磁性浮子液位計在海外工業建筑中的實施及應用

 

    1 概述

    中國石油工程建設公司（簡稱CPECC）2017年通過國際工程招標接手了阿爾及爾煉廠改擴建EPCC項目。項目共有工業建筑20棟，包括11個變電所、5個防爆控制室、3個就地控制室、1個化學實驗室。除化學實驗室（LAB）外，其它的19棟建筑物全部采用了CLEANAGENTSYSTEM滅火系統，（簡稱磁性浮子液位計），其中5棟防爆控制室磁性浮子液位計的設計為法國德西尼布公司（Technip），后續的14棟建筑物磁性浮子液位計的設計為中國石油華東設計院，供貨商統一為意大利SIA公司，施工分包商為北京城建集團工程有限公司。

    早期的建筑物滅火系統大多采用的是哈龍滅火劑，哈龍滅火劑的主要成分是鹵代烷，由于鹵代烷遇火后的燃燒成分對大氣臭氧層有嚴重的破壞作用，1990年聯合國環境署（UNEP）規定發達國家自1994年起停產哈龍滅火劑；發展中國家自2005年起停產哈龍1211滅火劑，自2010年起停產哈龍1301滅火劑。之后，清潔、環保的替代產品磁性浮子液位計誕生。CAS滅火劑無色、無味、無毒、無腐蝕性、排放后無殘留，不支持燃燒，也不與大部分物質產生反應，因此成為目前世界比較流行的環保型滅火劑。

    我國的大多工業建筑采用的還是水介質滅火劑、七氟丙烷或二氧化碳的滅火劑。磁性浮子液位計在我國尚未普及，因此對我國工業建筑的防火設計具有一定的借鑒和指導意義。2磁性浮子液位計的優點及分類2.1磁性浮子液位計的優點①安全、環保。CAS滅火劑屬于惰性氣體，無色、無味、無毒，排放后在大氣中迅速汽化不留殘渣，不與其它物質發生化學反應，不會造成二次污染。臭氧消耗潛能值（ODP）為零，不會對環境和人的生命造成任何風險和危害。

    ②惰性氣體具有良好的絕緣性和滅火能力。

    ③滅火速度快、效率高、主動性強。滅火藥劑平時以液態形式存儲，釋放后迅速轉化為潔凈滅火氣體，通常在10秒內就能完全撲滅火災。

    ④滅火劑噴放時，不產生白霧，視野清晰，也無須清理，不會中斷保護區域內的日常工作，很適用于工作人員常駐的場合。

    ⑤經濟實惠、低成本。氮氣、氬氣是可直接從空氣中提取，補充成本低，來源廣泛，市場接受程度高。

    ⑥較其它滅火劑無殘留物。水或其它材料滅火后，會有水漬、噴射物的殘留，不僅難以清理而且增加清理成本或造成直接經濟損失，而CAS滅火劑在滅火后不留下任何固、液相的殘留，可有效保護不可替代的資產。

    2.2磁性浮子液位計的分類

    根據NFPA標準（美國防火協會標準），磁性浮子液位計一般分IG55/IG541/IG01/IG100等型號，如表1。

 

 

本項目采用了 IG55 氣體滅火系統，其成分主要為氮氣和氬氣。

3 CAS 系統的應用范圍

    清潔、環保的 CAS 滅火系統可廣泛應用于如下領域和場所：

    有電氣絕緣要求的場所：電廠、電站、變配電室、控制室、計算機房、電訊中心等；

    不能用水介質滅火的場所：印刷機、浸漬油槽、圖書館、檔案館、美術館、珍品庫、造漆、制藥等；

    其它重要中心樞紐：調度中心設備機房、醫院的貴重設備用房，病案室和信息中心（網絡）機房、網絡傳輸室、操作間、介質庫等。

    4磁性浮子液位計工作原理及組成

    4.1磁性浮子液位計工作原理

    首先由探測系統把探測到的火災信號傳輸給控制系統，控制系統對火警信號進行確認并發出滅火指令，包括啟動報警裝置、關閉相應的設備設施、啟動滅火系統的瓶組、開關閥、選擇閥等，釋放滅火劑進行滅火。工作原理如圖1。

    4.1.1CAS的警報系統當保護區發出火災警報，在延時時間內（30‘）確認警報屬異常情況、不需啟動滅火系統滅火時，可按下手動控制盒或火災自動報警氣體滅火控制器上的緊急停止按鈕，即可阻止控制器滅火指令的發出。

    4.1.2CAS的控制系統分為自動控制系統、電氣手動控制系統和機械應急手動操作系統三種。通過三種不同情況下的操作實現全方位的滅火控制。

    ①當滅火系統處于自動控制狀態時，保護區發生火情，火災探測器發出火災信號，報警滅火控制器即發出聲、光信號，同時發出聯動指令，關閉連鎖設備，經過一段延時時間（一般為30s），發出滅火指令，打開啟動閥釋放啟動氣體，啟動氣體通過啟動管道打開相應的選擇閥和容器閥，釋放滅火劑實施滅火。

    ②當滅火系統處于電氣手動控制狀態時，保護區發生火情，可按下手動控制盒或控制器上啟動按鈕即可按規定程序啟動滅火系統釋放滅火劑，實施滅火。在自動控制狀態，仍可實現電氣手動控制。

    ③當保護區發生火情，控制器不能發出滅火指令時，應啟用機械應急手動操作。關閉聯動設備，然后拔出啟動瓶組上啟動閥的手動保險夾片，壓下手柄即可打開啟動閥，釋放啟動氣體，然后打開選擇閥、容器閥、釋放滅火劑，實施滅火。如此時遇上電磁閥維修或啟動鋼瓶中啟動氣體壓力不夠不能工作時，則首先打開選擇閥，然后打開該區域的容器閥，釋放滅火劑，實施滅火。

    4.1.3CAS的滅火系統

    磁性浮子液位計啟動后，噴射出滅火氣體，在60s內達到滅火濃度（達到設計濃度95%的時間）；房間內的滅火氣體濃度保持時間應在排放后至少保持10分鐘，以便當地消防隊有足夠的時間應急響應。

    4.2磁性浮子液位計設備組成主要由火災探測報警系統、氣體滅火系統、滅火劑儲存裝置、啟動分配裝置、輸送釋放裝置等主要設備組成。可組成獨立系統單元或組合分配系統單元等多種形式，可對單區或多區域實施消防保護。如圖2所示。

 

    5磁性浮子液位計的施工關注點

    5.1管道及支架安裝 本項目磁性浮子液位計的管道及管件連接為螺紋連接，可預制深度高、組裝方便快捷，提高了現場安裝的效率。管道支吊架及防晃支架必須按要求設置，并保證支架與噴嘴、氣瓶的間距滿足相應的設計規定。所有的滅火劑儲存和驅動氣體儲存氣瓶必須用固定支架牢固固定，防止產生晃動。

    5.2標識便于觀察儲存裝置上壓力計、液位計、稱重顯示裝置的安裝位置應便于人員觀察和操作；儲存氣瓶的滅火劑名稱和儲存容器的編號、選擇閥和驅動氣瓶等應設置明顯防護區或保護對象名稱或編號的永久性標志牌。

    5.3噴嘴安裝精度安裝噴嘴時，應按逐個核對型號、規格及噴孔方向。噴頭的布置應滿足噴放后氣體滅火劑在防護區內均勻分布的要求。安裝在吊頂下的帶裝飾罩的噴嘴，必須緊貼吊頂。當保護對象屬可燃液體時，噴頭射流方向不應朝向液體表面。

    5.4儲存裝置和驅動裝置安裝滅火劑儲存氣瓶和驅動氣瓶的安裝間距、安裝方向和安裝高度要滿足設計文件規定，儲存氣瓶之間、單向閥與匯集管之間采用3/4吋軟管連接，滅火劑儲存瓶之間的驅動軟管為1/4吋，軟管連接需注意接口和軟管彎曲半徑的質量控制。

    5.5控制組件及信號反饋裝置防護區的手動、自動轉換開關、停止按鈕等應安裝在防護區入口便于操作的部位；防護區聲光報警裝置的安裝應固定牢靠，不得傾斜；氣體噴放指示燈宜安裝在防護區入口的正上方。

    6磁性浮子液位計實施中的其它問題

    6.1許可證制度按照阿爾及利亞國家的法律規定，本項目的鋼瓶進口需辦理進口許可證。需按照相應的認證流程并提交規定的文件資料方可獲得進口許可。本項目的進口許可證從申請到辦理完成用了五個月。

    6.2政府機構認證及現場檢查根據阿爾及利亞國家相關規定，國家碳氫化合物監管局（簡稱ARH）需要對磁性浮子液位計進行全過程的監督和管理，包括制造商的確認、出廠前的設備監造、資料審核、檢測試驗和驗收。ARH規定相關的設備制造文件（如合格證、設備內部檢查等）必須獲得阿爾及利亞領事館蓋章、制造商當地商會會簽等。

    現場檢查需要對設備設施的完整性、安全性、功能性、規范性進行檢查，包括施工內容是否全部完成、各類安全標識、各種按鈕功能、系統功能顯示、安全防護是否具備等。

    7磁性浮子液位計測試及調試

    7.1磁性浮子液位計管道試壓

    磁性浮子液位計管道安裝檢查合格后、噴嘴安裝前進行，需執行《9952C-000-MS-9000-0029-A》程序進行管道試壓。試壓介質為氮氣。主要檢查管道接頭和管件是否存在漏點，如果有泄漏，進行修補或更換。管道應在40psi（276kPa）的封閉回路中進行10分鐘的氣體壓力試驗。在10分鐘結束時，壓降不應超過試驗壓力的20％為合格。    7.2門窗氣密性測試（DOORFANTEST，簡稱DFT）

    DFT測試是預先驗證保護區全淹沒噴放系統的可行性、用于分析和驗證保護區特性的程序。它允許進行系統搜索以檢測房間周邊表面上的泄漏區域。更重要的是，在有人的情況下，滅火劑濃度必須足夠降低空氣中氧的比例為14~15%，以抑制燃燒，但同時，它必須保持在大約43%的NOAEL（NoObservedAdverseEffectLevel）限制之下，使房間剩余氧氣含量為12%左右。通過測試，分辨該系統是否符合滅火系統標準要求。

    該測試的關鍵是必須按照設計要求做好防護區的密封工作。DFT測試密封要求如圖3。

    說明：密封示意一圖中，A為巖棉填充物（巖棉塊或巖棉棒）；B為防火密封膠。密封示意二圖中，直接采用防火泡沫進行密封，由于是發泡的，對異種形狀穿洞的密封施工比較容易，例如橋架、管道等。

    由于本項目建筑物多，洞口封堵形式復雜，上述兩種圖示的材料在密封執行中均有使用。在填充過程中，必須把洞口內的垃圾、灰塵、油漬吹掃并清理干凈，巖棉的填充要充分到位并壓實，打膠時要注意密封膠涂抹均勻和膠槍的移動速度，防止密封不嚴、不實。發泡劑的使用要注意保證所有縫隙充實一次到位，填充要飽滿并凸出填充的孔洞，再用刀片切割平整。

    7.3磁性浮子液位計調試

    磁性浮子液位計調試時應與該建筑內的FAS、FGS、HVAC等系統進行聯合調試，以確保各系統的相互協調與反應。

    ①自動測試。在一個防火區內，啟動兩個探測裝置，發出火警信號，驗證所有報警功能是否按設計規范執行。包括火警信號確認及顯示、防爆閥及HVAC系統關閉狀態等。

    ②手動測試。在一個防火區內，選擇手動模式，按下手動報警裝置，驗證所有報警功能是否按設計規范執行。

    ③緊急狀態測試。根據設計規范驗證中止功能的發生，操作中止開關電路，確認控制面板接收到監控及聲、光報警信號。

    ④遠程控制測試。待機狀態下，操作每種類型的輸入設備，確認設備運行后，遠程面板是否接收到報警信號。在每個信號電路上操作每種類型的報警條件，并驗證遠程面板收到的信號條件。 

    ⑤測試完成后，恢復系統至正常工作狀態。

    本項目的 CAS 系統調試和各項測試工作已完成，完全滿足使用功能，符合設計和規范要求。

    CAS 滅火系統因其獨特的清潔、環保、快速、高效而越來越廣泛的使用到各類民用及工業建筑中。