FGS火灾\可燃及有毒气体检测系统设计

【摘要】在健康、安全、环保理念深入人心的形势下，企业必须重视安全、环保管理，重视火灾、可燃气体的检测，将事故掐灭在萌芽状态，确保厂区和工作人员的安全。为了完成这一目标，许多炼油厂设置了FGS系统，本文通过实例从火灾、可燃及有毒气体检测系统（FGS）的功能需求说起，介绍系统设计构架、火灾检测仪表、可燃、有毒气体检测仪表、仪表点的布置、报警系统等的设计。

【关键词】火灾；探测器；可燃气体；有毒气体；FGS

随着石油化工行业的快速发展，其生产活动中的装置越来越大，生产操作也越来越复杂，对生产的安全性要求更高，火灾、可燃及有毒气体检测系统（FGS）作为一种安全动态管理工具，对于预防和减轻火灾和可燃气体泄漏风险、减少危险事故发生具有重要意义。本文结合某一体化石化联合装置FGS的设计，介绍设计全厂FGS系统的思路。

1 FGS火灾及可燃气体检测系统设计功能要求

FGS检测系统具有如下功能：实现在线动态的连续检测，检测可燃气体、火焰等，早日发现安全隐患。检测系统数据传消防中心连接到自动和手动灭火系统，能及时扑灭火源。设置声光报警信号，能通过声音和颜色报警使工作人员了解发生的危险等级。能传送相关仪表设备报警信号和I/O状态信号到装置中控室的DCS操作站上显示和报警，并提供事件顺序记录报告。

FGS检测系统的设计要求是：（1）FGS独立于DCS,SIS和其他子系统单独设置。本项目FGS系统要求要达到IECSIL3/TUVAK6认证，重要设备（如控制器输入输出卡件）应能在线更换。（2）FGS系统要求具有自诊断功能，不仅可以对系统本身的故障进行诊断和报警，还应具有信号电路检测功能，可以对现场设备的开路/短路进行实时报警控制。（3）FGS系统要求具有24小时不间断冗余电源供给能力，可以保证系统在事故情况下的可靠供电。

2 项目FGS系统设计原则及全厂FGS系统设计构架介绍

本项目为全厂新建项目，以生产装置为单位，独立设置FGS系统，共11套。

各系统设两条通讯网络及接口，一条通过以太网连接到中心控制室的工程师站（进行组态及维护）、全厂消防控制中心的主监视系统（FGS）并连接自动灭火系统。另一条连接到各自相关装置的DCS系统控制站。

在中心控制室内设置专用的DCS操作站用于FGS系统的显示、报警。

FGS系统分为工艺生产装置FGS系统和建筑物所使用的可寻址的FGS系统。工艺生产装置FGS系统由自控专业设计实施，建筑物所使用的可寻址的FGS系统，由电信专业设计实施。

工艺生产装置FGS系统是现场的火灾检测仪表和可燃、有毒气体检测仪表等连接到设在现场机柜间内的FGS机柜内，经过逻辑运算，通过以太网一条连接到中心控制室的工程师站（进行组态及维护）、全厂消防控制中心的主监视系统（FGS）并连接自动灭火系统，便于其在第一时间内采取恰当消防措施。另一条连接到各自相关装置的DCS系统控制站。

建筑物所用的FGS系统是火灾检测仪表（如感烟探测器、感温探测器、火焰探测器和手动报警按钮等通过模块箱（或直接）与火灾报警控制盘连接，这些信号经火灾报警控制盘处理后，一方面直接进行火灾声光报警和相应建筑物消防联动，一方面输出到全厂消防控制中心的主监视系统FGS系统，实现全厂火灾和气体检测的集成。

3 FGS系统中仪表设计

3.1 火灾检测仪表设计

火灾检测仪表应满足《火灾自动报警系统设计规范》（GB50116- 2013）的规定，规范要求：在火灾初期，产生大量的烟和少量的热，基本没有火焰辐射的场所使用感烟探测器。对产生大量烟和热以及火焰辐射的场所，将感温探测器、感烟探测器和火焰探测器组合起来使用。对于火灾一旦产生，发展速度快，且产生大量的火焰辐射、少量烟和热的场所选用火焰探测器。对于有特殊要求的场所，采用红外光束感烟探测器。另外，因工作环境温度的上升可能引发火灾的场合，采用感温探测器。总而言之，火灾检测仪表的选型应结合现场生产环境以及火灾危险区域的实际情况来确定。

3.2 可燃气体检测仪表设计

可燃气体检测仪表的选型应满足《石油化工可燃气体和有毒气体检测报警设计规范》（GB50493-2009）中的有关规定。在生产或是有可燃、有毒气体的装置中分别设置可燃气体检测器和有毒气体检测器；气体密度大于0.97kg/m³（标准状态下）的即认为比空气重；气体密度小于0.97kg/m³（标准状态下）的即认为比空气轻。检测比空气轻的气体，其安装高度宜高出释放源0.5～2米，检测比空气重的气体，其安装高度应距地坪（或楼地板）0.3～0.6米。

当可燃气体和有毒气体发生泄漏时，其浓度达到25%LEL时，采用一级报警，浓度达到50%LEL，采用二级报警。同一级别报警中，有毒气体的报警优先。

当需要联锁保护时，应采用一级报警和二级报警结合方式。

3.3 仪表布置型式

火灾探测器和可燃气体探测器的设置数量和布置型式应根据有关规定来确定。

点型火灾探测器布置时，应在保护区域内的每个房间中至少设置一个火灾探测器，一只探测区域内所需设置的探测器数量，不应小于下式的计算值：N=S/(KA)。式中：N表示探测器数量；S表示探测区域面积，m2；A表示探测器的保护面积，m2；K表示修正系数。

线型火灾探测器布置时，当探测区域为储存易燃易爆物料的封闭或半封闭仓库时，应采用红外光束感烟探测器，探测器的光束轴线离顶棚的垂直距离应在0.3～1.0m之间，距离地面则不宜超过20m，两个相邻的探测器水平间距应≤14m，探测器的发射器与接收器之间的距离应在100m以内。

气体检测器位于释放源的全年最小频率风向的上风侧时，可燃气检测点与释放源的距离不宜大于15米，有毒气体检测点与释放源距离不宜大于2米。

气体检测器位于释放源的全年最小频率风向的下风侧时，可燃气检测点与释放源的距离不宜大于5米，有毒气体检测点与释放源距离不宜大于1米。

4 报警系统设计

每个建筑物、泵房、压缩机厂房、装置，分区域设置若干个就地危险报警灯和喇叭与FGS系统相连，当系统判断有危险时，报警灯和喇叭会发出报警，以告知该区域相关人员存在火灾、可燃气体或有毒气体泄漏，有助于快速处理紧急突发事故和减少事故危害。

设置火灾声光报警系统和可燃、有毒气体检测报警，使相关工作人员第一时间了解到火灾信息，并立即启动相应的火灾应急处理预案，最大限度降低火灾损失。

在装置的每一个区域和建筑的通道处设置手动报警按钮，巡视人员在现场巡视时发现火灾风险能及时报警。

5 结束语

FGS检测系统将火灾检测与气体检测结合起来，实现火灾危险和可燃气体报警系统的集成化。通过检测系统的集成化设计，将FGS与DCS、SIS、消防中心连接起来，实现网络连接，构建出一个防火、灭火的消防安全系统，火灾发生初期，各个系统在第一时间做出响应，立即启动应急处理预案，将火灾事故损失降到最低，保障职工的生命安全。统筹全局、完善配置、协调各方关系的总体集成化设计对于优化FGS检测系统具有重要意义，为企业的安全管理提供新的思路。

参考文献：

[1]李素香,徐伟.丙烯酸及丙烯酸酯联合装置的火灾和气体报警系统设计[J].石油化工自动化,2005(6).

[2]张照千.基于FGS风险模型定量分析探测效果[A].中国土木工程学会工程防火技术分会成立大会暨学术交流会论文集[C].2012.