大型LNG码头消防炮系统运行问题分析及改造

2020-08-28王乐

中国设备工程 2020年16期

关键词：水炮干粉液压缸

王乐

（中石化北海液化天然气有限责任公司，广西北海 536000）

某大型LNG码头采用墩式“一字”形布置，由1个工作平台、4个靠船墩和6个系缆墩组成，通过引桥与后方陆域衔接。该码头按17.5万m3LNG船作为主力运输船型设计。

LNG属甲A类危险品，在-162℃会液化，一旦泄漏完全气化，体积增大600倍，气化后的天然气与空气混合，当混合浓度在5%～16%范围内时，遇点火源，将发生火灾爆炸。

LNG船通常采用燃料油作为动力，船舶突遇恶劣天气发生碰撞、LNG卸料臂失效时，会导致LNG、船用燃料油大量泄漏，引发环境污染、火灾爆炸事故。事故发生后，能否迅速有效地启动消防水炮和干粉炮，对控制事故起着关键性的作用。

1 问题分析

1.1 消防炮工作原理

码头设置4个消防炮塔，每座炮塔设有1台固定式液动消防水炮，在炮塔上设有水幕系统。其中，工作平台上的干粉炮和消防水炮共用1个消防炮塔，靠船墩2个消防炮塔上只有消防水炮。消防炮技术参数见表1。

远控消防水炮时，液压站通过防爆电机驱动液压油箱内的油泵输出液压油至分配阀，再由电磁阀开启供至液压电机，使其旋转带动消防炮转动。每台消防炮由一个液压站供给两个液压电机与一个液压缸，每个液压电机需要两个电磁阀来控制出油与回油。启动电驱液压泵，液压缸带动涡杆旋转，涡杆带动涡轮旋转，实现消防炮上下、左右动作。在发生火灾时，对船舶、码头卸料臂设施喷水冷却。

远控干粉炮时，利用氮气瓶组内的高压氮气经减压阀减压后，使氮气进入干粉罐，其中一部分被送到罐的底部松散干粉灭火剂。随着罐内压力的升高，使部分干粉灭火剂随氮气进入出粉管被送到干粉炮。启动电驱液压泵，液压缸带动涡杆旋转，涡杆带动涡轮旋转，实现干粉炮上下、左右动作，准确定位着火点，有效快速扑灭火源。每套干粉系统储存干粉量3t，喷射时间满足喷射60s的要求。干粉炮主要处置LNG卸料臂泄漏气化的立体火灾，需要注意的是，必须确认气源断掉后，方可启动干粉灭火系统，否则，灭火后继续泄漏的气体容易形成爆炸性混合气，发生爆炸危险。

表1 消防炮技术参数

1.2 消防炮系统问题分析

码头消防炮系统运行3年后，查阅消防维保记录，统计了码头消防炮系统相关组件更换数量见表2。

表2 消防炮系统相关组件更换数量

（1）消防炮系统组件腐蚀严重。消防水炮和干粉炮的液压驱动电机、液压缸、橡胶液压油管、法兰等组件常年暴露在沿海盐雾、雨水侵蚀、温差很大、空气潮湿环境中，不可避免地会遭受大气腐蚀、温度、紫外线腐蚀，导致设备组件腐蚀严重，油管老化严重漏油（图1），造成消防炮俯仰角和水平回旋角转向迟钝或不动作。液压电机本体也是由铸铁或铸钢材料制造的，内部因有液压油的保护不会锈蚀，但外部较容易腐蚀，经常造成液压电机无法正常使用。

（2）消防炮系统组件故障问题多。液压系统电磁换向阀腐蚀严重或阀芯磨损或者油垢杂质卡死阀芯，经常导致换向阀不动作（图2）。液压缸没拆下来时，由于缸内液压作用，转不动手轮，现场拆下液压缸，转动手轮，部分消防炮上下、左右转不动。经检查发现，涡杆上的轴承生锈严重，导致涡轮涡杆传动故障。另外，手轮安装位置空间狭窄，操作手轮困难，容易延误消防应急时机。

（3）限位方式安全可靠性不足。消防水炮采用液压电机来驱动消防炮，液压电机不自带限位，需要另外设置限位。消防炮回转限位通常采用机械限位或接近开关限位，机械限位会使液压执行机构压力升高，达到一定压力时才会停机，对液压站的性能影响较大，液压站需要供给3个液压电机，每台需要2KW的供电容量，供电功率偏大，且远距离无法识别是否到位。接近开关限位采用隔爆型，露天安装，元件易遭腐蚀，使用寿命不长。

图1 液压缸和液压油管腐蚀

图2 电磁换向阀腐蚀

2 改造方案

针对液控消防炮系统组件故障多、更换频繁等问题，经厂家、运行等单位技术人员会诊，决定将消防炮控制方式由液压系统控制改造成电动执行器控制，消防炮其他压力、流量等技术参数保持不变。

（1）更换消防炮系统组件。更换后的消防水炮、干粉炮、防爆接线盒防爆等级为EexdⅡBT4，消防炮体、炮头、接线盒等采用不锈钢316材质，涡轮材质为青铜，蜗杆采用不锈钢，消防设备必须持有效的经国家固定灭火系统和构件质量监督检验中心或国家消防装备质量监督检验中心颁发的检验报告。

（2）优选电动执行器。采用3个370W隔爆型电动执行器驱动消防炮动作，带自停式驱动装置，驱动电机含位置变送器、热过载开关、行程开关、扭矩开关。内部设有可调节的限位开关，可以根据要求调整回转角度。在执行器上设置操作手轮，可保证消防水炮在水平±135°、俯仰±70°内任意角度开停及直流喷雾转换的任何形态开停，可不受内部限位影响，在断电的情况下可以机械操作消防炮动作。消防炮回转部分采用变速齿轮的方式将其转速变慢，可以实现超限位回转。电动执行器外部油漆采用耐海水侵蚀油漆，保证其使用寿命。

（3）现场改造控制柜及线路。需要现场修改控制柜，将液压控制改为电动控制，满足远程控制、无线遥控控制、应急手轮操作三种操作方式。采用CAN总线方式通讯，集中控制柜给每座炮塔的驱动箱内布一路电源，每个驱动箱布置光缆供集中柜采集数据。消防炮塔每台消防炮布3根电力电缆及1根控制电缆，从炮塔驱动箱接入消防炮本体接线盒内，供消防炮控制与供电用。