基于智慧消防的石油化工電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)研究

陳英楠

摘要：當(dāng)前，石油化工企業(yè)日常運(yùn)行中誘發(fā)火災(zāi)事故的因素趨于多樣化，如接觸不良、線路短路、過(guò)負(fù)荷、電氣設(shè)備使用不當(dāng)?shù)?，?huì)給石油化工企業(yè)的安全生產(chǎn)帶來(lái)嚴(yán)重影響?；诖耍瑥念A(yù)防火災(zāi)發(fā)生和消防用電設(shè)備電源維護(hù)角度進(jìn)行分析，結(jié)合智慧消防發(fā)展要求，構(gòu)建健全的消防監(jiān)控系統(tǒng)，加強(qiáng)火災(zāi)預(yù)防，避免火災(zāi)給企業(yè)帶來(lái)嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。

關(guān)鍵詞：電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)；消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)；智慧消防；火災(zāi)探測(cè)器

根據(jù)應(yīng)急管理部消防救援局發(fā)布的全國(guó)火災(zāi)數(shù)據(jù)來(lái)看，2020年因違反電氣安裝使用規(guī)范所產(chǎn)生的火災(zāi)共有8.5萬(wàn)件，是全國(guó)總火災(zāi)數(shù)量的33.6%；因電氣故障出現(xiàn)的大型火災(zāi)事件數(shù)量36件，占大型火災(zāi)總數(shù)量55.4%。可見(jiàn)電氣設(shè)備線路故障誘發(fā)的火災(zāi)事故數(shù)量較多。

石油化工業(yè)是我國(guó)重要產(chǎn)業(yè)之一，石化企業(yè)有各種電氣設(shè)備，容易在日常運(yùn)行中出現(xiàn)各種火災(zāi)隱患，誘發(fā)火災(zāi)的因素趨于多樣化，包括安全管理意識(shí)薄弱、違反操作規(guī)范等主觀因素。隨著企業(yè)生產(chǎn)年限不斷增加，電氣設(shè)備出現(xiàn)老齡化趨勢(shì)，導(dǎo)致很多用電設(shè)備出現(xiàn)短路、漏電等現(xiàn)象，這些故障通常出現(xiàn)在電氣設(shè)備穿線管內(nèi)部，是產(chǎn)生電氣起火的重要因素。但因?yàn)楹芏喽搪番F(xiàn)象具有較強(qiáng)的隱蔽性，短時(shí)間內(nèi)無(wú)法被發(fā)現(xiàn)，從而導(dǎo)致火勢(shì)大規(guī)模蔓延。同時(shí)，因石油化工行業(yè)具有一定特殊性，如果出現(xiàn)火災(zāi)事故，很容易引起有毒氣體泄漏，給企業(yè)帶來(lái)嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，嚴(yán)重威脅人員安全，還會(huì)給企業(yè)形象造成破壞[1]。所以，電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)十分重要。

1 石油化工電氣最常見(jiàn)的火災(zāi)類(lèi)型

1.1? 電氣設(shè)備漏電造成的火災(zāi)

當(dāng)電氣設(shè)備和線路運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)久，絕緣材料老化或者人為損壞以及潮濕高溫環(huán)境原因影響，會(huì)造成絕緣性能下降，電氣設(shè)備和線路就會(huì)漏電。如果接觸不良就會(huì)產(chǎn)生火花和高溫，引燃可燃物品，造成火災(zāi)。預(yù)防這類(lèi)火災(zāi)的措施有幾點(diǎn)：電氣設(shè)備設(shè)計(jì)安裝漏電保護(hù)裝置；電氣設(shè)備金屬外殼和電源線路金屬導(dǎo)管和橋架安裝可靠接地裝置。

1.2? 電氣設(shè)備線路短路造成的火災(zāi)

當(dāng)裸露導(dǎo)體或者絕緣導(dǎo)體絕緣破壞，導(dǎo)體直接接觸時(shí)就會(huì)造成相線之間、相線零線之間和相線與大地之間短路。短路時(shí)電阻小，短路電流大，溫度迅速升高，熔斷導(dǎo)線，引燃可燃物。這類(lèi)火災(zāi)發(fā)展速度快，破壞性嚴(yán)重。預(yù)防這類(lèi)火災(zāi)的措施有幾點(diǎn)：電氣設(shè)備設(shè)計(jì)安裝短路保護(hù)裝置，比如斷路器、熔斷器等；電氣設(shè)備和線路設(shè)計(jì)安裝火災(zāi)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

1.3? 電氣設(shè)備和線路過(guò)載造成的火災(zāi)

電氣設(shè)備和線路正常運(yùn)行時(shí)，電流和溫升在設(shè)計(jì)正常范圍，不會(huì)造成火災(zāi)。當(dāng)不按照設(shè)計(jì)要求任意加大負(fù)載或者不按照設(shè)計(jì)要求加長(zhǎng)運(yùn)行時(shí)間以及電氣設(shè)備故障時(shí)，運(yùn)行電流就會(huì)加大，電氣元件和線路溫度上升很快。當(dāng)溫度到達(dá)一定程度后，設(shè)備和線路就會(huì)發(fā)生破壞，從而燃燒引起火災(zāi)。預(yù)防這類(lèi)火災(zāi)的措施有幾點(diǎn)：嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求的負(fù)荷和時(shí)間運(yùn)行設(shè)備；電氣設(shè)備設(shè)計(jì)安裝熱過(guò)載保護(hù)裝置；電氣設(shè)備設(shè)計(jì)安裝缺相保護(hù)裝置。

2 基于智慧消防的石油化工電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)研究

2.1? 電氣火災(zāi)控制系統(tǒng)的組成和設(shè)置

2.1.1? 電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)組成

電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)中包括電氣火災(zāi)監(jiān)控器和電氣火災(zāi)探測(cè)器（見(jiàn)圖1）。其中電氣火災(zāi)監(jiān)控器在整個(gè)電氣火災(zāi)監(jiān)控中具有重要作用，能集中控制電氣火災(zāi)情況，自動(dòng)觸發(fā)故障報(bào)警系統(tǒng)，避免電氣火災(zāi)給相關(guān)企業(yè)帶來(lái)嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。目前，該設(shè)備通常安裝在有工作人員值班的場(chǎng)所，當(dāng)電氣火災(zāi)監(jiān)控器被安裝在無(wú)人看守區(qū)域時(shí)，要及時(shí)將故障信號(hào)和報(bào)警信號(hào)傳輸?shù)较揽刂剖?。目前，在系統(tǒng)運(yùn)行中，工作人員最常用測(cè)溫式和電流式電氣火災(zāi)探測(cè)器，但隨著電氣火災(zāi)監(jiān)控設(shè)備不斷發(fā)展，組合式電氣火災(zāi)探測(cè)器出現(xiàn)在人們視線范圍內(nèi)，其能監(jiān)控1kV配電線路剩余的電流和溫度，能進(jìn)一步降低電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)硬件數(shù)量，還能通過(guò)收集各方面數(shù)據(jù)資源，判斷出電氣故障的主要類(lèi)型，提前將各種安全隱患進(jìn)行控制。

2.1.2? 新建石油化工生產(chǎn)裝置電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)置

在電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，工作人員要注重提前預(yù)防，將電氣設(shè)備安全故障控制在事前。因此，在企業(yè)日常生產(chǎn)過(guò)程中，為滿足企業(yè)不間斷生產(chǎn)的要求，工作人員不能隨意切斷用電負(fù)荷電源，在很多環(huán)境下，該系統(tǒng)只具有報(bào)警作用，但不具備跳閘功能[2]。工作人員要分析電氣線路實(shí)際運(yùn)行情況，收集電氣線路傳輸數(shù)據(jù)，一旦發(fā)現(xiàn)線路存在嚴(yán)重漏電問(wèn)題，故障線路相關(guān)數(shù)據(jù)會(huì)直接顯示在電氣火災(zāi)監(jiān)控器上，如漏電溫度、電流、位置等數(shù)據(jù)，及時(shí)提醒工作人員進(jìn)行維護(hù)，解決安全事故，避免安全事故給生產(chǎn)效率帶來(lái)嚴(yán)重影響。同時(shí)，電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)在觸發(fā)系統(tǒng)報(bào)警時(shí)，會(huì)自動(dòng)將報(bào)警信號(hào)傳輸給火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)。同時(shí)，為避免出現(xiàn)電氣火災(zāi)現(xiàn)象，工作人員在設(shè)置剩余電流檢測(cè)設(shè)備時(shí)動(dòng)作電流應(yīng)低于300mA，考慮到電壓等級(jí)1kV下的電纜導(dǎo)體材料不同、絕緣介質(zhì)不同，其日常工作溫度存在明顯差異性，如0.6/1kV銅芯交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜最高工作溫度為90℃，而銅芯聚氯乙烯絕緣電纜作為目前使用范圍最廣的電纜，其導(dǎo)體工作溫度最高為70℃。工作人員在設(shè)置測(cè)溫式電氣火災(zāi)探測(cè)器報(bào)警數(shù)值時(shí)，要結(jié)合線路電纜型號(hào)和規(guī)格進(jìn)行設(shè)置。另外，為降低錯(cuò)誤報(bào)警頻率和電氣火災(zāi)發(fā)生概率，工作人員可將電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)中的溫度檢測(cè)報(bào)警數(shù)據(jù)合理設(shè)置最高工作溫度。

2.1.3? 石油化工生產(chǎn)裝置電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)置

針對(duì)未設(shè)置電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的石油化工，想要設(shè)置該系統(tǒng)具有較高難度系數(shù)，如當(dāng)抽屜式低壓開(kāi)關(guān)柜內(nèi)空間不足時(shí)，工作人員不能安裝剩余電流互感器監(jiān)督其剩余電流。為解決設(shè)置安全問(wèn)題，要結(jié)合企業(yè)設(shè)置要求，進(jìn)一步優(yōu)化既有石油化工生產(chǎn)裝置，完善電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)，加強(qiáng)企業(yè)日常生產(chǎn)的安全管理。同時(shí)，在石油化工生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)中要安裝微機(jī)綜合保護(hù)裝置，全方位保護(hù)電動(dòng)機(jī)回路、饋線等環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)漏電保護(hù)功能，這和剩余電流式電氣火災(zāi)探測(cè)器原理基本相同，配合通信管理機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)收集工作，從而實(shí)時(shí)檢測(cè)線路剩余電流。另外，在上述基礎(chǔ)上，工作人員要配合測(cè)溫式電氣火災(zāi)監(jiān)控檢測(cè)器，實(shí)時(shí)監(jiān)督電氣設(shè)備各環(huán)節(jié)溫度，構(gòu)建健全的電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)，合理控制現(xiàn)有設(shè)備改造幅度[3]。

2.2? 消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)的組成和設(shè)置

目前，消防設(shè)備是控制電氣火災(zāi)的重要基礎(chǔ)，其主要包括電動(dòng)防火卷簾門(mén)、消防補(bǔ)風(fēng)、消防排煙風(fēng)機(jī)、消防電梯等。通過(guò)合理應(yīng)用這些消防用電設(shè)備能控制火災(zāi)蔓延速度，給人員疏散和營(yíng)救提供充足的時(shí)間，有效降低因火災(zāi)問(wèn)題產(chǎn)生的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失。在正常情況下，很多設(shè)備在熱備狀態(tài)，只有當(dāng)出現(xiàn)火災(zāi)情況時(shí)才被投入使用，一旦消防用電設(shè)備電源存在問(wèn)題，工作人員未定期進(jìn)行檢查，就很容易影響消防用電設(shè)備的使用性能。而消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)作為我國(guó)最實(shí)用的預(yù)警監(jiān)控系統(tǒng)，其具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作便捷、效率高等特征，被廣泛應(yīng)用在各行業(yè)生產(chǎn)工作中。同時(shí)，消防設(shè)備電源監(jiān)控結(jié)構(gòu)有兩種結(jié)構(gòu)組網(wǎng)，即消防電源狀態(tài)監(jiān)控器和電壓傳感器，便于工作人員實(shí)時(shí)監(jiān)督消防設(shè)備實(shí)際情況，提高石油化工企業(yè)消防安全管理水平[4]。

2.2.1? 消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)的組成

消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)負(fù)責(zé)消防用電設(shè)備電源監(jiān)控工作，保證在出現(xiàn)火災(zāi)時(shí)消防用電設(shè)備能正常使用，給消防救援工作提供幫助。該系統(tǒng)主要包括電壓和電流監(jiān)控模塊傳感器、消防電源監(jiān)控主機(jī)、分機(jī)等，針對(duì)大型石油化工企業(yè)，監(jiān)控模塊傳感器自動(dòng)收集各種消防設(shè)備電源參數(shù)，通過(guò)總線和消防控制室，將其上傳到全場(chǎng)性控制室，構(gòu)建全廠消防設(shè)備電源的監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)是根據(jù)消防設(shè)備電源的電氣數(shù)據(jù)變化情況發(fā)布相關(guān)指令，當(dāng)消防用電設(shè)備出現(xiàn)如缺相、過(guò)電壓、斷路、過(guò)載等各種故障，會(huì)自動(dòng)觸發(fā)聲光報(bào)警信號(hào)，提醒工作人員進(jìn)行維護(hù)[5]。

2.2.2? 設(shè)置消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)注意事項(xiàng)

在制定配電方案過(guò)程中，工作人員最常用放射式直供電方法，將消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)設(shè)置在距離變電所出線端較近位置，一旦消防配電線路出現(xiàn)火災(zāi)現(xiàn)象，該系統(tǒng)無(wú)法將數(shù)據(jù)傳輸?shù)较烙秒娫O(shè)備受電端，給整個(gè)消防救援工作帶來(lái)嚴(yán)重影響。針對(duì)該種情況，工作人員要合理設(shè)置電壓監(jiān)控模塊傳感器，通常安裝在距離消防用電設(shè)備末端較近位置，如消防雙電源切換裝置進(jìn)線口，充分發(fā)揮消防電源監(jiān)控作用，保證石油化工企業(yè)日常生產(chǎn)的安全性[6]。

2.3? 基于智慧消防的石油化工電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用

2017年，公安部消防局發(fā)布《關(guān)于全面推進(jìn)“智慧消防”建設(shè)的指導(dǎo)意見(jiàn)》，要求相關(guān)企業(yè)合理利用各種信息技術(shù)，如云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，推動(dòng)智慧消防建設(shè)進(jìn)程，將信息化技術(shù)和消防業(yè)務(wù)相互結(jié)合，進(jìn)一步完善社會(huì)火災(zāi)防控體系，促進(jìn)傳統(tǒng)消防向智能化方向發(fā)展。目前，上述要求主要針對(duì)社會(huì)火災(zāi)防控體系，石油化工企業(yè)是目前最重要的防控環(huán)節(jié)之一。隨著消防產(chǎn)業(yè)技術(shù)不斷發(fā)展，傳統(tǒng)消防管理工作無(wú)法滿足企業(yè)生產(chǎn)安全要求，企業(yè)要對(duì)消防設(shè)施進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)管和預(yù)報(bào)警功能，積極購(gòu)買(mǎi)各種先進(jìn)的消防監(jiān)控系統(tǒng)，如消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)、消防水泵巡檢系統(tǒng)、消防應(yīng)急照明系統(tǒng)。但從目前消防監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行情況來(lái)看，發(fā)現(xiàn)不能將消防監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行獨(dú)立設(shè)置，無(wú)形中增加工作人員日常監(jiān)控工作量，要將不同消防監(jiān)控系統(tǒng)相互結(jié)合，實(shí)現(xiàn)消防監(jiān)控系統(tǒng)一體化，統(tǒng)一各種消防監(jiān)控系統(tǒng)的通信協(xié)議，實(shí)現(xiàn)不同消防監(jiān)控系統(tǒng)間的相互溝通（見(jiàn)表1）。通過(guò)實(shí)現(xiàn)消防監(jiān)控系統(tǒng)一體化，不僅能保證不同監(jiān)控系統(tǒng)自身監(jiān)控功能，還能利用實(shí)現(xiàn)消防監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)互通，避免消防監(jiān)控系統(tǒng)遇到的問(wèn)題[7]。

在實(shí)現(xiàn)消防監(jiān)控系統(tǒng)一體化過(guò)程中，要合理利用智慧消防物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)各種設(shè)備和系統(tǒng)間的組網(wǎng)，實(shí)時(shí)定位每個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)和故障報(bào)警位置，通過(guò)分級(jí)授權(quán)管理模式向企業(yè)不同級(jí)別用戶提供相關(guān)網(wǎng)頁(yè)界面，讓企業(yè)管理層根據(jù)不同權(quán)限進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。通過(guò)利用消防監(jiān)控系統(tǒng)一體化，遠(yuǎn)程進(jìn)行火災(zāi)報(bào)警聯(lián)動(dòng)，實(shí)時(shí)檢測(cè)消防設(shè)備實(shí)際情況，提高日常消防管理水平。同時(shí)，安全管理人員可利用相關(guān)App，全面分析企業(yè)內(nèi)部消防設(shè)備實(shí)際情況，一旦消防系統(tǒng)故障報(bào)警系統(tǒng)被觸發(fā)，能及時(shí)收集到火災(zāi)相關(guān)信息，便于當(dāng)?shù)叵啦块T(mén)掌握企業(yè)的消防設(shè)施運(yùn)行情況，能進(jìn)行日常消防監(jiān)督，確定石油化工企業(yè)火災(zāi)危險(xiǎn)程度，給消防部門(mén)研究火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)提供豐富的數(shù)據(jù)資源[8]。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，隨著石油化工企業(yè)消防安全意識(shí)逐漸增強(qiáng)，為避免火災(zāi)給工作人員帶來(lái)嚴(yán)重傷害，防止給周?chē)鷳B(tài)環(huán)境帶來(lái)嚴(yán)重破壞，要改革傳統(tǒng)消防理念，實(shí)現(xiàn)消防事前預(yù)警。工作人員要結(jié)合企業(yè)生產(chǎn)情況，構(gòu)建健全的電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)和消防設(shè)備電源監(jiān)控系統(tǒng)，通過(guò)利用火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)將消防電源監(jiān)控、電氣火災(zāi)監(jiān)控相互融合，提高日常火災(zāi)監(jiān)督效率。同時(shí)，采用智能消防物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)火災(zāi)遠(yuǎn)程監(jiān)控，給石油化工企業(yè)消防巡檢工作提供豐富的數(shù)據(jù)資源，充分發(fā)揮其在人員疏散方面的作用，將企業(yè)電氣火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)控制在最小范圍。

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Research on Petrochemical Electrical Fire Monitoring System Based on Intelligent Fire Protection

Chen Yingnan

（Tianjin Hebei Fire and Rescue Division，Tianjin 300250）

Abstract： At present， the factors inducing fire accidents in the daily operation of petrochemical enterprises tend to be diversified， such as poor contact， line short circuit， overload， improper use of electrical equipment， etc.， which will bring serious impact on the safe production of petrochemical enterprises. Based on this， it is analyzed from the perspective of preventing fire and maintaining the power supply of fire-fighting electrical equipment， combining with the development requirements of intelligent fire protection， constructing a sound fire monitoring system， strengthening the prevention of fires， and avoiding fires that bring serious economic losses to the enterprise.

Keywords： electrical fire monitoring system; fire equipment power monitoring system; intelligent fire protection; fire detector