淺談氣體、火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)在石油化工行業(yè)的應(yīng)用

■占斌斌，汪 洋 ■九江石化設(shè)計(jì)工程有限公司南昌分公司，江西 南昌 330000

近些年來，隨著石油化工行業(yè)的發(fā)展，對(duì)報(bào)警系統(tǒng)的要求也越來越高。根據(jù)石油化工企業(yè)裝置的工程設(shè)計(jì)和石油化工企業(yè)生產(chǎn)裝置設(shè)計(jì)規(guī)范中的要求，規(guī)定在裝置內(nèi)要設(shè)置火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)和氣體檢測(cè)系統(tǒng)。因?yàn)榛ぱb置和一般的民用建筑物有明顯的區(qū)別，具有一定的特殊性，所以對(duì)石油化工行業(yè)的安全要求特別高。

1 目前石油化工行業(yè)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警和氣體檢測(cè)系統(tǒng)的主要構(gòu)成方式

在目前已經(jīng)建成的裝置內(nèi)，都已經(jīng)設(shè)置了火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警和氣體檢測(cè)系統(tǒng)，通常情況下我們可以將它們分成三類:

1.1 單獨(dú)設(shè)置

單獨(dú)設(shè)置火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，可燃有毒氣體的檢測(cè)信號(hào)傳至DCS系統(tǒng)內(nèi)，火災(zāi)報(bào)警與氣體檢測(cè)系統(tǒng)兩者之間沒有關(guān)系，因?yàn)檫@種結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，所以這種設(shè)置是目前國(guó)內(nèi)投資并且已經(jīng)能夠投產(chǎn)的裝置中采用比較多的系統(tǒng)構(gòu)架。

1.2 主體設(shè)置

在這個(gè)系統(tǒng)構(gòu)架中，以火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)為主體，可燃有毒氣體傳感器通過相關(guān)的控制器以及直接數(shù)字控制器將原本的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)楦叩蛪弘娖介_關(guān)量輸出信號(hào)，同時(shí)兩者之間相互連接。這是一種比較完善，經(jīng)濟(jì)實(shí)用的報(bào)警檢測(cè)系統(tǒng)，同時(shí)也是目前采用較多的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警和氣體檢測(cè)系統(tǒng)構(gòu)架。

1.3 完整設(shè)置

根據(jù)相關(guān)要求，同時(shí)依據(jù)裝置生產(chǎn)區(qū)域和輔助生產(chǎn)區(qū)域危險(xiǎn)等級(jí)的不同，需要將生產(chǎn)區(qū)域中所有的自動(dòng)火災(zāi)報(bào)警設(shè)備、可燃有毒氣體傳感器、可視主動(dòng)火焰?zhèn)鞲衅饕约坝炅芟到y(tǒng)等的控制信號(hào)和動(dòng)作返回信號(hào)等所有相關(guān)的信號(hào)連接在可編程控制器上;在輔助生產(chǎn)區(qū)域內(nèi)，則是設(shè)置火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用的是二總線制，其中包括報(bào)警控制器、煙霧傳感器、手動(dòng)按鈕以及空氣取樣傳感器等，同樣還是把發(fā)生火災(zāi)時(shí)控制器的輸出信號(hào)送到可編程邏輯控制器上，通過可編程控制器的輸出接口將所有信號(hào)傳送至控制室，這兩個(gè)部分合在一塊就是一個(gè)完整的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警和氣體檢測(cè)系統(tǒng)。

2 不同報(bào)警和檢測(cè)系統(tǒng)的性能以及優(yōu)缺點(diǎn)

2.1 第一類系統(tǒng)的構(gòu)架

該系統(tǒng)通常是國(guó)內(nèi)投資企業(yè)采用的方式，采用的背景是基于設(shè)置的火災(zāi)報(bào)警設(shè)備基本上是國(guó)內(nèi)的自主產(chǎn)品，這種結(jié)構(gòu)的有點(diǎn)在于投資少而且比較獨(dú)立，但是該系統(tǒng)無法接收可燃、有毒氣體傳感器的模擬量信號(hào)，所以在火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)是單獨(dú)安裝在裝置區(qū)內(nèi)的控制室和變電所等地方，同時(shí)可燃、有毒氣體傳感器則是接入DCS系統(tǒng)，兩者之間互不相干。在裝置生產(chǎn)區(qū)域的火災(zāi)報(bào)警設(shè)備基本上是安全型非地址碼、報(bào)警按鈕，而國(guó)產(chǎn)的手動(dòng)報(bào)警大多是不放水的。如果是安置在室外使用，就必須要加非標(biāo)防水外罩，這樣的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警和氣體檢測(cè)系統(tǒng)大多情況下都會(huì)存在一些缺陷:比如在建筑物進(jìn)行大修期間，DCS系統(tǒng)會(huì)停止工作，導(dǎo)致氣體傳感器停止工作，一旦可燃、有毒氣體發(fā)生泄漏，檢測(cè)系統(tǒng)無法檢測(cè)到，給裝置區(qū)域帶來極大的安全隱患。而且在建筑物進(jìn)行大修期間，如果檢修工在使用焊接設(shè)備時(shí)，可燃砌體發(fā)生泄漏并且已經(jīng)達(dá)到上限值，同時(shí)DCS系統(tǒng)停止工作無法報(bào)警，那極易引發(fā)火災(zāi)。而且化工裝置與民用建筑不一樣，在裝置變電所的夾層中，因?yàn)閵A層內(nèi)灰塵比較多，而且還潮濕，煙霧傳感器的智能程度有限，所以設(shè)置在電纜夾層中的煙霧傳感器經(jīng)常會(huì)誤報(bào)警，大大降低了火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警和氣體檢測(cè)系統(tǒng)的可靠程度。

2.2 第二類系統(tǒng)的構(gòu)架

該系統(tǒng)通常是專裝置區(qū)域建筑物內(nèi)二總線制火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，為了保證該系統(tǒng)的可靠性，該系統(tǒng)中火災(zāi)報(bào)警設(shè)備和砌體檢測(cè)設(shè)備大多數(shù)情況下是采用進(jìn)口或者是合資產(chǎn)品，這個(gè)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)在于投資較少而且系統(tǒng)可靠性比較高，尤其是在建筑物大修期間系統(tǒng)仍然可以正常工作，也容易管理。缺點(diǎn)就是該系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間比較長(zhǎng)，在火災(zāi)發(fā)生時(shí)無法顯示具體的模擬量信號(hào)數(shù)值，尤其是風(fēng)向和風(fēng)速傳感，無法準(zhǔn)確的區(qū)分建筑物和裝置區(qū)域的安全等級(jí)。

2.3 第三類系統(tǒng)的構(gòu)架

該系統(tǒng)最為完善而且更加安全可靠，在國(guó)外的大型項(xiàng)目中得到了廣泛使用，在國(guó)內(nèi)則是運(yùn)用在大型石化聯(lián)合裝置中。該系統(tǒng)是在生產(chǎn)裝置的建筑物內(nèi)設(shè)置二總線火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，其中包括了火災(zāi)報(bào)警控制器、煙霧感應(yīng)傳感器等。雖然這個(gè)系統(tǒng)比前兩個(gè)系統(tǒng)更加可靠完善，但是它的造價(jià)也偏高，而且后期的維護(hù)成本也比較高。

3 如何合理設(shè)置火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警和氣體檢測(cè)系統(tǒng)

通過上述的描述，以上三種火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警和氣體檢測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用的背景和裝置規(guī)模都是不一樣的，第一種火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警和氣體檢測(cè)系統(tǒng)的構(gòu)架存在著明顯不合理之處，缺陷也比較多，所以在日后的化工裝置中應(yīng)該不采用該系統(tǒng)。第二種系統(tǒng)構(gòu)架與第一種系統(tǒng)構(gòu)架相比就完善了很多，所需的費(fèi)用卻很少，而且現(xiàn)場(chǎng)的防爆手動(dòng)報(bào)警按鈕采用的是地址碼按鈕，這就節(jié)省了電纜和施工費(fèi)用，同時(shí)該系統(tǒng)還可以通過模擬量信號(hào)模塊接收到可燃、有毒氣體傳感器的模擬量信號(hào)，通過與現(xiàn)場(chǎng)其他信號(hào)和控制設(shè)備的輸入輸出模塊相連接，就構(gòu)成了簡(jiǎn)單而且比較可靠的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警和氣體檢測(cè)系統(tǒng)。第三種火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警和氣體檢測(cè)系統(tǒng)最可靠最安全，除了系統(tǒng)造價(jià)比較高外，還沒有發(fā)現(xiàn)其他的缺陷，所以該系統(tǒng)可以應(yīng)用在大型的化工裝置中，可以發(fā)揮出很大的作用，同時(shí)這個(gè)系統(tǒng)還符合相關(guān)的規(guī)定和條款。

4 火災(zāi)和氣體檢測(cè)裝置報(bào)警系統(tǒng)的合并設(shè)置

在大型聯(lián)合裝置中，區(qū)域控制中心和全廠控制中心等的可燃、有毒氣體檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)可以優(yōu)先考慮與火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的合并，即所謂的火災(zāi)與氣體檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)。

火災(zāi)與氣體檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)的職責(zé)是通過專門的傳感器和檢測(cè)儀器，檢測(cè)出早期火災(zāi)和可燃、有毒氣體的泄漏，有相關(guān)設(shè)備發(fā)出警告提示工作人員進(jìn)行相關(guān)安全操作，組織人員的撤離和疏散，或者也可以通過預(yù)先設(shè)置好的聯(lián)鎖邏輯程序自動(dòng)開啟保護(hù)措施和救護(hù)裝置;另外火災(zāi)與氣體檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)還可以通過遠(yuǎn)程報(bào)警系統(tǒng)使得自身能夠得到及時(shí)救援，從而是原本可能發(fā)生的火災(zāi)貨中毒事故在一開始就就被處理掉，使已經(jīng)發(fā)生的事故得到及時(shí)有效的控制，保證相關(guān)工作人員和生產(chǎn)設(shè)備的安全。

火災(zāi)與氣體檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)的職責(zé)包括生產(chǎn)裝置現(xiàn)場(chǎng)的所有火災(zāi)和可燃、有毒氣體的檢測(cè)報(bào)警，中央控制室和機(jī)柜之間等建筑物內(nèi)的火災(zāi)報(bào)警和聯(lián)動(dòng)通常是由另外一套火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)負(fù)責(zé)，這樣就實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)裝置現(xiàn)場(chǎng)可燃、有毒氣體檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)和火災(zāi)檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)的合并設(shè)置。在功能方面，這兩個(gè)系統(tǒng)有著許多相似的地方，單獨(dú)進(jìn)行設(shè)置的話，無論是初期投入還是后期的維護(hù)都是不經(jīng)濟(jì)的，這種現(xiàn)象主要是以下幾個(gè)原因:

第一點(diǎn)，行業(yè)管理之間不同的設(shè)計(jì)規(guī)范，工業(yè)和民用建筑物內(nèi)的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)規(guī)范是GB50116－2013中的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范，而可燃、有毒氣體檢測(cè)系統(tǒng)采用的是GB50493－2009中的設(shè)計(jì)規(guī)范，不同的標(biāo)準(zhǔn)所要求的內(nèi)容也是不一樣的。

第二點(diǎn)，長(zhǎng)期以來火災(zāi)與氣體檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)由3個(gè)不同專業(yè)來負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)，不同專業(yè)對(duì)一體化控制的思想認(rèn)識(shí)不一樣，對(duì)其他專業(yè)的認(rèn)知程度也不高，這就造成了重復(fù)設(shè)置，重復(fù)設(shè)置不僅給資源造成了很大程度上的浪費(fèi)，同時(shí)也給后期的維護(hù)工作帶來不小的麻煩。

第三點(diǎn)，不同行業(yè)采用的標(biāo)準(zhǔn)不一樣，廠家依據(jù)不同標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)出的產(chǎn)品也有所不同?；馂?zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)大多數(shù)采用的是總線型檢測(cè)儀表，而火災(zāi)與氣體檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)采用的是常規(guī)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的模擬信號(hào)和開關(guān)信號(hào)回路，導(dǎo)致有些時(shí)候兩個(gè)系統(tǒng)無法兼容。

5 結(jié)束語

可燃、有毒氣體和火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)是保證石油化工裝置和工作人員人身安全的重要措施。實(shí)施新標(biāo)準(zhǔn)有利于提高國(guó)內(nèi)對(duì)可燃、有毒氣體的檢測(cè)和報(bào)警水平，有利于國(guó)內(nèi)企業(yè)與國(guó)外企業(yè)之間的合作，同時(shí)還能夠縮小與先進(jìn)國(guó)家在這方面的差距。在設(shè)計(jì)和應(yīng)用上，采取火災(zāi)與氣體檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)是未來石油化工行業(yè)主要趨勢(shì)。

［1］王懷義.石油化工企業(yè)可燃?xì)怏w和有毒氣體檢測(cè)報(bào)警設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.北京:中國(guó)石化出版社，2013∶117－119.

［2］陸國(guó)平.可燃?xì)怏w和有毒氣體檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)的未來發(fā)展趨勢(shì)［J］.石油化工自動(dòng)化，2012，28(8):110－112.