Автоматизация газового пожаротушения в нефтяной отрасли

Автор: Михаил Юрьевич Афанасьев, руководитель компании Devensys.

Вопросы, связанные с активной противопожарной защитой на производственных предприятиях нефтегазового сектора промышленности, актуальны по сей день, не смотря на то, что производители противопожарного оборудования стремятся своевременно отвечать, а порой опережать, вызовам изменяющихся условий, расширять и предлагать большую номенклатурную базу оборудования для решения задач пожарной защиты объектов любого масштаба.

Тем не менее, конечный потребитель встает перед вопросом цены и качества при выборе активной противопожарной защиты и его поставщика.

С одной стороны "пожары случаются не каждый день" и, по сути, простаивающее дорогое оборудование в "дежурном" режиме не приносит прибыли организации, к тому же требует обслуживания, поддержания в "боевой" готовности и отнимает долю электроэнергии. Напрашивается само собой ответ: делаем в соответствии с действующим нормами, что бы отчитаться перед контролирующими органами, и за минимально возможные денежные средства.

С другой стороны, при появлении пожара просчитать с высокой долей вероятности его поведение, развитие и правильно на него отреагировать задача очень серьезная. Порой противопожарное оборудование, спроектированное "по минимуму" отвечает всем действующим нормам, однако малоэффективно справляется со своей задачей при пожаре. Получается, что затраченные средства на противопожарную защиту не только не оправдываются, но и приносят больший ущерб. В этом случае напрашивается другой ответ: делаем в соответствии с действующими нормами, на оборудование не жалеем средств и защищаемся "по максимуму".

Во втором случае резон присутствует, но какова цена капитальных затрат и дальнейшего обслуживания?

Найти "золотую" середину между "надо" и "дорого" возможно путем кропотливой проектной работы, просчетов различных вариантов, и, при необходимости, разработки специальных технических условий (СТУ).

Особенно актуально на сегодняшний день стоит вопрос активной противопожарной защиты открытых установок нефтебаз, таких как резервуарные парки, автомобильные и железнодорожные эстакады слива/налива, крытые склады, насосные станции перекачки нефтепродуктов.

В соответствии с СНиП 2.11.03-93 «Склады нефти и нефтепродкутов. Противопожарные нормы», СП 21-104-98 «Свод правил по проектированию систем противопожарной защиты резервуарных парков Госкомрезерва России», для тушения пожара на установках следует предусматривать пенное или водяное пожаротушение, а так же водяное охлаждение.

Действительно, установки пенного и водяного пожаротушения и охлаждения используют дешевый тушащий агент – воду. Вместе с тем, для построения системы пожаротушения необходимо спроектировать и смонтировать насосную пенного и водяного пожаротушения, сеть кольцевого водопровода, резервуары противопожарного запаса воды, узлы запорной арматуры, систему автоматизации.

Не смотря на громоздкость сооружения данного типа установок пожаротушения, они все же являются предпочтительным по сравнению с другими типами. Основным недостатком систем пенного и водяного тушения является невозможность их применения в зимних условиях при отрицательных температурах окружающего воздуха. Учитывая, что средняя продолжительность холодного периода на территории нашей страны колеблется от 6 месяцев в году, то можно подсчитать время, в течение которого установки пенного и водяного пожаротушения не эффективны.

Если все же существует возможность выполнения мероприятий по сохранности положительной температуры тушащего агента в кольцевом водопроводе, то ликвидация последствий после тушения пожара пеной или водой в зимний период представляет собой отдельную, не легкую работу.

Отличной альтернативой пенного и водяного пожаротушения может служить установка газового пожаротушения, тушащим агентом которого является двуокись углерода.

Капитальные затраты на установку газового пожаротушения соизмеримы с затратами на установку пенного или водяного пожаротушения, и вместе с тем обладают рядом преимуществ.

Преимуществами газового тушения двуокисью углерода являются возможность работы установки в широком диапазоне температур окружающего воздуха, отсутствие последствий после тушения пожара в зимний период, в отличие от пенного и водяного тушения, высокая скорость тушения пожара, возможность дальнейшего использования уцелевшего от пожара оборудования и нефтепродуктов.

Особенностью применения газового пожаротушения является строгое дозирование тушащего агента СО2 в зону пожара. Другими словами, установки газового пожаротушения имеют физическое ограничение запаса СО2. По этой причине данные установки оснащаются системами автоматизации, работа которых направлена на точном обнаружении места (зоны) возгорания, формирование управляющих команд на исполнительные механизмы с целью доставки необходимого и достаточного для тушения количества газа в зону пожара.

При сравнительно одинаковых капитальных затратах на установки различных типов, выигрышную позицию занимает газовое пожаротушение, которое минимизирует ущерб при пожаре, и, соответственно, позволяет экономить финансовые средства.

Стоит отметить, что высокая эффективность локализации возгорания достигается путем комбинации газового и пенно-водного тушения пожара. Действительно, при возгорании нефтепродукта, в зону горения устремляется газовое облако, которое вытесняет окислитель процесса, охлаждает пространство за счет своей низкой температуры и тем самым ликвидирует причину горения. Одновременно с газовым облаком, в зону горения подают воду для дополнительного охлаждения, прилегающего к зоне тушения пространства, и тушения горящих фрагментов, образовавшихся в результате частичного разрушения объекта горения.

Описанный способ комбинированного тушения наиболее затратен, и поэтому применим на предприятиях, где система пенно-водного пожаротушения уже внедрена и нуждается в модернизации.

С подобным примером комбинации установок, проектировщики сталкиваются не редко.

Так, в начале 2013 года в нашу компанию поступил заказ на разработку рабочей документации "Автоматизация газового тушения" объекта "ОЗХ НПЗ. Автоматическая установка пожаротушения эстакад налива. ОАО Ачинский НПЗ ВНК".

Установка газового пожаротушения была призвана усилить активную противопожарную защиту двух эстакад налива нефтепродуктов, путем консолидации преимущественных возможностей газового и водяного пожаротушения.

В состав установки газового пожаротушения входит следующее оборудование и сооружения:

Модули газового пожаротушения изотермические для жидкой двуокиси углерода (МИЖУ);

Устройства распределительные (РУА);

Отапливаемый блок-контейнер для МИЖУ (ОБК-МИЖУ);

Отапливаемый блок-контейнер для РУА (ОБК-РУА);

Насадки для выпуска газового огнетушащего вещества;

Трубопроводы газового пожаротушения;

Система автоматизация газового тушения;

Кабельные линии, прокладываемые по проектируемым, существующим эстакадам и металлоконструкциям;

Архитектурно-строительные решения (навес для МИЖУ с ограждением по периметру; фундаменты для МИЖУ, ОБК-МИЖУ; стойки для эстакады для прокладки трубопроводов и кабельных линий; металлоконструкции для прокладки трубопроводов и кабельных линий на эстакадах; и т.д.).

Каждая эстакада представляет собой строительное сооружение из сборного железобетона длиной 432 метра и предназначена для налива продукции в ж/д вагоноцистерны, которые расположены на путях по обе стороны эстакады.

Первая эстакада, служит для налива светлых нефтепродуктов, имеет двускатную кровлю, опирающуюся на железобетонные фермы и передающую усилие тяжести через несущие колонны на фундамент. Данная эстакада имеет три площадки обслуживания: центральную, расположенную между двумя ж/д путями, и боковые, расположенные по обе стороны ж/д путей.

Вторая эстакада, служит для налива темных нефтепродуктов, имеет одну двухъярусную центральную площадку обслуживания без навесов и укрытий.

Технологически схема газового пожаротушения построена по принципу зонирования – выполнена при невозможности защиты эстакады по всей длине одним пуском СО2 из МИЖУ.

В силу большой протяженности эстакад, с технологической точки зрения было целесообразно их разделить на два равных участка, длиной 216 метров каждый. Таким образом, эстакады защищены двумя установками газового пожаротушения. Причем, одна установка охватывает по одному 216-ти метровому участку каждой эстакады. В целях соблюдения принципа зонирования тушения, каждый участок в свою очередь поделен еще на 12 зон по 18 метров.

Каждая часть эстакады и каждая зона тушения оборудуется РУА для подачи газового огнетушащего вещества (ГОТВ) в требуемом направлении. Для выпуска газового огнетушащего вещества на трубопроводах газового пожаротушения устанавливаются насадки.

Как видно из вышеприведенного описания, технологическая схема системы газового пожаротушения представляет собой сложную распределительную сеть газопроводов, оборудованную на различных участках РУА и предназначенную для адресной доставки ГОТВ к месту возникновения пожара.

Очевидно, что эффективная работа подобных сложных систем зависит от наличия системы автоматического управления газовым пожаротушением.

В соответствии с техническим заданием система автоматического управления газовым пожаротушением должна базироваться на оборудовании из номенклатуры интегрированной системы «Орион», производства НВП "Болид", и системы автоматики МИЖУ, производства ЗАО "Артсок". Требование о применении оборудования производства НВП "Болид" продиктовано необходимостью интеграции проектируемой системы в существующую на объекте систему активной противопожарной защиты.

В соответствии с задачей зонирования тушения, САУ должна предусматривать извещение о пожаре в каждой зоне эстакады. Для этих целей проектом предусматривалась установка взрывозащищенных пожарных извещателей пламени типа "Набат 1М" из расчета 12 извещателей на одну зону. Извещтели пламени устанавливаются таким образом, что углы их обзора взаимно перекрываются как в горизонтальной плоскости, так и в вертикальной плоскости, что существенно сокращает наличие "слепых" областей обзора в плане эстакады и создает защищаемую зону. Защищаемая зона контролируется не менее чем двумя пожарными извещателями, расположенными, как правило, с противоположных направлений.

Извещатели пламени каждой отдельной зоны включаются в шлейф двухпорогового прибора приемно-контрольного пожарного "Сигнал-20П SMD".

Компоновочными решениями была обеспечена расстановка приборов "Сигнал-20П SMD" на строительных конструкциях эстакад, непосредственно в каждой зоне обнаружения пожара, а укрытие приборов обеспечивается взрывозащищенными, обогреваемыми металлическими шкафами.

Во исполнении СНиП 2.11.03-93 и СП 21-104-98, система автоматического управления оснащается кнопками местного ручного пуска установок газового пожаротушения, расположенными около входов на эстакаду. Количество кнопок ручного пуска принято в соответствии с количеством зон тушения. Иными словами, каждая кнопка должна активировать запуск газового пожаротушения для конкретной зоны.

При возникновении признаков возгорания в зоне обнаружения извещателей пламени, в приборе "Сигнал-20П SMD" формируется сигнал "Пожар". Прибор "Сигнал-20П SMD" передает сигнал "Пожар" с адресом происшествия на пульт контроля и управления (ПКУ) "С2000-М". ПКУ автоматически формирует сигналы управления оповещением посредством блоков "С2000-СП2" и "УКЛО", сигналы управления открытия тех РУА в ОБК-МИЖУ в ОБК-РУА, которые обеспечат поступление и выпуск ГОТВ в зону возгорания (в зону обнаружения пожарных извещателей пламени). Вместе с тем команда пуска установки газового пожаротушения находится в режиме ожидания до тех пор, пока не будет нажат элемент дистанционного управления (ЭДУ) в диспетчерской. По нажатию ЭДУ, ПКУ формирует команду подачи сигналов на шкаф контроля и управления (ШКУ) МИЖУ (по сути, запуск установки газового пожаротушения). При подаче сигналов на ШКУ МИЖУ, последний по внутреннему алгоритму выполняет подготовку ГОТВ к выпуску в зону тушения.

По нажатию кнопки местного ручного пуска около эстакад, формируется сигнал "Пожар" на контроллер "С2000-КДЛ" в ОБК-МИЖУ. Контроллер "С2000-КДЛ" передает сигнал "Пожар" с адресом происшествия на ПКУ "С2000-М". ПКУ автоматически формирует сигналы управления оповещением посредством блоков "С2000-СП2" и "УКЛО", сигналы управления открытия тех РУА в ОБК-МИЖУ в ОБК-РУА, которые обеспечат поступление и выпуск ГОТВ в соответствующую зону возгорания. ПКУ формирует команду подачи сигналов на ШКУ МИЖУ для выпуска ГОТВ. Пуск ГОТВ производится без подтверждения элементом дистанционного управления (ЭДУ) в диспетчерской.

Проектируемая система газового пожаротушения предусматривает ручное отключение автоматики пожаротушения эстакад посредством прибора "С2000-ПКУ", установленного диспетчерской. При нажатии кнопки "С2000-ПКУ", формируется световая сигнализация об отключении автоматики в районе эстакад. Кроме того, так же формируется команда блокировки подачи сигналов в ШКУ МИЖУ и на оповещатели свето-звуковые. "С2000-ПКУ" так же формирует сигнал принудительного включения всех светозвуковых и световых оповещателей в целях контроля работоспособности системы.

Применение автоматической системы газового пожаротушения позволяет почти мгновенно определить место возникновения пожара и сразу приступить к непосредственному тушению, что значительно минимизирует ущерб от пожара, а следовательно убытки предприятия.

Существующая система водяного пожаротушения эстакад не изменила свою функцию, и с помощью лафетных стволов, расположенных вдоль эстакад, охлаждает ж/д вагоноцистерны, оказавшиеся в зоне пожара. Система пенного тушения, которая предусматривает подключение передвижной мобильной техники к сухотрубу и доставку тушащего агента по всей длине эстакады вне зависимости от места возникновения пожара, так же сохранила свою главную функцию участия при тушении пожара.

Внедрение автоматической системы газового пожаротушения в существующую систему водно-пенного пожаротушения, рассматриваемого предприятия, позволило выполнить главную задачу проекта по усилению общей активной противопожарной защиты эстакад налива светлых и тмных нефтепродкутов. О проектировании пожарной сигнализации и проектировании охранно-пожарной сигнализации читайте в разделе Услуг.



Галерея

Другие Статьи: