海上平台防火喷淋系统的保障-----液体流量开关

2020-10-21

世界各地的海上平台对石油/天然气的生产和全球能源供应链至关重要，但对于全天候工作的员工来说，它们代表着日常危险的操作环境。潜在的危险包括有毒和易燃性混合气、包括但不限于致命的硫化氢和爆炸性的甲烷，同时还有部分其他易燃性气体。

所以，海上平台的工作环境管理必须遵循国际健康和安全标准，其中包括气体和火焰探测器，以及在火焰失控之前依靠海水对其进行灭火的自动喷淋系统。在远离海岸的油气平台上，如果发生严重的火灾事故，将会造成人员伤亡、设备损毁和严重污染脆弱的海洋环境等后果。

为了响应国际健康和安全标准管理，海上平台（图1）的设计者、运营商和业主正在不断寻求创新的解决方案来提高自动喷淋系统的可靠性，确保有效性、减少误报警或停机时间。当探测到气体或火焰时，必须立即通知平台上的操作人员。更重要的是，当自动消防喷淋系统启动时，也必须立即通知操作人员，确保对已启动事件的控制，使员工被疏散到安全区域，尽量减少火灾的影响。

问题

正常情况下，海上平台的消防喷淋系统管道中保持充满海水但是不流动。发生火警时，须打开喷淋装置，立即放水灭火。海上平台典型的喷淋系统管道一般是由一个3”或 4” [76.2或101.6mm] 的主管道和向单个喷淋节点输送海水的多个较小的支管组成。

每个喷淋节点被接入一个更小的管道，管道尺寸是0.25”或0.5”[6.35mm或12.7mm]，如果只有一到两个喷淋节点被打开，这使得主管道流量传感器很难检测和测量非常低的海水流量。这个非常低的流量变化，对检测操作系统的完整性也是非常重要的，即使这个变化很小，说明某个单一的喷淋节点已被激活，必须启动火灾警报。

除了小流速流量测量之外，当发生爆炸和大火时，所有喷淋节点同时启动，管道内流速就会非常高，所以流量检测设备还必须包含测量高流速流量的能力。消防喷淋系统每年测试一次，在测试期间确保流量传感器正常工作，流量警报能够正确产生。

解决方案

一家大型工程咨询公司的系统设计工程师就关于确保海上平台喷淋系统水流量的需求联系了FCI。该公司为包括欧洲、中东和亚洲在内的全球运营商提供消防安全喷淋系统设计。

FCI应用工程师了解到他们的消防系统要求：如果主管道的海水流量发生变化或中断，平台操作员必须得到报警。面临的挑战是找到一种灵敏度非常高的流量传感开关，这种流量开关要能检测非常低的流量，具有持续可靠和坚固的设计，能够承受恶劣的、腐蚀性的海水，并且具有防爆认证。

他们向FCI提出了以下参数要求：

Ø 管径：3”或4” [76mm或102mm] SCH 40；

Ø 介质：海水；

Ø 流量报警/设定点1：1 ft/sec [ 0.3 m/sec] 低流速检测；

Ø 继电器状态：当流量高于报警点时励磁；

Ø 流量报警/设定点2：空管检测（干/湿状态检测）

评估这些设计要求之后，FCI应用工程师向该公司推荐了牢固的FLT93S流量开关（图2）。FLT93S流量开关采用自动防故障的双报警（SPDT）控制电路，同时提供多种现场可选参数，例如在进行液体或者空气低流速监测和报警的同时，提供非线性的工艺温度检测。FLT93S流量开关有多种工厂或现场设定的开关量设置可选，包含：高流量报警、低流量报警、带温度输出的点液位测量（干/湿状态）、三相（水/油/空气）液位界面探测，或者流量、液位及温度故障防护报警。

FCI FLT93系列流量开关

FLT93系列流量开关以其优越的低流量检测功能满足该用户的所有要求。当把此流量开关安装到3”或者4”（SCH40）管道上时，可以很轻易地检测到低至1 ft/sec [0.3 m/sec]的液体流量。例如，第一路流量报警点设置为1ft/sec [0.3 m/sec]，以产生低流量报警信号，表明可能发生火灾或主管道有泄漏。第二路报警设置为空管（干状态）报警，用来监测可能因为重大管道泄露或者海水供给中断等其他原因导致的空管。

有两种标准的流量传感器配置可选（FLT93S和FLT93F），能够满足石油/天然气行业的大部分的应用要求。FLT93S流量开关设计用于标准的重工业行业和要求液体高流速设定点应用，如消防喷淋系统。FLT93F流量开关设计用于空气、天然气快速响应的应用和海洋平台上的其他流量传感应用。

FLT93S流量开关在液体中测量精度为±0.5%或±0.04 fps [±0.012mps]，且高达3500 psig [240 bar(g)]的耐压等级完全满足该应用的设计要求。于更小的管道尺寸的应用则可以选择FLT93L管道式流量开关，耐压等级可达10,000 psig [690bar (g)]。

此应用被推荐使用的流量开关配置包含双路SPDT输出或单路DPDT输出，供电电压115VAC、240 VAC或24 VDC，额定电流6A。为了适应海洋环境，这款FLT93流量开关选用了耐腐蚀的316L不锈钢封装。

传感器结构采用全焊接316L不锈钢设计，另有哈氏合金C、钛或者蒙耐尔合金等其他材质可选。FLT93S流量开关平均无故障时间为180年（MTBF评级）。FLT93S系列流量开关由第三方工业专业机构Exida进行了独立评估，其安全仪表系统（SIS）评级为SIL2。FCI致力于保障危险行业的安全，并遵守IEC 61508和61511标准。

FLT93系列开关的防爆认证是整机认证，为用户节约了布线和安装的成本。依靠其牢固的无活动部件电子线路设计和坚固的封装，FLT系列开关为用户提供更长的使用寿命和无忧的应用。其无活动部件设计还为用户节约了日常维护的成本。

结果

该工程公司最终设计批准并在其用户的海上平台上安装了FLT93S流量开关。这批开关至今已无故障连续运行了10多年。由于初次应用的成功，该工程设计公司在其消防喷淋系统和其他海上平台应用中继续使用FCI流量开关。