極早期煙霧報警系統(tǒng)在海化純堿的應用

劉煥明，張海峰，羅 楊

(山東海化股份有限公司純堿廠，山東濰坊 262737)

極早期煙霧報警系統(tǒng)在海化純堿的應用

劉煥明，張海峰，羅 楊

(山東海化股份有限公司純堿廠，山東濰坊 262737)

極早期煙霧報警系統(tǒng)近期在山東海化股份有限公司純堿廠(下稱海化純堿)得到了廣泛使用，本文介紹了極早期煙霧報警系統(tǒng)相對于傳統(tǒng)煙霧探測報警系統(tǒng)的優(yōu)勢，以及該系統(tǒng)的設(shè)計原則、實施內(nèi)容、管網(wǎng)布置和功能特點等。

壓縮；極早期；FMST煙霧報警；功能；應用

1 系統(tǒng)投用背景

海化純堿老線壓縮廠房、老線壓縮東南廠房、新線壓縮廠房、新線壓縮新系統(tǒng)廠房使用的主要設(shè)備是汽輪機、螺桿壓縮機、真空機、蒸汽管道、潤滑油管路、電纜匯線槽、水管道、CO2其他管道和其他設(shè)施等。以上廠房共兩層，如果廠房內(nèi)壓縮機滲油、油管泄漏將容易引起火災，后果不堪設(shè)想，為及時發(fā)現(xiàn)火災，保障人的生命安全和財產(chǎn)安全，提出在上述廠房內(nèi)安裝極早期煙霧報警系統(tǒng)及相關(guān)軟件，確保人機安全，生產(chǎn)穩(wěn)定可靠運行。

2 系統(tǒng)設(shè)計原則及基本思路

FMST空氣采樣極早期煙霧報警系統(tǒng)作為一種高性能、高尖端的火災報警設(shè)備，是否適合在海化純堿壓縮廠房推廣使用，需針對其可行性進行設(shè)計原則論證。

2.1 功能上達到早期報警

探測靈敏度高，在火災初期不可見煙階段能產(chǎn)生報警，在一個防火分區(qū)或一個自然分區(qū)的空間內(nèi)可以設(shè)置多個采樣點。

2.2 取代多種探測器

取消點式感煙探測器、纜式感溫探測器、線性紅外對射探測器；對煙霧的探測由被動等待變?yōu)橹鲃映闅?時時刻刻不停地抽取保護區(qū)內(nèi)的空氣樣品，進行分析判斷)，同時在使用功能上超過原有的探測裝置。

1)取代點式感煙探測器

普通點式感煙探測器探測靈敏度在3%～5%減光率/m之間，一般現(xiàn)場不可調(diào)整；FMST主機的探測探測靈敏度范圍在0.005%～25%之間，并且連續(xù)可調(diào)。

無論是離子感煙探測器還是光電感煙探測器，均對一些物質(zhì)燃燒產(chǎn)生的煙霧顆粒具有不敏感性，而FMST對幾乎所有的物質(zhì)燃燒產(chǎn)生的煙霧顆粒均能做到敏感地探測。

2)取代纜式感溫探測器

纜式感溫探測器對電纜的防護必須是與電纜有效地接觸，同時電纜必須達到一定的溫度后才能實現(xiàn)報警。

實際使用過程中，如果要增加或減少電纜可能導致重新纏繞，非常不方便。

FMST空氣采樣探測系統(tǒng)無須纏繞電纜，可以在頂棚下敷設(shè)采樣管。

3)取代線性紅外對射探測器

線性紅外對射探測器在高大空間被采用，缺點是一旦有遮擋就容易產(chǎn)生誤報；而且在使用過程中由于濾光板表面的灰塵積累也容易產(chǎn)生誤報(對于帶自動飄移補償功能的對射探測器則可能產(chǎn)生漏報)。

此外，線性對射探測器在安裝調(diào)試的過程中發(fā)射裝置與接收裝置或反射裝置必須是有精度地對準，一旦墻體或探測器的固定體稍有變形或固定稍有松動可能導致接收裝置與發(fā)射裝置產(chǎn)生偏差，將會產(chǎn)生故障。

FMST空氣采樣探測系統(tǒng)在法規(guī)上和實際應用過程中能很好地彌補線性紅外對射探測器的不足，從工作原理和安裝方式上不會產(chǎn)生漏報或誤報，而且主機內(nèi)設(shè)有自動清洗激光探測腔的功能，已安裝完的工程中單層安裝高度最高達到60 m。

2.3 探測器主機選型及配備

主機的選型與配置根據(jù)規(guī)范必須做到報警后能直觀地顯示發(fā)生火情的具體空間(具體是哪一個防火分區(qū)或自然分區(qū))。

2.4 FMST空氣采樣系統(tǒng)獨立工作

單臺FMST主機獨立工作，所有的主機單獨組網(wǎng)。方案中的FMST空氣采樣系統(tǒng)單臺主機獨立工作，并組成獨立的局域網(wǎng)(RS485通信)，不受火災自動報警與消防聯(lián)動系統(tǒng)的影響。

FMST空氣采樣系統(tǒng)設(shè)計的保護對象均為本工程的重點區(qū)域和重要部位，探測器主機性能穩(wěn)定，日常例行的維護只是對采樣孔和采樣管網(wǎng)進行吹掃，而且一臺機器維護時，其他機器正常工作，同時吹掃工作有維護人員在保護區(qū)內(nèi)(或附近)進行，此時如果有火災發(fā)生，維護人員可以發(fā)現(xiàn)，永遠不會形成火災探測時間段的盲點。

火災自動報警與消防聯(lián)動系統(tǒng)在現(xiàn)場設(shè)備(包括探測和接口裝置)與主機維護時，按規(guī)定需要斷電；尤其是主機現(xiàn)場維修、探測器摘下清洗的過程發(fā)生時間較長，至少幾小時甚至幾天，這段時間內(nèi)對火災是無法探測的。

尤其要強調(diào)的是，普通探測裝置(點式感煙探測器、纜式感溫探測器的接口、線性紅外對射探測器)在有故障是時無法進行火災探測的，而FMST主機在出現(xiàn)一般的故障(如氣流、通信等)時，依舊能對火災進行探測形成報警。

2.5 抗電磁干擾

保護區(qū)內(nèi)的設(shè)備大部分為高壓設(shè)備，在運行過程中產(chǎn)生強大的電場和磁場；需要火災探測系統(tǒng)在此情況下能正常工作，同時自身不能產(chǎn)生大的電場和磁場、不能影響生產(chǎn)設(shè)備的正常工作。

FMST主機防電磁干擾。FMST設(shè)備主機采用數(shù)字化信號處理技術(shù)及特殊處理方法，不受電磁干擾影響；FMST設(shè)備已通過EMC電磁兼容性認證，亦不會施放電磁干擾，適用電子設(shè)備密集，電磁干擾強烈或避免電磁干擾場所。

空氣采樣管網(wǎng)全部采用優(yōu)質(zhì)鋼管、阻燃的PVC管、PVC管件、或ABS管件，造價低，安裝簡單；維護費用低。

2.6 增設(shè)外置過濾器

外置過濾器安裝在FMST主機進氣口附近的主管道上，能夠阻擋大部分灰塵顆粒進入FMST主機內(nèi)的內(nèi)置過濾器，大大地延長內(nèi)置過濾器的使用壽命。

由于內(nèi)置過濾器一次性使用，屬于易耗品而且必須從FMST主機生產(chǎn)廠家購買，成本相應較高，外置過濾器國內(nèi)生產(chǎn)，可以清洗后重復使用，節(jié)省FMST主機使用成本和維護成本。外置過濾器的安裝并不影響FMST主機的探測效果，在國內(nèi)的工程中得到廣泛的應用。

2.7 遠程聯(lián)網(wǎng)維護

為方便設(shè)備供應商對本工程內(nèi)FMST主機(系統(tǒng))的定期巡檢、定期維護，或在遇到故障時及時處理，方案中配置有遠程聯(lián)網(wǎng)維護功能。

基于以上優(yōu)點，可以考慮建設(shè)應用FMST空氣采樣極早期煙霧報警系統(tǒng)來實現(xiàn)海化純堿壓縮車間的感煙報警需求。

3 系統(tǒng)實施內(nèi)容及安裝方案

3.1 系統(tǒng)實施內(nèi)容

本系統(tǒng)共包括六臺探測器主機，6套主機電源和相關(guān)附屬配件，老線壓縮三套按區(qū)域布置，新線壓縮按三套按區(qū)域布置，主機安裝在新老壓縮車間控制室內(nèi)，主機墻壁安裝，采樣管道采取頂部安裝，敷設(shè)在設(shè)備上部(如圖1)。

3.2 管網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意圖與安裝方案

按照《火災自動報警系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》探測點需設(shè)置在頂棚下(吸頂安裝)；由于采樣主管不能拐彎太多(影響氣流的通過)；工程設(shè)計中采用比較理想的分支采樣，既滿足規(guī)范要求又能達到很好的探測效果(如圖2)。)

圖1 新老線壓縮廠房系統(tǒng)布置圖

圖2 空氣采樣系統(tǒng)管網(wǎng)立面示意圖

示意圖說明：

1)鋁型材作為主采樣管與梁的聯(lián)結(jié)紐帶，可以保證主采樣管不變形、不吃勁，能保證管網(wǎng)系統(tǒng)的長期工作；

2)固定主采樣管的管卡間隔50 cm是依照山東省地方標準；

3)主采樣管固定在鋁型材下的管卡上，有利于今后的維護與吹洗(例行)；

4)主采樣管之間、分支采樣管之間、主采樣管與分支采樣管之間采用設(shè)備生產(chǎn)廠家認可的管道連接件；

5)整個管網(wǎng)均采用阻燃材料。

3.3 采樣點設(shè)置

采樣點的間隔：采樣點之間的垂直間距不得小于1 m，并不得超過9 m；方案設(shè)計中確定為3 m左右，主采樣管末端需設(shè)置采樣點。

3.4 主機、電源安裝

主機安裝在控制室內(nèi)，墻壁安裝。電源安裝在主機附近，可以與主機橫向并列，也可以安裝在主機下方。

4 系統(tǒng)主要功能

系統(tǒng)實現(xiàn)的主要功能包括以下幾點：

4.1 極早期自動報警

FMST具有極高的靈敏度，高達0.005%減光率/m，是普通探測器的幾百倍甚至上千倍，能在火災產(chǎn)生的初期不可見煙階段實現(xiàn)報警；對于線路過載造成的電纜初期發(fā)熱致絕緣皮軟化所產(chǎn)生的微小顆粒以及電器元器件初期發(fā)熱產(chǎn)生的微小煙霧顆粒探測效果非常好。最大程度地避免保護區(qū)內(nèi)的設(shè)備和材料由于火災造成的損失。

4.2 多級報警

FMST主機具備四級報警功能(預警、行動、火警1、火警2)，各級報警的閾值可根據(jù)不同的要求和環(huán)境靈活設(shè)置，值班人員可以根據(jù)不同的報警等級作出不同的響應。

4.3 實時主動探測

FMST主機只要通電正常運行，就連續(xù)不間斷地抽取保護區(qū)內(nèi)的空氣樣品進行分析，每時每刻地對保護區(qū)內(nèi)的環(huán)境煙霧濃度監(jiān)測。

4.4 絕對值探測和顯示

直接測量和顯示被保護區(qū)內(nèi)煙霧濃度的絕對值。

4.5 多級密碼權(quán)限和存儲高達18 000個事件記錄

FMST主機的信息查看和修改根據(jù)不同的管理級別設(shè)置不同的登陸密碼，有利于設(shè)備的使用與維護，有利于系統(tǒng)的管理； FMST主機能存儲高達18 000個事件記錄，包括：登陸人員的級別、時間、修改的參數(shù)、正常運行過程中煙霧濃度的變化、各級火警和各類故障產(chǎn)生的時間與類型。

4.6 主機自診斷功能

FMST主機本身具有完善的自診斷系統(tǒng)，隨時監(jiān)測其自身系統(tǒng)包括設(shè)備和通信網(wǎng)絡的運行情況，一旦發(fā)生故障，立即報警，并指出故障的類型，提醒人們及時處理。可以診斷多達88種管網(wǎng)和設(shè)備內(nèi)部的不同故障。

4.7 自學習功能

FMST主機在完成基本設(shè)置后，可設(shè)定15分鐘至15天的自學時間。在此期間，F(xiàn)MST主機不斷檢測保護區(qū)內(nèi)的空氣狀況，統(tǒng)計保護區(qū)域內(nèi)空氣中煙霧濃度的平均數(shù)值。在自學結(jié)束后，F(xiàn)MST即根據(jù)檢測結(jié)果，自動調(diào)整已設(shè)定的報警閾值，使之符合保護區(qū)的實際情況。在自學期間，F(xiàn)MST仍按照原設(shè)定報警閾值報警。一旦發(fā)生報警，自學習需重新開始。

4.8 主機免維護

FMST系統(tǒng)采集來的空氣樣品的90%直接排掉，只有10%進入激光探測腔，防止污染激光腔。待測樣品首先經(jīng)過一級過濾器，將大于20 μm的灰塵濾掉，此氣樣的10%進入激光探測腔進行檢測，其余氣樣進入第二級過濾器，進行精細過濾，形成潔凈空氣，沖洗激光腔內(nèi)的光學元件。清洗和探測同時進行，因此，F(xiàn)MST時刻在進行自維護，不會發(fā)生煙塵積累，不影響其靈敏度。

4.9 可編程繼電器輸出

FMST主機具備7～12個可編程繼電器(無源)，通過編程設(shè)定后，主機的各級報警信息和故障信息通過對應的繼電器可以進行輸出。

本方案中設(shè)計將主機的第三級報警(火警1)信息通過可編程繼電器輸出給火災報警與消防聯(lián)動系統(tǒng)的監(jiān)視模塊(輸入模塊)，作為報警信息可參與聯(lián)動。

5 結(jié) 語

海化純堿投用極早期煙霧報警系統(tǒng)后，效果顯著，作為一種高性能、高尖端的火災報警系統(tǒng)，在火災初期能夠發(fā)現(xiàn)火災隱患的存在，避免火災的發(fā)生，保障了職工生命和企業(yè)財產(chǎn)不受損失，具有極高的應用和推廣價值。

TQ086.1

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1005-8370(2017)01-17-04

2016-06-06

劉煥明，男，38歲，大學學歷，工程師。2001年大學畢業(yè)后進入山東海化股份有限公司純堿廠設(shè)備管理部工作至今，目前全面負責純堿廠的公用設(shè)施及動力設(shè)備管理工作。