石油化工行業(yè)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

柳茜，賈永立

（連云港沃利帕森工程技術(shù)有限公司,天津300201）

石油化工行業(yè)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

柳茜，賈永立

（連云港沃利帕森工程技術(shù)有限公司,天津300201）

介紹火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)作為重要的獨(dú)立運(yùn)行的系統(tǒng)在石油化工裝置安全生產(chǎn)中起到了重要的作用，按石油化工裝置的功能和環(huán)境特征，結(jié)合筆者所作的有關(guān)項(xiàng)目對(duì)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)提出了新的思路。

石油化工；火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)；控制

作為設(shè)計(jì)人，筆者認(rèn)真總結(jié)了我國(guó)火災(zāi)事故的教訓(xùn)和火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)工程的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，為確保裝置的安全生產(chǎn)，工程設(shè)計(jì)和建設(shè)過程中不僅需要嚴(yán)格按照國(guó)家相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范設(shè)計(jì)施工，專業(yè)的消防設(shè)備也是不可缺少的。筆者結(jié)合工作中火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，探討石油化工裝置各單元的火災(zāi)探測(cè)器的設(shè)置和選型，以及火災(zāi)報(bào)警控制系統(tǒng)及線路的設(shè)計(jì)，并提出新思路供同行參考。

1 火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)一般設(shè)計(jì)

為了預(yù)防和減少火災(zāi)危害，保護(hù)人身和財(cái)產(chǎn)安全，對(duì)于火災(zāi)報(bào)警的設(shè)計(jì)必須做到安全可靠，技術(shù)先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)合理。下面筆者對(duì)于石油化工行業(yè)的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)設(shè)計(jì)提出一些自己想法，供設(shè)計(jì)者參考。

1.1 確定火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警的系統(tǒng)形式

火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)分為三種形式。

1.1.1 區(qū)域報(bào)警系統(tǒng)

保護(hù)對(duì)象∶只報(bào)警，不需要聯(lián)動(dòng)自動(dòng)消防設(shè)備的保護(hù)對(duì)象；

系統(tǒng)組成：火災(zāi)探測(cè)器，手動(dòng)火災(zāi)報(bào)警按鈕，火災(zāi)聲光報(bào)警器，火災(zāi)報(bào)警控制器，區(qū)域顯示器，圖形顯示裝置。

1.1.2 集中報(bào)警系統(tǒng)

保護(hù)對(duì)象∶報(bào)警，且同時(shí)聯(lián)動(dòng)自動(dòng)消防設(shè)備；

系統(tǒng)組成：一臺(tái)集中控制功能的火災(zāi)報(bào)警控制器，消防聯(lián)動(dòng)控制器，火災(zāi)探測(cè)器，手動(dòng)火災(zāi)報(bào)警按鈕，火災(zāi)聲光報(bào)警器，消防應(yīng)急廣播，消防專用電話，圖形顯示裝置；

消防控制室：一間。

1.1.3 控制中心報(bào)警系統(tǒng)

保護(hù)對(duì)象：報(bào)警，且同時(shí)聯(lián)動(dòng)自動(dòng)消防設(shè)備；

系統(tǒng)組成：兩個(gè)及以上集中報(bào)警系統(tǒng)；

消防控制室：兩個(gè)及以上（其中一間是主消防控制室）。

1.2 報(bào)警區(qū)域及探測(cè)區(qū)域的劃分

1.2.1 報(bào)警區(qū)域劃分

建筑物：根據(jù)防火分區(qū)或樓層，或者是同時(shí)聯(lián)動(dòng)消防設(shè)備的幾個(gè)防火分區(qū)幾層樓劃分為一個(gè)報(bào)警區(qū)域。

甲、乙、丙類液體儲(chǔ)罐區(qū)：一個(gè)儲(chǔ)罐區(qū)為單位。（大于50000m3的外浮頂儲(chǔ)罐應(yīng)單獨(dú)劃分一個(gè)報(bào)警區(qū)域）。

1.2.2 探測(cè)區(qū)域劃分

按獨(dú)立房間劃分，面積不超過500m2。

紅外光束感煙火災(zāi)探測(cè)器和纜式線型感溫探測(cè)器探測(cè)區(qū)域長(zhǎng)度：不超過100m。

空氣管差溫火災(zāi)探測(cè)器的探測(cè)區(qū)域長(zhǎng)度：20～100m。

單獨(dú)探測(cè)區(qū)域：樓梯間及樓梯間前室，消防電梯前室，走道，坡道，電氣管道井，通信管道井，電纜隧道，建筑物悶頂或夾層。

1.3 消防聯(lián)動(dòng)控制設(shè)計(jì)

消防聯(lián)動(dòng)控制器發(fā)出聯(lián)動(dòng)控制信號(hào)并接受聯(lián)動(dòng)反饋信號(hào)，各受控設(shè)備接口特性與聯(lián)動(dòng)控制信號(hào)相匹配，且所有控制設(shè)備（如消防水泵，防煙排煙風(fēng)機(jī)等）應(yīng)采用聯(lián)動(dòng)加手動(dòng)直控裝置。

消防聯(lián)動(dòng)控制分為濕式系統(tǒng)與干式系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)，雨淋系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)，水幕系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)，消火栓系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)，氣體泡沫滅火系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)，防排煙系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)，防火門及防火卷簾系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)，電梯、應(yīng)急疏散照明系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)設(shè)計(jì)等。現(xiàn)在我們就幾例具體分析一下控制設(shè)計(jì)。

1.3.1 濕式系統(tǒng)與干式系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)設(shè)計(jì)

●聯(lián)動(dòng)1：由濕式報(bào)警閥壓力開關(guān)的動(dòng)作信號(hào)作為觸發(fā)信號(hào)直接啟動(dòng)噴淋消防泵。

●聯(lián)動(dòng)2：接到同一報(bào)警區(qū)域兩只及以上獨(dú)立感煙火災(zāi)探測(cè)器或一個(gè)感煙加一只手動(dòng)火災(zāi)報(bào)警按鈕的報(bào)警信號(hào)后開啟閥組聯(lián)動(dòng)觸發(fā)信號(hào)。

●手動(dòng)3∶在消防聯(lián)動(dòng)控制器上可手動(dòng)控制噴淋消防泵的啟動(dòng)和停止,預(yù)作用閥組，電動(dòng)閥的啟動(dòng)和停止，并用專用線路直接連接至消防控制室內(nèi)消防聯(lián)動(dòng)手動(dòng)控制盤上。

●反饋信號(hào)：水流指示器，信號(hào)閥，壓力開關(guān)及噴淋消防泵的啟動(dòng)和停止信號(hào)，氣壓狀態(tài)信號(hào)及電動(dòng)閥動(dòng)作信號(hào)。

1.3.2 雨淋系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)設(shè)計(jì)

●聯(lián)動(dòng)1：消防聯(lián)動(dòng)控制器接到同一報(bào)警區(qū)域內(nèi)兩只及以上獨(dú)立的感溫火災(zāi)探測(cè)器或一只感溫加一只手報(bào)報(bào)警信號(hào)開啟雨淋閥組聯(lián)動(dòng)觸發(fā)信號(hào)。

●手動(dòng)2：雨淋消防泵控制柜安裝啟動(dòng)、停止按鈕，雨淋閥組啟動(dòng)、停止按鈕。

●手動(dòng)3：在消防聯(lián)動(dòng)控制器上可手動(dòng)控制雨淋系統(tǒng)的啟動(dòng)、停止和雨淋閥組的開啟

●反饋信號(hào)：水流指示器，雨淋閥組，壓力開關(guān)及雨淋消防泵的啟動(dòng)和停止的動(dòng)作信號(hào)

1.3.3 水幕系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)設(shè)計(jì)

●聯(lián)動(dòng)1：消防聯(lián)動(dòng)控制器接到防火卷簾下落到地面的動(dòng)作信號(hào)和同一報(bào)警區(qū)域內(nèi)一只探測(cè)器或手報(bào)的報(bào)警信號(hào)聯(lián)動(dòng)閥組觸發(fā)信號(hào)。

●手動(dòng)2：消防泵控制柜安裝消防泵啟動(dòng)、停止按鈕，水幕系統(tǒng)相關(guān)控制閥組的開啟。

●手動(dòng)3：在消防聯(lián)動(dòng)控制器上可手動(dòng)控制水幕系統(tǒng)的啟動(dòng)、停止和相關(guān)水幕系統(tǒng)閥組的開啟。

●反饋信號(hào)：水幕系統(tǒng)相關(guān)閥組，壓力開關(guān)及消防泵的啟動(dòng)和停止的動(dòng)作信號(hào)反饋至消防聯(lián)動(dòng)控制器。

1.3.4 消火栓系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)設(shè)計(jì)

●聯(lián)動(dòng)1：應(yīng)由消火栓系統(tǒng)出水干管上設(shè)置的低壓壓力開關(guān)，流量開關(guān)或報(bào)警閥壓力開關(guān)信號(hào)作為觸發(fā)信號(hào)直接啟動(dòng)消火栓泵。

●手動(dòng)2：當(dāng)安裝消火栓按鈕時(shí)，消火栓按鈕的動(dòng)作信號(hào)作為報(bào)警及啟動(dòng)消火栓泵信號(hào)。

●手動(dòng)3：在消火栓控制柜上設(shè)置啟動(dòng)、停止按鈕。

●手動(dòng)4：在消防聯(lián)動(dòng)控制器上可手動(dòng)控制消火栓泵的啟動(dòng)和停止。

●反饋信號(hào)：消火栓泵的動(dòng)作信號(hào)反饋至消防聯(lián)動(dòng)控制器。

1.3.5 氣體滅火系統(tǒng)，泡沫滅火系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)設(shè)計(jì)

●聯(lián)動(dòng)1：同一防護(hù)區(qū)感溫和感煙探測(cè)器或一只探測(cè)器加一只手報(bào)或防護(hù)區(qū)外的緊急啟動(dòng)信號(hào)作為系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)觸發(fā)信號(hào)，并啟動(dòng)火災(zāi)聲光報(bào)警器。當(dāng)接收到相鄰感溫探測(cè)器的第二個(gè)聯(lián)動(dòng)觸發(fā)信號(hào)后發(fā)出聯(lián)動(dòng)控制信號(hào)。

●手動(dòng)2：在防護(hù)區(qū)疏散出口門外應(yīng)設(shè)置氣體滅火裝置及泡沫滅火裝置的手動(dòng)啟動(dòng)和停止按鈕。且當(dāng)手動(dòng)停止按鈕按下時(shí)，一系列正在執(zhí)行的聯(lián)動(dòng)操作也將停止。

●反饋信號(hào)：氣體滅火裝置及泡沫滅火裝置啟動(dòng)及噴放各階段的聯(lián)動(dòng)控制及系統(tǒng)反饋信號(hào)應(yīng)反饋至消防聯(lián)動(dòng)控制器上，如火災(zāi)探測(cè)器的報(bào)警信號(hào)，選擇閥的控制信號(hào)，壓力開關(guān)的動(dòng)作信號(hào)，手自動(dòng)控制狀態(tài)等。

1.4 火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)電源

火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)應(yīng)設(shè)有主電源（交流）和蓄電池備用電源，主電源宜由UPS電源供電，備用電源可采用火災(zāi)報(bào)警控制器和消防聯(lián)動(dòng)控制器自帶的蓄電池電源，且蓄電池組的容量是全部消防負(fù)荷的120%，保證火災(zāi)狀態(tài)時(shí)工作負(fù)荷連續(xù)工作3h。需在火災(zāi)狀態(tài)同時(shí)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警控制器必須設(shè)置在晝夜有人值班的房間或場(chǎng)所，宜安裝在裝置控制室內(nèi)。

1.5 火災(zāi)自動(dòng)系統(tǒng)設(shè)備選型

由于石油化工裝置大部分屬于爆炸危險(xiǎn)區(qū)域，首先要判斷現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境是屬于爆炸性氣體環(huán)境還是爆炸性粉塵環(huán)境，然后再選擇氣體隔爆型或粉塵隔爆型的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警終端設(shè)備。另外，針對(duì)腐蝕性較強(qiáng)的環(huán)境，設(shè)備還應(yīng)選用抗腐蝕性的設(shè)備。

1.6 火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)線路設(shè)計(jì)

裝置區(qū)、罐區(qū)、廠房、倉(cāng)庫(kù)等易燃易爆有腐蝕環(huán)境場(chǎng)所的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的電纜應(yīng)選用截面不小于1.5mm2的阻燃雙絞屏蔽型電纜。對(duì)于控制室、配電室等普通環(huán)境建筑物內(nèi)的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的電纜應(yīng)選用截面不小于1.0mm2的銅芯雙絞線，此時(shí)電纜的敷設(shè)應(yīng)采用穿鋼管、難燃性剛性塑料管或封閉式線槽敷設(shè)。

2 實(shí)際案例

筆者結(jié)合林德制氫項(xiàng)目設(shè)計(jì)的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)方案談?wù)勥@方面的體會(huì)供大家參考。

2.1 項(xiàng)目概況

林德氣體（寧波）有限公司是德國(guó)林德集團(tuán)在寧波投資興建的外商獨(dú)資企業(yè)。公司主營(yíng)產(chǎn)品：氧氣、氮?dú)?、氬氣、氦氣、二氧化碳、乙炔、氫氣、氪氣、氖氣、氙氣等。本次新?,600Nm3/h的甲醇裂解制氫裝置以及氫氣備用供應(yīng)系統(tǒng)，為相鄰的工業(yè)園區(qū)供應(yīng)原料氫氣并提供相關(guān)服務(wù)。項(xiàng)目投入總資金6950萬(wàn)人民幣，其中建設(shè)投資5858萬(wàn)元。

2.2 設(shè)計(jì)方案

筆者對(duì)火災(zāi)報(bào)警設(shè)計(jì)方案提出新的思路，即：可編程邏輯控制器和智能型火災(zāi)報(bào)警控制器組合作為裝置內(nèi)現(xiàn)場(chǎng)系統(tǒng)控制的方案。優(yōu)勢(shì)在于突破了以往根據(jù)成套單一的火災(zāi)報(bào)警產(chǎn)品設(shè)計(jì)的固定思路，整合了總線制火災(zāi)報(bào)警控制系統(tǒng)和冗余P L C，能根據(jù)工程中不同區(qū)域環(huán)境的特點(diǎn)，靈活地選擇系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能并運(yùn)用安全可靠的通訊手段來(lái)集成不同結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)，為將來(lái)對(duì)企業(yè)各系統(tǒng)的統(tǒng)一管理提供了便利。主要內(nèi)容如下：

a)首先，本項(xiàng)目共有5套裝置，每套裝置均包含獨(dú)立的工藝設(shè)施和現(xiàn)場(chǎng)儀表控制室、變配電站。不同裝置內(nèi)的控制系統(tǒng)都需要通過全廠控制局域網(wǎng)為其預(yù)留的接口以規(guī)定的通訊協(xié)議方式與該局域網(wǎng)鏈接。在中央控制室內(nèi)，操作人員可以利用連接在各控制系統(tǒng)服務(wù)器上的工作站瀏覽來(lái)自不同裝置的控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)，并同時(shí)向各個(gè)裝置控制系統(tǒng)發(fā)出指令。以氫氣裝置為例，在裝置內(nèi)現(xiàn)場(chǎng)儀表站里設(shè)置的火災(zāi)和氣體探測(cè)系統(tǒng)，以P L C作為最終與局域網(wǎng)鏈接的系統(tǒng)控制器，主要考慮其可實(shí)現(xiàn)冗余的產(chǎn)品特點(diǎn)，而一般的二總線火災(zāi)報(bào)警控制器無(wú)冗余考慮。b)同時(shí)，P L C與局域網(wǎng)的鏈接以及局域網(wǎng)的傳輸干線、傳輸設(shè)備均以冗余設(shè)計(jì)。這次方案選用了雙冗余P L C，P L C與外接設(shè)備的鏈接是通過輸入輸出卡I/O卡完成的。I/O卡共有數(shù)字開關(guān)量和模擬量?jī)煞N，該方案中主要選擇了模擬量的輸入輸出卡，主要是考慮它能夠分辯和區(qū)分來(lái)自各種鏈接報(bào)警設(shè)備的報(bào)警和開路、短路故障。這樣做在一定程度上能夠彌補(bǔ)P L C控制器不能辨別真實(shí)火災(zāi)和探測(cè)器受污染狀態(tài)而引虛假火災(zāi)的不足，降低誤報(bào)率。c)智能型火災(zāi)報(bào)警控制器則作為系統(tǒng)的分控制器負(fù)責(zé)接收裝置區(qū)內(nèi)現(xiàn)場(chǎng)儀表站和變配電站內(nèi)部的火災(zāi)探測(cè)器報(bào)警信號(hào)。火災(zāi)報(bào)警控制器與P L C核心控制器之間采用總線通訊方式鏈接?？紤]到這種通訊方式的單一性和火災(zāi)報(bào)警控制器無(wú)冗余功能，通訊的安全可靠性比直接鏈接到P L C輸入輸出卡低，方案設(shè)計(jì)又在P L C控制器和火災(zāi)報(bào)警控制器之間增加硬線鏈接,主要是將火災(zāi)報(bào)警控制器的故障報(bào)警信號(hào)直接送到P L C以便在發(fā)生故障時(shí)盡快采取緊急措施。

這樣，采用智能火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)可以發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)，二總線結(jié)構(gòu)方便線路敷設(shè)，智能型探測(cè)器則可以有效降低誤報(bào)率?；馂?zāi)報(bào)警控制器收到報(bào)警信號(hào)并對(duì)其進(jìn)行判斷真?zhèn)魏罂梢詫?bào)警信號(hào)上傳至P L C控制器，這樣就起到了過濾誤報(bào)的作用。

3 結(jié)束語(yǔ)

火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)是石油化工裝置電信設(shè)計(jì)的重要組成部分，對(duì)保護(hù)財(cái)產(chǎn)及人身安全具有重要意義。在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中要與各專業(yè)充分配合，分析各種火災(zāi)危險(xiǎn)發(fā)生的可能性。同時(shí)還要考慮日常維護(hù)的方便性以及發(fā)生危險(xiǎn)時(shí)的最佳逃生路線，都是火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)中需要考慮的問題，只有充分了解這些情況，才能將火災(zāi)報(bào)警設(shè)備設(shè)置在最為有效的地方，也才能起到對(duì)石化裝置最為理想的保護(hù)效果。文中所寫內(nèi)容，僅為作者的一些理解和工作中的一些體會(huì)，希望能對(duì)廣大工程人員起到拋磚引玉的作用。

10.3969/j.issn.1008-1267.2015.04.021

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1008-1267（2015）04-0051-03

2015-03-13