Masalah Utama Fire Protection Systems di Unit Pembangkit Listrik

Fire protection systems kadang-kadang dipandang sebagai "lubang hitam" oleh bagian insinyur, operasi dan pemeliharaan di pembangkit tenaga listrik. Alasan utamanya adalah kebakaran besar adalah kejadian langka dan sistem yang dirancang untuk mencegahnya jarang digunakan. Tidak seperti peralatan produksi, di mana cacat desain/rekayasa/pemasangan akan ditemukan dengan cepat, kerusakan pada peralatan fire protection mungkin tidak terbukti sampai penyelidikan pasca-kebakaran. Jadi, jika peralatan proteksi kebakaran gagal berfungsi dengan segera dan tanpa masalah, uang dan usaha yang dikeluarkan untuk menyediakan peralatan ini terbuang sia-sia.

Bagi orang awam, perlindungan di bawah standar, atau kurangnya perlindungan sama sekali, mungkin tidak mudah terlihat; namun, beberapa kali ditemui kondisi yang menimbulkan pertanyaan: "Mengapa mereka tidak melakukannya dengan benar di tempat pertama?" Instalasi perlindungan kebakaran yang tidak memadai meningkatkan kerusakan properti pemilik dan risiko pemadaman, menurunkan keselamatan personil para operator dan hasil yang kurang diinginkan di mata perusahaan asuransi.

Artikel ini membahas lima (5) masalah desain dan rekayasa umum di bidang fire protection systems, menganalisis sifat masalah dan bagaimana mencegahnya.

Masalah # 1: Pengujian Penerimaan Sistem Pemadam Api Berbasis Gas yang Tidak Memadai Pada Gas Turbine Enclosure

Sistem pemadam kebakaran berbasis gas, seperti karbon dioksida, Inergen, FM-200 dan lainnya, memerlukan pemenuhan kebutuhan konsentrasi agen minimum berdasarkan volume untuk memadamkan api. Setiap gas memiliki konsentrasi desain yang berbeda (konsentrasi teoritis minimum ditambah faktor keamanan). Ini membutuhkan ruang "ketat", sehingga konsentrasi gas yang habis dapat terakumulasi. Selubung generator turbin gas adalah salah satu ruang yang paling sulit untuk dijaga ketat, terutama karena dirancang untuk dirangkai sehingga peralatan dapat dipelihara, diperbaiki atau dihilangkan. Selain itu, volume udara yang besar untuk pendinginan biasanya melebihi ruangan yang ada. Selain itu, kekokohan ruangan semakin memburuk seiring waktu ketika segel pintu dan panel hancur, atau karena modifikasi dibuat untuk mengakomodasi peralatan baru.

Untuk mengatasi masalah ini, perancang perlindungan kebakaran biasanya meningkatkan pasokan gas agen dan / atau menyediakan pelepasan agen diperpanjang untuk mengkompensasi kerugian agen. Selain itu, mengatur standar perlindungan kebakaran disyaratkan sebelum tes penerimaan dari fire protection system yang dipasang. Untuk sistem CO₂, Edisi 2005 dari NFPA 12, Carbon Dioxide Extinguishing Systems, mensyaratkan bahwa “uji pelepasan penuh harus dilakukan pada semua sistem”. Ini melibatkan pengaktifan sistem CO₂ di bawah kondisi operasi simulasi (termasuk semua kipas di dan semua peredam terbuka) dan mengukur konsentrasi CO₂ yang sebenarnya dengan alat analisa yang dikalibrasi dengan benar.

Untuk sistem alternatif halon (Inergen, FM-200 dan lain-lain), Edisi 2004 NFPA 2001 mensyaratkan bahwa "hasil kuantitatif harus diperoleh dan dicatat untuk menunjukkan bahwa konsentrasi agen yang ditentukan untuk durasi tertentu ... sesuai ... dengan yang disetujui unit kipas blower.… ”Ini melibatkan peralatan pengujian khusus yang dikenal sebagai door fan test. Dalam beberapa kasus, otoritas yang memiliki yurisdiksi (biro pencegahan kebakaran setempat, operator asuransi atau keduanya) tidak meminta tes ini. Dalam kasus lain, pemilik dan / atau pembangun membatalkan pengujian yang diperlukan karena biaya.

Perhatikan, bagaimanapun, bahwa NFPA 12, Lampiran A.4.4.3 secara khusus menyatakan bahwa "faktor-faktor seperti biaya tambahan dan interupsi untuk produksi atau operasi bisnis tidak dianggap alasan yang sah untuk pengabaian tes pelepasan penuh". Dalam beberapa kasus, pengujian CO₂ system dihalangi berdasarkan alasan bahwa jika satu paket turbin gas berhasil lulus uji, maka paket identik lainnya juga lulus. Alasan ini tidak benar karena tidak setiap ruangan tertutup memiliki tingkat "kerapatan" yang sama. Selain itu, kesalahan perangkat keras dan pemasangan diketahui mempengaruhi hasil pengujian. NFPA 12, Interpretasi Resmi No. 12-00-1, menjelaskan bahwa itu adalah maksud Komite Teknis bahwa uji pelepasan penuh dilakukan pada setiap sistem dan bahwa uji penerimaan harus dilakukan pada setiap sistem pencegah pembatas instalasi turbin-generator . Tes penerimaan perlu menyertakan uji operasional sistem lengkap dan pembuangan penuh pada sistem CO₂ sambil mengukur konsentrasi selama durasi yang diperlukan. Tes penerimaan harus didokumentasikan secara menyeluruh dengan dokumen yang diajukan dengan catatan permanen pabrik untuk referensi di masa mendatang.

Masalah # 2: Kegagalan untuk Pertimbangkan Pengoperasian Sprinkler System yang Berdekatan

NFPA dan standar operator asuransi memiliki persyaratan ketat mengenai penerimaan pasokan air proteksi kebakaran. Dalam industri perlindungan kebakaran, pasokan air harus memenuhi persyaratan pasokan yaitu “memadai” dan “dapat diandalkan”. Istilah "memadai" mengacu pada kemampuan pasokan air untuk memenuhi persyaratan tekanan dan laju aliran dari sistem proteksi kebakaran permintaan tertinggi. Standar ini mudah dan secara umum baik dalam kemampuan seorang insinyur mekanik yang kompeten. Tantangannya terjadi ketika pasokan air harus menyediakan beberapa sistem perlindungan kebakaran secara bersamaan. Situasi seperti itu muncul ketika api yang dipostulasikan diharapkan untuk menggerakkan lebih dari satu sistem proteksi kebakaran. Contoh-contoh umum termasuk bantalan turbin dan sistem di bawah dek, cooling tower cells, konveyor batubara dan struktur penanganan batubara dan transformer yang berdekatan [NFPA 850 edisi 2005, bagian 6.2.1 (b)].

Area kebakaran yang berdekatan dan pengoperasian lebih dari satu sistem proteksi kebakaran perlu dipertimbangkan dalam desain proteksi kebakaran. Ketika laju aliran dari beberapa sistem ditambahkan, mereka harus diimbangi dengan sistem dengan permintaan tekanan yang lebih tinggi. Perancang sistem proteksi kebakaran yang baik akan memastikan bahwa permintaan tekanan dari berbagai sistem relatif dekat. Hal ini untuk menghindari laju aliran sistem yang harus diimbangi dengan tekanan yang jauh lebih tinggi daripada yang dirancang untuk itu. Ini dilakukan dengan memilih diameter nozzle dan penggunaan pipa diameter yang tepat untuk mengendalikan kerugian gesekan. Standar NFPA yang digunakan sebagai acuan adalah NFPA 13, 15, 214 dan 850.

Masalah # 3: Pasokan Air Yang Tidak Dapat Diandalkan

Pasokan air adalah sistem yang terdiri dari air dan sarana untuk mengantarkan air pada tekanan. Untuk sebagian besar pembangkit listrik, hal tersebut termasuk satu atau lebih koneksi ke saluran air kota atau sistem swasta yang terdiri dari satu atau lebih pompa kebakaran dan sumber air. Seperti sebelumnya, pasokan air harus dapat diandalkan dan memadai reliabilitas mengacu pada ketersediaan air selama kondisi buruk, seperti selama kondisi beku / kekeringan, masalah mekanis dan kejadian tak terduga lainnya. Ini berarti pasokan air yang berlebihan lebih baik. Danau atau sungai besar biasanya dianggap dapat diandalkan. Jika tangki penghisap, seperti tangki air baku dipertimbangkan, maka harus diatur untuk memastikan volume khusus air perlindungan kebakaran tersedia setiap saat. NFPA 850 membutuhkan minimal dua jam, tetapi operator asuransi dapat meminta durasi yang lebih lama. Durasi ini didasarkan pada yang terbesar atau operasi simultan dari sistem proteksi kebakaran terbesar ditambah bukaan hydrant yang dibutuhkan. Menurut NFPA 850, suction tank atau tangka sumber air untuk pemadaman kebakaran harus diisi ulang secara otomatis dalam waktu delapan jam dari sumber yang mampu mengisi volume dua jam yang diperlukan.

Basin pada cooling tower mungkin tampak sebagai pasokan air untuk fire pump yang menarik dan murah. Kecuali dua cooling tower disediakan dengan satu fire pump di setiap basin, umumnya tidak dianggap dapat diandalkan karena basin dikosongkan, kadang-kadang setiap tahun. Tanpa sumber hisap yang memadai, seluruh area dalam kondisi tanpa air perlindungan kebakaran.

Sementara tangki berisikan air mentah kadang-kadang dikosongkan untuk pemeriksaan dan perbaikan. Tanki biasanya bisa bertahan lebih dari 20 tahun tanpa perlu dikosongkan. Area yang lebih kecil dengan nilai lebih rendah atau area yang tidak terlalu bergantung pada sistem proteksi kebakaran berbasis air dapat menjadi pengecualian dimana cooling water basin memadai. Sayangnya, di NFPA 850 panduan tentang ambang batas keandalan hanya sedikit. Penjamin asuransi biasanya memiliki standar mereka sendiri mengenai pasokan air yang dapat diandalkan berdasarkan nilai dan perkiraan kerugian. Namun, standar-standar ini cenderung subjektif, apa yang dapat diandalkan untuk satu perusahaan asuransi mungkin tidak untuk yang lain.

Kadang-kadang, sebuah pabrik dapat menerima semua air proteksi kebakarannya dari suplai swasta kota atau luar, namun ini tidak berarti bahwa pasokan itu dapat diandalkan. Rekayasa dan / atau pemeliharaan pasokan semacam itu mungkin tidak memenuhi standar yang diperlukan untuk mengatasi risiko yang terkait dengan pembangkit listrik. Dalam hal ini, peningkatan keandalan penghematan biaya yang dapat diterima mungkin untuk menyediakan pasokan cadangan, seperti pompa diesel-driven yang mengambil dari tangki air yang diolah. Jika sistem air swasta atau eksternal adalah satu-satunya pasokan air perlindungan kebakaran, harus diperiksa secara rinci oleh ahli yang memenuhi syarat selama tahap perencanaan dengan laporan tertulis yang tersedia untuk pihak yang berkepentingan.

Reliabilitas juga dipengaruhi oleh perawatan rutin dan pengujian. Dalam hampir semua kasus, dua pompa pemadam kebakaran otomatis - satu diesel dan satu listrik, sumber air dari tangki dengan volume kebakaran khusus - adalah metode yang lebih disukai secara universal. Ini tidak diragukan lagi untuk keandalan. Perusahaan asuransi harus dikonsultasikan mengenai penerimaan pasokan air. Satu pilihan untuk pemilik yang belum memutuskan adalah melakukan analisis berbasis risiko kuantitatif. Studi semacam itu memberikan kesimpulan ilmiah apakah pengeluaran tertentu dibenarkan berdasarkan risiko. Studi ini dan kesimpulannya jika dilakukan oleh ahli proteksi kebakaran yang kredensial dapat diterima oleh firma asuransi.

Soal # 4: Perlindungan Kebakaran Yang Tidak Memenuhi Standar untuk Generator Turbin Uap

Meskipun tidak biasa bagi unit yang lebih tua untuk tidak memiliki sistem proteksi kebakaran, beberapa pembangkit lsitrik yang berusia kurang dari lima(5) tahun telah dibangun tanpa proteksi kebakaran, tidak ada perlindungan terhadap kebakaran untuk area di bawah dek operasi, atau tanpa keduanya. Sejak tahun 1950-an, studi oleh penelitian independen dan perusahaan asuransi menunjukkan bahwa sistem perlindungan kebakaran yang dirancang dan dipasang dengan benar melindungi generator turbin dari kerusakan akibat kebakaran, secara signifikan mengurangi potensi kerugian dan menghilangkan pendapatan yang hilang akibat pemadaman paksa.

Sepengetahuan kami, tidak ada satu pun kasus yang terdokumentasi dimana aktuasi sistem perlindungan kebakaran yang dirancang dan dipasang dengan benar mengakibatkan kerusakan signifikan pada generator turbin. Namun lusinan kasus yang terdokumentasi ada ketika kebakaran telah menghancurkan satu atau lebih unit pembangkit, kadang-kadang mengakibatkan penutupan unit tersebut secara permanen. Anehnya, beberapa personil operasi terus menentang penggunaan sistem proteksi kebakaran otomatis untuk generator turbin. Sementara analisis manfaat perlindungan sprinkler/waterspray untuk generator turbin berada di luar cakupan artikel ini, manfaat biaya dari perlindungan tersebut menguntungkan sistem tersebut. Oleh karena itu, area bearing dan saluran minyak harus dilindungi oleh sistem waterpray directional preaction secara otomatis. Terlebih lagi, area di bawah lantai pengoperasian turbin-generator di mana minyak bisa mengalir, menyembur atau menumpuk harus dilindungi oleh automatic sprinkler system.

Masalah # 5: Perlindungan Cooling Tower

Penggunaan Fiber-Reinforced Plastic (FRP) dalam konstruksi cooling tower telah menyebabkan beberapa produsen berpikir bahwa FRP tidak dapat terbakar dan bahwa menara mereka tidak memerlukan perlindungan sprinkler otomatis. Karena menara pendingin FRP belum ada sejak lama, kami tidak mengetahui adanya pengalaman kebakaran aktual yang melibatkan mereka. Oleh karena itu, diskusi ini bersifat subyektif. Meskipun beberapa produsen menara secara rutin menyatakan bahwa konstruksi dan bahan pengisi individual telah dievaluasi sesuai dengan berbagai standar seperti ASTM E84, tidak membuatnya tidak mudah terbakar. Penting untuk memahami bahwa tes ASTM E84 adalah tes perbandingan yang dilakukan di bawah lingkungan yang terkendali dan mengukur penyebaran api dan kepadatan asap yang dikembangkan. Ini tidak dimaksudkan untuk mengklasifikasikan tingkat pembakaran atau pelepasan panas material.

Menurut ASTM, tes ini “… tidak dengan sendirinya menggabungkan semua faktor yang diperlukan untuk penilaian bahaya kebakaran atau risiko kebakaran dari bahan, produk atau rakitan dalam kondisi kebakaran yang sebenarnya.” NFPA 214 secara khusus menyatakan bahwa “ini [ASTM E84] metode uji tidak menduplikasi tingkat bahaya yang lebih besar dalam instalasi akhirnya dan tidak selalu cocok atau umumnya memuaskan untuk material yang melunakkan, mengalir atau meleleh di bawah kondisi kebakaran ”. Edisi 2000 NFPA 214 lebih lanjut mendefinisikan tidak mudah terbakar sebagai “bahan yang dalam bentuk yang digunakan dan di bawah kondisi yang diantisipasi, tidak akan terbakar, membakar, mendukung pembakaran atau melepaskan uap yang mudah terbakar ketika terkena api atau panas. Contoh bahan yang tidak mudah terbakar adalah beton, pasangan bata, ubin dan logam. ”

Satu-satunya tes yang relevan yang menghalangi kebutuhan perlindungan sprinkler otomatis adalah persetujuan pabrik reksa penelitian untuk menara lengkap. Oleh karena itu, kecuali bahan pengisi dan konstruksi terbuat dari beton, pasangan bata, ubin atau logam atau sebaliknya terbukti tidak dapat terbakar, mereka harus dianggap mudah terbakar. Oleh karena itu, perlindungan sprinkler otomatis untuk menara pendingin FRP non-FM yang disetujui biasanya diperlukan.

Penggunaan sistem perlindungan kebakaran yang tidak memenuhi standar adalah situasi yang salah. Pabrik dan asetnya tidak dilindungi secara memadai dan, paling bagus, nilai premi asuransi yang lebih tinggi sepanjang masa pakai unit tersebut. Paling buruk, cedera personil atau kematian dipertaruhkan. Desain dan rekayasa perlindungan kebakaran membutuhkan pengetahuan dan keahlian khusus seperti sistem kontrol, desain struktural atau desain pembakaran. Desain proteksi kebakaran yang tepat akan menguntungkan unit pembangkit listrik, operator dan pemiliknya selama bertahun-tahun.