ESD誤觸發(fā)事件分析可燃?xì)怏w探測器的設(shè)計(jì)缺陷

左玉菲

摘 要：2018年年底某長輸管道站場新安裝一批可燃?xì)怏w探測器，運(yùn)行至2019年年初，由于人員設(shè)備檢修和探測器配置原因?qū)е轮虚g站場發(fā)生一次可燃?xì)鈭?bào)警導(dǎo)致觸發(fā)全線ESD，導(dǎo)致全線停輸事件。按照國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，可燃?xì)怏w探測器斷線后應(yīng)報(bào)故障，而現(xiàn)場設(shè)備卻發(fā)生報(bào)警。根據(jù)設(shè)備實(shí)際情況，與廠家進(jìn)行溝通，將探頭的控制器更換，加強(qiáng)對人員和設(shè)備的管理，最終提升系統(tǒng)的安全可靠性。

關(guān)鍵詞：可燃?xì)怏w探測器 高高報(bào)警 ESD觸發(fā)

2018年某管道公司對站場可燃?xì)怏w探測其進(jìn)行更新改造，運(yùn)行至2019年年初，由于人員檢修，拆除其中com公共線，導(dǎo)致站場發(fā)生兩臺以上的可燃?xì)怏w探頭報(bào)警，最終觸發(fā)全線ESD邏輯，導(dǎo)致全線停輸。經(jīng)查分析，MSA探頭存在設(shè)計(jì)缺陷。

1 事件過程

2019年3月某管道公司某中間站場SCADA系統(tǒng)出現(xiàn)原油區(qū)可燃?xì)怏w探測器故障報(bào)警，可燃?xì)怏w報(bào)警主機(jī)顯示故障代碼為F1，查閱報(bào)警主機(jī)說明書，含義為：“供電線路存在故障”。站內(nèi)值班人員立即將此情況反映給上級調(diào)度。隨后站內(nèi)技術(shù)員對可燃?xì)怏w報(bào)警主機(jī)接線進(jìn)行排查，但故障無法消除；對報(bào)警控制器的29號、13號端子與可燃?xì)怏w探頭負(fù)極相連的接線進(jìn)行緊固，報(bào)警消除。3min后，報(bào)警主機(jī)再次報(bào)警。站內(nèi)人員對報(bào)警控制器和可燃?xì)馓筋^的所有負(fù)極進(jìn)行排查，并將可燃?xì)怏w探頭24V供電的公共負(fù)極線摘除，計(jì)劃逐一對探頭接線端子進(jìn)行緊固；摘除瞬間，站控室SCADA同時(shí)出現(xiàn)多個(gè)可燃?xì)怏w探頭高高報(bào)故障；報(bào)警延時(shí)40秒后觸發(fā)ESD全線停輸。

2 故障排查和分析

某管道公司某輸油站2018年新安裝和使用設(shè)備為MSA設(shè)備廠家提供的控制器和可燃?xì)怏w探測器。控制器的型號為MSA 9020，探測器的型號為Primax IR pro可燃?xì)怏w探測器，異丁烷標(biāo)定。

現(xiàn)場進(jìn)行反復(fù)排查，始終無法找到觸發(fā)ESD的邏輯原因，利用24V開關(guān)電源和萬用表對MSA探頭本體進(jìn)行深入排查。

可燃?xì)怏w探頭24V負(fù)極導(dǎo)通后測試電流為3.95mA（對應(yīng)可燃?xì)怏w濃度為0%LEL）。

可燃?xì)怏w探頭24V負(fù)極斷開測試電流為16.8～20mA（對應(yīng)可燃?xì)怏w濃度84%～100%LEl）。

終于發(fā)現(xiàn)觸發(fā)ESD的原因?yàn)椋涸谔幚韴?bào)警主機(jī)故障時(shí)，將機(jī)柜內(nèi)8個(gè)可燃?xì)怏w探頭24V供電的公共負(fù)極摘除，導(dǎo)致其中兩個(gè)以上可燃?xì)怏w探頭輸出高高報(bào)警，觸發(fā)站場ESD保護(hù)。ESD觸發(fā)邏輯為：兩個(gè)可燃?xì)怏w高高報(bào)警持續(xù)40s觸發(fā)ESD全線停輸。

3 相關(guān)規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)要求

規(guī)范一：根據(jù)《石油天然氣工程可燃?xì)怏w檢測報(bào)警系統(tǒng)安全規(guī)范》SY 6503-2016中6.3.1條：指示報(bào)警設(shè)備應(yīng)具備以下功能。e）在下列情況下，指示報(bào)警設(shè)備應(yīng)能發(fā)出與可燃?xì)怏w濃度報(bào)警信號有明顯區(qū)別的聲、光故障報(bào)警信號；

1）指示報(bào)警設(shè)備與探測器之間連線斷路或短路。

2）探測器設(shè)備故障。

3）指示設(shè)備故障。

規(guī)范二：《石油化工可燃?xì)怏w和有毒氣檢測報(bào)警設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50493中5.3.1條：指示報(bào)警設(shè)備應(yīng)具備以下基本功能：（8）下列情況下，指示報(bào)警設(shè)備應(yīng)能發(fā)出與可燃?xì)怏w或有毒氣體濃度報(bào)警信號有明顯區(qū)別的聲、光故障報(bào)警信號：

1）指示報(bào)警設(shè)備與探（檢）測器之間連線斷路。

2）探（檢）測器內(nèi)部元件失效。

3）指示報(bào)警設(shè)備主電源欠壓。

4）指示報(bào)警設(shè)備與電源之間連接線路的短路或斷路。

因此，兩本權(quán)威規(guī)范的要求一致：探測器與控制器之間的控制電纜斷路時(shí)應(yīng)發(fā)出與報(bào)警信號有明顯區(qū)分的故障報(bào)警信號（電纜斷路應(yīng)包括電源正端、信號正端、公共端3路信號電纜）。

問題分析：

現(xiàn)場控制器與現(xiàn)場探測器采用三線制接線方式，接線回路圖如下：

當(dāng)公共端com接線電纜斷路時(shí)回路圖如下：

測試過程后，也對迪創(chuàng)等其他品牌的氣體可燃?xì)怏w探測器進(jìn)行斷線測試，其他探測器發(fā)生斷線后發(fā)出小于4mA的信號，控制器會報(bào)出故障，并不報(bào)警，負(fù)荷國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。

4 分析總結(jié)

1.現(xiàn)場安裝的可燃?xì)怏w探測器設(shè)置不符合國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，且多個(gè)探頭公共端一起匯集到一點(diǎn)，導(dǎo)致觸發(fā)報(bào)警風(fēng)險(xiǎn)大大增加，最終發(fā)生ESD事件。

2.為保證設(shè)備安全可靠運(yùn)行，將所有探測器公共負(fù)極單獨(dú)接入接地排，保證誤觸發(fā)報(bào)警不會連續(xù)兩個(gè)一起觸發(fā)。

3.現(xiàn)場探頭的設(shè)置不合乎國家相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，立即協(xié)調(diào)MSA廠家處理，廠家已經(jīng)于事件發(fā)生7天內(nèi)完成全部探頭內(nèi)部控制器的更換，測試后正常，故障消除。

4.對于重要的新選用的探測器，應(yīng)該充分熟悉設(shè)備性能，必要時(shí)候進(jìn)行檢查測試，在充分了解設(shè)備性能的基礎(chǔ)上再安裝使用。