論石化行業(yè)電氣安全檢測與實現

張士全 徐海艷

（安科瑞電氣股份有限公司，上海 201801）

不完全統(tǒng)計全國在冊的石油化工企業(yè)已有數萬家，國家經濟的發(fā)展、人民生活質量的提升以及國家建設的進步都離不開石化行業(yè)所做的貢獻。然而就其本身而言也存在著眾多的安全隱患，石化行業(yè)生產工藝復雜，其挖掘、加工、處理及運儲過程中不可避免的會存在火災危險物質，而其工藝設備及生產管線也會因靜電而產生火花，容易引發(fā)爆炸的空氣混合物以及危險物質遇到高溫、靜電火花，都有可能引發(fā)火災及爆炸事故?；谝陨檄h(huán)境條件，石化行業(yè)屬于易引發(fā)電氣火災的環(huán)境，在電氣安全方面相較于其他行業(yè)有著更高的要求。

對于特殊供電要求的負荷的詮釋為：正常工作電源因故障自行中斷或者被人為的切斷時，為保證企業(yè)的安全可靠運行而停產，以防現場引發(fā)電氣爆炸或火災進一步蔓延，人員中毒及人員的傷亡等事故，防止事故擴大，為搶救及撤離人員，而必須保證正常供電的負荷。石化企業(yè)特殊供電的負荷為：通信系統(tǒng)、現場火災報警設備、必要的事故照明、消防系統(tǒng)中的用電負荷。

我司就化工企業(yè)電氣防火技術措施提出兩方面解決方案：①設置電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)；②加強對消防電源負荷的監(jiān)控。

1 設置電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)

Acrel-6000電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)是我司自主研發(fā)，符合國家標準（《電氣火災監(jiān)控系統(tǒng) 第1部分：電氣火災監(jiān)控設備》）的產品，其主要組成部分是ARCM電氣火災監(jiān)控探測器、間隔層、計算機監(jiān)控系統(tǒng)3個部分。系統(tǒng)主要作用是實時探測被保護線路中剩余電流、溫度等易引發(fā)火災的危險參數的變化情況，當保護線路中的被探測參數超過預設報警值時，系統(tǒng)能發(fā)出報警信號、控制信號并指示線路報警部位，使管理者有效的控制引發(fā)電氣火災的因素。

1.1 系統(tǒng)結構

系統(tǒng)整體架構采用分層分布式結構，主要由站控管理層、間隔層和現場設備層組成，如圖1所示。

圖1

ARCM100-Z監(jiān)控探測器如圖2所示。

ARCM系列監(jiān)控探測器可測量三相電流、電壓、功率、功率因數；計量四象限電能、基波電能、視在電能；單回路剩余電流的測量和溫度的監(jiān)測；具有多路繼電器輸出，支持消防聯(lián)動的功能，采用RS485通信接口。適用于0.4kV電壓等級TN-C-S、TN-S及局部TT系統(tǒng)。

圖2

1.2 系統(tǒng)功能

Acrel-6000監(jiān)控系統(tǒng)主要有以下六個功能：監(jiān)控報警、故障報警、控制輸出、自檢、報警記錄及操作分級。上位機軟件Acrel-6000電氣火災系統(tǒng)主要有以下功能特點：友好的人機界面，可實時和定時采集現場設備的剩余電流數據和溫度，并有報警提示聲光報警等功能。可根據實際需要對報警溫度值、漏電流值進行設置，報警故障解除時，可遠方進行復位。統(tǒng)可對報警事件、日期、報警值、越線值進行記錄，并生成報表并可打印。系統(tǒng)提供了多級管理權措施，對不同級別的用戶賦以不同權限，從而保證系統(tǒng)在運行過程中的安全性和可靠性。

1）現場數據采集和報警

現場 ARCM 系列監(jiān)控探測器將現場采集的實時數據通過監(jiān)控系統(tǒng)上傳到如圖3所示的系統(tǒng)界面。當探測器監(jiān)測到對應回路的剩余電流值大于預設報警值，界面中的對應報警單元狀態(tài)顏色發(fā)生變化，有助于提醒現場人員對報警信息進行處理判斷。系統(tǒng)界面如圖3所示。

圖3

2）故障顯示

動態(tài)模擬主接線圖顯示各回路的漏電狀態(tài)及分合狀態(tài)。現場或控制室實現聲光報警，界面自動跳出漏電報警的提示信息窗口，指示漏電報警的具體位置或回路。系統(tǒng)界面如圖4所示。

圖4

3）故障及報警記錄

監(jiān)控軟件自動生成事件記錄（包含時間、地址、報警類型等）存儲于監(jiān)控主機的硬盤中，方便運行人員查詢。

2 加強對消防電源負荷監(jiān)控

消防安全很大程度取決于消防設備的好壞，二消防設備是否正常工作又取決于供電設備的供電電源的工作狀態(tài)，若沒有可靠的消防設備電源，關鍵時刻，消防設備形同虛設，因此確保消防設備的正常工作，能在火災情況下為人員疏散和營救起到積極作用。

AFPM 系列消防設備電源監(jiān)控系統(tǒng)依據國家標準《消防設備電源監(jiān)控系統(tǒng)》，消防設備電源監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控主機安裝在消防控制室，能夠對消防設備的電源進行實時的監(jiān)控，通過檢測消防設備電源的電壓、電流、開關狀態(tài)等有關設備電源信息，從而判斷電源設備是否有斷路、短路、過電壓、欠電壓、缺相、錯相以及過流（過載）等故障信息并報警、記錄的監(jiān)控系統(tǒng)。此系統(tǒng)具有可靠性、實時性、數字化、智能化、網絡化和連續(xù)監(jiān)控的特性。實時反映出被監(jiān)控設備電源的狀況，并集中顯示。石化企業(yè)內的消防用電設備包括：消防水泵、應急照明燈和疏散指示燈、火災報警系統(tǒng)及聯(lián)動控制系統(tǒng)、消防用電動閥等消防設備。系統(tǒng)界面如圖5所示。

圖5

系統(tǒng)由AFPM100監(jiān)控探測器、中繼器、AFPM系列電源監(jiān)控模塊和傳輸線纜組成。

監(jiān)控主機采用集中式、模塊化設計，配接監(jiān)控模塊，對所監(jiān)測的消防設備電源的運行信息、故障信息、位置信息等參數進行跟蹤采集、存儲、分析，方便用戶進行管理和監(jiān)控；通過人機交互界面，將消防設備電源的數據匯總顯示，具有管理、查看、報警、打印等多項功能。網絡最大通信距離一般不超過500m。

2.1 AFPM100監(jiān)控探測器

采用 24h工作制，Modbus-RTU通信協(xié)議，RS485半雙工總線方式，傳輸距離1km（可通過中繼器延長通信傳輸距離）。并且為增強電源可靠性，在主電源（AC220V 50Hz（允許85%~110%范圍內變化））低電壓或停電時，增設備用電源可維持監(jiān)控設備工作時間≥8h。探測器可同時為連接的模塊（電壓/電流信號傳感器）提供 DC24V電源。探測器外觀如圖6所示。?

圖6

其特點如下：

* 監(jiān)控容量：≤128點

* 顯示方式：320×240點陣液晶

* 輸入輸出模塊：內置遠程I/O模塊

* 聲光報警模塊：內置喇叭，蜂鳴器，LED指示燈

2.2 電源監(jiān)控模塊

監(jiān)控模塊用于在現場對各種消防設備的電源及設備運行狀態(tài)實時監(jiān)測并進行信息采集，具有過壓、欠壓、過流（僅限具有電流檢測產品）、缺相（三相模塊）、錯相（三相模塊）報警，并具有事件存儲功能，報警器能夠記錄報警發(fā)生的時間、類型、參數，根據報警記錄可以分析現場情況，為消除故障提供依據；通過RS485接口，標準Modbus協(xié)議可以與各種標準系統(tǒng)相連，具有集成度高、網絡化、智能化程度高、動作特性合理等優(yōu)點。實際應用中可根據現場實際應用需求選擇功能不同的監(jiān)控模塊。模塊外觀如圖7所示。

監(jiān)控模塊分為三大類。

AFPM1表示單相電源監(jiān)控模塊，可監(jiān)測電源的交/直流電壓、電流。

AFPM3表示三相電源監(jiān)控模塊，用于監(jiān)測電源的交/直流電壓、電流。

圖7

AFPM5為開入開出監(jiān)控模塊，可監(jiān)測開關狀態(tài)，并可以連接報警控制回路。

模塊采用標準模塊化設計，導軌安裝，方便現場使用。采用高性能單片機嵌入數據采集和通信程序，實現可靠的數據采集和傳輸。在各區(qū)域根據消防設備的性質和用途設置傳感監(jiān)控模塊，負責監(jiān)視相應區(qū)域消防設備的電源信息。監(jiān)控模塊之間采用RS485專用通信網絡連接。

2.3 中繼器

中繼器適用于監(jiān)控主機和現場監(jiān)控模塊距離較遠的系統(tǒng)，當傳輸距離超過500m時，采用中繼器擴展，每個中繼器可管理32個監(jiān)控模塊。中繼器不但可以增加系統(tǒng)的通信距離，而且可以為連接的現場監(jiān)控模塊供電，解決由于距離遠而產生的通信信號和電源輸出的衰減。中繼器通過通信總線將連接的現場監(jiān)控模塊及中繼器的電源信息傳送到監(jiān)控主機。

本文針對石油化工行業(yè)電氣安全的特殊需求，介紹了安科瑞電氣股份有限公司憑借其雄厚的研發(fā)實力、優(yōu)質的售前售后服務為石化企業(yè)提供配電系統(tǒng)的消防設備電源監(jiān)控、電氣火災監(jiān)控產品和解決方案，以滿足建筑物電氣防火和早期報警的要求，達到遏制電氣火災的目的，為石化企業(yè)的電氣安全保駕護航。

[1]HG/T20664-1999《化工企業(yè)供電設計技術規(guī)定》.

[2]安科瑞電氣股份有限公司系統(tǒng)解決方案.2013.1.