0 引言
在海洋石油平台上,紧急关断系统的稳定、可靠运行是保障平台安全生产的重要手段。易熔塞回路系统是海洋石油平台紧急关断系统的重要组成部分,能火灾情况下的快速探测和快速启动消防措施。文章结合海洋石油平台上的实际应用情况对易熔塞回路系统在海洋石油平台上的运行及常见问题进行分析,为其更广泛的应用提供借鉴。
1 易熔塞回路系统
1.1 易熔塞
易熔塞是一种“熔化型”安全泄放装置,由熔点低于 232 ℃的金属,如:锡、铅、铋等为主要成分并加入铟、镉和银等元素组成,具有熔融温度准确、动作温度范围窄、性能稳定等特点,这些特点对于海洋石油平台高危险、高作业要求的工作环境是非常重要的。
1.2 易熔塞回路系统的组成
易熔塞回路系统由以下三部分组成:(1) 易熔塞控制盘;(2) 易熔塞仪表管线;(3) 易熔塞。
1.3 易熔塞回路系统的功能
易熔塞回路系统是平台紧急关断系统的重要组成部分,担负着保障平台安全生产的艰巨任务。由于易熔塞的物理特性,在发生火灾或有明火出现的时候融化,从而使易熔塞回路仪表管线内的压缩气体释放,压力开关动作,井口控制盘关闭所有井的地面安全阀、井下安全阀,打开放气阀,并将信号传给火灾盘,火灾盘报警并启动井口区喷淋系统。同时,火灾盘向中控系统发送信号,中控系统产生平台二级关断。实现了对意外火源的报警确保在最短的时间内把火灾或气体泄漏所造成的影响限制到最小,防止火灾或可燃气体蔓延。
1.4 需要安装易熔塞回路系统的设备
API RP 14C 标准中规定,海洋石油平台上的 1 类危险区和平台其他易燃易爆区,均应安装温度控制回路 (易熔塞回路),其熔断温度不大于 80 ℃,关断反应时间不大于 15 s,以确保油气井在发生意外火灾时能实现自动紧急关井。
以某平台为例,平台是一个天然气处理平台,平台上没有井口,设计为闭排泵、乙二醇发生器、天然气压缩机一级入口清洗器、天然气压缩机二级入口清洗器、天然气回收压缩机入口清洗器、高压火炬清洗泵等 14 台处在 1 类危险区的设备安装了易熔塞回路,其他设备未设计易熔塞回路。
2 易熔塞回路的逻辑关系
在平台上共有 3 个易熔塞控制盘,分别控制三层甲板上的易熔塞回路,现在以最为典型的易熔塞控制盘X-6001 附带的一路易熔塞回路为例,分析易熔塞回路的通用逻辑功能。如图 1 所示,虚线框表示易熔塞回路,框内部所示为喷淋管线的现场布置。从图中可以看出,此路易熔塞回路所保护的设备为:K-2500A/B(天然气一级压缩机)、K-2501A/B(天然气二级压缩机)、K-2600(天然气回收压缩机)、C-2700(乙二醇接触器)、E-2700(乙二醇冷却器)、A-2700(乙二醇再生撬),共 6 台设备。压力变送器 PT6009 向中控输送一个压力值,中控对这个压力值设定低低报警点 PALL6009 为 3.447 5 MPag,即,当以上几个设备中任何一台设备的易熔塞发生融化,易熔塞回路即会泄压,当管线内压力小于 3.447 5 MPag 的时候 PALL6009 报警,平台产生二级关断,启动消防水泵,打开喷淋阀 DV-6001,开关间对 A 平台进行电气隔离,广播系统报警,位于各层甲板上的火灾报警灯亮,中控 ESD 控制台确认报警信号,过程控制系统 (PCS) 操作报警。可以实现,当易熔塞检测到火灾或者温度异常高的时候,由中控的控制系统对平台的设置可产生一系列保护动作,喷淋系统可以对高温或着火区域起到降温、灭火的作用,同时对 A 平台的电气隔离防止了可能的火灾蔓延到 A平台,通讯系统对报警进行广播,提醒非火灾区的工作人员注意,及时采取相应的保护措施。
3 易熔塞回路系统的安装
3.1 易熔塞的安装要求
平台上所有易熔塞都应朝下安装面向被保护设备或者油井,距被保护设备表面或者油井 254~305 mm 距离,或者距离可能着火点上部 0.5 m 处。每个易熔塞回路在尾端要有一个测试点。易熔塞回路的仪表管中充仪表气加压。
针对不同的设备,易熔塞的安装位置及安装数量都有明确的要求。具体要求如表 1 所示。
3.2 易熔塞回路仪表管安装要求
易熔塞回路的仪表管要按照设计规格书的要求敷设在仪表管托架或其他形式的支架内。单独的仪表管支路或者需要安装易熔塞的设备管要使用单独支撑。在容器附近的仪表管托架可以由容器附带的管管支架进行支撑,没有管支架时要将托架通过焊接在附近的主结构、容器底座或者其他结构物上的支架进行支撑。不能在压力容器上直接进行焊接作业。但是,当仪表管线数量少、长度短、路径单一的时候,可以直接使用预制好的支架,上加仪表管卡用于固定的常规形式来安装,也是符合安装标准的做法。
4 现场施工中的常见问题
4.1 易熔塞回路仪表管安装位置不当
在施工文件中,包括各类仪表专业的图纸、规格书中对易熔塞的安装方式、朝向、安装高度等没有具体的要求,一般都是按照标准规定进行安装。现场施工人员往往根据以往经验及习惯做法进行施工。而易熔塞的安装位置距被保护设备过近或者过远,或者朝向的错误都可能引起平台的误报警或者“有警未报”,无论哪种情况产生都会影响平台的正常、安全生产。
4.2 易损坏区域的仪表管没有加设保护措施
由于易熔塞回路的仪表管线管径一般为 6.35 mm或者 9.53 mm仪表管,很容易压弯变形,影响回路的正常工作。所以对于仪表管线的敷设路径,原则上要远离管线、电缆密集的区域。在海洋石油平台上,空间狭窄,必须与其他设备、管线并行敷设的时候,需要为敷设仪表管线的仪表管线托架加装盖板并做好保护。
4.3 没有找到最优路径进行仪表管线的敷设
在现场施工过程中,有时会出现没有按照预先设计好的最优路径进行敷设,而是找最方便的路径进行施工的情况。这样的问题是最方便的路径并不一定是最近路径,造成仪表管线的浪费,而且仪表管线敷设过长会增加损坏的可能,同时也会影响到检测信号的准确性。
5 结语
易熔塞回路系统在平台的安全生产过程中占了非常重要的地位,而且,这个系统分布面广、工作比较细碎,因此所有参与这个系统的设计、施工人员都要具有高度的责任感,细致的考虑各种可能出现的问题,尽量在施工出现问题之前排除设计和施工漏洞,保证平台的正常投产运行。