ESD誤觸發事件分析可燃氣體探測器的設計缺陷

左玉菲

摘 要：2018年年底某長輸管道站場新安裝一批可燃氣體探測器，運行至2019年年初，由于人員設備檢修和探測器配置原因導致中間站場發生一次可燃氣報警導致觸發全線ESD，導致全線停輸事件。按照國家標準規范，可燃氣體探測器斷線后應報故障，而現場設備卻發生報警。根據設備實際情況，與廠家進行溝通，將探頭的控制器更換，加強對人員和設備的管理，最終提升系統的安全可靠性。

關鍵詞：可燃氣體探測器 高高報警 ESD觸發

2018年某管道公司對站場可燃氣體探測其進行更新改造，運行至2019年年初，由于人員檢修，拆除其中com公共線，導致站場發生兩臺以上的可燃氣體探頭報警，最終觸發全線ESD邏輯，導致全線停輸。經查分析，MSA探頭存在設計缺陷。

1 事件過程

2019年3月某管道公司某中間站場SCADA系統出現原油區可燃氣體探測器故障報警，可燃氣體報警主機顯示故障代碼為F1，查閱報警主機說明書，含義為：“供電線路存在故障”。站內值班人員立即將此情況反映給上級調度。隨后站內技術員對可燃氣體報警主機接線進行排查，但故障無法消除；對報警控制器的29號、13號端子與可燃氣體探頭負極相連的接線進行緊固，報警消除。3min后，報警主機再次報警。站內人員對報警控制器和可燃氣探頭的所有負極進行排查，并將可燃氣體探頭24V供電的公共負極線摘除，計劃逐一對探頭接線端子進行緊固；摘除瞬間，站控室SCADA同時出現多個可燃氣體探頭高高報故障；報警延時40秒后觸發ESD全線停輸。

2 故障排查和分析

某管道公司某輸油站2018年新安裝和使用設備為MSA設備廠家提供的控制器和可燃氣體探測器。控制器的型號為MSA 9020，探測器的型號為Primax IR pro可燃氣體探測器，異丁烷標定。

現場進行反復排查，始終無法找到觸發ESD的邏輯原因，利用24V開關電源和萬用表對MSA探頭本體進行深入排查。

可燃氣體探頭24V負極導通后測試電流為3.95mA（對應可燃氣體濃度為0%LEL）。

可燃氣體探頭24V負極斷開測試電流為16.8～20mA（對應可燃氣體濃度84%～100%LEl）。

終于發現觸發ESD的原因為：在處理報警主機故障時，將機柜內8個可燃氣體探頭24V供電的公共負極摘除，導致其中兩個以上可燃氣體探頭輸出高高報警，觸發站場ESD保護。ESD觸發邏輯為：兩個可燃氣體高高報警持續40s觸發ESD全線停輸。

3 相關規范及標準要求

規范一：根據《石油天然氣工程可燃氣體檢測報警系統安全規范》SY 6503-2016中6.3.1條：指示報警設備應具備以下功能。e）在下列情況下，指示報警設備應能發出與可燃氣體濃度報警信號有明顯區別的聲、光故障報警信號；

1）指示報警設備與探測器之間連線斷路或短路。

2）探測器設備故障。

3）指示設備故障。

規范二：《石油化工可燃氣體和有毒氣檢測報警設計規范》GB 50493中5.3.1條：指示報警設備應具備以下基本功能：（8）下列情況下，指示報警設備應能發出與可燃氣體或有毒氣體濃度報警信號有明顯區別的聲、光故障報警信號：

1）指示報警設備與探（檢）測器之間連線斷路。

2）探（檢）測器內部元件失效。

3）指示報警設備主電源欠壓。

4）指示報警設備與電源之間連接線路的短路或斷路。

因此，兩本權威規范的要求一致：探測器與控制器之間的控制電纜斷路時應發出與報警信號有明顯區分的故障報警信號（電纜斷路應包括電源正端、信號正端、公共端3路信號電纜）。

問題分析：

現場控制器與現場探測器采用三線制接線方式，接線回路圖如下：

當公共端com接線電纜斷路時回路圖如下：

測試過程后，也對迪創等其他品牌的氣體可燃氣體探測器進行斷線測試，其他探測器發生斷線后發出小于4mA的信號，控制器會報出故障，并不報警，負荷國家標準規范。

4 分析總結

1.現場安裝的可燃氣體探測器設置不符合國家標準規范，且多個探頭公共端一起匯集到一點，導致觸發報警風險大大增加，最終發生ESD事件。

2.為保證設備安全可靠運行，將所有探測器公共負極單獨接入接地排，保證誤觸發報警不會連續兩個一起觸發。

3.現場探頭的設置不合乎國家相關的標準規范，立即協調MSA廠家處理，廠家已經于事件發生7天內完成全部探頭內部控制器的更換，測試后正常，故障消除。

4.對于重要的新選用的探測器，應該充分熟悉設備性能，必要時候進行檢查測試，在充分了解設備性能的基礎上再安裝使用。