一种FPSO生活楼一套火气关断区域划分原则及安全关断方法

摘要

本发明涉及海上油气工程技术领域，尤其为一种FPSO生活楼一套火气关断区域划分原则及安全关断方法，包括划分原则和关断方法，通过此分区原则和关断方法能最大限度地保证生产连续性、保护人员安全和设施安全，设计通过了ABS(美国船级社)的认可和船东的高度好评，此项技术应用于后续系列FPSO项目，对紧凑型深水钻井船的火区划分也起到一定的参考和借鉴作用，火气及应急切断系统关断逻辑自主设计，摆脱了对国外专业设计或咨询公司的依赖，在满足规范和保障安全的前提下可客户化，对今后复杂海洋工程装备和设施的火气及应急切断系统的设计及配置，建立技术储备、增强自主研发能力，为公司经营接单和在海工市场提高了核心竞争力。

说明书

技术领域

本发明涉及海上油气工程技术领域，具体为一种FPSO生活楼一套火气关断区域划分原则及安全关断方法。

背景技术

应急关断系统是当船上发生意外事件,该事件可能引发进一步的灾难时，通过及时报警和切断设备,警告人员采取正确措施或撤离，限制其持续时间和破坏的保护性行为，以最大程度保证人员、环境、设备和设施的安全。FPSO生活楼内居住的管理及工作人员达110人，配置了中央控制站、无线电室、厨房、餐厅、会议室、娱乐室、应急避难所等重要处所，是FPSO的大脑和中枢神经，因此安全系统设计的核心，是最大限度的保护生活楼内人员和重要设施。在海洋工程的设计中，火气和应急关断系统的关断逻辑，一直以来都是船级社和船东关注的焦点。为了保证生产的连续性、实现火气系统和应急关断系统的安全动作，满足船东个性化需求，对生活楼进行火区划分，整合通风、空调、火气风闸等因素，合理布置火气探头，设置火气关断原则，减少因单个区域发生火灾或探测到气体对生活楼完整区域乃至全船的影响，从而保障海上人命和设施的安全。中国海洋石油总公司FPSO生活楼通常划分为3个区：厨房、应急发电机室/应急配电板室、其他控制/起居和服务处所。

中国海洋石油总公司FPSO"海洋石油111"只将厨房、应急发电机室/应急配电板室划分为独立的区，其他都笼统的归为生活楼区域，导致初期局部的火灾或可燃气体泄露关断面较大，特别是关掉中央控制系统，影响FPSO上部处理模块的正常生产。

本方案中的火区划分方法，是在现有的常规FPSO生活楼火区划分的基础上，结合通风系统的设计原则、探头布置及安全关断逻辑，通过方案优化将生活楼划分为11个火区，根据各个火区的不同特点，合理配置火气探头，优化切断原则，使单个区域发生火灾或探测到有害气体对生活楼完整区域乃至全船的影响减到最小，在安全的前提下做到能报警且由值班人员视情处理、就不要去关断甚至停电停产，造成经济损失，这种方法能最大限度地保证生产连续性、保护人员安全和设施安全，从而保证油公司的经济效益最大化。

发明内容

本发明的目的在于提供一种FPSO生活楼一套火气关断区域划分原则及安全关断方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种FPSO生活楼一套火气关断区域划分原则及安全关断方法，包括划分原则和关断方法，所述划分原则：进行火气关断区域划分及安全切断逻辑制定，首先将生活楼火区进行合理划分，本项目根据项目实际特点，经过与总体、结构、管系、通风和内装等各专业协调沟通，改变以前生活区域只划分1～2个火区的方案；

按照以下原则，将生活楼划分为11个火区：

①控制站、危险区域、易着火处所和应急情况下需要工作的设备存放的处所为单独的分区；

②通风和空调系统独立的区为一个分区；

通过以上分区细化，将生活楼内各个区域的功能进行合理的区分，结合每个区域的特点，合理布置火气探测探头，制定火气表决原则(1oon或2oon)，尽可能防止系统的误报警和误操作；

所述关断方法：经过合理划分火区及探头布置后，制定关断原则：区域内着火或进风口探测到可燃气体浓度高，就相应的关断哪个区域内的通风、空调、火气风闸、燃油速关阀等，其他区域不受影响，关断风闸的继电器箱应位于保护区域之外，生活楼关断风闸数量共58只；

根据以上原则，结合风管原理图(D&ID)、管系原理图(P&ID)，明确系统的构成、各设备的配置要求和功能、系统操作模式、应急关断等级划分、各级关断的因果逻辑、人机界面要求、火灾确认表决逻辑、启动消防设备逻辑，风油切断逻辑、现场探头类型等，完成火气系统设计原则(FGS philosophy&ESD philosophy)；并配置系统主要设备(如工作站，矩阵板，应急切断按钮，安全系统信号输入输出柜，火气探头类型等)；

以火气系统及应急切断系统设计原则(FGS philosophy&ESD Philosophy)为基础，结合电力系统图、风管原理图(D&ID)、管系原理图(P&ID)等，列出输入输出(I/O)点清单，确定信号类型和数量，据此选择输入输出(I/O)模块；

根据输入输出(I/O)点清单、电力系统图、风管原理图(D&ID)、管系原理图(P&ID)等完成火气和应急关断(FGS&ESD)因果逻辑图，根据因果逻辑图，完成火气探头回路的设计，应急关断(ESD)系统的设计；

火气关断隶属于FPSO安全关断系统中4个层级中倒数第二的层级，即：ESD-3是仅次于装置或单元关断的较低的级别，而按照巴西国家石油公司的安全原则(SafetyPhilosophy)，在ESD-3这个级别又划分为2个层级：ESD-3T和ESD-3P，生活楼的火气关断正是这个级别中的ESD-3P。

优选的，所述生活楼划分为11个火区包括DZ01-重要设备室、DZ02-蓄电池室A702、DZ03-生活楼主楼道、DZ04-服务和起居处所、DZ05-厨房和配餐间、DZ06-蓄电池室A207、DZ07-焊接工作间及油脂处理间、DZ08-二氧化碳室、DZ09-通讯设备间、DZ10-空调机室A703和DZ11-重要配电板室和空调机室A206。

优选的，所述ESD-3P级关断由设在中控室和无线电室的应急板上的ESD-3P按钮手动触发，来自于可寻址火灾探测系统，由重要处所(船体重要配电板室、船体正常配电板室、船体正常变压器室和应急发电机室)安装3个及以上的可寻址探测器，并由火灾逻辑表决出的确认的着火信号触发；由确认的敞开区域和进风口的可燃气体(n只探头中2只探头60％LEL)、有毒气体硫化氢(H2S)浓度达到20ppm或二氧化碳(CO2)浓度达到40000ppm气体泄露信号自动触发。

优选的，所述DZ01-重要设备室包括仪表间、中控室和报务间。

优选的，所述生活楼内起居服务处所着火不自动触发ESD-3P关断，仅在中控室报警及视具体情况采取灭火措施；生活楼的主进风口可燃气体浓度高(n只探头中2只探头60％LEL)、有毒气体硫化氢(H2S)浓度达到20ppm，将触发ESD3-3P级关断，

优选的，所述重要处所(船体重要配电板室、船体正常配电板室、船体正常变压器室)的确认火灾和可燃气体浓度高，将触发ESD-3P关断；ESD-3P启动后，触发中控室报警、广播系统全船报警，报警音为间断音；自动触发相关的流程关断(ESD2级)和装置和单元(ESD1级)关断；自动触发非重要流程和公用设备关断，

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明中，通过该应急关断系统的一整套设计方法，是为巴西国家石油公司系列FPSO量身定制，符合巴西海域及巴西石油操作公司的安全要求和惯例，应急预案响应快速，通过第三方公司的安全分析(PHA,HAZOP,HAZID)、爆炸分析和火灾分析，能正确协调和处理好安全与经济效益之间的关系，满足海上浮式生产存储装置大型化的要求，对未来设计和建造更大型FPSO、MEGA FPSO和FLNG有借鉴意义，通过此分区原则和关断方法能最大限度地保证生产连续性、保护人员安全和设施安全，设计通过了ABS(美国船级社)的认可和船东的高度好评，此项技术应用于后续系列FPSO项目，对紧凑型深水钻井船的火区划分也起到一定的参考和借鉴作用，火气及应急切断系统关断逻辑自主设计，摆脱了对国外专业设计或咨询公司的依赖，在满足规范和保障安全的前提下可客户化，对今后复杂海洋工程装备和设施的火气及应急切断系统的设计及配置，建立技术储备、增强自主研发能力，为公司经营接单和在海工市场提高了核心竞争力。

附图说明

图1为本发明火气分区和应急关断逻辑框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例,基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明提供一种技术方案：

一种FPSO生活楼一套火气关断区域划分原则及安全关断方法，包括划分原则和关断方法，所述划分原则：进行火气关断区域划分及安全切断逻辑制定，首先将生活楼火区进行合理划分，本项目根据项目实际特点，经过与总体、结构、管系、通风和内装等各专业协调沟通，改变以前生活区域只划分1～2个火区的方案；

按照以下原则，将生活楼划分为11个火区：

①控制站、危险区域、易着火处所和应急情况下需要工作的设备存放的处所为单独的分区；

②通风和空调系统独立的区为一个分区；

通过以上分区细化，将生活楼内各个区域的功能进行合理的区分，结合每个区域的特点，合理布置火气探测探头，制定火气表决原则(1oon或2oon)，尽可能防止系统的误报警和误操作；

所述关断方法：经过合理划分火区及探头布置后，制定关断原则：区域内着火或进风口探测到可燃气体浓度高，就相应的关断哪个区域内的通风、空调、火气风闸、燃油速关阀等，其他区域不受影响，关断风闸的继电器箱应位于保护区域之外，生活楼关断风闸数量共58只；

根据以上原则，结合P&ID和D&ID原理图，明确系统的构成、各设备的配置要求和功能、系统操作模式、应急切断等级划分、各级切断的因果逻辑、HMI界面要求、火灾确认表决逻辑、启动消防设备逻辑，风油切断逻辑、现场探头类型等，完成系统设计原则(FGSphilosophy&ESD philosophy)；并配置系统主要设备(如工作站，矩阵板，应急切断按钮，安全系统信号输入输出柜，火气探头类型等)；

以火气系统及应急切断系统设计原则(FGS philosophy&ESD Philosophy)为基础，结合电力系统图、D&ID、P&ID等，列出IO清单，确定信号类型和数量，据此选择IO模块；

根据IO清单、电力系统图、D&ID、P&ID等完成(FGS&ESD因果逻辑图)，根据因果逻辑图，完成火气探头回路的设计，ESD系统设计；

火气关断隶属于FPSO安全关断系统中4个层级中倒数第二的层级，即：ESD-3是仅次于装置或单元关断的较低的级别，而按照巴西国家石油公司的安全原则(SafetyPhilosophy)，在ESD-3这个级别又划分为2个层级：ESD-3T和ESD-3P，生活楼的火气关断正是这个级别中的ESD-3P。

所述生活楼划分为11个火区包括DZ01-重要设备室、DZ02-蓄电池室A702、DZ03-生活楼主楼道、DZ04-服务和起居处所、DZ05-厨房和配餐间、DZ06-蓄电池室A207、DZ07-焊接工作间及油脂处理间、DZ08-二氧化碳室、DZ09-通讯设备间、DZ10-空调机室A703和DZ11-重要配电板室和空调机室A206。

所述ESD-3P级关断由设在中控室和无线电室的应急板上的ESD-3P按钮手动触发，来自于可寻址火灾探测系统，由重要处所(船体重要配电板室、船体正常配电板室、船体正常变压器室和应急发电机室)安装3个及以上的可寻址探测器，并由火灾逻辑表决出的确认的着火信号触发；由确认的敞开区域和进风口的可燃气体(n只探头中2只探头60％LEL)、有毒气体(硫化氢H2S达到20ppm)或二氧化碳(CO2)浓度达到40000ppm气体泄露信号自动触发。

所述DZ01-重要设备室包括仪表间、中控室和报务间。

所述生活楼内起居服务处所着火不自动触发ESD-3P关断，仅在中控室报警及视具体情况采取灭火措施；生活楼的主进风口可燃气体浓度高(n只探头中2只探头60％LEL)、有毒气体(硫化氢H2S达到20ppm)，将触发ESD3-3P级关断，

所述重要处所(船体重要配电板室、船体正常配电板室、船体正常变压器室)的确认火灾和可燃气体浓度高，将触发ESD-3P关断；ESD-3P启动后，触发中控室报警、广播系统全船报警，报警音为间断音；自动触发相关的流程(ESD2级)和装置和流程(ESD1级)关断；自动触发非重要流程和公用设备关断，

通过此分区原则和关断方法能最大限度地保证生产连续性、保护人员安全和设施安全，设计通过了ABS(美国船级社)的认可和船东的高度好评，此项技术应用于后续系列FPSO项目，对紧凑型深水钻井船的火区划分也起到一定的参考和借鉴作用，火气及应急切断系统关断逻辑自主设计，摆脱了对国外专业设计或咨询公司的依赖，在满足规范和保障安全的前提下可客户化，对今后复杂海洋工程装备和设施的火气及应急切断系统的设计及配置，建立技术储备、增强自主研发能力，为公司经营接单和在海工市场提高了核心竞争力。

实施例：该方法主要是针对日处理原油超过12万桶、天然气超过5百万立方的大型FPSO，其发生火灾、可然气体和硫化氢气体泄露的潜在可能性增大，且一旦发生，火和/或气会蔓延很难控制，以往国内FPSO将生活楼划分为1～2个区域；本系列FPSO结合通风系统的设计原则，将生活楼划分为11个火区；划分原则：进行火气关断区域划分及安全切断逻辑制定，首先将生活楼火区进行合理划分，本项目根据项目实际特点，经过与总体、结构、管系、通风和内装等各专业协调沟通，改变以前生活区域只划分1～2个火区的方案，按照以下原则，将生活楼划分为11个火区：

①控制站、危险区域、易着火处所和应急情况下需要工作的设备存放的处所为单独的分区；

②通风和空调系统独立的区为一个分区。

通过以上分区细化，将生活楼内各个区域的功能进行合理的区分，结合每个区域的特点，合理布置火气探测探头，制定火气表决原则(1oon或2oon)，尽可能防止系统的误报警和误操作；

具体的区域划分为如下：

1)DZ01：重要设备室，包括仪表间、中控室和报务间；

2)DZ02：蓄电池室A702；

3)DZ03：生活楼主楼道；

4)DZ04：服务和起居处所；

5)DZ05：厨房和配餐间；

6)DZ06：蓄电池室A207；

7)DZ07：焊接工作间及油脂处理间；

8)DZ08：二氧化碳室；

9)DZ09：通讯设备间；

10)DZ10：空调机室A703；

11)DZ11：重要配电板室和空调机室A206。

关断原则：

经过合理划分火区及探头布置后，制定关断原则：区域内着火或进风口探测到可燃气体浓度高，就相应的关断哪个区域内的通风、空调、火气风闸、燃油速关阀等，其他区域不受影响，关断风闸的继电器箱应位于保护区域之外。生活楼关断风闸数量共58只；

根据以上原则，结合风管原理图(D&ID)、管系原理图(P&ID)，明确系统的构成、各设备的配置要求和功能、系统操作模式、应急切断等级划分、各级切断的因果逻辑、人可操作界面要求、火灾确认表决逻辑、启动消防设备逻辑，风油切断逻辑、现场探头类型等，完成系统设计原则(FGS philosophy&ESD philosophy)；并配置系统主要设备(如工作站，矩阵板，应急切断按钮，安全系统信号输入输出柜，火气探头类型等)；

以火气系统及应急切断系统设计原则(FGS philosophy&ESD Philosophy)为基础，结合电力系统图、风管原理图(D&ID)、管系原理图(P&ID)等，列出输入输出(I/O)点清单，确定信号类型和数量，据此选择输入输出(I/O)模块；

根据输入输出(I/O)点清单、电力系统图、风管原理图(D&ID)、管系原理图(P&ID)等完成火气和应急关断(FGS&ESD)系统因果逻辑图；

根据因果逻辑图，完成火气探头回路的设计，ESD系统设计；

火气关断隶属于FPSO安全关断系统中4个层级中倒数第二的层级，即：ESD-3是仅次于装置或单元关断的较低的级别，而按照巴西国家石油公司的安全原则(SafetyPhilosophy)，在ESD-3这个级别又划分为2个层级：ESD-3T和ESD-3P，生活楼的火气关断正是这个级别中的ESD-3P，此级关断触发如下设备关断：

ESD-3P级关断

由设在中控室和无线电室的应急板上的ESD-3P按钮手动触发；来自于可寻址火灾探测系统，由重要处所(船体重要配电板室、船体正常配电板室、船体正常变压器室和应急发电机室)安装3个及以上的可寻址探测器，并由火灾逻辑表决出的确认的着火信号触发；由确认的敞开区域和进风口的可燃气体(n只探头中2只探头60％LEL)、有毒气体硫化氢(H2S)浓度达到20ppm或二氧化碳(CO2)浓度达到40000ppm气体泄露信号自动触发；生活楼内起居服务处所着火不自动触发ESD-3P关断，仅在中控室报警及视具体情况采取灭火措施，生活楼的主进风口可燃气体浓度高(n只探头中2只探头60％LEL)、有毒气体硫化氢(H2S)浓度达到20ppm，将触发ESD3-3P级关断，重要处所(船体重要配电板室、船体正常配电板室、船体正常变压器室)的确认火灾和可燃气体浓度高，将触发ESD-3P关断；ESD-3P启动后，触发中控室报警、广播系统全船报警，报警音为间断音；自动触发相关的流程(ESD2级)和装置和流程(ESD1级)关断；自动触发非重要流程和公用设备关断；

通过该应急关断系统的一整套设计方法，是为巴西国家石油公司系列FPSO量身定制，符合巴西海域及巴西石油操作公司的安全要求和惯例，应急预案响应快速，通过第三方公司的安全分析(PHA,HAZOP,HAZID)、爆炸分析和火灾分析，能正确协调和处理好安全与经济效益之间的关系，满足海上浮式生产存储装置大型化的要求，对未来设计和建造更大型FPSO、MEGA FPSO和FLNG有借鉴意义，通过此分区原则和关断方法能最大限度地保证生产连续性、保护人员安全和设施安全，设计通过了ABS(美国船级社)的认可和船东的高度好评，此项技术应用于后续系列FPSO项目，对紧凑型深水钻井船的火区划分也起到一定的参考和借鉴作用，火气及应急切断系统关断逻辑自主设计，摆脱了对国外专业设计或咨询公司的依赖，在满足规范和保障安全的前提下可客户化，对今后复杂海洋工程装备和设施的火气及应急切断系统的设计及配置，建立技术储备、增强自主研发能力，为公司经营接单和在海工市场提高了核心竞争力。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。