國外煉油廠火災報警系統設計

曹亮，郝夢橋

(中石油華東設計院有限公司，山東 青島 266071)

火災報警系統(FAS)在不同國家和地區采用的標準并不統一，其中NFPA72—2016[1]在國外項目中相對較為常用。作為本文工程案例的阿爾及爾煉油廠位于阿爾及利亞首都阿爾及爾市，其FAS按NFPA72—2016執行，以下針對該廠FAS與國內煉油廠設計的主要差異及消防聯動控制做法進行闡述，供同行研究討論。

1 概 述

煉油廠作為生產、加工及儲存危險化學品的場所，一旦發生火災極易引起大面積火災、爆炸事故等連鎖反應。在煉油廠的火災危險場所設置FAS可及時發現和通報初期火災，防止火災蔓延和重大火災事故的發生，因此FAS是煉油廠必備的消防監測手段和設施，在系統設置、功能配置、聯動控制等方面應綜合考慮。

一般煉油廠大體上可劃分為建筑物和生產區兩類生產環境。包括控制室及變電所等建筑物是煉油廠生產控制及配電的中樞，部分建筑物還作為操作人員值班場所，一旦發生火災其危害性較高，受火災影響的波及范圍較大，因此應重點考慮火災的自動檢測。包括裝置區及罐區等生產區多是可燃有毒氣體釋放源密布的爆炸危險環境，可燃有毒氣體以自動檢測為主，火災報警多采用手動報警的形式。

由于標準規范體系的不同，國外煉油廠常常針對生產區的火災和氣體檢測報警設置專門的火氣系統(FGS)，FAS僅針對建筑物設置，與國內煉油廠所有火災信號接入FAS、可燃有毒氣體檢測信號接入可燃氣體和有毒氣體檢測報警系統(GDS)的做法有所區別。本文僅針對建筑物內設置的FAS進行論述。

2 系統設計的主要差異

2.1 網絡架構

該廠新建中心控制室、現場機柜室、變配電所、化驗室等各類建筑物20座，改造消防站1座。根據建筑物的管理職能，在消防站和中心控制室各設置集中型火災報警控制盤1臺并互為冗余，在其余19座建筑物各設置區域型火災報警控制盤1臺，總共21臺控制盤利用光纖組成環網鏈路，和國內常見的1臺集中控制器多臺區域控制器星型組網的做法相比具有更高的安全性。在消防站和中心控制室的火災報警管理崗位，各設置2臺人機界面工作站并互為冗余，相比直接在控制盤上操作更加直觀和易用。

2.2 報警回路設置

由于大部分新建建筑物內設置了氣體滅火系統等重要的聯動系統，因此在設計火災報警回路時應盡可能降低故障率和誤報率，設計時主要采用了以下兩條措施： 一是每條報警總線回路均配置為Class A閉環回路，即回路的首尾兩端接入同一塊回路控制卡件，保證回路局部有斷點時不會影響整條回路工作；二是回路路徑的設計，在配置了氣體滅火系統的房間及其他重要房間內設計不少于2條報警回路，保證其中1條報警回路故障時，仍有1條報警回路可對房間進行保護。

2.3 探測器布置

建筑物內的火災探測器以點型感煙探測器為主，個別不適合采用點型感煙探測器的房間采用點型感溫探測器。考慮到控制室、變配電所等建筑物內一般常設置有吊頂和架空地板等功能性裝修，為了更全面地保護房間內各個相對隔離的區域，點型感煙探測器的設置根據房間內裝修進行分層布置，分為工作環境、吊頂以上區域和架空地板以下區域三層。設置在吊頂以上區域和架空地板以下區域的探測器，由于所處位置不能被直接觀察到，不利于日常使用和維護，因此每只探測器額外配接1只遠程LED燈顯示工作狀態，遠程LED燈安裝在吊頂下方或墻壁上等可視區域。為保證保護房間內的探測器數量有一定的冗余量，點型感煙探測器的平均保護面積按不大于30 m2設計。

2.4 布線安裝

FAS配用的電纜在設計時應注意物理防護和火災防護設計，一般多采用穿鋼管后在墻內暗敷設的方式。該廠根據實地情況及外方業主的使用習慣，采用紅色外護套鎧裝耐火電纜明敷的方式，并利用鍍鋅鋼管做斷續配管保護和支撐，優點是防護性強、便于識別、無需預埋和易于維護。為了配合鎧裝電纜的接線，需為每只總線設備配金屬安裝底盒并利用金屬格蘭進線。

3 多系統聯動設計

3.1 需求分析

該煉油廠新建各建筑物的智能化水平要求較高，除FAS外設置的其他系統還包括： 可控制空調通風設備開閉及狀態管理的空調控制系統、可控制惰性氣體釋放以撲滅房間內火災的氣體滅火系統、可檢測電池室氫氣報警和新風入口可燃有毒氣體報警的火氣系統等。上述系統需實現以下三種不同工況下對應不同觸發條件的聯動控制要求：

1)電池室氫氣檢測器報警。當設置在電池室內的氫氣檢測器低報警值報警時，啟動建筑物內的聲光報警，同時在中心控制室和消防站顯示報警信息；當氫氣檢測器高報警值報警時，除執行低報警值動作外，還需切斷電池室蓄電池充電裝置，同時打開電池室電動進風閥，避免氫氣聚積。

2)新風入口可燃有毒氣體探測器報警。當設置在新風入口的可燃有毒氣體探測器低報警值報警時，啟動建筑物內的聲光報警，同時在中心控制室和消防站顯示報警信息；當可燃有毒氣體探測器高報警值報警時，除執行低報警值動作外，還需切斷電池室蓄電池充電裝置，打開電池室電動進風閥，避免可燃有毒氣體聚積，并關閉建筑物內所有空調通風設備(不含防火閥)。

3)火災報警。當有手動按鈕報警或1只煙感探測器報警時，啟動建筑物內的聲光報警，同時在中心控制室和消防站顯示報警信息；當有2只及以上煙感探測器報警時，除執行單煙感報警動作外，還需關閉建筑物內所有防火閥和空調通風設備及啟動應急照明；當同一保護房間內有2只及以上煙感探測器報警時，啟動房間內的氣體滅火系統。

3.2 聯動控制方案

針對上述聯動需求進行分析，可以發現聯動過程由多個系統參與且觸發條件和執行動作都比較復雜。為了避免系統之間的邏輯重復或缺失，整個聯動控制設計最終采用了以火災報警系統為核心的方案，其他系統之間的往來信號盡可能通過火災報警系統進行集成，聯動控制方案如圖1所示。

采用圖1所示聯動控制方案的優點之一是減少了不同控制系統之間的界面。以空調控制系統為例，從聯動需求來看，當新風入口可燃有毒氣體檢測報警和火災報警兩種情況發生時都需要關閉空調通風設備并反饋狀態信號，因此接收指令和反饋信號的對象分別對應火氣系統和火災報警兩個系統，界面數量較多。當采用圖1所示方案后，各類觸發條件首先傳遞到FAS，FAS根據不同的觸發條件給空調控制系統發出對應指令后，由空調控制系統執行預設的控制邏輯并返回反饋信號給FAS，FAS再根據其他系統對反饋信號的需求進行轉發。這樣空調控制系統只需要和FAS進行界面設計即可，從而避免了從多個系統接收重復指令的情況。

該控制方案的另一個優點是便于統一管理。

圖1 聯動控制方案示意

由于所有的聯動過程都需要經過FAS，因此操作人員可以在中心控制室和消防站的火災報警工作站上全面直觀地管理所有的報警和聯動信息。此外，氣體滅火系統是隨建筑物獨立設置并未全廠聯網的系統，將其狀態及故障等信息傳遞到FAS，可以實現在中心控制室和消防站遠程監控。

4 結束語

FAS是煉油廠和建筑物設計中不可或缺的一環，關系著企業和人員的生命、財產安全，因此必須不斷總結和完善火災報警系統設計。阿爾及爾煉廠的FAS采用的是國際項目較為常用的NFPA72—2016，在設計上具有較高的安全性和較好的易用性，可為同類項目的設計提供參考。