6台，其中有3台泵基础利旧，从而最大限度地利用原有泵房设施达到整改目标。4.消防稳高压的控制系统，由于不能够利用球罐区操作室的PLC电脑系统，故进行了独立设计，消防泵内设计安装1台消防控制柜控制和4台电气柜控制，稳压泵由就地安装的压力变送器、压力开关、继电器等组成的仪表控制单元进行控制。消防泵开关信号、报警信号、水罐液位信号等则进操作室，在仪表板上显示并声光报警。消防稳高压改造中运用的新技术新方法消防稳高压改造，不仅仅是一次普通的技措改造，而是一次比较全面的技术升级。在这次改造中，由于是在老的消防系统上进行改造，需要尽可能多地保留和利用原有的设施，还要达到最新的技术规范要求，困难是很大的，而克服困难的主要手段就是技术创新，就是利用最新的技术手段，利用创新的设计思路，以期用最小的投资，达到最佳的效果。在这次消防稳高压项目中，我们认为比较出彩的亮点有以下几项：1.消防水循环再利用。这是一种创新的设计思路，水是宝贵的，如果任其流失，不消防供水及循环流程示意图但浪费资源，还会污染环境。消防用水数量巨大，球罐区消防设计水量为444l/s（1600t/h），新增的回收系统估计能够回收50%左右，其效果是既节约宝贵的水资源又延长消防供水时间，满足了消防供水要求。2.优化消防管网结构，调整管网布局，使得改造后的消防稳高压管网达到了分区控制，环状二路供水的最新达标要求。系统完全独立运行，基本做到无泄漏，稳压泵在实际运行中，每次升压后能够维持1～2小时，大大节约了电耗、水耗。3.稳压泵直接采用变频控制，取消了原先设计中采用的稳压罐等辅助设备。由于稳压泵设计为一开一备，在设计中为了节约投资，还采用了一套压力变送器/调节器通过切换开关控制二台变频泵的方式，既使二台稳压泵都能够实现变频调速，又节省一套压力变送器和调节回路。我们认为在生产装置上凡是一开一备的机泵都可以采用这种方式进行变频控制。为了稳压泵操作上便于控制，二台稳压泵的变频器还都安装了电位器调速，在手动状态下，也可以通过电位器调整泵的转速，实现对压力的精确控制。4.四台新的消防泵控制单元设计独到，功能强大而结构简单。由于要求四台消防泵都要求具有自动启动/自动停止功能，设计人员给每台消防泵安装了多功能选择电位器调速电位器调速消防水压力控制变频器变频器消防泵第三停泵消防泵第三启动消防泵第二停泵消防泵第二启动消防泵第一停泵消防泵第一启动1.2MPa0.68MPa1.1MPa0.68MPa1.35MPa或手动停泵0.76MPa用途设定压力654321编号压力开关表4AP3AP2AP消防控制柜1AP654321压力开关转换开关压力变送器01PIC泵-13泵-7泵-8泵-9泵-10泵-12开关，可以将消防泵分别设置为“第一启动”、“第二启动”、“第三启动”、“故障自投”或者“手动启动”。另外，在消防泵房内，还设计安装了一台总的消防控制柜，对来自压力开关的信号进行判断和分配，控制柜内有5只延时开关，可以调节各消防泵的延时开/停，柜内设有报警，有联锁开关，有完整的电气保护功能等等，功能完备而强大，但是结构却很简单。控制单元没有采用工业PC机，也没有采用PLC可编程控器，仅仅是设计了一些简单的电子控制回路，就完全达到了使用要求。这种设计由于与操作室的电脑系统无关，完全独立运行，其控制的可靠性也得到了保证。四台消防泵设计为三开一备，而控制功能完全相同，故在实际使用中可以任意组合。三台运行泵分别设置为“第一启动”、“第二启动”、“第三启动”、备泵设置为“故障自投”，当三台运行泵中某一台发生电气故障不能够正常启动时，设置为“故障自投”的备泵便会自动启动，替代故障泵运行。当然，在消防供水流量要求进一步加大时，第四台消防泵也可以手动开启。根据消防稳高压供水的需要，各消防泵还设计了自动停泵功能，当系统压力达到1.1MPa时，设置为“第二启动”的消防泵便会自动停止，如果系统压力继续升高，达到1.2MPa时，设置为“第三启动”的消防泵也会在延时一段时间后停止。“第一启动”消防泵设置的停泵压力为1.35MPa，但是一般情况下系统压力最高只能够达到1.3Mpa，故实际上是采用手动停泵。这是因为消防系统用水改造后的消防泵房和新增的消防炮（美国产）极其不稳定，原先设定较低值时，发现消防泵存在短时间内反复开停的情况，因此，在调试过程中把这一压力值调高了。消防泵功能参数表如下：消防泵参数开泵压力(Mpa)停泵压力(Mpa)开泵延时（s）停泵延时（s）第一启动0.761.35或手动停无无第二启动0.681.10～50可调设置值100～50可调设置值10第三启动0.681.20～50可调设置值200～50可调设置值20故障自投当以上某一泵故障时开启按照替代泵参数停泵0～50可调设置值5按照替代泵参数5.从设计到施工，该项目始终贯彻节约原则，取得了很好的效果。初步设计时预算达到386.8万元，经过多次协商讨论和修改，逐步优化方案，大量使用旧管道、旧阀门等，最终改造费用下降到了200万元以内。其中主要有：优化灌装站区域新铺管道走向，减少管道100多米，减少水泥道路开挖50～60米；消防泵电缆沟重排，减少电缆数百米；罐区管网调整，减少新铺管道近百米，减少DN500阀门2只；以及施工中除DN500阀门采购外，其余阀门、管道全部利旧。这样一种在项目中加强管理，减少投资的办法，很值得在其它各项工程中大力推广。综上所述，小梁山消防稳高压工程不但是一个高效而优质的工程，更是一个技术领先，投资节省的工程。在公司、厂领导的正确领导下，在各相关部门的通力合作下，该工程不仅在技术上值得称道，在管理上也很值得骄傲。对罐区消防方面的深层次探讨本次消防稳高压改造完全达到了预定的目标，但是安全工作似乎永远无止境，消防方面也不例外。按照最新的信息，罐区消防最好能够做到全自动。即当罐区发生火警或油品（液化气）大量泄漏时，消防系统能够自动启动，自动对危险区域实施喷淋，同时在操作室报警。显然，我们现在还做不到这一点。难点在于我们如何获取现场火警信号。对于宾馆或办公大楼，已经有了消防设计规范，它的火警信号取自现场温度（大于环境温度30℃自动喷淋）或者烟雾报警，而罐区的自动消防系统如何做，至少国内还没有先例。取温度异常升高，还是取可燃气体浓度异常升高作为火警信号？值得大家探讨。另外，我们目前的消防系统完全是建立在电力供给正常的基础之上的，在极端情况下，供电系统同时被破坏也不是没有可能。最近总公司发文要求消防喷淋阀门采用断电、断风能够自动打开的阀门，但是断电后，电动消防泵也不能工作了，这又如何解决呢？我们可以再配备内燃发电机，或者内燃机直接带动消防泵，但是内燃机一般不能达到防爆要求，那就必须安装到很远的地方去，这样又增加了很多难度。当然，在电力中断的情况下，目前也有一些措施，我们有8000多m3水可以抽用，沿罐区外围马路有市政消防栓，附近还有天然河流等。也许，我们建立的消防稳高压系统永远也不会真正用于灭火。因为人的因素永远是第一位的，球罐区的安全依然要靠操作工和管理人员的认真负责，只要严格执行各项规章制度，兢兢业业搞好每一次操作，每一次施工，我们就能够做到永远不发生灾难性事故。作者简介：顾培林，男，1956年10月生，工程师。1986年毕业于高化公司职工大学化工机械专业。长期从事车间设备管理工作。张黎明，男，1960年11月生，工程师。1986年毕业于高化公司职工大学化工机械专业。长期从事消防设计工作。