火災(zāi)報(bào)警控制系統(tǒng)在錦屏一級水電站的應(yīng)用

趙海峰

（雅礱江水電流域開發(fā)有限公司錦屏發(fā)電廠，四川省西昌市 615000）

0 引言

錦屏一級水電站位于四川省鹽源縣、木里縣交界的雅礱江干流，是雅礱江水能資源最富集的中下游河段五級水電開發(fā)中的第一級，在雅礱江梯級滾動(dòng)開發(fā)中具有承上啟下的重要作用。錦屏一級電站安裝有6臺單機(jī)容量為600MW的混流式水輪發(fā)電機(jī)組，按照“無人值班”的原則進(jìn)行設(shè)計(jì)，采用計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)全廠的集中控制。

火災(zāi)報(bào)警控制系統(tǒng)是電站安全生產(chǎn)的重要保障，因火災(zāi)而造成機(jī)組發(fā)電損失、人員傷亡，將對電網(wǎng)、電站本身造成重大的損失，因此配置一套安全可靠技術(shù)先進(jìn)的火災(zāi)報(bào)警控制系統(tǒng)是電廠重中之重的工作[1]。

1 總體設(shè)計(jì)思路

1.1 設(shè)計(jì)原則

電站消防設(shè)計(jì)立足于“自救為主、外援為輔”的消防原則，貫徹“預(yù)防為主，防消結(jié)合”和“自防自救”的方針，消防設(shè)計(jì)與樞紐總體布置統(tǒng)籌考慮?；馂?zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)采用總線制加少量多線控制方式，以自動(dòng)報(bào)警控制為主，手動(dòng)報(bào)警控制為輔的設(shè)計(jì)原則，選用了自動(dòng)化程度高、技術(shù)先進(jìn)、性能穩(wěn)定、抗干擾能力強(qiáng)和運(yùn)行維護(hù)方便的智能型火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警及消防控制設(shè)備，能夠有效撲滅電站以電氣和油品為主的火災(zāi)和及時(shí)撲滅初起火災(zāi)，保障安全生產(chǎn)和人員安全疏散。

1.2 報(bào)警區(qū)域與探測區(qū)域

根據(jù)電站功能要求和樞紐總布置，主要分為地面建筑和地下廠房消防設(shè)計(jì)，兩部分既相互獨(dú)立又有機(jī)地聯(lián)系在一起。電站地面建筑物包括 500kV 出線場、大壩控制樓、10kV配電房等，地下建筑物主要由主、副廠房、主變壓器洞（含GIS室）、尾水系統(tǒng)、進(jìn)廠交通洞、通風(fēng)洞、母線洞和 GIL 出線豎井等組成。按照消防規(guī)范的相關(guān)規(guī)定，獨(dú)立報(bào)警區(qū)域和探測區(qū)域劃分原則如表1，各報(bào)警區(qū)域利用火災(zāi)報(bào)警控制器不同的回路將保護(hù)對象按樓層或區(qū)域劃分成若干個(gè)小的防火報(bào)警區(qū)域。

2 火災(zāi)報(bào)警控制系統(tǒng)組成

2.1 系統(tǒng)配置

整個(gè)系統(tǒng)控制核心主要由中控室的集中火災(zāi)報(bào)警控制系統(tǒng)（主機(jī)）、第一副廠房消防監(jiān)控系統(tǒng)控制柜、第二副廠房消防監(jiān)控系統(tǒng)控制柜、大壩控制樓消防監(jiān)控系統(tǒng)控制柜組成，共設(shè)有火災(zāi)報(bào)警控制器3臺、多線手動(dòng)控制盤3套、消防監(jiān)控終端1套、火災(zāi)顯示盤4套、空氣采樣感煙探測裝置13套、分布式光纖感溫探測裝置2套、纜式線型感溫探測裝置6300m、氣體滅火系統(tǒng)2套、水噴霧滅火系統(tǒng)28套、現(xiàn)地火災(zāi)探測器、手動(dòng)報(bào)警按鈕、聲光報(bào)警器、現(xiàn)地模塊箱和火災(zāi)應(yīng)急廣播揚(yáng)聲器等。

表1 報(bào)警區(qū)域與探測區(qū)域Tab.1 alarm area and detection area

電站采用了某公司聯(lián)動(dòng)型火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，集中火災(zāi)報(bào)警控制器與區(qū)域火災(zāi)報(bào)警控制器之間采用光纖組成環(huán)網(wǎng)，各類火災(zāi)報(bào)警器和消防監(jiān)控終端都成為網(wǎng)絡(luò)上的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò)中任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)的故障都不會(huì)影響其他節(jié)點(diǎn)的監(jiān)控功能。系統(tǒng)火災(zāi)報(bào)警控制系統(tǒng)采用ASIC通信協(xié)議，可接受可尋址型火災(zāi)探測器、可尋址型報(bào)警器的火災(zāi)信號，通過邏輯聯(lián)動(dòng)控制相應(yīng)區(qū)域的重要的消防控制設(shè)備，同時(shí)通過消防監(jiān)視模塊接收各消防設(shè)備動(dòng)作反饋信號，各個(gè)火災(zāi)報(bào)警控制盤既保持相對獨(dú)立，又聯(lián)網(wǎng)一體，構(gòu)成一個(gè)集散型分布式監(jiān)控系統(tǒng)。

多線手動(dòng)控制盤采用的智能多線輸出控制卡，提供8組互相獨(dú)立的多線控制線路，能夠?qū)崿F(xiàn)對電站重要的消防設(shè)備消防水泵、加壓送風(fēng)機(jī)、送排煙風(fēng)機(jī)、水噴霧滅火系統(tǒng)雨淋閥、氣體滅火控制裝置遠(yuǎn)方手動(dòng)一對一控制，便于緊急操作。

2.2 主要火災(zāi)探測器

2.2.1 感煙、感溫探測器

電站采用了某知名品牌的智能光電感煙探測器、智能感溫探測器，基于ASIC通信協(xié)議的可尋址探測器，可向消防控制報(bào)警器提供火災(zāi)信號的準(zhǔn)確位置，在電站副廠房、配電室、設(shè)備室應(yīng)用較廣。

2.2.2 線型感溫探測器

電站主廠房、主變壓器洞電纜道和電纜廊道、電纜室等處的電纜橋架的電纜密集，所以采用了可恢復(fù)式纜式線型定溫火災(zāi)探測器，用于探測動(dòng)力和控制電纜火災(zāi)，當(dāng)測出被測電纜表面溫度達(dá)到預(yù)置值（85～105℃設(shè)定調(diào)整）時(shí)向主機(jī)和從機(jī)發(fā)出報(bào)警信號。

2.2.3 感溫光纖探測器

電站1號和2號GIL出線洞以及主廠房電纜橋架的主通道上設(shè)置有分布式光纖感溫探測裝置，用于監(jiān)測電纜火情，當(dāng)溫度超過設(shè)定值（-40～120℃設(shè)定調(diào)整）時(shí)，系統(tǒng)報(bào)警并將信號送至火災(zāi)報(bào)警控制器。

2.2.4 防爆感溫探測器

蓄電池室主要采用了防爆型感溫探測器，用于存在爆炸性危險(xiǎn)場所的火災(zāi)探測，通過設(shè)在安全區(qū)的防爆編碼接口（內(nèi)含安全柵）接入火災(zāi)報(bào)警控制器。

2.2.5 火焰探測器

火焰探測器是通過探測火焰的特征紅外線和測現(xiàn)場災(zāi)情紅外場變化，將現(xiàn)場采樣來的各種參量經(jīng)先進(jìn)的智能算法處理后來判斷火情，對于電站主變壓器室和油處理室，設(shè)置有火焰探測器，火警信號通過消防監(jiān)視模塊接入火災(zāi)報(bào)警控制系統(tǒng)。

2.2.6 紅外光束感煙探測器

電站發(fā)電機(jī)層、安裝間和GIS室等大空間采用了紅外光束感煙探測器探測火災(zāi)，主要由一個(gè)發(fā)射器/接收器組合單元和一個(gè)反光鏡構(gòu)成，進(jìn)入探測區(qū)域的煙使到達(dá)接收器的信號減弱達(dá)到預(yù)設(shè)閾值時(shí)，探測器就會(huì)產(chǎn)生報(bào)警信號，火警信號通過消防監(jiān)視模塊接入火災(zāi)報(bào)警控制器。

2.2.7 空氣采樣感煙探測裝置

空氣采樣感煙探測裝置可以在盡早的階段探測到火警并可靠地測量較低至極高濃度的煙霧[2]，主要設(shè)置在發(fā)電機(jī)機(jī)坑內(nèi)、母線洞和中控室，空氣采樣感煙探測裝置控制箱采用壁掛式安裝在機(jī)墩壁上，火警信號通過消防監(jiān)視模塊接入火災(zāi)報(bào)警控制器。

2.3 主要控制對象

電站火災(zāi)報(bào)警控制系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)對象為消防電梯、氣體滅火系統(tǒng)、水噴霧滅火系統(tǒng)、加壓送風(fēng)機(jī)和送排煙風(fēng)機(jī)、空調(diào)機(jī)組、加壓送風(fēng)口、排煙閥、防火閥、防火風(fēng)口、消防廣播揚(yáng)聲器等，其中水噴霧滅火系統(tǒng)主要由噴頭、管道系統(tǒng)、水力警鈴、雨淋閥組和供水設(shè)施等組成，設(shè)置在主變壓器室、發(fā)電機(jī)定轉(zhuǎn)子處、動(dòng)力電纜室、透平油罐和油處理室內(nèi)，可通過手動(dòng)閥或者遠(yuǎn)方控制電磁閥開啟，工作時(shí)系統(tǒng)所有開式噴頭同時(shí)噴出水霧[3]，以控制火災(zāi)。氣體滅火系統(tǒng)主要由六氟化硫氣罐、主閥、選擇閥組、噴嘴、管道系統(tǒng)以及附件組成，設(shè)置在地下第一副廠房的中控室、計(jì)算機(jī)室、通信設(shè)備室、通信電源室和地下第二副廠房保護(hù)室，可通過自動(dòng)聯(lián)動(dòng)或者緊急手動(dòng)啟動(dòng)進(jìn)行氣體滅火。

3 火災(zāi)報(bào)警控制系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)控制

火災(zāi)報(bào)警控制系統(tǒng)采取集中/現(xiàn)地控制相結(jié)合，自動(dòng)/手動(dòng)控制相結(jié)合，以自動(dòng)控制為主，手動(dòng)控制為輔的方式。當(dāng)系統(tǒng)設(shè)置在手動(dòng)控制狀態(tài)時(shí)，集中火災(zāi)報(bào)警控制器和相關(guān)區(qū)域火災(zāi)報(bào)警控制器只發(fā)出聲光報(bào)警信號，并不自動(dòng)聯(lián)動(dòng)消防設(shè)備。當(dāng)系統(tǒng)設(shè)置在自動(dòng)控制狀態(tài)時(shí)，一般原則上，接收到某報(bào)警區(qū)域中單個(gè)探測器或者手報(bào)的報(bào)警信號后，集中火災(zāi)報(bào)警控制器和相關(guān)區(qū)域火災(zāi)報(bào)警控制器發(fā)出聲光報(bào)警信號，提醒值守人員注意；當(dāng)兩個(gè)探測器或兩種探測器（如感煙、感溫或者手報(bào)）均發(fā)出報(bào)警信號，集中火災(zāi)報(bào)警控制器或相關(guān)區(qū)域火災(zāi)報(bào)警控制器根據(jù)邏輯關(guān)系通過控制模塊聯(lián)動(dòng)消防設(shè)備，并通過監(jiān)視模塊接收被控消防設(shè)備的動(dòng)作反饋信號。電站火災(zāi)報(bào)警控制系統(tǒng)的主要聯(lián)動(dòng)控制如下：

（1）火災(zāi)應(yīng)急廣播、聲光報(bào)警器聯(lián)動(dòng)控制。當(dāng)系統(tǒng)接收到防火分區(qū)單個(gè)火災(zāi)探測器或者手報(bào)報(bào)警信號時(shí)，聯(lián)動(dòng)該區(qū)域的聲光報(bào)警器和應(yīng)急廣播，區(qū)域內(nèi)的揚(yáng)聲器由背景音樂播放狀態(tài)強(qiáng)制轉(zhuǎn)入火災(zāi)應(yīng)急廣播狀態(tài)。電站副廠房為樓宇多層結(jié)構(gòu)，將聯(lián)動(dòng)本樓層和上下相鄰層聲光報(bào)警器。

（2）軸流通風(fēng)機(jī)、空調(diào)機(jī)和防火閥（防火風(fēng)口）聯(lián)動(dòng)。軸流通風(fēng)機(jī)、空調(diào)機(jī)、防火閥（防火風(fēng)口）平時(shí)開啟，當(dāng)系統(tǒng)接收到防火分區(qū)的兩個(gè)探測器或兩種探測器（如感煙、感溫或者手報(bào)等）報(bào)警信號時(shí)，聯(lián)動(dòng)關(guān)閉本防火分區(qū)防火閥（防火風(fēng)口），切斷軸流通風(fēng)機(jī)、空調(diào)機(jī)的電源，消防監(jiān)視模塊接收設(shè)備動(dòng)作反饋信號。

（3）排煙風(fēng)機(jī)和排煙閥、加壓送風(fēng)機(jī)和正壓送風(fēng)口、消防電梯聯(lián)動(dòng)。平時(shí)，排煙風(fēng)機(jī)停運(yùn)，排煙閥關(guān)閉，加壓送風(fēng)機(jī)停運(yùn)，加壓送風(fēng)口關(guān)閉，當(dāng)系統(tǒng)接收到防火分區(qū)的兩個(gè)探測器或兩種探測器（如感煙、感溫或者手報(bào)等）報(bào)警信號時(shí)，聯(lián)動(dòng)開啟本防火分區(qū)排煙閥，啟動(dòng)排煙風(fēng)機(jī)進(jìn)行排煙，開啟本樓層和上下相鄰層正壓送風(fēng)口，啟動(dòng)加壓送風(fēng)機(jī)進(jìn)行防煙，以利人員疏散，聯(lián)動(dòng)消防電梯到達(dá)固定樓層，保持開啟狀態(tài)，消防監(jiān)視模塊接收相關(guān)設(shè)備動(dòng)作反饋信號。

（4）水噴霧滅火系統(tǒng)雨淋閥聯(lián)動(dòng)。主變壓器室、透平油罐室防火分區(qū)內(nèi)單個(gè)火焰探測器動(dòng)作時(shí)或者發(fā)電機(jī)防火分區(qū)內(nèi)空氣采樣裝置火警信號動(dòng)作時(shí)，聯(lián)動(dòng)本區(qū)域聲光報(bào)警器、防火閥、排煙閥、排煙風(fēng)機(jī)、軸流風(fēng)機(jī)、消防廣播，同時(shí)聯(lián)動(dòng)水噴霧滅火系統(tǒng)雨淋閥電磁閥，開啟雨淋閥隔膜閥，進(jìn)行噴淋滅火，消防監(jiān)視模塊接收相關(guān)設(shè)備動(dòng)作反饋信號。

（5）氣體滅火系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)。設(shè)置有固定式氣體滅火系統(tǒng)計(jì)算機(jī)控制室、通信設(shè)備室等布置有感煙、感溫探測器，當(dāng)防火分區(qū)內(nèi)感煙探測器動(dòng)作信號聯(lián)動(dòng)氣體滅火系統(tǒng)聲光報(bào)警器、本區(qū)域防火閥、軸流風(fēng)機(jī)、空調(diào)；當(dāng)防火分區(qū)內(nèi)感煙探測器、感溫探測器信號同時(shí)動(dòng)作時(shí)，聯(lián)動(dòng)氣體滅火系統(tǒng)警鈴和噴氣指示燈，并進(jìn)行延時(shí)控制釋放氣體電磁閥進(jìn)行噴氣滅火，消防監(jiān)視模塊接收相關(guān)設(shè)備動(dòng)作反饋信號。

4 系統(tǒng)運(yùn)行過程中存在的問題與優(yōu)化改造

水噴霧滅火系統(tǒng)主要設(shè)置在主變壓器室、發(fā)電機(jī)機(jī)坑，水噴霧滅火系統(tǒng)雨淋閥的聯(lián)動(dòng)條件為單一火災(zāi)信號。由于檢修維護(hù)工作中的電氣焊等動(dòng)火作業(yè)或者日常的噴漆作業(yè)可能造成火焰探測器探測到相應(yīng)波長的火焰紅外線或者空氣采樣裝置探測到煙氣達(dá)到相應(yīng)的閾值，將會(huì)產(chǎn)生火災(zāi)動(dòng)作信號，傳輸給火災(zāi)報(bào)警控制系統(tǒng)，并聯(lián)動(dòng)雨淋閥。

為了防止火警誤報(bào)等原因而啟動(dòng)滅火設(shè)備，造成電力生產(chǎn)損失，根據(jù)雨淋系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)控制應(yīng)由同一報(bào)警區(qū)域內(nèi)兩只及以上獨(dú)立的感溫火災(zāi)探測器或一個(gè)感溫火災(zāi)探測器和一個(gè)手動(dòng)火災(zāi)報(bào)警按鈕的報(bào)警信號作為雨淋閥開啟的聯(lián)動(dòng)觸發(fā)信號的要求[4]，按照現(xiàn)場實(shí)際火災(zāi)探測器配置情況進(jìn)行改造，改造原則如下：

（1）報(bào)警區(qū)域內(nèi)單一火災(zāi)信號進(jìn)行火災(zāi)報(bào)警控制系統(tǒng)報(bào)警，并聯(lián)動(dòng)非雨淋閥組的其他設(shè)備。

（2）同一報(bào)警區(qū)域內(nèi)兩個(gè)火災(zāi)信號將聯(lián)動(dòng)雨淋閥組，進(jìn)行滅火。

相應(yīng)的軟件邏輯和硬件回路進(jìn)行了改造（改造情況見表2），并經(jīng)過邏輯驗(yàn)證試驗(yàn)，達(dá)到了預(yù)期效果。

5 結(jié)束語

火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)作為探測以及消除火災(zāi)隱患的重要手段，能夠通過成熟先進(jìn)的技術(shù)對火災(zāi)信號進(jìn)行處理和判斷，全面監(jiān)控各滅火設(shè)備的運(yùn)行工況，確保火警能早期發(fā)現(xiàn)，提早預(yù)警，快速撲滅火災(zāi)，通過完善相關(guān)聯(lián)動(dòng)邏輯，提高火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)在電站運(yùn)行的可靠性。

表2 水噴霧滅火系統(tǒng)雨淋閥聯(lián)動(dòng)邏輯改造Tab.2 The transformation of rain valve linkage logic for water spray sprinkler system