一種長輸管道燃機箱體消防系統故障處理分析研究

蔡興龍，魏國富，鄭吉慶

（中石油西部管道公司 生產技術中心，烏魯木齊 830000）

0 引言

迪創X3301火焰監測探頭在西氣東輸壓縮機消防保護系統被廣泛采用，為機組在運行期間提供火焰監測。該火焰探頭布置在燃機箱體內，一般為3個一組，分別監視燃機箱體內前、中、后上下50°范圍內是否存在火焰并將火焰信號通過總線傳送給消防系統主控制器EQP，一旦其中任一個探頭檢測到火焰，控制器會立即觸發消防系統二氧化碳噴射，切斷通風系統，機組停機。本文對管道用某型壓縮機消防系統火焰探頭工作機理及火焰探頭故障的可能原因進行探討分析，并介紹某壓氣站機組在正常運行期間，由于Fire Shutdown SDV 報警引起機組故障停機分析處理實例。

1 迪創消防系統配置概況

西氣東輸每臺壓縮機配置一套獨立的火焰監測保護系統，由迪創公司提供。這套系統能夠獨立監視壓縮機工作區域是否存在火焰、可燃氣體、超溫等情況，一旦檢測到以上異常情況，該系統會自動觸發二氧化碳噴射，隔離壓縮機工作區域。同時，通知DCS系統停車，防止設備損壞，危害進一步擴散。

消防系統控制器與布置在現場的探頭、聲光報警設備、IO板等通過LON總線尋址，現場每個設備均設置有獨立唯一的撥碼地址，控制器根據不同的撥碼地址來識別現場的設備[1]。

圖1 迪創消防系統配置示意圖Fig.1 Dichuang fire system configuration diagram

迪創消防控制系統配置如圖1所示。

2 迪創3301火焰探頭工作原理

迪創火焰檢測探頭X3301為一款多光譜紅外（IR）火焰探測器，為感光式火焰探測器，它響應火焰輻射光譜中波長較長的紅外輻射，探測范圍大、靈敏度高，適用于生產、儲存和運輸高度易燃物質的危險場所，對于起火速度快且無煙遮蔽的明火火災反應尤為靈敏，其探測波段選取在4.35um附近的紅外輻射。因為天然氣、酒精、汽油等碳氫類物質燃燒時會產生大量的C02氣體，這些熱的C02氣體在4.35um附近的輻射強度最大，而地表由于C02和水蒸氣的吸收作用，太陽光輻射的光譜中位于2.7um和4.35um處的紅外光幾乎不存在。因此，在4.35um波段附近可以最大程度地接收火焰產生的紅外輻射[1]。

為了從日光電弧焊光等干擾源中準確識別出火焰信息，迪創3301火焰探頭安裝有3個集成特定波長濾光片的單通道熱釋電傳感器，用于探測輕質或重質碳氫化合物燃料中的火焰，其根據探頭接受到的火焰產生的輻射光強度的大小來判斷火焰的存在與否，受煙霧、閃電、電弧焊等影響較小，抗干擾能力強。其中，一個傳感器的濾光片中心波長為4.3um～4.5um，用于探測火焰中的紅外輻射，其余的傳感器作為參比通道，選用不同波長的濾光片，用于排除環境中來自其他紅外輻射的干擾。當該火焰探頭發生故障時，其產生一個故障信號，當該探頭檢測到火焰時，觸發火焰信號，此外該火焰探頭具備自動Oi測試功能，每分鐘自檢一次，檢查探頭鏡頭清潔度、傳感器的靈敏度和內部電子電路功能，如果連續3次均探測到故障，則探頭將輸出故障信號給消防主控制器[2]。

3 某次壓氣站消防系統故障詳細描述

圖2 28FPEV3事件報警記錄Fig.2 28FPEV3 Event alarm logging

3月14日，西氣東輸某站3#機組正常運行期間，由于Fire Shutdown SDV報警故障停機，跳機時報警：Fire and Gas SDV，Fire Shutdown SDV。其中，引起機組跳機的直接原因為火焰信號28FPEV3檢測到火焰觸發消防系統動作，機組停機。觸發事件：3#機組緊急卸壓停機，機組CO2滅火系統啟動并釋放。

4 原因分析

根據EQP火焰觸發邏輯，單個火焰探測器報警、溫升探頭報警、手動釋放CO2按鈕動作、CO2管路壓力開關動作，均可直接觸發消防系統動作信號置位，CO2釋放，機組停機，直到控制器收到復位信號，系統恢復。

檢查機組停機后報警記錄，GG箱體3#火焰探測器報警觸發火災報警停機，主回路CO2氣瓶電磁閥動作，32s后2#火焰探測器多次報警，90s時備用路CO2電磁閥，CO2氣體釋放。CO2氣體釋放邏輯：主路氣瓶電磁閥動作后15s內，CO2氣體管路上壓力開關未檢測到壓力信號時，啟動備用路CO2釋放；或者主氣路電磁閥動作后90s，仍檢測到火焰，釋放備用路CO2氣體。

調取28FPEV3探頭內部事件記錄，在跳機時，探頭確實觸發了火焰報警（紅色，探頭內部時鐘與FT210時鐘存在偏差）。同時，在3#探頭運行期間，一直觸發高紅外背景報警：Hi Background（黃色），這與3#探頭監測方向正對GG排氣高壓渦輪高溫部件直接相關，同時，3個反射鏡面完整性數值分別在80，89，75，數值偏低，提示鏡片臟。探頭報警記錄見圖2。

5 處理過程

1）箱體外觀檢查、確認

進入箱體內進行檢查，未發現燃燒痕跡，箱體內無異味，對燃機各管線、噴嘴、信號電纜進行檢查，均未發現磨損及損壞。

2）箱體內燃料氣管線檢查

現場對燃料氣管線法蘭、引壓管線、燃料氣歧管、噴嘴軟管等接頭、密封點進行檢查緊固，未發現松動部位，排除燃料氣泄漏可能。

3）盤車檢查燃料氣系統

機組盤車測試，盤車期間作業人員對燃料氣噴嘴、燃燒室孔探孔、高壓引氣等部位進行檢查，未發現異常。

4）啟機排查

為進一步排查機組運行時箱體內情況，起動機組，點火完成后對機組不同工況進行測試，未發現異常。

6 結論

1）目前可以排除的原因：EQP系統及回路工作不正常或干擾引起。

2）機組消防系統動作直接原因為：3#火焰探頭觸發了火焰報警。

3）火焰探頭為什么會觸發火焰報警：從現場排查的情況來看，跳機時GG箱體內真實著火的可能性很小，如果跳機時GG箱體內確實發生了引起火災的事件如：滑油泄漏噴射到GG排氣高溫段引起著火、燃料岐管發生泄漏、GG高溫部件本體泄漏等，這些不可逆的事件必須通過人為干預才能恢復到正常狀態，在沒有采取任何措施的情況下機組再次測試時沒有發現異常，沒有觸發火焰報警，消防系統也沒有再次動作，基本可以排除以上情況。同時，在對機組進氣道濾芯、進氣道、進氣室檢查沒有發現濾芯破損等異常，基本排除了外物進入引起燃燒的可能。

4）火焰探頭更有可能為誤報警，原因：

a）探頭監測的視野范圍為高紅外背景干擾源，增加誤報的可能。

b）光學完整性監測值偏低，鏡片臟，增加誤報的可能；3個反射鏡面完整性數值分別在80，89，75，數值偏低。

c）探頭自身的原因：紅外監測火焰本身就存在誤報的可能，太陽光、燈光、高速氣流、光完整性不夠等都可能引起探頭誤報警，三鏡頭迪創3301火焰探頭比單鏡頭誤報的可能性更低，但不代表完全不會誤報警。

7 總結

1）清理GG箱體內探頭鏡片，使其恢復到正常狀態。

2）定期對火焰探頭鏡片進行清理，定期檢查火焰探頭安裝固定螺栓是否有松動、銹蝕，振動會影響探頭工作性能，發現及時處理。

3）盡量不要對探頭進行拆卸，一般情況下其本身不需要人為對其進行維護。