1、升降潜水泵的海水消防电控系统在大连港新港 1#原油码头消防中的应用摘要：目前，国内码头的消防供水还没有采用直接抽取海水进行消防的先例，本项目创造性地采用升降装置升降海水潜水泵吸海水实现消防的方式，解决了海水潜水泵长期潜于海水孳生海生物导致泵吸口堵塞潜水泵不能正常工作的大难题，大大提高消防的可靠性，尤其对于远离海岸的栈桥式或离岸码头具有很强的实用性和推广价值。 关键词：海水消防；升降潜水泵；葫芦吊；PLC 控制 中图分类号：TU998 文献标识码： A 1、项目背景 大连港新港 1#码头始建于 1974 年，并于 1976 年 5 月投产使用，是中国工程院院士钱令希教授的代表作。码头最大靠泊能力
2、为 10 万吨级，为当时国内最大的原油码头。经过多年的改造，现在 1#码头敷设的主要管线包括 5 条 DN700 的原油线，1 条 DN600 的 92#汽油线，1 条 DN500 的柴油管线，1 条 DN400 的污水线，与始建初期相比，栈桥荷载已增加很多并接近饱和。 新港 1#码头始建时对于码头消防的考虑是：依靠岸上移动消防力量和海上拖消两用船。当时，码头荷载能满足两台 8 吨消防车的登桥要求，符合当时的消防设计规范要求。而现在由于荷载的限制，消防车已经不能直接上栈桥，在多次改造后消防设计已经不满足现行装卸油品码头防火设计规范要求。因此，无论是现实灭火需要还是规范要求，新港1#码头增设固定
3、式消防设施是必要的。 2005 年，大连港集团及大连港股份有限公司决定对大连港新港 1#码头实施改造，新增固定消防设施。主要是按照现行规范要求增设固定消防炮以及配套的消防水管线、泡沫站和供电、自动控制系统等。笔者有幸参与到了这项工程电控系统的设计施工及调试，现对这二部分的工作作出一个总结 2、设计方案 2.1 供电系统 2.1.1 用电设备情况 本工程主要电气设备包括中压消防水泵，潜水泵，电动葫芦吊，泡沫撬块装置，消防电动阀门，应急照明和控制电源等，设备功率及电压等级如表 1 所示。 表 1：设备用电情况表 序号 设备名称 设备功率 （KW/台） 数量 （台） 电压等级 （KV） 启动方式 备
4、注 1 中压消防水泵 450 4 6 直接启动，3 用 1 备 2 潜水泵 22 5 0.38 直接启动，4 用 1 备 3 电动葫芦吊 13 5 0.38 直接启动，5 用 4 泡沫撬块装置 9 1 0.38 直接启动 水轮机动力源 5 消防电动阀门 3 10 0.38 直接启动 6 应急照明 20 1 0.22 - 7 控制电源 10 1 0.22 - 2.1.2 供电方案 本工程供电负荷等级为一级负荷。由于新港目前不具备双电源条件，因此对本工程中压消防水泵及低压设备进行双电源接口预留，即其电源取自新港中心变电所内专用消防母线，该专用消防母线采用两路进线电源：一路电源取自变电所内 6kV
5、母线及 0.38KV 母线；另一路电源预留为新港专用应急电源接口。 2.1.3 计算负荷 计算负荷如表 2 所示 表 2：计算负荷表 名称 设备 功率 kW 需要 系数 功率 因数 cos 计算负荷 有功功率 kW 无功功率 kvar 视在功率 Kva 新港 6KV 中心变 中压 1350 0.8 0.85 1080 670 1200 1#码头配电间 低压 254 0.95 0.8 101 64 112 合计 1181 734 1312 2.1.4 设备选择 新港 6KV 中心变 6kV 开关柜选用金属铠装手车式真空断路器柜，配置电子式综合继电保护装置。 额定电压 1kV 户内隔爆型低压开关柜
6、，型号规格同配电间原低压开关柜，主要电气元件采用施耐德产品。 按码头相应的爆炸危险场所区域等级和火灾爆炸危险物质等级配备相应的防爆电气设备和设施，实现整体防爆。爆炸危险区域内的电气装置防爆等级不低于 ExdBT4，防护等级不低于 WF2。 6KV 供电线路采用 8.7/10KV 阻燃铜芯交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套电力电缆，低压线路采用 0.6/1KV 阻燃铜芯交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套电力电缆。 电缆敷设方式主要采用防腐耐火电缆桥架，沿栈桥远离油品管线一侧敷设，电缆从电缆桥架出来至电气设备采用厚壁热镀锌水煤气钢管和防爆挠性连接管来保护，厚壁热镀锌水煤气钢管外涂防火涂料。 2.1.5 防雷接地
7、本工程低压配电系统接地形式采用 TN-S 系统。码头新增设备及单体部分的接地与码头原有接地网用热镀锌扁钢焊接为一体。所有金属设备、管道、支架、构架均作防雷防静电接地，电气设备正常不带电金属部分应可靠接地。各种管线始末端、分支处、变径处、法兰连接处及直线段每隔 200m 做防感应雷防静电接地，接地点设在固定管支墩处。法兰，阀门及平行、交叉敷设的管线（静距小于 100mm 时）每隔 30m，采用-25X4热镀锌扁钢跨接。进出泵房金属管道、电缆金属外皮均作接地，建筑单体实施等电位连结。泵房入口处、操作平台入口处设消除人体静电接地装置，所有供电线路装设电涌保护器。 2.1.6 供电小结 由于本工程属国
8、内首创，没有工程先例借鉴，在施工调试阶段，出现了一些问题，现把主要问题及主要解决办法小结如下： 压降问题：由于供电线路较长，末端设备功率较大，调试过程中当中压消防水泵和低压潜水泵启动时，线路压降较大，实测低压 220V 电压实际值在 190V 左右，达到了接触器线圈的失电电压，造成后续启动的潜水泵不能正常启动。为了解决这一问题，调整了中压水泵和低压潜水泵的启动顺序，当葫芦吊将潜水泵全部投放至海水中后，顺次启动潜水泵，在满足规范要求前提下，尽量延长潜水泵的启动间隔时间，在潜水泵全部启动后经过一段时间延迟再启动中压消防水泵。经过这一变动，潜水泵和中压消防水泵均能顺利启动并满足规范要求。 2.2 控
9、制系统 2.2.1 控制系统组成 控制系统主要由监控计算机、消防操作台、可编程序控制器（PLC） 、现场检测仪表、控制设备及配套软件组成。其中码头控制室设置监控计算机及消防操作台，泡沫泵房设置 PLC 控制柜，中压消防水泵出口、汇管及消防炮根部消防管线设置压力变送器、压力开关。 2.2.2 控制系统操作方式 控制系统的操作方式分为三种：一是流程自动工作方式；二是在控制室用 CGP 操作的集中手动方式；三是设备通过常规电气回路的现场手动方式。 当现场消防设备集中/本地选择开关全部选为“集中“，控制室消防操作台消防控制选择开关选择“自动“时，控制室操作人员可对消防流程相应设备发出火灾确认、消防启动
10、、消防停止等命令，由 PLC 控制对应消防流程的相关设备。流程自动工作方式程序逻辑如图 3 所示。 2.2.3 检测装置 泡沫系统的冷却水总进水口、混合液管线总出口、4 台中压水泵出口各设置 1 套压力变送器，以检测消防管线压力，变送器带现场指示，输出 4-20mA 信号； 各消防炮，水幕的消防阀门出口处各设置一套防爆压力开关，以检测消防管线各个位置前端压力； 泡沫罐设置液位连续检测装置，带现场指示，输出 4-20 mA 信号； 码头作业平台、引桥每隔 50 米设防爆火灾报警按钮及火灾声光报警器，报警按钮动作时视为发出火灾报警信号。 检测设备位于爆炸危险区域范围内的采用防爆型，防爆等级不低于E
11、xdII BT4，防腐等级不低于 WF2。 图 1：控制系统程序逻辑简图 2.2.4 系统实现功能 控制系统检测消防电动阀门远程/本地、运行、故障、开限位、关限位数字量输入信号，输出开阀、关阀控制信号，阀门状态信息实时在监控画面上显示； 实时显示管线压力数值，压力不够或超压时，监控画面报警提示； 实时显示潜水泵位置，并能自动、手动启动潜水泵； 实时显示中压消防泵工作位、手车位、运行、故障状态，并能自动、手动启动中压水泵； 实时显示供电系统供电情况； 消防炮可实现手动、远程遥控的功能。 2.2.5 控制小结 在控制系统调试过程中，出现了控制系统不能稳定运行的现象。主要表现在，PLC 电源及直流
12、24V 控制电源不能正常工作，声光报警器报警声音时大时小，归其原因，同样都是由于压降过大造成的，为了解决这一问题，笔者对系统采取了以下措施： PLC 电源模块和控制电源更换为宽电压类型，在 AC120V-AC240V 电压范围内，PLC 能正常工作，控制电源能够稳定输出 DC24V。通过多次调试，控制系统能够实现设计要求的功能，并能稳定发挥作用。 3、总结 本次改造工程于 2009 年 6 月投入使用以来，经多次实验，运行情况良好。水炮射程可达 150 米（设计要求 120 米） ，泡沫炮射程可达 133 米（设计要求 110 米） ，均远远超过设计和规范的要求。 采用升降海水泵技术，可以突破海水泵应用的技术瓶颈，为在远离海岸的苛刻条件下应用海水泵进行消防创造了条件。在栈桥式码头、岛式码头、海上石油钻井平台等不适于长距离管道输送水的条件下实现消防都有重要推广价值。
