国外炼油厂火灾报警系统及及消防联动控制设计

2021/9/15 14:08:47 人评论 次浏览 分类:技术方案  文章地址:/tech/3971.html

火灾报警系统(FAS)在不同国家和地区采用的标准并不统一,其中NFPA72-2016[1]在国外项目中相对较为常用。作为本文工程案例的阿尔及尔炼油厂位于阿尔及利亚首都阿尔及尔市,其FAS按NFPA72-2016执行,以下针对该厂FAS与国内炼油厂设计的主要差异及消防联动控制做法进行阐述,供同行研究讨论。

1、概述

炼油厂作为生产、加工及储存危险化学品的场所,一旦发生火灾极易引起大面积火灾、爆炸事故等连锁反应。在炼油厂的火灾危险场所设置FAS可及时发现和通报初期火灾,防止火灾蔓延和重大火灾事故的发生,因此FAS是炼油厂必备的消防监测手段和设施,在系统设置、功能配置、联动控制等方面应综合考虑。

一般炼油厂大体上可划分为建筑物和生产区两类生产环境。包括控制室及变电所等建筑物是炼油厂生产控制及配电的中枢,部分建筑物还作为操作人员值班场所,一旦发生火灾其危害性较高,受火灾影响的波及范围较大,因此应重点考虑火灾的自动检测。包括装置区及罐区等生产区多是可燃有毒气体释放源密布的爆炸危险环境,可燃有毒气体以自动检测为主,火灾报警多采用手动报警的形式。


由于标准规范体系的不同,国外炼油厂常常针对生产区的火灾和气体检测报警设置专门的火气系统(FGS),FAS仅针对建筑物设置,与国内炼油厂所有火灾信号接入FAS、可燃有毒气体检测信号接入可燃气体和有毒气体检测报警系统(GDS)的做法有所区别。本文仅针对建筑物内设置的FAS进行论述。


2、系统设计的主要差异

2.1 网络架构
该厂新建中心控制室、现场机柜室、变配电所、化验室等各类建筑物20座,改造消防站1座。根据建筑物的管理职能,在消防站和中心控制室各设置集中型火灾报警控制盘1台并互为冗余,在其余19座建筑物各设置区域型火灾报警控制盘1台,总共21台控制盘利用光纤组成环网链路,和国内常见的1台集中控制器多台区域控制器星型组网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灾报警管理岗位,各设置2台人机界面工作站并互为冗余,相比直接在控制盘上操作更加直观和易用。

2.2 报警回路设置

由于大部分新建建筑物内设置了气体灭火系统等重要的联动系统,因此在设计火灾报警回路时应尽可能降低故障率和误报率,设计时主要采用了以下两条措施:一是每条报警总线回路均配置为Class A闭环回路,即回路的首尾两端接入同一块回路控制卡件,保证回路局部有断点时不会影响整条回路工作;二是回路路径的设计,在配置了气体灭火系统的房间及其他重要房间内设计不少于2条报警回路,保证其中1条报警回路故障时,仍有1条报警回路可对房间进行保护。

2.3 探测器布置

建筑物内的火灾探测器以点型感烟探测器为主,个别不适合采用点型感烟探测器的房间采用点型感温探测器?悸堑娇刂剖摇⒈渑涞缢冉ㄖ锬谝话愠I柚糜械醵ズ图芸盏匕宓裙δ苄宰靶蓿烁娴乇;し考淠诟鞲鱿喽愿衾氲那颍阈透醒烫讲馄鞯纳柚酶莘考淠谧靶藿蟹植悴贾茫治ぷ骰肪场⒌醵ヒ陨锨蚝图芸盏匕逡韵虑蛉恪I柚迷诘醵ヒ陨锨蚝图芸盏匕逡韵虑虻奶讲馄鳎捎谒ξ恢貌荒鼙恢苯庸鄄斓剑焕谌粘J褂煤臀ぃ虼嗣恐惶讲馄鞫钔馀浣1只远程LED灯显示工作状态,远程LED灯安装在吊顶下方或墙壁上等可视区域。为保证保护房间内的探测器数量有一定的冗余量,点型感烟探测器的平均保护面积按不大于30m2设计。

2.4 布线安装

FAS配用的电缆在设计时应注意物理防护和火灾防护设计,一般多采用穿钢管后在墙内暗敷设的方式。该厂根据实地情况及外方业主的使用习惯,采用红色外护套铠装耐火电缆明敷的方式,并利用镀锌钢管做断续配管保护和支撑,优点是防护性强、便于识别、无需预埋和易于维护。为了配合铠装电缆的接线,需为每只总线设备配金属安装底盒并利用金属格兰进线。

3、多系统联动设计

3.1 需求分析
该炼油厂新建各建筑物的智能化水平要求较高,除FAS外设置的其他系统还包括:可控制空调通风设备开闭及状态管理的空调控制系统、可控制惰性气体释放以扑灭房间内火灾的气体灭火系统、可检测电池室氢气报警和新风入口可燃有毒气体报警的火气系统等。上述系统需实现以下三种不同工况下对应不同触发条件的联动控制要求:

①电池室氢气检测器报警。当设置在电池室内的氢气检测器低报警值报警时,启动建筑物内的声光报警,同时在中心控制室和消防站显示报警信息;当氢气检测器高报警值报警时,除执行低报警值动作外,还需切断电池室蓄电池充电装置,同时打开电池室电动进风阀,避免氢气聚积。


②新风入口可燃有毒气体探测器报警。当设置在新风入口的可燃有毒气体探测器低报警值报警时,启动建筑物内的声光报警,同时在中心控制室和消防站显示报警信息;当可燃有毒气体探测器高报警值报警时,除执行低报警值动作外,还需切断电池室蓄电池充电装置,打开电池室电动进风阀,避免可燃有毒气体聚积,并关闭建筑物内所有空调通风设备(不含防火阀)。


③火灾报警。当有手动按钮报警或1只烟感探测器报警时,启动建筑物内的声光报警,同时在中心控制室和消防站显示报警信息;当有2只及以上烟感探测器报警时,除执行单烟感报警动作外,还需关闭建筑物内所有防火阀和空调通风设备及启动应急照明;当同一保护房间内有2只及以上烟感探测器报警时,启动房间内的气体灭火系统。


3.2 联动控制方案

针对上述联动需求进行分析,可以发现联动过程由多个系统参与且触发条件和执行动作都比较复杂。为了避免系统之间的逻辑重复或缺失,整个联动控制设计最终采用了以火灾报警系统为核心的方案,其他系统之间的往来信号尽可能通过火灾报警系统进行集成,联动控制方案如图1所示。

火灾报警系统联动控制方案
图1 联动控制方案示意

采用图1所示联动控制方案的优点之一是减少了不同控制系统之间的界面。以空调控制系统为例,从联动需求来看,当新风入口可燃有毒气体检测报警和火灾报警两种情况发生时都需要关闭空调通风设备并反馈状态信号,因此接收指令和反馈信号的对象分别对应火气系统和火灾报警两个系统,界面数量较多。当采用图1所示方案后,各类触发条件首先传递到FAS,FAS根据不同的触发条件给空调控制系统发出对应指令后,由空调控制系统执行预设的控制逻辑并返回反馈信号给FAS,FAS再根据其他系统对反馈信号的需求进行转发。这样空调控制系统只需要和FAS进行界面设计即可,从而避免了从多个系统接收重复指令的情况。


该控制方案的另一个优点是便于统一管理。


由于所有的联动过程都需要经过FAS,因此操作人员可以在中心控制室和消防站的火灾报警工作站上全面直观地管理所有的报警和联动信息。此外,气体灭火系统是随建筑物独立设置并未全厂联网的系统,将其状态及故障等信息传递到FAS,可以实现在中心控制室和消防站远程监控。

4、结束语

FAS是炼油厂和建筑物设计中不可或缺的一环,关系着企业和人员的生命、财产安全,因此必须不断总结和完善火灾报警系统设计。阿尔及尔炼厂的FAS采用的是国际项目较为常用的NFPA72-2016,在设计上具有较高的安全性和较好的易用性,可为同类项目的设计提供参考。
作者:曹亮、郝梦桥(中石油华东设计院有限公司)

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