安全文化網 www.zltai.com     隨著我國現代化建設的發展，各種類型工業建筑建設正在加快發展，在建設過程中，尤其是對火災的防范越來越被人們所重視。近年來國家消防法已頒布和實施了相關的法律法規，工程建設中對火災的防范被提高到法律的高度。對消防系統要求貫徹的“防消結合，以防為主”的原則又標志著火災自動報警系統將扮演更加重要的角色。從１９世紀４０年代到２０世紀９０年代，火災自動報警系統的發展，從最初感溫探測技術報警產品問世到感煙探測技術的成功，從多線制傳統的報警系統發展為２０世紀８０年代后期的智能化報警系統、９０年代后期在歐美國家出現的無線報警系統以及空氣樣本分析系統等，火災自動報警系統的發展正向著不斷降低誤報率和探測性能越來越完善的趨勢更新和進步。作為工程技術人員如何針對不同工程的特殊性選擇合理實用的產品和技術來滿足工程的需要，筆者結合為上海賽科項目設計的火災自動報警系統方案談談這方面的體會供大家參考。
 
    １項目概況
 
    上海賽科９０萬噸/年乙烯工程是由中國石化總公司、上海石化公司和英國石油公司?ＢＰ?中外雙方按５０％投資建設的大型石油化工工程。工程的全部設施將建在位于上海漕涇的化學工業區，共包括乙烯裝置、芳烴抽提裝置、丁二烯抽提裝置、苯乙烯裝置、聚苯乙烯裝置、聚乙烯裝置、聚丙烯裝置、丙烯腈裝置等八套生產裝置以及界區內的公用工程、儲運和輔助設施。工程共占地約２０４．１４公頃，估計建成需投資１６０～１８０億元。該公司承擔了其中苯乙烯、聚苯乙烯、聚乙烯三套生產裝置和總體工程的設計、采購、施工服務。
 
    ２設計方案
 
    賽科項目借鑒了部分國外的工程設計經驗，提出了一系列針對工程儀表、控制、信息管理系統的技術要求：
    （１）建立企業局域網絡?Ｅ－ＬＡＮ?和控制局域網絡?Ｃ－ＬＡＮ?。控制局域網絡系統包括分配控制系統?ＤＣＳ?、緊急停車系統?ＥＳＤ?、火災和氣體探測系統?ＦＧＤＳ?、安全儀表系統和電力監視系統等；
    （２）工程設置一個中央控制室，在中央控制室內設置ＤＣＳ、ＥＳＤ、ＦＧＤＳ等系統操作站和輔助站等人機接口，對裝置和公用工程設施進行控制、操作和管理；
    （３）裝置和公用工程設施將分別設置現場站，現場控制站內設有ＤＣＳ、ＥＳＤ過程控制單元、數據采集及各種機柜、火災和氣體報警盤，采用冗余通信光纜到中央控制室；
    （４）火災和氣體探測系統應采用雙重或三重冗余系統，應獨立完成火災和可燃性、有毒氣體檢測、報警和保護功能。
    基于這些要求，尤其是在其他工程中一般單獨設置的生產工藝流程中可燃性和有毒氣體探測報警系統在賽科項目中被要求與火災報警系統合并統一為一套系統來考慮，同時賽科項目要求所采用的各方面技術要達到國際先進水平等等，筆者最終選擇了采用可編程邏輯控制器?ＰＬＣ?和智能型火災報警控制器組合作為裝置內現場系統控制器的方案。
    賽科項目共有８套裝置，每套裝置均包含獨立的工藝設施和現場儀表控制室、變配電站。不同裝置內的控制系統都需要通過全廠控制局域網為其預留的接口以規定的通訊協議方式與該局域網鏈接。
    在中央控制室內，操作人員可以利用連接在各控制系統服務器上的工作站瀏覽來自不同裝置的控制系統數據，并同時向各個裝置控制系統發出指令。以苯乙烯裝置為例，在裝置內現場儀表站里設置的火災和氣體探測系統，以ＰＬＣ作為最終與局域網鏈接的系統控制器，主要考慮其可實現冗余的產品特點，而一般的二總線火災報警控制器無冗余考慮。同時，ＰＬＣ與局域網的鏈接以及局域網的傳輸干線、傳輸設備均以冗余設計。這次方案選用了雙冗余ＰＬＣ，ＰＬＣ與外接設備的鏈接是通過輸入輸出卡?Ｉ/Ｏ卡?完成的。Ｉ/Ｏ卡共有數字開關量?ＤＩ/ＤＯ?和模擬量?ＡＩ/ＡＯ?兩種，該方案中主要選擇了模擬量的輸入輸出卡，主要是考慮它能夠分辯和區分來自各種鏈接報警設備的報警和開路、短路故障。這樣做在一定程度上能夠彌補ＰＬＣ控制器不能辨別真實火災和探測器受污染狀態而引虛假火災的不足，降低誤報率。
    智能型火災報警控制器則作為系統的分控制器?負責接收裝置區內現場儀表站和變配電站內部的火災探測器報警信號。火災報警控制器與ＰＬＣ核心控制器之間采用總線通訊方式鏈接。考慮到這種通訊方式的單一性和火災報警控制器無冗余功能，通訊的安全可靠性比直接鏈接到ＰＬＣ輸入輸出卡低，方案設計又在ＰＬＣ控制器和火災報警控制器之間增加硬線鏈接?主要是將火災報警控制器的故障報警信號直接送到ＰＬＣ?以便在發生故障時盡快采取緊急措施。這樣進行ＰＬＣ控制器和火災報警控制器的組合方法主要是考慮現場儀表站和變配電站內部的安全防護等級基本等同于民用建筑?采用先進的智能火災報警系統可以發揮其優勢，二總線結構方便線路敷設，智能型探測器則可以有效降低誤報率。火災報警控制器收到報警信號并對其進行判斷真偽后可以將報警信號上傳至ＰＬＣ控制器，這樣就起到了過濾誤報的作用。
    而設置在裝置生產區的探測器、報警器?由于其安全等級高于建筑物內部的安全等級，保證其正常穩定的工作是頭等大事。而且這些區域又大多屬于氣體或粉塵防爆區域?探測器、報警器均為室外安裝，防護等級也有更高的要求。在這樣的條件下，電子產品的設置和安裝都比正常環境下有更大的困難，也更容易出現故障和問題。如果裝置生產區的報警設備因為故障或其他原因沒有正常報警的話，可能會造成巨大的經濟損失和嚴重后果。因此，將裝置生產區域內的報警設備直接連接到具有冗余功能的ＰＬＣ控制器報警是非常必要的。除此之外，設置于裝置生產區內的消防水系統、噴淋系統、空調通風系統與火災報警相關的設施中有需送到控制器顯示的狀態報警信號和需控制器聯動的驅動信號均送到ＰＬＣ控制器或由其發出指令來實現。另外，現場用于疏散和報警的警號和報警閃燈也由ＰＬＣ控制器內的輸出卡來驅動。對于這些外接輸入輸出設備，ＰＬＣ的Ｉ/Ｏ卡就相當于總線制火災報警系統中的輸入輸出模塊，而鏈接到這些Ｉ/Ｏ卡上的探測器、警報器也必須選用非地址式的傳統探測器、警報器。例如防爆區域內設置的手動報警按鈕，應選擇非地址式的隔爆型按鈕，才可以鏈接到冗余的ＰＬＣＩ/Ｏ卡上。
    至于可燃性和有毒氣體探測器，在以往單獨設置的系統方案中均是直接連接到ＰＬＣ控制器Ｉ/Ｏ卡上進行報警。在賽科項目中，絕大多數氣體探測器均設置在裝置生產區域內，公用工程設施內部只有極少數幾個。考慮到氣體檢測和報警本身對整個生產過程來說是非常重要的，它是衡量生產裝置是否在正常工作的重要手段，如果將公用工程設施內少數氣體探測器接入智能型火災報警系統的話，其能否與火災報警控制器之間正常通訊也有待考證。
    所以本方案中將氣體探測器按照全部接入ＰＬＣ控制器來設計。
    值得一提的是，在設計方案中還考慮了ＰＬＣ控制器與ＤＣＳ的通訊鏈接。這條鏈接的作用是將火災和氣體探測的報警信號及時傳送給ＤＣＳ系統，使得ＤＣＳ系統能夠將信息及時傳遞到各個生產和安全控制系統，采取緊急措施。以上便是賽科項目苯乙烯裝置火災和氣體探測系統的設計方案。本方案的系統框圖見下圖所示。
 
    ３系統性能比較
 
    本方案有以下幾個明顯的特點?
    （１）突破了以往根據成套單一的火災報警產品設計的固定思路，整合了總線制火災報警控制系統和冗余ＰＬＣ的優勢；
    （２）根據工程中不同區域環境的特點，靈活地選擇系統的結構和功能，并運用安全可靠的通訊手段來集成不同結構的系統；
    （３）采用了國際上流行的局域網技術、冗余和系統集成等先進的設計思想，為將來對企業各系統的統一管理提供了便利。
    推出這樣一個設計方案，目的是為賽科項目設置一套安全、可靠、適用的火災報警系統，同時也希望提供一種火災報警系統設計新思路，供大家參考。當然，方案本身還存在一定的不足之處?需要有關專家和廣大從事火災報警系統設計的工程技術人員共同探討，使其不斷地更新和完善。 安全文化網 www.zltai.com