石油化工行業(yè)火災報警系統(tǒng)的設計

柳茜，賈永立

（連云港沃利帕森工程技術有限公司,天津300201）

石油化工行業(yè)火災報警系統(tǒng)的設計

柳茜，賈永立

（連云港沃利帕森工程技術有限公司,天津300201）

介紹火災報警系統(tǒng)作為重要的獨立運行的系統(tǒng)在石油化工裝置安全生產(chǎn)中起到了重要的作用，按石油化工裝置的功能和環(huán)境特征，結合筆者所作的有關項目對火災報警系統(tǒng)提出了新的思路。

石油化工；火災報警系統(tǒng)；控制

作為設計人，筆者認真總結了我國火災事故的教訓和火災自動報警系統(tǒng)工程的實踐經(jīng)驗，為確保裝置的安全生產(chǎn)，工程設計和建設過程中不僅需要嚴格按照國家相關的技術標準和規(guī)范設計施工，專業(yè)的消防設備也是不可缺少的。筆者結合工作中火災報警系統(tǒng)的設計，探討石油化工裝置各單元的火災探測器的設置和選型，以及火災報警控制系統(tǒng)及線路的設計，并提出新思路供同行參考。

1 火災報警系統(tǒng)一般設計

為了預防和減少火災危害，保護人身和財產(chǎn)安全，對于火災報警的設計必須做到安全可靠，技術先進，經(jīng)濟合理。下面筆者對于石油化工行業(yè)的火災報警系統(tǒng)的聯(lián)動設計提出一些自己想法，供設計者參考。

1.1 確定火災自動報警的系統(tǒng)形式

火災自動報警系統(tǒng)分為三種形式。

1.1.1 區(qū)域報警系統(tǒng)

保護對象∶只報警，不需要聯(lián)動自動消防設備的保護對象；

系統(tǒng)組成：火災探測器，手動火災報警按鈕，火災聲光報警器，火災報警控制器，區(qū)域顯示器，圖形顯示裝置。

1.1.2 集中報警系統(tǒng)

保護對象∶報警，且同時聯(lián)動自動消防設備；

系統(tǒng)組成：一臺集中控制功能的火災報警控制器，消防聯(lián)動控制器，火災探測器，手動火災報警按鈕，火災聲光報警器，消防應急廣播，消防專用電話，圖形顯示裝置；

消防控制室：一間。

1.1.3 控制中心報警系統(tǒng)

保護對象：報警，且同時聯(lián)動自動消防設備；

系統(tǒng)組成：兩個及以上集中報警系統(tǒng)；

消防控制室：兩個及以上（其中一間是主消防控制室）。

1.2 報警區(qū)域及探測區(qū)域的劃分

1.2.1 報警區(qū)域劃分

建筑物：根據(jù)防火分區(qū)或樓層，或者是同時聯(lián)動消防設備的幾個防火分區(qū)幾層樓劃分為一個報警區(qū)域。

甲、乙、丙類液體儲罐區(qū)：一個儲罐區(qū)為單位。（大于50000m3的外浮頂儲罐應單獨劃分一個報警區(qū)域）。

1.2.2 探測區(qū)域劃分

按獨立房間劃分，面積不超過500m2。

紅外光束感煙火災探測器和纜式線型感溫探測器探測區(qū)域長度：不超過100m。

空氣管差溫火災探測器的探測區(qū)域長度：20～100m。

單獨探測區(qū)域：樓梯間及樓梯間前室，消防電梯前室，走道，坡道，電氣管道井，通信管道井，電纜隧道，建筑物悶頂或夾層。

1.3 消防聯(lián)動控制設計

消防聯(lián)動控制器發(fā)出聯(lián)動控制信號并接受聯(lián)動反饋信號，各受控設備接口特性與聯(lián)動控制信號相匹配，且所有控制設備（如消防水泵，防煙排煙風機等）應采用聯(lián)動加手動直控裝置。

消防聯(lián)動控制分為濕式系統(tǒng)與干式系統(tǒng)的聯(lián)動，雨淋系統(tǒng)的聯(lián)動，水幕系統(tǒng)的聯(lián)動，消火栓系統(tǒng)的聯(lián)動，氣體泡沫滅火系統(tǒng)的聯(lián)動，防排煙系統(tǒng)的聯(lián)動，防火門及防火卷簾系統(tǒng)的聯(lián)動，電梯、應急疏散照明系統(tǒng)聯(lián)動設計等。現(xiàn)在我們就幾例具體分析一下控制設計。

1.3.1 濕式系統(tǒng)與干式系統(tǒng)的聯(lián)動設計

●聯(lián)動1：由濕式報警閥壓力開關的動作信號作為觸發(fā)信號直接啟動噴淋消防泵。

●聯(lián)動2：接到同一報警區(qū)域兩只及以上獨立感煙火災探測器或一個感煙加一只手動火災報警按鈕的報警信號后開啟閥組聯(lián)動觸發(fā)信號。

●手動3∶在消防聯(lián)動控制器上可手動控制噴淋消防泵的啟動和停止,預作用閥組，電動閥的啟動和停止，并用專用線路直接連接至消防控制室內消防聯(lián)動手動控制盤上。

●反饋信號：水流指示器，信號閥，壓力開關及噴淋消防泵的啟動和停止信號，氣壓狀態(tài)信號及電動閥動作信號。

1.3.2 雨淋系統(tǒng)的聯(lián)動設計

●聯(lián)動1：消防聯(lián)動控制器接到同一報警區(qū)域內兩只及以上獨立的感溫火災探測器或一只感溫加一只手報報警信號開啟雨淋閥組聯(lián)動觸發(fā)信號。

●手動2：雨淋消防泵控制柜安裝啟動、停止按鈕，雨淋閥組啟動、停止按鈕。

●手動3：在消防聯(lián)動控制器上可手動控制雨淋系統(tǒng)的啟動、停止和雨淋閥組的開啟

●反饋信號：水流指示器，雨淋閥組，壓力開關及雨淋消防泵的啟動和停止的動作信號

1.3.3 水幕系統(tǒng)的聯(lián)動設計

●聯(lián)動1：消防聯(lián)動控制器接到防火卷簾下落到地面的動作信號和同一報警區(qū)域內一只探測器或手報的報警信號聯(lián)動閥組觸發(fā)信號。

●手動2：消防泵控制柜安裝消防泵啟動、停止按鈕，水幕系統(tǒng)相關控制閥組的開啟。

●手動3：在消防聯(lián)動控制器上可手動控制水幕系統(tǒng)的啟動、停止和相關水幕系統(tǒng)閥組的開啟。

●反饋信號：水幕系統(tǒng)相關閥組，壓力開關及消防泵的啟動和停止的動作信號反饋至消防聯(lián)動控制器。

1.3.4 消火栓系統(tǒng)的聯(lián)動設計

●聯(lián)動1：應由消火栓系統(tǒng)出水干管上設置的低壓壓力開關，流量開關或報警閥壓力開關信號作為觸發(fā)信號直接啟動消火栓泵。

●手動2：當安裝消火栓按鈕時，消火栓按鈕的動作信號作為報警及啟動消火栓泵信號。

●手動3：在消火栓控制柜上設置啟動、停止按鈕。

●手動4：在消防聯(lián)動控制器上可手動控制消火栓泵的啟動和停止。

●反饋信號：消火栓泵的動作信號反饋至消防聯(lián)動控制器。

1.3.5 氣體滅火系統(tǒng)，泡沫滅火系統(tǒng)的聯(lián)動設計

●聯(lián)動1：同一防護區(qū)感溫和感煙探測器或一只探測器加一只手報或防護區(qū)外的緊急啟動信號作為系統(tǒng)的聯(lián)動觸發(fā)信號，并啟動火災聲光報警器。當接收到相鄰感溫探測器的第二個聯(lián)動觸發(fā)信號后發(fā)出聯(lián)動控制信號。

●手動2：在防護區(qū)疏散出口門外應設置氣體滅火裝置及泡沫滅火裝置的手動啟動和停止按鈕。且當手動停止按鈕按下時，一系列正在執(zhí)行的聯(lián)動操作也將停止。

●反饋信號：氣體滅火裝置及泡沫滅火裝置啟動及噴放各階段的聯(lián)動控制及系統(tǒng)反饋信號應反饋至消防聯(lián)動控制器上，如火災探測器的報警信號，選擇閥的控制信號，壓力開關的動作信號，手自動控制狀態(tài)等。

1.4 火災自動報警系統(tǒng)電源

火災自動報警系統(tǒng)應設有主電源（交流）和蓄電池備用電源，主電源宜由UPS電源供電，備用電源可采用火災報警控制器和消防聯(lián)動控制器自帶的蓄電池電源，且蓄電池組的容量是全部消防負荷的120%，保證火災狀態(tài)時工作負荷連續(xù)工作3h。需在火災狀態(tài)同時火災自動報警控制器必須設置在晝夜有人值班的房間或場所，宜安裝在裝置控制室內。

1.5 火災自動系統(tǒng)設備選型

由于石油化工裝置大部分屬于爆炸危險區(qū)域，首先要判斷現(xiàn)場環(huán)境是屬于爆炸性氣體環(huán)境還是爆炸性粉塵環(huán)境，然后再選擇氣體隔爆型或粉塵隔爆型的火災自動報警終端設備。另外，針對腐蝕性較強的環(huán)境，設備還應選用抗腐蝕性的設備。

1.6 火災報警系統(tǒng)線路設計

裝置區(qū)、罐區(qū)、廠房、倉庫等易燃易爆有腐蝕環(huán)境場所的火災自動報警系統(tǒng)的電纜應選用截面不小于1.5mm2的阻燃雙絞屏蔽型電纜。對于控制室、配電室等普通環(huán)境建筑物內的火災自動報警系統(tǒng)的電纜應選用截面不小于1.0mm2的銅芯雙絞線，此時電纜的敷設應采用穿鋼管、難燃性剛性塑料管或封閉式線槽敷設。

2 實際案例

筆者結合林德制氫項目設計的火災自動報警系統(tǒng)方案談談這方面的體會供大家參考。

2.1 項目概況

林德氣體（寧波）有限公司是德國林德集團在寧波投資興建的外商獨資企業(yè)。公司主營產(chǎn)品：氧氣、氮氣、氬氣、氦氣、二氧化碳、乙炔、氫氣、氪氣、氖氣、氙氣等。本次新建2,600Nm3/h的甲醇裂解制氫裝置以及氫氣備用供應系統(tǒng)，為相鄰的工業(yè)園區(qū)供應原料氫氣并提供相關服務。項目投入總資金6950萬人民幣，其中建設投資5858萬元。

2.2 設計方案

筆者對火災報警設計方案提出新的思路，即：可編程邏輯控制器和智能型火災報警控制器組合作為裝置內現(xiàn)場系統(tǒng)控制的方案。優(yōu)勢在于突破了以往根據(jù)成套單一的火災報警產(chǎn)品設計的固定思路，整合了總線制火災報警控制系統(tǒng)和冗余P L C，能根據(jù)工程中不同區(qū)域環(huán)境的特點，靈活地選擇系統(tǒng)的結構和功能并運用安全可靠的通訊手段來集成不同結構的系統(tǒng)，為將來對企業(yè)各系統(tǒng)的統(tǒng)一管理提供了便利。主要內容如下：

a)首先，本項目共有5套裝置，每套裝置均包含獨立的工藝設施和現(xiàn)場儀表控制室、變配電站。不同裝置內的控制系統(tǒng)都需要通過全廠控制局域網(wǎng)為其預留的接口以規(guī)定的通訊協(xié)議方式與該局域網(wǎng)鏈接。在中央控制室內，操作人員可以利用連接在各控制系統(tǒng)服務器上的工作站瀏覽來自不同裝置的控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)，并同時向各個裝置控制系統(tǒng)發(fā)出指令。以氫氣裝置為例，在裝置內現(xiàn)場儀表站里設置的火災和氣體探測系統(tǒng)，以P L C作為最終與局域網(wǎng)鏈接的系統(tǒng)控制器，主要考慮其可實現(xiàn)冗余的產(chǎn)品特點，而一般的二總線火災報警控制器無冗余考慮。b)同時，P L C與局域網(wǎng)的鏈接以及局域網(wǎng)的傳輸干線、傳輸設備均以冗余設計。這次方案選用了雙冗余P L C，P L C與外接設備的鏈接是通過輸入輸出卡I/O卡完成的。I/O卡共有數(shù)字開關量和模擬量兩種，該方案中主要選擇了模擬量的輸入輸出卡，主要是考慮它能夠分辯和區(qū)分來自各種鏈接報警設備的報警和開路、短路故障。這樣做在一定程度上能夠彌補P L C控制器不能辨別真實火災和探測器受污染狀態(tài)而引虛假火災的不足，降低誤報率。c)智能型火災報警控制器則作為系統(tǒng)的分控制器負責接收裝置區(qū)內現(xiàn)場儀表站和變配電站內部的火災探測器報警信號。火災報警控制器與P L C核心控制器之間采用總線通訊方式鏈接。考慮到這種通訊方式的單一性和火災報警控制器無冗余功能，通訊的安全可靠性比直接鏈接到P L C輸入輸出卡低，方案設計又在P L C控制器和火災報警控制器之間增加硬線鏈接,主要是將火災報警控制器的故障報警信號直接送到P L C以便在發(fā)生故障時盡快采取緊急措施。

這樣，采用智能火災報警系統(tǒng)可以發(fā)揮其優(yōu)勢，二總線結構方便線路敷設，智能型探測器則可以有效降低誤報率。火災報警控制器收到報警信號并對其進行判斷真?zhèn)魏罂梢詫缶盘柹蟼髦罰 L C控制器，這樣就起到了過濾誤報的作用。

3 結束語

火災自動報警系統(tǒng)是石油化工裝置電信設計的重要組成部分，對保護財產(chǎn)及人身安全具有重要意義。在整個設計過程中要與各專業(yè)充分配合，分析各種火災危險發(fā)生的可能性。同時還要考慮日常維護的方便性以及發(fā)生危險時的最佳逃生路線，都是火災報警系統(tǒng)設計中需要考慮的問題，只有充分了解這些情況，才能將火災報警設備設置在最為有效的地方，也才能起到對石化裝置最為理想的保護效果。文中所寫內容，僅為作者的一些理解和工作中的一些體會，希望能對廣大工程人員起到拋磚引玉的作用。

10.3969/j.issn.1008-1267.2015.04.021

TU234

B

1008-1267（2015）04-0051-03

2015-03-13