淺談分析小屋安全監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)的應(yīng)用

劉永志，常 武，李 楠

（北京北分麥哈克分析儀器有限公司，北京 100095）

0 引言

隨著中國石油、石化、冶金、電力等工業(yè)裝置的大型化和整體技術(shù)裝備水平的提升，以及對(duì)節(jié)能減排、提高質(zhì)量、安全生產(chǎn)的日益追求，在線分析儀器的重要性和實(shí)際使用量快速增長，從而帶動(dòng)了分析儀器配套產(chǎn)品的飛速發(fā)展，特別是分析小屋的發(fā)展。分析小屋結(jié)構(gòu)形式有土木結(jié)構(gòu)和金屬結(jié)構(gòu)兩種，土木結(jié)構(gòu)的分析小屋在現(xiàn)場(chǎng)就地建造，金屬結(jié)構(gòu)分析小屋在系統(tǒng)集成商的工廠建造。兩者比較后者有以下優(yōu)點(diǎn)：整套系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試、投運(yùn)由系統(tǒng)集成商負(fù)責(zé)，很大程度上改善分析儀器的使用環(huán)境，提高了整套系統(tǒng)可靠性，減少了施工單位的建設(shè)周期和安裝難度。根據(jù)相關(guān)規(guī)定及規(guī)范，分析小屋都配置了“安全監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)”。實(shí)現(xiàn)了對(duì)分析小屋內(nèi)可燃?xì)怏w（combustible gas）、有毒氣體（toxic gas）、氧含量（oxygen content）等監(jiān)測(cè)報(bào)警。分析小屋內(nèi)部空氣中的氧含量低于正常值（干空氣氧含量為20.9%，25℃時(shí)相對(duì)濕度50%時(shí)，氧含量約為20.6%）時(shí)容易造成人員缺氧，呼吸困難、頭痛、暈厥甚至死亡事故，應(yīng)予以高度重視[1]。

表1 分析小屋安全監(jiān)測(cè)、報(bào)警系統(tǒng)硬件配置Table 1 Analysis of cabin safety monitoring, alarm system hardware configuration

1 分析小屋安全監(jiān)測(cè)、報(bào)警系統(tǒng)的作用

分析小屋安全監(jiān)測(cè)報(bào)警控制系統(tǒng)，對(duì)分析小屋的安全起著極其重要的作用。安全監(jiān)測(cè)、報(bào)警控制系統(tǒng)對(duì)分析小屋內(nèi)的可燃?xì)怏w[可燃?xì)怏w或其中含有毒氣體，一旦泄漏，可燃?xì)怏w可能達(dá)到25%LEL（LEL氣體爆炸下限濃度V%值），但有毒氣體不能達(dá)到最高容許濃度時(shí)，應(yīng)設(shè)置可燃?xì)怏w檢測(cè)報(bào)警儀]、有毒氣體（有毒氣體或其中含有可燃?xì)怏w，一旦泄漏，有毒氣體可能達(dá)到最高容許濃度，但可燃?xì)怏w不能達(dá)到25%LEL時(shí)，應(yīng)設(shè)置有毒氣體檢測(cè)報(bào)警儀）[2]、氧含量等監(jiān)測(cè)報(bào)警，并實(shí)現(xiàn)了就地、遠(yuǎn)程報(bào)警，自動(dòng)定時(shí)換氣和聯(lián)鎖控制（啟動(dòng)風(fēng)機(jī)換氣），保證儀表維護(hù)人員的安全工作環(huán)境，避免安全事故的發(fā)生。

2 分析小屋安全監(jiān)測(cè)、報(bào)警系統(tǒng)的硬件配置

西門子S7-200系列控制器在分析小屋安全監(jiān)測(cè)報(bào)警控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，對(duì)系統(tǒng)的自動(dòng)化程度有了很大的提升。如某廠分析小屋內(nèi)配置了帶西門子控制器的安全監(jiān)測(cè)、報(bào)警系統(tǒng)，西門子S7-200系列控制器實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自動(dòng)監(jiān)測(cè)及控制，其他主要設(shè)備有：防爆軸流風(fēng)機(jī)一臺(tái)（根據(jù)分析小屋的內(nèi)部空間確定排風(fēng)量的大小）、一體化氣體檢測(cè)器、一體化聲光報(bào)警器、報(bào)警控制系統(tǒng)等，配置如表1所示。

3 分析小屋安全監(jiān)測(cè)、報(bào)警系統(tǒng)的軟件配置

分析小屋安全監(jiān)測(cè)、控制系統(tǒng)的軟件利用S7-200的編程軟件STEP 7 Micro對(duì)分析小屋安全監(jiān)測(cè)、報(bào)警系統(tǒng)進(jìn)行邏輯控制的組態(tài)，軟件界面如圖1所示。

1）變量符號(hào)表（如圖2所示）。

2）控制邏輯組態(tài)（STL見表2）。

4 分析小屋安全監(jiān)測(cè)、報(bào)警系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)功能

圖1 軟件界面Fig.1 Software interface

圖2 變量符號(hào)表Fig.2 Variable symbol table

1）可燃、有毒、氧含量檢測(cè)器送出4mA～20mA模擬信號(hào)到控制室DCS系統(tǒng)，報(bào)警器接點(diǎn)信號(hào)輸出上限、上上限送至報(bào)警控制箱，當(dāng)氣體檢測(cè)器達(dá)到上限值時(shí)報(bào)警控制箱上限報(bào)警燈亮，PLC控制啟動(dòng)室外聲光報(bào)警器；當(dāng)氣體檢測(cè)器達(dá)到上上限值時(shí)報(bào)警控制箱上上限報(bào)警燈亮，PLC控制啟動(dòng)排風(fēng)扇進(jìn)行強(qiáng)制換氣，并送一路無源干接點(diǎn)報(bào)警信號(hào)至控制室DCS系統(tǒng)報(bào)警；當(dāng)上上限報(bào)警消失時(shí)，排風(fēng)扇延時(shí)運(yùn)行2min停止，保證室內(nèi)氣體的換氣量。

2）當(dāng)氣體檢測(cè)器檢測(cè)正常時(shí)，風(fēng)機(jī)可由屋外開關(guān)強(qiáng)制啟動(dòng)，也可由PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)控制軸流風(fēng)機(jī)啟停對(duì)分析小屋進(jìn)行換氣（工業(yè)過程控制分析小屋的安全國家標(biāo)準(zhǔn)要求所有通風(fēng)裝置都應(yīng)每小時(shí)換氣不低于5次[3]），以保證小屋內(nèi)處于安全狀態(tài)。

3）報(bào)警控制箱操作面板配置：上限報(bào)警指示燈、上上限報(bào)警指示燈，試驗(yàn)報(bào)警按鈕、復(fù)位鈕等。通過操作面板可對(duì)該安全報(bào)警系統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn)、復(fù)位，驗(yàn)證系統(tǒng)的可靠性以及在緊急情況下向控制室發(fā)送緊急報(bào)警信號(hào)。

表2 控制邏輯組態(tài)Table 2 Control logic configuration

5 結(jié)束語

安全是一個(gè)社會(huì)和企業(yè)賴以生存和發(fā)展的基礎(chǔ)，尤其是在現(xiàn)代化技術(shù)高度發(fā)展的今天，加強(qiáng)現(xiàn)代化的安全監(jiān)測(cè)技術(shù)就顯得更為重要，它是電子技術(shù)、傳感器技術(shù)和現(xiàn)代通信技術(shù)等高科技技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。S7-200 PLC控制器在分析小屋“安全監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)”中的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了對(duì)分析小屋內(nèi)氧含量、有毒、易燃易爆氣體的監(jiān)測(cè)報(bào)警，對(duì)提高生產(chǎn)裝置的安全性，保證分析小屋內(nèi)的安全工作環(huán)境，避免安全事故的發(fā)生具有十分重要的意義。本系統(tǒng)已應(yīng)用于多個(gè)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，實(shí)際應(yīng)用證明了其硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)的合理性和正確性。