工業(yè)項(xiàng)目可燃?xì)怏w和有毒氣體檢測(cè)設(shè)計(jì)方法和難點(diǎn)

李冬 楊清永 王海超

摘 要：在煉油、石油化工、煤化工等行業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程中不可避免地存在各種可燃或有毒氣體，這些氣體一旦泄漏并積聚在周圍環(huán)境中，有可能釀成火災(zāi)、爆炸或人身中毒等惡性事故，合理設(shè)置可燃?xì)怏w和有毒氣體檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)（GDS），做好可燃有毒氣體檢測(cè)及報(bào)警，防患于未然，是十分必要的。安全生產(chǎn)和防災(zāi)減災(zāi)的基本原則是“安全第一、預(yù)防為主”，對(duì)GDS的設(shè)置自然是越來(lái)越受到重視。筆者主要針對(duì)可燃?xì)怏w和有毒氣體檢測(cè)設(shè)計(jì)方法作進(jìn)一步的探討。

關(guān)鍵詞：工業(yè)項(xiàng)目;可燃?xì)怏w;有毒氣體;檢測(cè)設(shè)計(jì)

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

可燃?xì)怏w和有毒氣體的檢測(cè)結(jié)構(gòu)非常重要，主要采用二次儀表檢測(cè)模式。除此之外，控制室也需要設(shè)立獨(dú)立的可燃和有毒氣體操作盤，設(shè)置系統(tǒng)結(jié)構(gòu)時(shí)，需要注重二次儀表內(nèi)部元件的選擇。需要保證各個(gè)元件的安全質(zhì)量，如果其中的某個(gè)元件質(zhì)量不合格，很可能會(huì)影響到檢測(cè)結(jié)果。儀表通常是由單通道采集模塊或是單通道采集電路的結(jié)構(gòu)，當(dāng)然多通道采集同樣可以。但是隨著技術(shù)的發(fā)展，檢測(cè)系統(tǒng)應(yīng)該提升檢測(cè)運(yùn)行的便捷性，檢測(cè)器材體積越小，越能提升工作的便捷性，但是應(yīng)保證檢測(cè)裝置精準(zhǔn)識(shí)別石油化工生產(chǎn)區(qū)域內(nèi)可燃或有毒氣體的檢測(cè)精度。在實(shí)際應(yīng)用中，系統(tǒng)在使用過(guò)程中可能出現(xiàn)故障，針對(duì)這種問(wèn)題可以將二次儀表開(kāi)關(guān)報(bào)警信號(hào)通訊到DCS系統(tǒng)，這樣便能分享數(shù)據(jù)，便于后臺(tái)人員監(jiān)控生產(chǎn)環(huán)境內(nèi)可燃和有毒氣體的報(bào)警情況，保障工作人員的生命安全。

目前，我國(guó)大部分檢測(cè)的裝置多采用報(bào)警檢測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)配置的元件主要為I/O卡件以及控制器等，采用這種方式設(shè)置系統(tǒng)具有較好的應(yīng)用效果。根據(jù)GB/T50493文件要求，“可燃及有毒氣體檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)應(yīng)獨(dú)立于其他系統(tǒng)獨(dú)立設(shè)置”，以往直接進(jìn)DCS的方式與單獨(dú)設(shè)置可燃和有毒氣體檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)相比缺點(diǎn)較多，比如當(dāng)裝置停產(chǎn)檢修等情況下，過(guò)程控制系統(tǒng)可以停車，但可燃及有毒氣體檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)不能停止檢測(cè);另外直接進(jìn)DCS的方式響應(yīng)速度較為遲緩，一旦生產(chǎn)及儲(chǔ)運(yùn)區(qū)域內(nèi)可燃?xì)怏w以及有毒氣體泄漏，不能在第一時(shí)間發(fā)出預(yù)警，從而使工作存在極大的安全隱患導(dǎo)致設(shè)備運(yùn)行的可靠性不足，難以保障工作人員的人身安全。為此在當(dāng)下設(shè)計(jì)可燃及有毒氣體檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)時(shí)，采用獨(dú)立的GDS系統(tǒng)成為眾多企業(yè)的首選。

2 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)配置

針對(duì)可燃和有毒氣體報(bào)警點(diǎn)數(shù)較多的情況，一般采用獨(dú)立的GDS系統(tǒng)，既達(dá)到功能集成的作用又可以更加有效的監(jiān)控有毒氣體及可燃?xì)怏w的泄漏情況。國(guó)內(nèi)大型裝置中也有這一類的設(shè)置，該類設(shè)置將安全配置獨(dú)立于過(guò)程控制外，在一定程度上提高安全管理的防范級(jí)別。除此之外，控制室內(nèi)設(shè)立了獨(dú)立的顯示器，這樣在可燃?xì)怏w以及有毒氣體在生產(chǎn)區(qū)內(nèi)出現(xiàn)時(shí)，當(dāng)其濃度達(dá)到一定的范圍之后，顯示器便能及時(shí)地顯示出當(dāng)前氣體的濃度并發(fā)出報(bào)警信號(hào)。當(dāng)裝置停工吹掃或檢修時(shí)，其他系統(tǒng)便會(huì)失電停運(yùn)，但是該系統(tǒng)仍需繼續(xù)運(yùn)行，這樣便能及時(shí)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)危險(xiǎn)環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)，從而保證了生產(chǎn)區(qū)內(nèi)工作人員的生命安全。目前，我國(guó)可燃?xì)怏w報(bào)警檢測(cè)裝置設(shè)計(jì)規(guī)范中已經(jīng)明確規(guī)定可燃?xì)怏w和有毒氣體檢測(cè)，報(bào)警需要獨(dú)立于其他系統(tǒng)設(shè)置，其次，裝置內(nèi)可以檢測(cè)空氣中的很多氣體成分，發(fā)現(xiàn)空氣中可燃、有毒氣體是否超標(biāo)，根據(jù)安全規(guī)范要求進(jìn)行有毒氣體和可燃?xì)怏w的檢測(cè)工作，這樣能夠在極大程度上提高系統(tǒng)的安全性及可靠性。

根據(jù)國(guó)家安全規(guī)定要求，將工作執(zhí)行能力達(dá)到工作要求的裝置投入到石油化工生產(chǎn)區(qū)內(nèi)，監(jiān)測(cè)可燃或是有毒氣體，一旦工作區(qū)內(nèi)泄漏可燃或有毒氣體之后，便能在第一時(shí)間發(fā)出報(bào)警信號(hào)。為了提高裝置的安全系數(shù)，采用單獨(dú)控制器，并設(shè)立獨(dú)立的操作站與之相應(yīng)的報(bào)警監(jiān)控設(shè)施，將其獨(dú)立設(shè)置。可燃?xì)怏w和有毒氣體檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)是石油化工生產(chǎn)中必須存在的檢測(cè)裝置，報(bào)警裝置能夠有效地檢測(cè)到生產(chǎn)區(qū)域內(nèi)可燃和有毒氣體的泄漏情況，裝置運(yùn)行期間，探頭一旦檢測(cè)到工作區(qū)內(nèi)出現(xiàn)可燃和有毒氣體之后，便可以將氣體檢測(cè)器的模擬信號(hào)送至到檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)內(nèi)，報(bào)警系統(tǒng)便會(huì)在GDS系統(tǒng)上顯示相關(guān)參數(shù)。根據(jù)GB/T50493，有安全聯(lián)鎖要求的氣體檢測(cè)器需要單獨(dú)設(shè)置，信號(hào)直接進(jìn)SIS系統(tǒng)參與聯(lián)鎖，執(zhí)行相應(yīng)的聯(lián)鎖動(dòng)作。

除此之外，氣體檢測(cè)器也需要根據(jù)工作環(huán)境、釋放源的特性等進(jìn)行合理布置，盡量靠近釋放源，布置在可燃?xì)怏w和有毒氣體容易聚集的地點(diǎn)。其安裝高度應(yīng)根據(jù)被測(cè)介質(zhì)氣體特性而定。如安裝位置或高度不合理則會(huì)形成較大的安全隱患，無(wú)法達(dá)到預(yù)期的檢測(cè)效果，難以利用可燃和有毒氣體檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)保證工作區(qū)域中人員的安全。

3 工業(yè)項(xiàng)目主要控制系統(tǒng)

現(xiàn)代工業(yè)項(xiàng)目是由多套化工生產(chǎn)裝置及公用工程裝置組成的，各生產(chǎn)裝置之間通過(guò)各種物料相互聯(lián)系，使生產(chǎn)裝置與公用工程裝置構(gòu)成了一個(gè)有機(jī)整體?；どa(chǎn)裝置都配置了用于過(guò)程控制和數(shù)據(jù)采集的分散型控制系統(tǒng)（DCS），用于生產(chǎn)裝置安全聯(lián)鎖保護(hù)的SIS，用于生產(chǎn)環(huán)境監(jiān)測(cè)的GDS等。

工業(yè)項(xiàng)目的地域較大，生產(chǎn)裝置現(xiàn)場(chǎng)中的操作人員較少。為減少信號(hào)線路的長(zhǎng)度，采用中心控制室和現(xiàn)場(chǎng)儀表機(jī)柜室相結(jié)合的方式，中心控制室設(shè)置在遠(yuǎn)離生產(chǎn)裝置的安全區(qū)域，現(xiàn)場(chǎng)儀表機(jī)柜室設(shè)置在緊鄰生產(chǎn)裝置的適當(dāng)區(qū)域。該模式下按照安裝區(qū)域可大致劃分為以下5個(gè)部分，各部分的安裝位置是相對(duì)固定的。

1）安裝在生產(chǎn)裝置現(xiàn)場(chǎng)的有溫度、壓力、液位、流量、成分分析等檢測(cè)儀表和控制閥、切斷閥等執(zhí)行類儀表。

2）安裝在現(xiàn)場(chǎng)儀表機(jī)柜室內(nèi)的控制站（器），包括電源柜、系統(tǒng)柜、安全柵柜、繼電器柜、接線端子柜及儀表控制系統(tǒng)的一層網(wǎng)絡(luò)柜等設(shè)備。

3）現(xiàn)場(chǎng)儀表機(jī)柜室與中心控制室的機(jī)柜室之間相連接的不同路徑的冗余光纖。

4）安裝在中心控制室的儀表機(jī)柜室內(nèi)的設(shè)備，包括電源柜、各控制系統(tǒng)的二層及三層網(wǎng)絡(luò)柜、SIS或CCS的遠(yuǎn)程I/O柜等。

5）安裝在中心控制室內(nèi)的各控制系統(tǒng)的操作站、SIS或CCS的輔助操作臺(tái)、打印機(jī)等設(shè)備?，F(xiàn)場(chǎng)儀表與安裝在現(xiàn)場(chǎng)儀表機(jī)柜室內(nèi)的控制站相連接，控制站與各自的一層網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備相連接;現(xiàn)場(chǎng)儀表機(jī)柜室內(nèi)的各控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，通過(guò)不同路徑的光纖與中心控制室的儀表機(jī)柜室內(nèi)的各自控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備或SIS，CCS的遠(yuǎn)程I/O柜等設(shè)備相連接;中心控制室內(nèi)的操作站與中心控制室的儀表機(jī)柜室內(nèi)的各自二層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備相連接;SIS或CCS的遠(yuǎn)程I/O（或控制器）與中心控制室內(nèi)的輔助操作臺(tái)，通過(guò)儀表信號(hào)電纜相連接。

4 其他要求

現(xiàn)場(chǎng)施工人員應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)人員提供的可燃?xì)怏w及有毒氣體檢測(cè)報(bào)警器平面布置圖和儀表安裝圖來(lái)設(shè)置及安裝檢測(cè)器，避免因施工失誤導(dǎo)致的漏報(bào)、誤報(bào)事故。除固定式氣體檢測(cè)器外，現(xiàn)場(chǎng)還應(yīng)配備1臺(tái)便攜式可燃?xì)怏w及有毒氣體檢測(cè)器，便于操作人員在裝置內(nèi)巡檢時(shí)隨身攜帶使用，檢測(cè)器可采用烴類可燃?xì)怏w、氫氣、苯類、硫化氫“四合一”的模式

5 結(jié)束語(yǔ)

可燃?xì)怏w和有毒氣體檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)是保障石化裝置安全生產(chǎn)的有力措施，是企業(yè)HSE質(zhì)量體系建設(shè)的重要組成部分，工業(yè)項(xiàng)目的GDS的設(shè)置應(yīng)符合工藝生產(chǎn)安全監(jiān)控的需要，采用獨(dú)立GDS是比較好的方式?？扇技坝卸練怏w探測(cè)器的安裝位置及分布數(shù)量應(yīng)合理有效，盡最大努力避免使可燃及有毒氣體檢測(cè)出現(xiàn)漏報(bào)、誤報(bào)，當(dāng)有可燃及有毒氣體超限報(bào)警發(fā)生時(shí)，能有效、及時(shí)地提醒工藝操作人員及其他相關(guān)人員，采取應(yīng)對(duì)措施避免事故的發(fā)生或擴(kuò)大。

參考文獻(xiàn)：

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