淺談氣體、火災報警系統在石油化工行業的應用

■占斌斌，汪 洋 ■九江石化設計工程有限公司南昌分公司，江西 南昌 330000

近些年來，隨著石油化工行業的發展，對報警系統的要求也越來越高。根據石油化工企業裝置的工程設計和石油化工企業生產裝置設計規范中的要求，規定在裝置內要設置火災自動報警系統和氣體檢測系統。因為化工裝置和一般的民用建筑物有明顯的區別，具有一定的特殊性，所以對石油化工行業的安全要求特別高。

1 目前石油化工行業火災自動報警和氣體檢測系統的主要構成方式

在目前已經建成的裝置內，都已經設置了火災自動報警和氣體檢測系統，通常情況下我們可以將它們分成三類:

1.1 單獨設置

單獨設置火災報警系統，可燃有毒氣體的檢測信號傳至DCS系統內，火災報警與氣體檢測系統兩者之間沒有關系，因為這種結構比較簡單，所以這種設置是目前國內投資并且已經能夠投產的裝置中采用比較多的系統構架。

1.2 主體設置

在這個系統構架中，以火災報警系統為主體，可燃有毒氣體傳感器通過相關的控制器以及直接數字控制器將原本的模擬信號轉變為高低壓電平開關量輸出信號，同時兩者之間相互連接。這是一種比較完善，經濟實用的報警檢測系統，同時也是目前采用較多的火災自動報警和氣體檢測系統構架。

1.3 完整設置

根據相關要求，同時依據裝置生產區域和輔助生產區域危險等級的不同，需要將生產區域中所有的自動火災報警設備、可燃有毒氣體傳感器、可視主動火焰傳感器以及雨淋系統等的控制信號和動作返回信號等所有相關的信號連接在可編程控制器上;在輔助生產區域內，則是設置火災自動報警系統，該系統采用的是二總線制，其中包括報警控制器、煙霧傳感器、手動按鈕以及空氣取樣傳感器等，同樣還是把發生火災時控制器的輸出信號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傳送至控制室，這兩個部分合在一塊就是一個完整的火災自動報警和氣體檢測系統。

2 不同報警和檢測系統的性能以及優缺點

2.1 第一類系統的構架

該系統通常是國內投資企業采用的方式，采用的背景是基于設置的火災報警設備基本上是國內的自主產品，這種結構的有點在于投資少而且比較獨立，但是該系統無法接收可燃、有毒氣體傳感器的模擬量信號，所以在火災報警系統是單獨安裝在裝置區內的控制室和變電所等地方，同時可燃、有毒氣體傳感器則是接入DCS系統，兩者之間互不相干。在裝置生產區域的火災報警設備基本上是安全型非地址碼、報警按鈕，而國產的手動報警大多是不放水的。如果是安置在室外使用，就必須要加非標防水外罩，這樣的火災自動報警和氣體檢測系統大多情況下都會存在一些缺陷:比如在建筑物進行大修期間，DCS系統會停止工作，導致氣體傳感器停止工作，一旦可燃、有毒氣體發生泄漏，檢測系統無法檢測到，給裝置區域帶來極大的安全隱患。而且在建筑物進行大修期間，如果檢修工在使用焊接設備時，可燃砌體發生泄漏并且已經達到上限值，同時DCS系統停止工作無法報警，那極易引發火災。而且化工裝置與民用建筑不一樣，在裝置變電所的夾層中，因為夾層內灰塵比較多，而且還潮濕，煙霧傳感器的智能程度有限，所以設置在電纜夾層中的煙霧傳感器經常會誤報警，大大降低了火災自動報警和氣體檢測系統的可靠程度。

2.2 第二類系統的構架

該系統通常是專裝置區域建筑物內二總線制火災報警系統，為了保證該系統的可靠性，該系統中火災報警設備和砌體檢測設備大多數情況下是采用進口或者是合資產品，這個系統的優點在于投資較少而且系統可靠性比較高，尤其是在建筑物大修期間系統仍然可以正常工作，也容易管理。缺點就是該系統的響應時間比較長，在火災發生時無法顯示具體的模擬量信號數值，尤其是風向和風速傳感，無法準確的區分建筑物和裝置區域的安全等級。

2.3 第三類系統的構架

該系統最為完善而且更加安全可靠，在國外的大型項目中得到了廣泛使用，在國內則是運用在大型石化聯合裝置中。該系統是在生產裝置的建筑物內設置二總線火災報警系統，其中包括了火災報警控制器、煙霧感應傳感器等。雖然這個系統比前兩個系統更加可靠完善，但是它的造價也偏高，而且后期的維護成本也比較高。

3 如何合理設置火災自動報警和氣體檢測系統

通過上述的描述，以上三種火災自動報警和氣體檢測系統應用的背景和裝置規模都是不一樣的，第一種火災自動報警和氣體檢測系統的構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該不采用該系統。第二種系統構架與第一種系統構架相比就完善了很多，所需的費用卻很少，而且現場的防爆手動報警按鈕采用的是地址碼按鈕，這就節省了電纜和施工費用，同時該系統還可以通過模擬量信號模塊接收到可燃、有毒氣體傳感器的模擬量信號，通過與現場其他信號和控制設備的輸入輸出模塊相連接，就構成了簡單而且比較可靠的火災自動報警和氣體檢測系統。第三種火災自動報警和氣體檢測系統最可靠最安全，除了系統造價比較高外，還沒有發現其他的缺陷，所以該系統可以應用在大型的化工裝置中，可以發揮出很大的作用，同時這個系統還符合相關的規定和條款。

4 火災和氣體檢測裝置報警系統的合并設置

在大型聯合裝置中，區域控制中心和全廠控制中心等的可燃、有毒氣體檢測報警系統可以優先考慮與火災報警系統的合并，即所謂的火災與氣體檢測報警系統。

火災與氣體檢測報警系統的職責是通過專門的傳感器和檢測儀器，檢測出早期火災和可燃、有毒氣體的泄漏，有相關設備發出警告提示工作人員進行相關安全操作，組織人員的撤離和疏散，或者也可以通過預先設置好的聯鎖邏輯程序自動開啟保護措施和救護裝置;另外火災與氣體檢測報警系統還可以通過遠程報警系統使得自身能夠得到及時救援，從而是原本可能發生的火災貨中毒事故在一開始就就被處理掉，使已經發生的事故得到及時有效的控制，保證相關工作人員和生產設備的安全。

火災與氣體檢測報警系統的職責包括生產裝置現場的所有火災和可燃、有毒氣體的檢測報警，中央控制室和機柜之間等建筑物內的火災報警和聯動通常是由另外一套火災自動報警系統負責，這樣就實現了生產裝置現場可燃、有毒氣體檢測報警系統和火災檢測報警系統的合并設置。在功能方面，這兩個系統有著許多相似的地方，單獨進行設置的話，無論是初期投入還是后期的維護都是不經濟的，這種現象主要是以下幾個原因:

第一點，行業管理之間不同的設計規范，工業和民用建筑物內的火災報警系統的設計規范是GB50116－2013中的火災自動報警系統設計規范，而可燃、有毒氣體檢測系統采用的是GB50493－2009中的設計規范，不同的標準所要求的內容也是不一樣的。

第二點，長期以來火災與氣體檢測報警系統由3個不同專業來負責設計，不同專業對一體化控制的思想認識不一樣，對其他專業的認知程度也不高，這就造成了重復設置，重復設置不僅給資源造成了很大程度上的浪費，同時也給后期的維護工作帶來不小的麻煩。

第三點，不同行業采用的標準不一樣，廠家依據不同標準生產出的產品也有所不同。火災自動報警系統大多數采用的是總線型檢測儀表，而火災與氣體檢測報警系統采用的是常規點對點的模擬信號和開關信號回路，導致有些時候兩個系統無法兼容。

5 結束語

可燃、有毒氣體和火災自動報警系統是保證石油化工裝置和工作人員人身安全的重要措施。實施新標準有利于提高國內對可燃、有毒氣體的檢測和報警水平，有利于國內企業與國外企業之間的合作，同時還能夠縮小與先進國家在這方面的差距。在設計和應用上，采取火災與氣體檢測報警系統是未來石油化工行業主要趨勢。

［1］王懷義.石油化工企業可燃氣體和有毒氣體檢測報警設計規范［S］.北京:中國石化出版社，2013∶117－119.

［2］陸國平.可燃氣體和有毒氣體檢測報警系統的未來發展趨勢［J］.石油化工自動化，2012，28(8):110－112.