工業項目可燃氣體和有毒氣體檢測設計方法和難點

李冬 楊清永 王海超

摘 要：在煉油、石油化工、煤化工等行業的生產過程中不可避免地存在各種可燃或有毒氣體，這些氣體一旦泄漏并積聚在周圍環境中，有可能釀成火災、爆炸或人身中毒等惡性事故，合理設置可燃氣體和有毒氣體檢測報警系統（GDS），做好可燃有毒氣體檢測及報警，防患于未然，是十分必要的。安全生產和防災減災的基本原則是“安全第一、預防為主”，對GDS的設置自然是越來越受到重視。筆者主要針對可燃氣體和有毒氣體檢測設計方法作進一步的探討。

關鍵詞：工業項目;可燃氣體;有毒氣體;檢測設計

1 系統結構設計

可燃氣體和有毒氣體的檢測結構非常重要，主要采用二次儀表檢測模式。除此之外，控制室也需要設立獨立的可燃和有毒氣體操作盤，設置系統結構時，需要注重二次儀表內部元件的選擇。需要保證各個元件的安全質量，如果其中的某個元件質量不合格，很可能會影響到檢測結果。儀表通常是由單通道采集模塊或是單通道采集電路的結構，當然多通道采集同樣可以。但是隨著技術的發展，檢測系統應該提升檢測運行的便捷性，檢測器材體積越小，越能提升工作的便捷性，但是應保證檢測裝置精準識別石油化工生產區域內可燃或有毒氣體的檢測精度。在實際應用中，系統在使用過程中可能出現故障，針對這種問題可以將二次儀表開關報警信號通訊到DCS系統，這樣便能分享數據，便于后臺人員監控生產環境內可燃和有毒氣體的報警情況，保障工作人員的生命安全。

目前，我國大部分檢測的裝置多采用報警檢測系統，該系統配置的元件主要為I/O卡件以及控制器等，采用這種方式設置系統具有較好的應用效果。根據GB/T50493文件要求，“可燃及有毒氣體檢測報警系統應獨立于其他系統獨立設置”，以往直接進DCS的方式與單獨設置可燃和有毒氣體檢測報警系統相比缺點較多，比如當裝置停產檢修等情況下，過程控制系統可以停車，但可燃及有毒氣體檢測報警系統不能停止檢測;另外直接進DCS的方式響應速度較為遲緩，一旦生產及儲運區域內可燃氣體以及有毒氣體泄漏，不能在第一時間發出預警，從而使工作存在極大的安全隱患導致設備運行的可靠性不足，難以保障工作人員的人身安全。為此在當下設計可燃及有毒氣體檢測報警系統時，采用獨立的GDS系統成為眾多企業的首選。

2 監測系統配置

針對可燃和有毒氣體報警點數較多的情況，一般采用獨立的GDS系統，既達到功能集成的作用又可以更加有效的監控有毒氣體及可燃氣體的泄漏情況。國內大型裝置中也有這一類的設置，該類設置將安全配置獨立于過程控制外，在一定程度上提高安全管理的防范級別。除此之外，控制室內設立了獨立的顯示器，這樣在可燃氣體以及有毒氣體在生產區內出現時，當其濃度達到一定的范圍之后，顯示器便能及時地顯示出當前氣體的濃度并發出報警信號。當裝置停工吹掃或檢修時，其他系統便會失電停運，但是該系統仍需繼續運行，這樣便能及時對現場危險環境進行監測，從而保證了生產區內工作人員的生命安全。目前，我國可燃氣體報警檢測裝置設計規范中已經明確規定可燃氣體和有毒氣體檢測，報警需要獨立于其他系統設置，其次，裝置內可以檢測空氣中的很多氣體成分，發現空氣中可燃、有毒氣體是否超標，根據安全規范要求進行有毒氣體和可燃氣體的檢測工作，這樣能夠在極大程度上提高系統的安全性及可靠性。

根據國家安全規定要求，將工作執行能力達到工作要求的裝置投入到石油化工生產區內，監測可燃或是有毒氣體，一旦工作區內泄漏可燃或有毒氣體之后，便能在第一時間發出報警信號。為了提高裝置的安全系數，采用單獨控制器，并設立獨立的操作站與之相應的報警監控設施，將其獨立設置。可燃氣體和有毒氣體檢測報警系統是石油化工生產中必須存在的檢測裝置，報警裝置能夠有效地檢測到生產區域內可燃和有毒氣體的泄漏情況，裝置運行期間，探頭一旦檢測到工作區內出現可燃和有毒氣體之后，便可以將氣體檢測器的模擬信號送至到檢測報警系統內，報警系統便會在GDS系統上顯示相關參數。根據GB/T50493，有安全聯鎖要求的氣體檢測器需要單獨設置，信號直接進SIS系統參與聯鎖，執行相應的聯鎖動作。

除此之外，氣體檢測器也需要根據工作環境、釋放源的特性等進行合理布置，盡量靠近釋放源，布置在可燃氣體和有毒氣體容易聚集的地點。其安裝高度應根據被測介質氣體特性而定。如安裝位置或高度不合理則會形成較大的安全隱患，無法達到預期的檢測效果，難以利用可燃和有毒氣體檢測報警系統保證工作區域中人員的安全。

3 工業項目主要控制系統

現代工業項目是由多套化工生產裝置及公用工程裝置組成的，各生產裝置之間通過各種物料相互聯系，使生產裝置與公用工程裝置構成了一個有機整體。化工生產裝置都配置了用于過程控制和數據采集的分散型控制系統（DCS），用于生產裝置安全聯鎖保護的SIS，用于生產環境監測的GDS等。

工業項目的地域較大，生產裝置現場中的操作人員較少。為減少信號線路的長度，采用中心控制室和現場儀表機柜室相結合的方式，中心控制室設置在遠離生產裝置的安全區域，現場儀表機柜室設置在緊鄰生產裝置的適當區域。該模式下按照安裝區域可大致劃分為以下5個部分，各部分的安裝位置是相對固定的。

1）安裝在生產裝置現場的有溫度、壓力、液位、流量、成分分析等檢測儀表和控制閥、切斷閥等執行類儀表。

2）安裝在現場儀表機柜室內的控制站（器），包括電源柜、系統柜、安全柵柜、繼電器柜、接線端子柜及儀表控制系統的一層網絡柜等設備。

3）現場儀表機柜室與中心控制室的機柜室之間相連接的不同路徑的冗余光纖。

4）安裝在中心控制室的儀表機柜室內的設備，包括電源柜、各控制系統的二層及三層網絡柜、SIS或CCS的遠程I/O柜等。

5）安裝在中心控制室內的各控制系統的操作站、SIS或CCS的輔助操作臺、打印機等設備。現場儀表與安裝在現場儀表機柜室內的控制站相連接，控制站與各自的一層網絡交換設備相連接;現場儀表機柜室內的各控制系統的網絡設備，通過不同路徑的光纖與中心控制室的儀表機柜室內的各自控制系統網絡設備或SIS，CCS的遠程I/O柜等設備相連接;中心控制室內的操作站與中心控制室的儀表機柜室內的各自二層網絡設備相連接;SIS或CCS的遠程I/O（或控制器）與中心控制室內的輔助操作臺，通過儀表信號電纜相連接。

4 其他要求

現場施工人員應嚴格按照設計人員提供的可燃氣體及有毒氣體檢測報警器平面布置圖和儀表安裝圖來設置及安裝檢測器，避免因施工失誤導致的漏報、誤報事故。除固定式氣體檢測器外，現場還應配備1臺便攜式可燃氣體及有毒氣體檢測器，便于操作人員在裝置內巡檢時隨身攜帶使用，檢測器可采用烴類可燃氣體、氫氣、苯類、硫化氫“四合一”的模式

5 結束語

可燃氣體和有毒氣體檢測報警系統是保障石化裝置安全生產的有力措施，是企業HSE質量體系建設的重要組成部分，工業項目的GDS的設置應符合工藝生產安全監控的需要，采用獨立GDS是比較好的方式。可燃及有毒氣體探測器的安裝位置及分布數量應合理有效，盡最大努力避免使可燃及有毒氣體檢測出現漏報、誤報，當有可燃及有毒氣體超限報警發生時，能有效、及時地提醒工藝操作人員及其他相關人員，采取應對措施避免事故的發生或擴大。

參考文獻：

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