可燃有毒氣體報(bào)警儀系統(tǒng)設(shè)置現(xiàn)狀及應(yīng)用分析

許又滟潔

摘要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷提升，促使我國(guó)化工行業(yè)得到發(fā)展，社會(huì)各行各業(yè)開(kāi)始大范圍應(yīng)用一些易燃、有毒氣體，如果在其生產(chǎn)、運(yùn)輸、應(yīng)用環(huán)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題，將導(dǎo)致氣體泄漏，進(jìn)而造成中毒、爆炸等災(zāi)害。因此，可燃、有毒氣體報(bào)警儀的作用就突顯出來(lái)。本文主要根據(jù)報(bào)警儀系統(tǒng)設(shè)置來(lái)探討存在的不足以及實(shí)際應(yīng)用產(chǎn)生的問(wèn)題，并以此提出了幾點(diǎn)意見(jiàn)。

關(guān)鍵詞：可燃有毒氣體報(bào)警儀 系統(tǒng)設(shè)置 現(xiàn)狀 應(yīng)用

可燃有毒氣體報(bào)警系統(tǒng)簡(jiǎn)稱(chēng)為GDS系統(tǒng)，具備實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、預(yù)警處理、遠(yuǎn)程控制、設(shè)備管理多功能一體化特點(diǎn)，能夠?qū)S區(qū)危險(xiǎn)氣體泄露現(xiàn)象進(jìn)行監(jiān)測(cè)并實(shí)現(xiàn)智能分析與報(bào)警，同時(shí)報(bào)警方式多樣化，相關(guān)工作人員在注意后能夠及時(shí)處理。為使GDS系統(tǒng)具有高可靠性和在技術(shù)上達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)上，應(yīng)遵循技術(shù)先進(jìn)、功能豐富、易于維護(hù)、使用方便的原則，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行整體設(shè)計(jì)和實(shí)施。

1 GDS系統(tǒng)的設(shè)置規(guī)范

GDS系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要遵循GB/T 50493-2019和原國(guó)家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局發(fā)布的《關(guān)于加強(qiáng)化工安全儀表系統(tǒng)管理的指導(dǎo)意見(jiàn)》執(zhí)行，其中相關(guān)文獻(xiàn)規(guī)定，GDS系統(tǒng)設(shè)置應(yīng)獨(dú)立存在，以及可燃、有毒氣體報(bào)警系統(tǒng)在發(fā)揮檢測(cè)與報(bào)警功能時(shí)，生產(chǎn)控制儀表不對(duì)其產(chǎn)生作用。就化工廠裝置的特點(diǎn)與規(guī)模，文獻(xiàn)中規(guī)定了可燃有毒氣體報(bào)警儀的系統(tǒng)設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)，具體如下。

（1）GDS系統(tǒng)應(yīng)與FAS（火災(zāi)報(bào)警）系統(tǒng)相合并，目前一些工廠在可燃?xì)怏w報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)置中，GDS與FAS處在不同的控制系統(tǒng)中，相關(guān)的硬件軟件是獨(dú)立設(shè)置的，而將GDS和FAS合并設(shè)置的工廠較少，普及力度小。通?？扇加卸練怏w探測(cè)器、現(xiàn)場(chǎng)報(bào)警器、控制單元等是組成可燃?xì)怏w檢測(cè)系統(tǒng)的基本構(gòu)件，從結(jié)構(gòu)來(lái)看，GDS系統(tǒng)功能僅用于報(bào)警，聯(lián)動(dòng)設(shè)備不屬于GDS組成部分。相關(guān)條約規(guī)定，可燃?xì)怏w探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)需獨(dú)立存在，并且在火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)內(nèi)安設(shè)的可燃有毒氣體探測(cè)器，不能以直接形式接入，需要先獲取到報(bào)警信號(hào)后，再接入自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)^[1]。

（2）報(bào)警指示設(shè)備的控制器類(lèi)裝置也應(yīng)相對(duì)獨(dú)立?，F(xiàn)階段，大多數(shù)工廠以及相關(guān)裝置，習(xí)慣于使用PLC、特定的可燃有毒氣體檢測(cè)儀來(lái)作為GDS控制器，這一定程度上降低了成本消耗，但功能有所限制，對(duì)于大型聯(lián)合性工廠更加適用。

（3）使用通用模擬儀表作為指示報(bào)警裝置，這種方式比較符合相關(guān)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)與文件要求，不過(guò)對(duì)于將現(xiàn)場(chǎng)儀表機(jī)柜室和中心控制室融合的工廠并不適用。如果GDS系統(tǒng)中的顯示報(bào)警裝置用常規(guī)儀表來(lái)代替，就需要在工廠中設(shè)置中心控制室，但其遠(yuǎn)離生產(chǎn)設(shè)備，同時(shí)儀表信號(hào)范圍限制，難以有效通過(guò)儀表信號(hào)來(lái)檢

測(cè)生產(chǎn)設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)存在的可燃有毒氣體，并將其傳遞到GDS報(bào)警顯示設(shè)備中。具體設(shè)計(jì)時(shí)要確保生產(chǎn)環(huán)節(jié)具備安全性、性?xún)r(jià)比等特點(diǎn)，針對(duì)系統(tǒng)中的程序編輯控制器、集散控制系統(tǒng)、安全儀表系統(tǒng)等要合理進(jìn)行設(shè)置，保證GDS獨(dú)立。如果工程建設(shè)規(guī)模較大，使用GDS系統(tǒng)時(shí)涉及較多的檢測(cè)點(diǎn)數(shù)、火災(zāi)報(bào)警點(diǎn)數(shù)，對(duì)消防和聯(lián)動(dòng)控制存在一定要求時(shí)，考慮設(shè)計(jì)F&GS。

1. 在合并設(shè)置GDS與控制系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)獨(dú)立設(shè)置輸入、輸出卡件，這種配置在使用后能夠顯現(xiàn)出較好效果，同時(shí)具備一定的經(jīng)濟(jì)性。不過(guò)屬于獨(dú)立設(shè)置，其中，安監(jiān)總管三[2014]116號(hào)文件中對(duì)其設(shè)置有爭(zhēng)議，具體表現(xiàn)在GDS在DCS中如何設(shè)置的問(wèn)題，如果DCS控制器出現(xiàn)故障，GDS是否還能維持穩(wěn)定功能。

（5）如果檢測(cè)的有毒可燃?xì)怏w信號(hào)將作用到SIS系統(tǒng)中，應(yīng)為其設(shè)置獨(dú)立的探測(cè)器，探測(cè)器輸出信號(hào)應(yīng)送至相應(yīng)的安全儀表系統(tǒng)，并且接收信號(hào)的SIS系統(tǒng)要有對(duì)應(yīng)的功能。探測(cè)器的硬件配置應(yīng)滿(mǎn)足《石油化工安全儀表系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB/T 50770有關(guān)規(guī)定。此規(guī)定說(shuō)明GDS系統(tǒng)不需取得SIL認(rèn)證，如果探測(cè)器信號(hào)用于安全儀表系統(tǒng)，應(yīng)該獨(dú)立設(shè)置^[2]。

（6）如果檢測(cè)到可燃?xì)怏w二級(jí)信號(hào)或報(bào)警單元出現(xiàn)故障信號(hào)，需要在消防控制室完成報(bào)警以及顯示圖形的功能，火災(zāi)報(bào)警控制器中的可燃?xì)怏w探測(cè)器在接入時(shí)不能直接與輸入回路相連。另外，相關(guān)規(guī)定說(shuō)明，如果GDS系統(tǒng)不接入消防聯(lián)動(dòng)只發(fā)揮警示報(bào)警作用，只要選擇以微處理器為核心的電子產(chǎn)品作為報(bào)警控制單元即可，如果GDS系統(tǒng)中可燃?xì)怏w檢測(cè)器信號(hào)需用于消防聯(lián)動(dòng)，則報(bào)警控制單元需要得到CCCF認(rèn)證，同時(shí)將信號(hào)傳輸至消防控制室。

2 GDS系統(tǒng)設(shè)計(jì)與改造建議

GDS能夠測(cè)量出特定環(huán)境存有多少濃度的可燃有毒氣體，并通過(guò)聲光報(bào)警來(lái)提醒相關(guān)技術(shù)人員、管理人員。GDS由可燃有毒氣體探測(cè)器、報(bào)警控制器及聲光報(bào)警設(shè)備組成。在石油化工行業(yè)應(yīng)用廣泛，此系統(tǒng)很少被用來(lái)做聯(lián)動(dòng)應(yīng)用，絕大多數(shù)主要被用于報(bào)警?？扇加卸練怏w探測(cè)儀多用于檢測(cè)濃度方面的工作，由于制造技術(shù)、探測(cè)器功能、所處環(huán)境存在不同，進(jìn)而導(dǎo)致可燃有毒氣體探測(cè)儀存在誤報(bào)、漏報(bào)的情況相比溫度、流量等儀表更多一些，因此GDS系統(tǒng)受外部條件影響程度大。GDS不能作為故障安全儀表系統(tǒng)使用，其功能僅用于報(bào)警。與SIS系統(tǒng)相比，GDS無(wú)法起到防止可燃?xì)怏w出現(xiàn)或確保施工生產(chǎn)等過(guò)程安全的作用，同樣不能減低過(guò)程風(fēng)險(xiǎn)，基于這些原因，GDS不需要通過(guò)SIL等級(jí)進(jìn)行衡量^[3]。

本文主要以某項(xiàng)案例來(lái)分析GDS系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路，內(nèi)容如下。首先，企業(yè)所使用的GDS系統(tǒng)與PLC系統(tǒng)公用，觀察系統(tǒng)結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)，CPU冗余、獨(dú)立I/O卡件、環(huán)形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，可燃及有毒氣體探測(cè)器的供電電源選擇冗余直流電源，通過(guò)電源分配器供電。現(xiàn)階段存在電氣側(cè)短路現(xiàn)象，導(dǎo)致交流切換器空跳、PLC系統(tǒng)電力流失、GDS實(shí)效，現(xiàn)場(chǎng)CO濃度無(wú)法實(shí)現(xiàn)有效檢測(cè)，應(yīng)急處置工作受到制約，并且不久前曾出現(xiàn)CO泄漏現(xiàn)象。

從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)來(lái)看，冗余配置要求得到滿(mǎn)足，不過(guò)不足有以下兩點(diǎn)。其一是電源系統(tǒng)缺乏可靠性，雖然電源可分為UPS與GPS兩路，但系統(tǒng)實(shí)際只采用一路電源，如果電源開(kāi)關(guān)切換裝置或I/O機(jī)架電源模塊受損，就會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)從整體上喪失功能。其二則是難以有效進(jìn)行系統(tǒng)維護(hù)工作，GDS系統(tǒng)管理體現(xiàn)在安全設(shè)施層面，管理要求嚴(yán)格，在設(shè)計(jì)與改造GDS系統(tǒng)時(shí)，可以考慮以下幾點(diǎn)^[2]。

（1）獨(dú)立原則，GDS系統(tǒng)在建設(shè)環(huán)節(jié)需要滿(mǎn)足相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，并且與分散控制系統(tǒng)、安全儀表系統(tǒng)相獨(dú)立，在選擇控制系統(tǒng)上依據(jù)原則可應(yīng)用PLC系統(tǒng)、安全儀表系統(tǒng)等，同時(shí)能冗余控制器、電源等部件的DCS、SIS系統(tǒng)應(yīng)被優(yōu)先選擇。其中的I/O背板在選擇時(shí)也應(yīng)具備冗余供電特點(diǎn)，選擇雙路電源進(jìn)行供電，另外，I/O測(cè)點(diǎn)應(yīng)根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)分散原則來(lái)進(jìn)行分布。（2）想要改造所使用設(shè)備的GDS系統(tǒng)，可以從以下兩點(diǎn)考慮。其一，GDS系統(tǒng)中如果存在DCS、SIS控制系統(tǒng)，且一起共用DCS系統(tǒng)，就不需要改動(dòng)，如果控制站接收信號(hào)來(lái)自可燃、有毒氣體，應(yīng)強(qiáng)化管理級(jí)別。其二，如果PLC系統(tǒng)不具備冗余特點(diǎn)，特別是網(wǎng)絡(luò)、電源等部件，應(yīng)實(shí)施整改工作。（3）是否使用SIS系統(tǒng)，需要通過(guò)SIF辨識(shí)，具備SIF功能，SIS系統(tǒng)在采用后應(yīng)保持獨(dú)立。不要過(guò)分注重節(jié)約經(jīng)費(fèi)而只用特定的SIS系統(tǒng)來(lái)檢測(cè)所有的可燃有毒氣體信號(hào)。因?yàn)镚DS與SIS并不在同一個(gè)保護(hù)層中，而相關(guān)規(guī)定中有描寫(xiě)有關(guān)安全保護(hù)層的具體內(nèi)容，GDS系統(tǒng)層次位于儀表減災(zāi)層以及工廠應(yīng)急響應(yīng)與撤離層次，在設(shè)備檢修環(huán)節(jié)或故障時(shí)功能依然運(yùn)行，對(duì)人員救援、應(yīng)急、撤離工作進(jìn)行指導(dǎo)，所以不可混用SIS系統(tǒng)，但能夠通過(guò)SIS系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)GDS系統(tǒng)，如果系統(tǒng)不存在SIF功能，可采用DCS、PLC等系統(tǒng)^[4]。

3 應(yīng)用管理

3.1常見(jiàn)問(wèn)題

（1）現(xiàn)階段存在較多的可燃有毒氣體報(bào)警儀生產(chǎn)商，導(dǎo)致市場(chǎng)上存在多種品牌報(bào)警儀，并且質(zhì)量不一，一些儀表有嚴(yán)重的零點(diǎn)漂移現(xiàn)象，造成信息誤報(bào)，同時(shí)難以替換與儲(chǔ)備備件，因此在規(guī)劃環(huán)節(jié)選用產(chǎn)品應(yīng)盡量品牌統(tǒng)一。日常工作環(huán)節(jié)需要按期檢定報(bào)警儀，記錄檢定臺(tái)賬，同時(shí)不定期校準(zhǔn)。

（2）在應(yīng)用時(shí)常出現(xiàn)要區(qū)分報(bào)警聲音的問(wèn)題，在DCS中很常見(jiàn)，即為區(qū)分生產(chǎn)過(guò)程的報(bào)警與氣體報(bào)警儀聲音，最后報(bào)警提示功能沒(méi)有發(fā)揮效果。

（3）分布圖設(shè)置存在問(wèn)題，畫(huà)面未集中。報(bào)警儀在各流程中分散存在，同時(shí)未畫(huà)現(xiàn)場(chǎng)分布圖，畫(huà)面位置不能真實(shí)顯現(xiàn)出現(xiàn)場(chǎng)測(cè)點(diǎn)部位，操作人員在具體查看和做應(yīng)急處理時(shí)受到阻礙。

（4）報(bào)警值不合理。工廠裝置氣體報(bào)警值設(shè)置不合理，氣體日常濃度一直處于報(bào)警狀態(tài)，進(jìn)而儀器長(zhǎng)期報(bào)警，導(dǎo)致工作人員思想麻痹，無(wú)法辨認(rèn)真實(shí)危險(xiǎn)^[5]。

3.2選型與安裝

應(yīng)選擇安全、先進(jìn)、可靠且性?xún)r(jià)比高的報(bào)警儀檢測(cè)器，且制造、防爆、消防性能合格，同時(shí)確保其已被國(guó)家相關(guān)機(jī)構(gòu)的計(jì)量器具認(rèn)證。而一般會(huì)通過(guò)光學(xué)方法、電化學(xué)法來(lái)檢測(cè)，確保檢測(cè)器與被測(cè)介質(zhì)相適應(yīng)。

安裝檢測(cè)器的環(huán)境需要遠(yuǎn)離陽(yáng)光直射或灰塵，如果檢測(cè)器在使用時(shí)面臨惡劣環(huán)境，需要做好保護(hù)措施，同時(shí)確保選型、安裝符合標(biāo)準(zhǔn)。通常筒倉(cāng)內(nèi)部經(jīng)常出現(xiàn)泥狀物，容易腐蝕儀表密封圈，因此應(yīng)選擇分離式儀表。

3.3設(shè)定報(bào)警值

可燃有毒氣體檢測(cè)系統(tǒng)根據(jù)相關(guān)規(guī)定宜采用二級(jí)報(bào)警，其級(jí)別優(yōu)于一級(jí)報(bào)警，且同一級(jí)別的報(bào)警信號(hào)，有毒氣體報(bào)警具有優(yōu)先權(quán)。GBZ/T 233-2009對(duì)報(bào)警值有明確的等級(jí)劃分，可以設(shè)置預(yù)報(bào)、警報(bào)、高報(bào)3級(jí)，至少可設(shè)定報(bào)警值與高報(bào)值2級(jí)，或設(shè)定預(yù)報(bào)值與報(bào)警值2級(jí)。另外還有規(guī)定表述，如果爆炸可能性在25%以上，要將其設(shè)定為一級(jí)報(bào)警值，爆炸可能性在50%及以上要設(shè)置二級(jí)報(bào)警值，爆炸下限的測(cè)量范圍為0%～100%。并且GB/T 50493-2019規(guī)定與GBZ/T 233-2009規(guī)定存在一定的差別。前者內(nèi)容為：所設(shè)定的有毒氣體以及報(bào)警值要在最高100%允許濃度或短時(shí)間接觸容許濃度范圍以下，如果測(cè)量有毒氣體的范圍不在測(cè)量要求中，測(cè)量有毒氣體范圍可在0%～30%直接致害濃度。而二級(jí)報(bào)警值設(shè)定不能超過(guò)10%致害濃度值，常規(guī)二級(jí)報(bào)警為182mg/m?。后者標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：5.2.2預(yù)報(bào)值為GBZ 2.1所規(guī)定的MAC的1/2，5.2.3報(bào)警值為GBZ 2.1所規(guī)定的MAC值，無(wú)PC-STEL的物質(zhì)，為超限倍數(shù)值^[6]。

在具體設(shè)定報(bào)警值時(shí)需要考慮有毒氣體毒性、事故后果、設(shè)備、工藝條件等多方面因素，確保報(bào)警作用的有效發(fā)揮。

3.4 GDS在應(yīng)用場(chǎng)景中的設(shè)計(jì)探討

3.4.1中央控制室

可燃有毒報(bào)警系統(tǒng)在獨(dú)立設(shè)置后，如果存在較多的I/O控制點(diǎn)數(shù)，應(yīng)采用PLC或DCS來(lái)發(fā)揮實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸、記錄、發(fā)出聲光報(bào)警等功能，如果主要是根據(jù)生產(chǎn)車(chē)間或設(shè)備在控制室內(nèi)分區(qū)擺放控制生產(chǎn)過(guò)程系統(tǒng)的上位機(jī)，GDS上位機(jī)也可以根據(jù)此規(guī)則進(jìn)行布置，方便管理和操作。需要注意的是，GDS是通過(guò)專(zhuān)用聲光報(bào)警設(shè)備來(lái)接受傳輸報(bào)警信息的，因此應(yīng)從GDS機(jī)柜的I/O中輸出觸發(fā)信號(hào)，而僅依靠上位機(jī)內(nèi)置聲卡、屏幕、外接音箱來(lái)實(shí)現(xiàn)聲光報(bào)警則無(wú)法滿(mǎn)足要求。如果機(jī)柜室在各車(chē)間建筑物中布設(shè)，通常使用壁掛機(jī)來(lái)調(diào)節(jié)控制室溫度，不過(guò)隨著企業(yè)不斷擴(kuò)大管理規(guī)模，中央控制室開(kāi)始顯現(xiàn)出獨(dú)立形式，能夠更好地對(duì)溫濕度進(jìn)行控制，在這種條件下應(yīng)用GDS系統(tǒng)，應(yīng)注意將控制室的空調(diào)機(jī)組封口靠近可能出現(xiàn)可燃或有毒氣體泄漏的位置，并在引風(fēng)口位置設(shè)置探測(cè)器，引風(fēng)管道所安設(shè)的切斷隔離裝置應(yīng)和探測(cè)器實(shí)現(xiàn)報(bào)警連鎖。

3.4.2氣體分析儀小屋

在石油化工行業(yè)中明確地規(guī)定了氣體分析儀小屋的布設(shè)條件，而GDS設(shè)計(jì)規(guī)范中也要求了氣體分析儀小屋設(shè)置可燃有毒探測(cè)器的相關(guān)條件，以此避免發(fā)生爆炸現(xiàn)象，在其中如果氣體分析儀小屋設(shè)置的并不屬于密閉范疇的空間，依據(jù)具體情況可以省略設(shè)置GDS環(huán)節(jié)，但氣體分析儀在安裝后需要有人值班，為保證人員安全，防止出現(xiàn)通風(fēng)不良而造成的安全隱患，還是需要設(shè)置GDS系統(tǒng)。

3.4.3不易確定泄漏點(diǎn)的開(kāi)放式區(qū)域

現(xiàn)階段，對(duì)于一些需要使用GDS系統(tǒng)的工程，比如車(chē)間的硫化濃度區(qū)、廢渣儲(chǔ)存?zhèn)}庫(kù)等，具有空間大、環(huán)境開(kāi)放、不易查找有毒可燃釋放源的區(qū)域特點(diǎn)，加大了GDS系統(tǒng)設(shè)計(jì)的難度，通過(guò)實(shí)踐來(lái)看，可以采用一定的措施來(lái)有效改善這些設(shè)計(jì)問(wèn)題，具體如下。

首先，將工藝流程與管理程序相結(jié)合，在類(lèi)似操作平臺(tái)等常有人經(jīng)過(guò)的區(qū)域，應(yīng)設(shè)置GDS系統(tǒng)觀測(cè)可燃有毒氣體。其次，做到點(diǎn)線(xiàn)結(jié)合，在生產(chǎn)設(shè)備的周?chē)荚O(shè)線(xiàn)型氣體探測(cè)器，結(jié)合點(diǎn)式探測(cè)器實(shí)現(xiàn)合理覆蓋被監(jiān)測(cè)區(qū)域的目的。另外，工程應(yīng)考慮為工作人員配置便攜式氣體探測(cè)器。最后，這種性質(zhì)的區(qū)域可以將警報(bào)器設(shè)置在出入口位置^[7]。

4結(jié)語(yǔ)

企業(yè)、工廠在進(jìn)行安全設(shè)施管理工作時(shí)需要保證可燃、有毒氣體報(bào)警儀能夠有效發(fā)揮報(bào)警檢測(cè)功能，為企業(yè)利益以及員工安全提供保障，同時(shí)這種設(shè)施能夠有效減災(zāi)，加大救援的及時(shí)性。其中GDS系統(tǒng)在現(xiàn)階段的過(guò)程控制系統(tǒng)中應(yīng)保持獨(dú)立運(yùn)作功能，而SIS系統(tǒng)是否應(yīng)用則需要根據(jù)實(shí)際進(jìn)一步分析，現(xiàn)階段GDS系統(tǒng)設(shè)置以及安全保護(hù)措施存在問(wèn)題，需要進(jìn)一步改造，同時(shí)注意設(shè)定報(bào)警值時(shí)要保持慎重。

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