火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)(FAS)在不同國(guó)家和地區(qū)采用的標(biāo)準(zhǔn)并不統(tǒng)一，其中NFPA72-2016[1]在國(guó)外項(xiàng)目中相對(duì)較為常用。作為本文工程案例的阿爾及爾煉油廠(chǎng)位于阿爾及利亞首都阿爾及爾市，其FAS按NFPA72-2016執(zhí)行，以下針對(duì)該廠(chǎng)FAS與國(guó)內(nèi)煉油廠(chǎng)設(shè)計(jì)的主要差異及消防聯(lián)動(dòng)控制做法進(jìn)行闡述，供同行研究討論。
1、概述
煉油廠(chǎng)作為生產(chǎn)、加工及儲(chǔ)存危險(xiǎn)化學(xué)品的場(chǎng)所，一旦發(fā)生火災(zāi)極易引起大面積火災(zāi)、爆炸事故等連鎖反應(yīng)。在煉油廠(chǎng)的火災(zāi)危險(xiǎn)場(chǎng)所設(shè)置FAS可及時(shí)發(fā)現(xiàn)和通報(bào)初期火災(zāi)，防止火災(zāi)蔓延和重大火災(zāi)事故的發(fā)生，因此FAS是煉油廠(chǎng)必備的消防監(jiān)測(cè)手段和設(shè)施，在系統(tǒng)設(shè)置、功能配置、聯(lián)動(dòng)控制等方面應(yīng)綜合考慮。
一般煉油廠(chǎng)大體上可劃分為建筑物和生產(chǎn)區(qū)兩類(lèi)生產(chǎn)環(huán)境。包括控制室及變電所等建筑物是煉油廠(chǎng)生產(chǎn)控制及配電的中樞，部分建筑物還作為操作人員值班場(chǎng)所，一旦發(fā)生火災(zāi)其危害性較高，受火災(zāi)影響的波及范圍較大，因此應(yīng)重點(diǎn)考慮火災(zāi)的自動(dòng)檢測(cè)。包括裝置區(qū)及罐區(qū)等生產(chǎn)區(qū)多是可燃有毒氣體釋放源密布的爆炸危險(xiǎn)環(huán)境，可燃有毒氣體以自動(dòng)檢測(cè)為主，火災(zāi)報(bào)警多采用手動(dòng)報(bào)警的形式。
由于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系的不同，國(guó)外煉油廠(chǎng)常常針對(duì)生產(chǎn)區(qū)的火災(zāi)和氣體檢測(cè)報(bào)警設(shè)置專(zhuān)門(mén)的火氣系統(tǒng)(FGS)，F(xiàn)AS僅針對(duì)建筑物設(shè)置，與國(guó)內(nèi)煉油廠(chǎng)所有火災(zāi)信號(hào)接入FAS、可燃有毒氣體檢測(cè)信號(hào)接入可燃?xì)怏w和有毒氣體檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)(GDS)的做法有所區(qū)別。本文僅針對(duì)建筑物內(nèi)設(shè)置的FAS進(jìn)行論述。
2、系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要差異
2.1 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)
該廠(chǎng)新建中心控制室、現(xiàn)場(chǎng)機(jī)柜室、變配電所、化驗(yàn)室等各類(lèi)建筑物20座，改造消防站1座。根據(jù)建筑物的管理職能，在消防站和中心控制室各設(shè)置集中型火災(zāi)報(bào)警控制盤(pán)1臺(tái)并互為冗余，在其余19座建筑物各設(shè)置區(qū)域型火災(zāi)報(bào)警控制盤(pán)1臺(tái)，總共21臺(tái)控制盤(pán)利用光纖組成環(huán)網(wǎng)鏈路，和國(guó)內(nèi)常見(jiàn)的1臺(tái)集中控制器多臺(tái)區(qū)域控制器星型組網(wǎng)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災(zāi)報(bào)警管理崗位，各設(shè)置2臺(tái)人機(jī)界面工作站并互為冗余，相比直接在控制盤(pán)上操作更加直觀(guān)和易用。
2.2 報(bào)警回路設(shè)置
由于大部分新建建筑物內(nèi)設(shè)置了氣體滅火系統(tǒng)等重要的聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)，因此在設(shè)計(jì)火災(zāi)報(bào)警回路時(shí)應(yīng)盡可能降低故障率和誤報(bào)率，設(shè)計(jì)時(shí)主要采用了以下兩條措施：一是每條報(bào)警總線(xiàn)回路均配置為Class A閉環(huán)回路，即回路的首尾兩端接入同一塊回路控制卡件，保證回路局部有斷點(diǎn)時(shí)不會(huì)影響整條回路工作；二是回路路徑的設(shè)計(jì)，在配置了氣體滅火系統(tǒng)的房間及其他重要房間內(nèi)設(shè)計(jì)不少于2條報(bào)警回路，保證其中1條報(bào)警回路故障時(shí)，仍有1條報(bào)警回路可對(duì)房間進(jìn)行保護(hù)。
2.3 探測(cè)器布置
建筑物內(nèi)的火災(zāi)探測(cè)器以點(diǎn)型感煙探測(cè)器為主，個(gè)別不適合采用點(diǎn)型感煙探測(cè)器的房間采用點(diǎn)型感溫探測(cè)器。考慮到控制室、變配電所等建筑物內(nèi)一般常設(shè)置有吊頂和架空地板等功能性裝修，為了更全面地保護(hù)房間內(nèi)各個(gè)相對(duì)隔離的區(qū)域，點(diǎn)型感煙探測(cè)器的設(shè)置根據(jù)房間內(nèi)裝修進(jìn)行分層布置，分為工作環(huán)境、吊頂以上區(qū)域和架空地板以下區(qū)域三層。設(shè)置在吊頂以上區(qū)域和架空地板以下區(qū)域的探測(cè)器，由于所處位置不能被直接觀(guān)察到，不利于日常使用和維護(hù)，因此每只探測(cè)器額外配接1只遠(yuǎn)程LED燈顯示工作狀態(tài)，遠(yuǎn)程LED燈安裝在吊頂下方或墻壁上等可視區(qū)域。為保證保護(hù)房間內(nèi)的探測(cè)器數(shù)量有一定的冗余量，點(diǎn)型感煙探測(cè)器的平均保護(hù)面積按不大于30m2設(shè)計(jì)。
2.4 布線(xiàn)安裝
FAS配用的電纜在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意物理防護(hù)和火災(zāi)防護(hù)設(shè)計(jì)，一般多采用穿鋼管后在墻內(nèi)暗敷設(shè)的方式。該廠(chǎng)根據(jù)實(shí)地情況及外方業(yè)主的使用習(xí)慣，采用紅色外護(hù)套鎧裝耐火電纜明敷的方式，并利用鍍鋅鋼管做斷續(xù)配管保護(hù)和支撐，優(yōu)點(diǎn)是防護(hù)性強(qiáng)、便于識(shí)別、無(wú)需預(yù)埋和易于維護(hù)。為了配合鎧裝電纜的接線(xiàn)，需為每只總線(xiàn)設(shè)備配金屬安裝底盒并利用金屬格蘭進(jìn)線(xiàn)。
3、多系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)設(shè)計(jì)
3.1 需求分析
該煉油廠(chǎng)新建各建筑物的智能化水平要求較高，除FAS外設(shè)置的其他系統(tǒng)還包括：可控制空調(diào)通風(fēng)設(shè)備開(kāi)閉及狀態(tài)管理的空調(diào)控制系統(tǒng)、可控制惰性氣體釋放以撲滅房間內(nèi)火災(zāi)的氣體滅火系統(tǒng)、可檢測(cè)電池室氫氣報(bào)警和新風(fēng)入口可燃有毒氣體報(bào)警的火氣系統(tǒng)等。上述系統(tǒng)需實(shí)現(xiàn)以下三種不同工況下對(duì)應(yīng)不同觸發(fā)條件的聯(lián)動(dòng)控制要求：
①電池室氫氣檢測(cè)器報(bào)警。當(dāng)設(shè)置在電池室內(nèi)的氫氣檢測(cè)器低報(bào)警值報(bào)警時(shí)，啟動(dòng)建筑物內(nèi)的聲光報(bào)警，同時(shí)在中心控制室和消防站顯示報(bào)警信息；當(dāng)氫氣檢測(cè)器高報(bào)警值報(bào)警時(shí)，除執(zhí)行低報(bào)警值動(dòng)作外，還需切斷電池室蓄電池充電裝置，同時(shí)打開(kāi)電池室電動(dòng)進(jìn)風(fēng)閥，避免氫氣聚積。
②新風(fēng)入口可燃有毒氣體探測(cè)器報(bào)警。當(dāng)設(shè)置在新風(fēng)入口的可燃有毒氣體探測(cè)器低報(bào)警值報(bào)警時(shí)，啟動(dòng)建筑物內(nèi)的聲光報(bào)警，同時(shí)在中心控制室和消防站顯示報(bào)警信息；當(dāng)可燃有毒氣體探測(cè)器高報(bào)警值報(bào)警時(shí)，除執(zhí)行低報(bào)警值動(dòng)作外，還需切斷電池室蓄電池充電裝置，打開(kāi)電池室電動(dòng)進(jìn)風(fēng)閥，避免可燃有毒氣體聚積，并關(guān)閉建筑物內(nèi)所有空調(diào)通風(fēng)設(shè)備(不含防火閥)。
③火災(zāi)報(bào)警。當(dāng)有手動(dòng)按鈕報(bào)警或1只煙感探測(cè)器報(bào)警時(shí)，啟動(dòng)建筑物內(nèi)的聲光報(bào)警，同時(shí)在中心控制室和消防站顯示報(bào)警信息；當(dāng)有2只及以上煙感探測(cè)器報(bào)警時(shí)，除執(zhí)行單煙感報(bào)警動(dòng)作外，還需關(guān)閉建筑物內(nèi)所有防火閥和空調(diào)通風(fēng)設(shè)備及啟動(dòng)應(yīng)急照明；當(dāng)同一保護(hù)房間內(nèi)有2只及以上煙感探測(cè)器報(bào)警時(shí)，啟動(dòng)房間內(nèi)的氣體滅火系統(tǒng)。
3.2 聯(lián)動(dòng)控制方案
針對(duì)上述聯(lián)動(dòng)需求進(jìn)行分析，可以發(fā)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)過(guò)程由多個(gè)系統(tǒng)參與且觸發(fā)條件和執(zhí)行動(dòng)作都比較復(fù)雜。為了避免系統(tǒng)之間的邏輯重復(fù)或缺失，整個(gè)聯(lián)動(dòng)控制設(shè)計(jì)最終采用了以火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)為核心的方案，其他系統(tǒng)之間的往來(lái)信號(hào)盡可能通過(guò)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)進(jìn)行集成，聯(lián)動(dòng)控制方案如圖1所示。
圖1 聯(lián)動(dòng)控制方案示意
采用圖1所示聯(lián)動(dòng)控制方案的優(yōu)點(diǎn)之一是減少了不同控制系統(tǒng)之間的界面。以空調(diào)控制系統(tǒng)為例，從聯(lián)動(dòng)需求來(lái)看，當(dāng)新風(fēng)入口可燃有毒氣體檢測(cè)報(bào)警和火災(zāi)報(bào)警兩種情況發(fā)生時(shí)都需要關(guān)閉空調(diào)通風(fēng)設(shè)備并反饋狀態(tài)信號(hào)，因此接收指令和反饋信號(hào)的對(duì)象分別對(duì)應(yīng)火氣系統(tǒng)和火災(zāi)報(bào)警兩個(gè)系統(tǒng)，界面數(shù)量較多。當(dāng)采用圖1所示方案后，各類(lèi)觸發(fā)條件首先傳遞到FAS，F(xiàn)AS根據(jù)不同的觸發(fā)條件給空調(diào)控制系統(tǒng)發(fā)出對(duì)應(yīng)指令后，由空調(diào)控制系統(tǒng)執(zhí)行預(yù)設(shè)的控制邏輯并返回反饋信號(hào)給FAS，F(xiàn)AS再根據(jù)其他系統(tǒng)對(duì)反饋信號(hào)的需求進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。這樣空調(diào)控制系統(tǒng)只需要和FAS進(jìn)行界面設(shè)計(jì)即可，從而避免了從多個(gè)系統(tǒng)接收重復(fù)指令的情況。
該控制方案的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是便于統(tǒng)一管理。
由于所有的聯(lián)動(dòng)過(guò)程都需要經(jīng)過(guò)FAS，因此操作人員可以在中心控制室和消防站的火災(zāi)報(bào)警工作站上全面直觀(guān)地管理所有的報(bào)警和聯(lián)動(dòng)信息。此外，氣體滅火系統(tǒng)是隨建筑物獨(dú)立設(shè)置并未全廠(chǎng)聯(lián)網(wǎng)的系統(tǒng)，將其狀態(tài)及故障等信息傳遞到FAS，可以實(shí)現(xiàn)在中心控制室和消防站遠(yuǎn)程監(jiān)控。
4、結(jié)束語(yǔ)
FAS是煉油廠(chǎng)和建筑物設(shè)計(jì)中不可或缺的一環(huán)，關(guān)系著企業(yè)和人員的生命、財(cái)產(chǎn)安全，因此必須不斷總結(jié)和完善火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)。阿爾及爾煉廠(chǎng)的FAS采用的是國(guó)際項(xiàng)目較為常用的NFPA72-2016，在設(shè)計(jì)上具有較高的安全性和較好的易用性，可為同類(lèi)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)提供參考。
作者：曹亮、郝夢(mèng)橋(中石油華東設(shè)計(jì)院有限公司)
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