關(guān)于石油化工行業(yè)火災報警系統(tǒng)的設(shè)計研究

王莉

（中油（新疆）石油工程有限公司，新疆 克拉瑪依 834000）

0 引言

石油化工行業(yè)的市場主體，主要生產(chǎn)原料是石油與天然氣，并需完成儲存運輸?shù)墓ぷ鳎佑|的物品多為危險化學品，是消防的重點。廠內(nèi)安裝消防體系，自動化的管理系統(tǒng)應當是其核心，避免引發(fā)惡性事故。

1 石油化工行業(yè)火災報警系統(tǒng)

1.1 系統(tǒng)需求

石油化工行業(yè)的有關(guān)經(jīng)營主體，空間內(nèi)功能分區(qū)有生產(chǎn)及公用、輔助生產(chǎn)、管理等。其中，生產(chǎn)區(qū)負責各生產(chǎn)設(shè)施與儲運罐等，而公用及輔助一般涉及到給排水和供配電等設(shè)施，管理功能區(qū)中有控制室以及辦公樓、修理車間等。此類企業(yè)的廠區(qū)規(guī)模偏大，且存有大量易燃易爆的因子，若出現(xiàn)火災，會急速擴散且不易撲救，引發(fā)嚴重安全事故。基于安全生產(chǎn)的有關(guān)規(guī)范，在廠區(qū)內(nèi)安設(shè)的火災系統(tǒng)，需實現(xiàn)全覆蓋，并在各建筑中均布置有效的控制器，整體聯(lián)網(wǎng)，建立起自動化的報警系統(tǒng)。

1.2 管理體系

在消防管控體系中，總體應當分成多個層級，包括監(jiān)控中心以及功能區(qū)控制室、消防站等部分。監(jiān)控中心為管理整個系統(tǒng)的部分，會收到廠內(nèi)所有的火災報警數(shù)據(jù)，并查看系統(tǒng)目前的運行狀態(tài)，基于有效控制，設(shè)置滅火裝置與其他消防設(shè)施，和所有消防崗位有穩(wěn)定溝通，傳達警報信號，并組織廠內(nèi)全員有序疏散。功能區(qū)控制室是專門負責某區(qū)域的火災防范，保障對應區(qū)域中設(shè)施完善。消防站則需接收廠內(nèi)的全部報警數(shù)據(jù)以及控制中心下達的指令，實施消防任務(wù)[1]。

2 石油化工行業(yè)火災報警系統(tǒng)的一般設(shè)計

為防范并降低火災損失，確保人身及財產(chǎn)安全，要求火災的報警系統(tǒng)完善，依托設(shè)計技術(shù)需先進，總體建設(shè)及運行的經(jīng)濟性較好。

2.1 明確系統(tǒng)形式

報警系統(tǒng)包括三類。首先，區(qū)域報警，適用于僅報警，不用開展聯(lián)動消防裝置的對象，系統(tǒng)構(gòu)成設(shè)施應包括探測器、人工手動報警按鈕、功能區(qū)顯示裝置等。其次，集中報警，能兼顧報警與區(qū)域聯(lián)動。系統(tǒng)構(gòu)成涉及到具備集中操作能力的控制設(shè)施以及聯(lián)動控制裝置、報警按鈕、緊急廣播、專業(yè)電話等，并安排獨立的控制室。最后，控制中心，其適用功能性要求與集中報警相似，其需設(shè)置至少兩個集中報警單元，控制室也應安排多間，并確立一個主要控制間。

2.2 區(qū)域細致劃分

其一，報警區(qū)域。建筑物可按照消防區(qū)或樓層進行分區(qū)，或多個消防區(qū)及樓層屬于同一報警區(qū)域。其二，探測區(qū)域。按照獨立空間布設(shè)，面積不能大于500m2。紅外光束的感煙設(shè)備以及纜式感溫設(shè)備，單臺設(shè)備負責的長度范圍應當在100m之內(nèi)，而空氣管差溫的設(shè)備，長度范圍應設(shè)置在20～100m之間。單獨的探測空間有：樓道、走道、通信管道井、電纜隧道等。

2.3 消防聯(lián)動部署

消防聯(lián)動的控制裝置可輸出與接收信號，所有在系統(tǒng)內(nèi)的裝置，接口性能和控制信號能有效對接，部分控制裝置需采取聯(lián)動組合手動的模式。消防聯(lián)動包括濕式和干式、雨淋系統(tǒng)、水幕系統(tǒng)、氣體泡沫等。具體的內(nèi)容介紹分析如下：

其一，濕式和干式聯(lián)動部署。聯(lián)動部分：濕式的壓力開關(guān)，發(fā)出動作信息后，開啟噴淋的滅火消防泵；接收某個功能區(qū)的至少兩個單臺感煙設(shè)備，或一個感煙搭配手動按鈕信號數(shù)據(jù)，會觸發(fā)報警及滅火信號。系統(tǒng)的手動部分：在聯(lián)動該控制設(shè)備上，布設(shè)可供人工現(xiàn)場操作的噴淋系統(tǒng)，并能操控電動閥，和控制室之間可直接連接。系統(tǒng)獲取反饋信號的實現(xiàn)依托包括水流顯示裝置、氣壓狀態(tài)信息、信號閥等。

其二，雨淋系統(tǒng)。聯(lián)動部分包括：所有消防區(qū)域內(nèi)的控制裝置全部連入?yún)^(qū)域中的多個感溫探測，或單臺感溫設(shè)備配合手動操作系統(tǒng)中，可啟動雨淋閥組。手動模塊分成兩個部分：雨淋消防泵的控制柜安設(shè)啟停的按鈕以及雨淋閥組的操控按鈕；消防聯(lián)動的控制裝置上，能人工調(diào)整系統(tǒng)及閥組的開狀態(tài)。反饋信號則包括水流指示裝置、壓力開關(guān)等各類動作信息。

其三，水幕系統(tǒng)。聯(lián)動部分為：聯(lián)動控制裝置和防火卷簾落下時產(chǎn)生的動作信息，與相同報警范圍中探測儀器或手動報警閥組鏈接，發(fā)出相應信號。系統(tǒng)手動單元有：可操控消防泵的按鈕，以及該系統(tǒng)中有關(guān)控制閥組的啟動；消防聯(lián)動的控制裝置上，能人工現(xiàn)場操作系統(tǒng)，提供與相應閥組啟動行為。反饋信號單元：水幕系統(tǒng)的有關(guān)閥組，消防泵啟停的數(shù)據(jù)會傳輸?shù)铰?lián)動控制裝置中。

其四，消防栓系統(tǒng)。僅有一個聯(lián)動部分，需要在出水的干管位置布設(shè)低壓壓力、流量的開關(guān)，作為觸發(fā)信息，開啟消防泵。手動操作包括三個部分，在安設(shè)消防栓的按鈕期間，其形成的動作信息，作為開啟消防栓泵的開啟指令；控制柜布置啟停按鈕；聯(lián)動控制裝置上，也能手動完成啟停處理。反饋信號是把消火栓泵形成動作信號，反饋給聯(lián)動控制裝置中。

其五，氣體及泡沫系統(tǒng)。首先是聯(lián)動，在一個消防區(qū)域內(nèi)，感溫及感煙的探測裝置，或單個探測裝置搭配手動、區(qū)外應急開啟信號，用于聯(lián)動觸發(fā)信息，同時開啟聲光報警裝置。其次，手動，在疏散通道外布置操控按鈕。最后，反饋信號，比如開關(guān)動作信息、探測器等信號[2]。

2.4 自動系統(tǒng)電源

火災系統(tǒng)主電源為交流電，并準備蓄電池以作不時之需。主電源選用USB電源，備用電源需要負擔1.2倍的消防負荷，以確保發(fā)生火災后，能不間斷運轉(zhuǎn)至少三個小時。

2.5 系統(tǒng)路線規(guī)劃

石油化工企業(yè)內(nèi)部廠房、裝置區(qū)等設(shè)施，均帶有易腐蝕、易燃易爆的特性。在此工作環(huán)境下，需要系統(tǒng)線路有自我保護能力，電纜橫截面至少要達到1.5mm2，并具備阻燃性。類似于控制室及配電室等場所，防火級別相對偏低，電纜橫截面和控制在10mm2，選擇常規(guī)銅芯即可。并注意敷設(shè)的方式，可運用鋼管、特殊的塑料管及線槽等方法處理。

3 石油化工行業(yè)中火災報警系統(tǒng)設(shè)計分析

3.1 設(shè)計原則

首先是探測模式。目前已知的火災類型包括帶電物品、金屬、液體及固態(tài)物品等燃燒火災。燃燒特點是該現(xiàn)象的本質(zhì)性能，即在介質(zhì)燃燒后，會產(chǎn)生物理及化學反應。基于燃燒特點，可選擇紫外光、紅外線、氣體及差溫式感溫等探測器。具體適用范圍是：火焰類探測設(shè)備可用在火災初期；感溫類用于初期釋放熱量時；感煙類裝置用在產(chǎn)出大量煙霧時。其次，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。穩(wěn)定有實效的報警系統(tǒng)，需包括多個運轉(zhuǎn)單元，如集中報警及獨立功能區(qū)報警等。火災的報警系統(tǒng)，是由信息管理與物理鏈路共同架構(gòu)，前者負責場內(nèi)監(jiān)控；后者一般會搭建環(huán)形及樹形等結(jié)構(gòu)。最后是系統(tǒng)功能，報警系統(tǒng)在檢測到火情跡象后，通過分析加以確定，并隨即發(fā)布與報警，下達正確的滅火指令，同時還保留火災發(fā)生數(shù)據(jù)信息。

3.2 設(shè)計方案

石油化工領(lǐng)域企業(yè)日常生產(chǎn)有較高的風險，并且期間涉及到的物質(zhì)一般屬于易燃易爆品，不加管理易形成火災或爆炸事故，所以需在廠區(qū)內(nèi)部署檢測系統(tǒng)、緊急疏散提示等設(shè)施[3]。通過構(gòu)建報警系統(tǒng)，能提升廠內(nèi)的安全系數(shù)，確保工人們的人身安全。報警系統(tǒng)內(nèi)的具體構(gòu)成包括：其一是火情探測部分，即溫感探測，在形成火災后，易釋放熱量的區(qū)域有員工食堂以及外浮頂罐、電纜區(qū)域等；火焰探測，出現(xiàn)火災后，石油化工廠內(nèi)產(chǎn)生燃燒火焰的主要是灌進油體的設(shè)施與熱油機泵；煙感探測，其需集中布設(shè)在生產(chǎn)車間以及中心控制區(qū)域、變配電所等；手動報警，在各區(qū)域內(nèi)均會布設(shè)報警裝置，若廠內(nèi)形成火災，人們可就近進行手動報警。其二是火情信息的采集、分析與處理。利用火災系統(tǒng)能接收到火災現(xiàn)場的信號，下達執(zhí)行處理的命令。此外借助合理化的邏輯編程，同時還可以添加檢測火情、滅火聯(lián)動等。其三，警報設(shè)施，在火災形成中，利用警報提示通知危險區(qū)域內(nèi)人們快速撤離，具體可分成光、電以及聲光組合的提醒系統(tǒng)。一般狀況下，報警啟動及關(guān)閉均是系統(tǒng)中控制器實現(xiàn)的。其四，消防聯(lián)動管控。出現(xiàn)火災，控制器不僅需隨機啟動報警，同時還需開啟連鎖管控設(shè)施以及監(jiān)控滅火單元的運轉(zhuǎn)情況。

3.3 設(shè)計實例

某石油化工行業(yè)的市場主體，該公司廠內(nèi)涉及到的規(guī)劃項目包括儲運罐以及配套系統(tǒng)、生產(chǎn)與輔助生產(chǎn)部分。現(xiàn)場報警方式有撥打消防電話，可設(shè)置專用電話通訊，同時還配備自動化的報警系統(tǒng)。把報警中心安排于內(nèi)部的值班室內(nèi)，和廠內(nèi)所有的報警設(shè)備連接。具體需要布設(shè)報警系統(tǒng)的功能區(qū)主要是儲存關(guān)鍵儀器以及人員活動密集的區(qū)域。在廠內(nèi)建立應急指揮中心，并設(shè)置總變電站以及消防站等。此外，泡沫以及水泵站等各類設(shè)施應當是消防管控的要點部分，重視生產(chǎn)控制室。

根據(jù)建設(shè)項目總體部署，分成廠內(nèi)、生產(chǎn)以及變配電三個主要監(jiān)控區(qū)，并保證系統(tǒng)內(nèi)的信息共享，以增強控制強度。在辦公管理功能區(qū)內(nèi)，消防管理的主體對象為辦公樓，生產(chǎn)區(qū)域內(nèi)則需設(shè)置中央控制室，變配電區(qū)域內(nèi)布置總變電所。在廠內(nèi)的全部關(guān)鍵點，均需布置現(xiàn)場控制器，其采取環(huán)形模式和總線相連，共同構(gòu)建起廠內(nèi)全覆蓋的報警系統(tǒng)。內(nèi)部指揮中心是消防站，實際管理任務(wù)是準確定位火災及狀態(tài)，分析發(fā)生原因和起火點附近情況[4]。鑒于其工作任務(wù)，消防站內(nèi)設(shè)置監(jiān)控設(shè)備、圖形工作站等。生產(chǎn)車間的危險性相對偏高，所以需保證報警系統(tǒng)的全覆蓋，不考慮變配電間。在該功能區(qū)域內(nèi)值班室及控制室等，需部署監(jiān)視器與火警控制器等，以實現(xiàn)對該區(qū)域的全面檢測，運用有效手段，控制該功能區(qū)域內(nèi)的火災形成概率。變配電的控制室內(nèi)安排的報警系統(tǒng)，能檢測到廠內(nèi)全部的變電所及變配電間。并且均部署顯示器及相關(guān)控制裝置，同時在總變電所內(nèi)還裝設(shè)電視監(jiān)視設(shè)備，以求建立起高效且完備的檢測體系[5]。

4 結(jié)語

石油化工行業(yè)的消防警系統(tǒng)設(shè)計中，要求設(shè)計工程師掌握基本相關(guān)管理體系，并明確具體的檢驗指標。把產(chǎn)品性能和安全管控訴求有機融合，以保證設(shè)計方案的規(guī)范性，兼顧實用性與經(jīng)濟性，為人們提供安全的作業(yè)環(huán)境。