火災報警控制系統(tǒng)在錦屏一級水電站的應用

趙海峰

（雅礱江水電流域開發(fā)有限公司錦屏發(fā)電廠，四川省西昌市 615000）

0 引言

錦屏一級水電站位于四川省鹽源縣、木里縣交界的雅礱江干流，是雅礱江水能資源最富集的中下游河段五級水電開發(fā)中的第一級，在雅礱江梯級滾動開發(fā)中具有承上啟下的重要作用。錦屏一級電站安裝有6臺單機容量為600MW的混流式水輪發(fā)電機組，按照“無人值班”的原則進行設計，采用計算機監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)全廠的集中控制。

火災報警控制系統(tǒng)是電站安全生產(chǎn)的重要保障，因火災而造成機組發(fā)電損失、人員傷亡，將對電網(wǎng)、電站本身造成重大的損失，因此配置一套安全可靠技術先進的火災報警控制系統(tǒng)是電廠重中之重的工作[1]。

1 總體設計思路

1.1 設計原則

電站消防設計立足于“自救為主、外援為輔”的消防原則，貫徹“預防為主，防消結(jié)合”和“自防自救”的方針，消防設計與樞紐總體布置統(tǒng)籌考慮。火災自動報警系統(tǒng)采用總線制加少量多線控制方式，以自動報警控制為主，手動報警控制為輔的設計原則，選用了自動化程度高、技術先進、性能穩(wěn)定、抗干擾能力強和運行維護方便的智能型火災自動報警及消防控制設備，能夠有效撲滅電站以電氣和油品為主的火災和及時撲滅初起火災，保障安全生產(chǎn)和人員安全疏散。

1.2 報警區(qū)域與探測區(qū)域

根據(jù)電站功能要求和樞紐總布置，主要分為地面建筑和地下廠房消防設計，兩部分既相互獨立又有機地聯(lián)系在一起。電站地面建筑物包括 500kV 出線場、大壩控制樓、10kV配電房等，地下建筑物主要由主、副廠房、主變壓器洞（含GIS室）、尾水系統(tǒng)、進廠交通洞、通風洞、母線洞和 GIL 出線豎井等組成。按照消防規(guī)范的相關規(guī)定，獨立報警區(qū)域和探測區(qū)域劃分原則如表1，各報警區(qū)域利用火災報警控制器不同的回路將保護對象按樓層或區(qū)域劃分成若干個小的防火報警區(qū)域。

2 火災報警控制系統(tǒng)組成

2.1 系統(tǒng)配置

整個系統(tǒng)控制核心主要由中控室的集中火災報警控制系統(tǒng)（主機）、第一副廠房消防監(jiān)控系統(tǒng)控制柜、第二副廠房消防監(jiān)控系統(tǒng)控制柜、大壩控制樓消防監(jiān)控系統(tǒng)控制柜組成，共設有火災報警控制器3臺、多線手動控制盤3套、消防監(jiān)控終端1套、火災顯示盤4套、空氣采樣感煙探測裝置13套、分布式光纖感溫探測裝置2套、纜式線型感溫探測裝置6300m、氣體滅火系統(tǒng)2套、水噴霧滅火系統(tǒng)28套、現(xiàn)地火災探測器、手動報警按鈕、聲光報警器、現(xiàn)地模塊箱和火災應急廣播揚聲器等。

表1 報警區(qū)域與探測區(qū)域Tab.1 alarm area and detection area

電站采用了某公司聯(lián)動型火災報警系統(tǒng)，集中火災報警控制器與區(qū)域火災報警控制器之間采用光纖組成環(huán)網(wǎng)，各類火災報警器和消防監(jiān)控終端都成為網(wǎng)絡上的一個節(jié)點，網(wǎng)絡中任何一個節(jié)點的故障都不會影響其他節(jié)點的監(jiān)控功能。系統(tǒng)火災報警控制系統(tǒng)采用ASIC通信協(xié)議，可接受可尋址型火災探測器、可尋址型報警器的火災信號，通過邏輯聯(lián)動控制相應區(qū)域的重要的消防控制設備，同時通過消防監(jiān)視模塊接收各消防設備動作反饋信號，各個火災報警控制盤既保持相對獨立，又聯(lián)網(wǎng)一體，構(gòu)成一個集散型分布式監(jiān)控系統(tǒng)。

多線手動控制盤采用的智能多線輸出控制卡，提供8組互相獨立的多線控制線路，能夠?qū)崿F(xiàn)對電站重要的消防設備消防水泵、加壓送風機、送排煙風機、水噴霧滅火系統(tǒng)雨淋閥、氣體滅火控制裝置遠方手動一對一控制，便于緊急操作。

2.2 主要火災探測器

2.2.1 感煙、感溫探測器

電站采用了某知名品牌的智能光電感煙探測器、智能感溫探測器，基于ASIC通信協(xié)議的可尋址探測器，可向消防控制報警器提供火災信號的準確位置，在電站副廠房、配電室、設備室應用較廣。

2.2.2 線型感溫探測器

電站主廠房、主變壓器洞電纜道和電纜廊道、電纜室等處的電纜橋架的電纜密集，所以采用了可恢復式纜式線型定溫火災探測器，用于探測動力和控制電纜火災，當測出被測電纜表面溫度達到預置值（85～105℃設定調(diào)整）時向主機和從機發(fā)出報警信號。

2.2.3 感溫光纖探測器

電站1號和2號GIL出線洞以及主廠房電纜橋架的主通道上設置有分布式光纖感溫探測裝置，用于監(jiān)測電纜火情，當溫度超過設定值（-40～120℃設定調(diào)整）時，系統(tǒng)報警并將信號送至火災報警控制器。

2.2.4 防爆感溫探測器

蓄電池室主要采用了防爆型感溫探測器，用于存在爆炸性危險場所的火災探測，通過設在安全區(qū)的防爆編碼接口（內(nèi)含安全柵）接入火災報警控制器。

2.2.5 火焰探測器

火焰探測器是通過探測火焰的特征紅外線和測現(xiàn)場災情紅外場變化，將現(xiàn)場采樣來的各種參量經(jīng)先進的智能算法處理后來判斷火情，對于電站主變壓器室和油處理室，設置有火焰探測器，火警信號通過消防監(jiān)視模塊接入火災報警控制系統(tǒng)。

2.2.6 紅外光束感煙探測器

電站發(fā)電機層、安裝間和GIS室等大空間采用了紅外光束感煙探測器探測火災，主要由一個發(fā)射器/接收器組合單元和一個反光鏡構(gòu)成，進入探測區(qū)域的煙使到達接收器的信號減弱達到預設閾值時，探測器就會產(chǎn)生報警信號，火警信號通過消防監(jiān)視模塊接入火災報警控制器。

2.2.7 空氣采樣感煙探測裝置

空氣采樣感煙探測裝置可以在盡早的階段探測到火警并可靠地測量較低至極高濃度的煙霧[2]，主要設置在發(fā)電機機坑內(nèi)、母線洞和中控室，空氣采樣感煙探測裝置控制箱采用壁掛式安裝在機墩壁上，火警信號通過消防監(jiān)視模塊接入火災報警控制器。

2.3 主要控制對象

電站火災報警控制系統(tǒng)聯(lián)動對象為消防電梯、氣體滅火系統(tǒng)、水噴霧滅火系統(tǒng)、加壓送風機和送排煙風機、空調(diào)機組、加壓送風口、排煙閥、防火閥、防火風口、消防廣播揚聲器等，其中水噴霧滅火系統(tǒng)主要由噴頭、管道系統(tǒng)、水力警鈴、雨淋閥組和供水設施等組成，設置在主變壓器室、發(fā)電機定轉(zhuǎn)子處、動力電纜室、透平油罐和油處理室內(nèi)，可通過手動閥或者遠方控制電磁閥開啟，工作時系統(tǒng)所有開式噴頭同時噴出水霧[3]，以控制火災。氣體滅火系統(tǒng)主要由六氟化硫氣罐、主閥、選擇閥組、噴嘴、管道系統(tǒng)以及附件組成，設置在地下第一副廠房的中控室、計算機室、通信設備室、通信電源室和地下第二副廠房保護室，可通過自動聯(lián)動或者緊急手動啟動進行氣體滅火。

3 火災報警控制系統(tǒng)的聯(lián)動控制

火災報警控制系統(tǒng)采取集中/現(xiàn)地控制相結(jié)合，自動/手動控制相結(jié)合，以自動控制為主，手動控制為輔的方式。當系統(tǒng)設置在手動控制狀態(tài)時，集中火災報警控制器和相關區(qū)域火災報警控制器只發(fā)出聲光報警信號，并不自動聯(lián)動消防設備。當系統(tǒng)設置在自動控制狀態(tài)時，一般原則上，接收到某報警區(qū)域中單個探測器或者手報的報警信號后，集中火災報警控制器和相關區(qū)域火災報警控制器發(fā)出聲光報警信號，提醒值守人員注意；當兩個探測器或兩種探測器（如感煙、感溫或者手報）均發(fā)出報警信號，集中火災報警控制器或相關區(qū)域火災報警控制器根據(jù)邏輯關系通過控制模塊聯(lián)動消防設備，并通過監(jiān)視模塊接收被控消防設備的動作反饋信號。電站火災報警控制系統(tǒng)的主要聯(lián)動控制如下：

（1）火災應急廣播、聲光報警器聯(lián)動控制。當系統(tǒng)接收到防火分區(qū)單個火災探測器或者手報報警信號時，聯(lián)動該區(qū)域的聲光報警器和應急廣播，區(qū)域內(nèi)的揚聲器由背景音樂播放狀態(tài)強制轉(zhuǎn)入火災應急廣播狀態(tài)。電站副廠房為樓宇多層結(jié)構(gòu)，將聯(lián)動本樓層和上下相鄰層聲光報警器。

（2）軸流通風機、空調(diào)機和防火閥（防火風口）聯(lián)動。軸流通風機、空調(diào)機、防火閥（防火風口）平時開啟，當系統(tǒng)接收到防火分區(qū)的兩個探測器或兩種探測器（如感煙、感溫或者手報等）報警信號時，聯(lián)動關閉本防火分區(qū)防火閥（防火風口），切斷軸流通風機、空調(diào)機的電源，消防監(jiān)視模塊接收設備動作反饋信號。

（3）排煙風機和排煙閥、加壓送風機和正壓送風口、消防電梯聯(lián)動。平時，排煙風機停運，排煙閥關閉，加壓送風機停運，加壓送風口關閉，當系統(tǒng)接收到防火分區(qū)的兩個探測器或兩種探測器（如感煙、感溫或者手報等）報警信號時，聯(lián)動開啟本防火分區(qū)排煙閥，啟動排煙風機進行排煙，開啟本樓層和上下相鄰層正壓送風口，啟動加壓送風機進行防煙，以利人員疏散，聯(lián)動消防電梯到達固定樓層，保持開啟狀態(tài)，消防監(jiān)視模塊接收相關設備動作反饋信號。

（4）水噴霧滅火系統(tǒng)雨淋閥聯(lián)動。主變壓器室、透平油罐室防火分區(qū)內(nèi)單個火焰探測器動作時或者發(fā)電機防火分區(qū)內(nèi)空氣采樣裝置火警信號動作時，聯(lián)動本區(qū)域聲光報警器、防火閥、排煙閥、排煙風機、軸流風機、消防廣播，同時聯(lián)動水噴霧滅火系統(tǒng)雨淋閥電磁閥，開啟雨淋閥隔膜閥，進行噴淋滅火，消防監(jiān)視模塊接收相關設備動作反饋信號。

（5）氣體滅火系統(tǒng)聯(lián)動。設置有固定式氣體滅火系統(tǒng)計算機控制室、通信設備室等布置有感煙、感溫探測器，當防火分區(qū)內(nèi)感煙探測器動作信號聯(lián)動氣體滅火系統(tǒng)聲光報警器、本區(qū)域防火閥、軸流風機、空調(diào)；當防火分區(qū)內(nèi)感煙探測器、感溫探測器信號同時動作時，聯(lián)動氣體滅火系統(tǒng)警鈴和噴氣指示燈，并進行延時控制釋放氣體電磁閥進行噴氣滅火，消防監(jiān)視模塊接收相關設備動作反饋信號。

4 系統(tǒng)運行過程中存在的問題與優(yōu)化改造

水噴霧滅火系統(tǒng)主要設置在主變壓器室、發(fā)電機機坑，水噴霧滅火系統(tǒng)雨淋閥的聯(lián)動條件為單一火災信號。由于檢修維護工作中的電氣焊等動火作業(yè)或者日常的噴漆作業(yè)可能造成火焰探測器探測到相應波長的火焰紅外線或者空氣采樣裝置探測到煙氣達到相應的閾值，將會產(chǎn)生火災動作信號，傳輸給火災報警控制系統(tǒng)，并聯(lián)動雨淋閥。

為了防止火警誤報等原因而啟動滅火設備，造成電力生產(chǎn)損失，根據(jù)雨淋系統(tǒng)的聯(lián)動控制應由同一報警區(qū)域內(nèi)兩只及以上獨立的感溫火災探測器或一個感溫火災探測器和一個手動火災報警按鈕的報警信號作為雨淋閥開啟的聯(lián)動觸發(fā)信號的要求[4]，按照現(xiàn)場實際火災探測器配置情況進行改造，改造原則如下：

（1）報警區(qū)域內(nèi)單一火災信號進行火災報警控制系統(tǒng)報警，并聯(lián)動非雨淋閥組的其他設備。

（2）同一報警區(qū)域內(nèi)兩個火災信號將聯(lián)動雨淋閥組，進行滅火。

相應的軟件邏輯和硬件回路進行了改造（改造情況見表2），并經(jīng)過邏輯驗證試驗，達到了預期效果。

5 結(jié)束語

火災自動報警系統(tǒng)作為探測以及消除火災隱患的重要手段，能夠通過成熟先進的技術對火災信號進行處理和判斷，全面監(jiān)控各滅火設備的運行工況，確保火警能早期發(fā)現(xiàn)，提早預警，快速撲滅火災，通過完善相關聯(lián)動邏輯，提高火災報警系統(tǒng)在電站運行的可靠性。

表2 水噴霧滅火系統(tǒng)雨淋閥聯(lián)動邏輯改造Tab.2 The transformation of rain valve linkage logic for water spray sprinkler system