FGS在煤氣化項目中的應用

石油化工自動(dòng)化，2007, 5:59控制系統AUTOMATION IN PETRO-CHEMICAL INDUSTRYFGS在煤氣化項目中的應用葉威威(中國石化集團寧波工程公司,浙江寧波315103)摘要:災和氣體報警系統(FGS)包括有毒和可燃氣體探測和火災報警兩個(gè)方面,它在保證工廠(chǎng)安全生產(chǎn)中起著(zhù)重要作用.是構成石化裝置安全系統的重要組成部分。結合煤氣化項目詳細闡述了系統的組成和功能。關(guān)鍵詞:火災和氣體報簀系統;控制器;可尋址系統;MIMIC盤(pán)中團分類(lèi)號: TP277文獻標識碼: B文章編號: 107-73242007)-0055-04The Application of FGS in a Coal Gasification ProjectYe Weiwei(Sinopec Ningbo Engineering Co.，Ningbo, 315103, China)Abstract: Fire and Gas Alarm System (FGS) includes toxic and combustible gas detection and firealarm. It will play a important function to ensure safe production in the factory. It's an important part ofthe safety systerm in petrochemical plant. In accordance with the coal gasification project the constructionand function of FGS are expounded in detail.Keywords: fire and gas alarm system (FGS); controller; addressable system; MIMIC panel石油化工生產(chǎn)裝置屬高溫、高壓、易燃、易爆裝利工藝技術(shù),其技術(shù)含量高,反應復雜,工藝流程較置,生產(chǎn)過(guò)程中不可避免地存在著(zhù)各種易燃易爆氣長(cháng)。工程對生產(chǎn)管理、自動(dòng)化控制水平和安全保護體和有毒氣體,這些氣體一旦發(fā)生泄露并在周?chē)h(huán)的要求很高,而火災、氣體報警系統在裝置的安全境中聚集,將可能釀成火災、爆炸或人身中毒等惡保護中起著(zhù)非常重要的作用。按照工程的總體設性事故,嚴重危害人民的生命和財產(chǎn)安全。因此，計要求,建立全廠(chǎng)局域網(wǎng),設置FGS。FGS位于裝必須及時(shí)可靠地對裝置中氣體的體積分數進(jìn)行檢置的中央控制室內,同時(shí)沒(méi)有火災及氣體報警模測、監控,一旦發(fā)現易燃易爆氣體和有毒氣體體積擬盤(pán)。分數過(guò)高,以及裝置中可能發(fā)生的火災,應及時(shí)快2FGS的功能要求.速地采取有效的措施,將事故的損失降到最低。出快速檢測意外事件,對有毒或可燃氣體泄漏點(diǎn)于以上安全的考慮,化工生產(chǎn)必須配備可燃氣、有及火災進(jìn)行監測;在確定事件發(fā)生的同時(shí)產(chǎn)生報毒氣體監控系統和火災報警系統,最大程度地保障瞥,隔離可燃物或毒氣源,隔離火源，如有可能應排生命財產(chǎn)安全。以往的設計方案是把氣體監控和.除空氣,使用滅火設施,保護鄰近設施,確保設備、火災監控分開(kāi)設置,隨著(zhù)人們對消防安全越來(lái)越重工廠(chǎng)、建筑物、人員以及周?chē)h(huán)境的安全。為了達視以及化工裝置的大型化發(fā)展,分開(kāi)設置的設計方到這個(gè)目的,要求FGS具有如下功能:連續探測案已不能滿(mǎn)足生產(chǎn)需求，火災和氣體報警系統并早期發(fā)現可能聚集的可燃或有毒氣體;連續探測FGS(Fire & Gas System)因此而生,它將氣體探并早期發(fā)現可能出現的火焰或存在的火災;設置聲測系統和火災報警系統合二為一，進(jìn)行總體設計。光報警信號裝置,通過(guò)不同的聲音和顏色報警使操FGS獨立于過(guò)程控制系統，也獨立于工藝過(guò)程的作人員能區分不同的危險類(lèi)型;傳送相關(guān)的I/O保護系統,但其相互之間又有密不可分的聯(lián)系?，F狀態(tài)和儀表設備報警及故障信號到該工程的火災就煤氣化工程中的FGS系統的設計談?wù)勼w會(huì )。1整個(gè)裝置FGS的整體要求收稿日期: 2007-07-20某工程由空分裝置、磨煤和干燥裝置.煤氣化作者簡(jiǎn)介:葉威威(1980-),男.朔北鄂州人202年畢業(yè)于裝置、中央控制室、分析化驗樓以及變配電站等構遼寧石油化工大學(xué)自動(dòng)化及過(guò)程控制專(zhuān)業(yè),學(xué)士學(xué)位,現工作于中成。裝置采用的是殼牌(Shell)公司的粉煤氣化專(zhuān)石化寧波工程公司電控室,主要從事工程設計工作。石油化工自動(dòng)化2007年及氣體報警模擬盤(pán);提供事件順序記錄報告。構成。3裝置FGS的設計方案可燃氣體檢測器采用催化燃燒式檢測器(Old-根據裝置的生產(chǎn)特點(diǎn)和物料特性,除空分裝， ham公司的OLCT60),主要檢測裝置區LPG以及置、中央控制室為非防爆場(chǎng)所外,其他工段中含有H2的含量,檢測器輸出4~20 mA信號至氣體檢煤粉,粗煤氣,液化氣,CO2,H2,柴油等易燃、易爆測報警控制器。介質(zhì)為二區防爆場(chǎng)所。生產(chǎn)過(guò)程不但具有易燃易有毒氣體檢測器采用電化學(xué)式檢測器(Old-爆的特點(diǎn)，而且含有CO,H2S,HCN等有毒有害氣ham公司的OLCT60),主要檢測裝置區CO,H2S體,還有酸性氣體等腐蝕性介質(zhì)。由此可見(jiàn)，該裝以及O2(低氧),檢測器輸出4~20 mA信號至氣置的主要設備和生產(chǎn)、裝卸、儲存區域都存在火災、體檢測報警控制器。爆炸和中毒的潛在危險,在這些危險區域設置火氣體檢測報警控制器采用MX52型16通道災、氣體報警系統是非常必要的。根據上述火災和控制器,每個(gè)控制器可以插卡式安裝8個(gè)通道卡，爆炸危險因素的分析,按照FGS設計的整體要求，每卡有2個(gè)獨立通道。每通道可輸出2個(gè)獨立氣設置如圖1所示以TMR控制器為中心的集可燃體報警繼電器信號;1個(gè)氣體第3級報警公共繼電氣體、有毒氣體探測報警系統和火災報警系統為一-器信號;1 個(gè)公共故障報警繼電器信號;每通道3體的FGS.級獨立的可調報警閾值。每通道可通過(guò)面板按鍵或PC機單獨編程(包括通道開(kāi)關(guān).氣體種類(lèi).量| MIMIC盤(pán)，- FGS主操作站| SOE站/工程師站程,單位、兩級報警值、報警狀態(tài)、繼電器狀態(tài)等參工業(yè)Ethernet數)而不影響其他通道正常工作,按鍵操作面板具TMR控制器有報警復位、自檢、通道選擇等功能。該裝置中可燃氣體和有毒氣體探測點(diǎn)共78點(diǎn),考慮到通道卡可尋址火災報警控制器|氣體檢測報警控制器|的備用量因而使用了6個(gè)控制器。氣體報警盤(pán)是火警手通過(guò)16通道氣體檢測報警控制器把不同的氣體探報按鈕鹵. ↓火警聲光測信號進(jìn)行聲光報警,引起操作人員的注意,采取智能感溫o四警報器相應的安全措施。探測器智能感煙囟亡探測器紅外火焰有毒氣體可燃氣體FGS對于氣體檢測是根據泄漏的程度采取不探測器探測器同的動(dòng)作。低泄漏量時(shí)只產(chǎn)生報警功能通知操作圖1 FGS構成工注意,看是否需要采取進(jìn)-步行動(dòng)。工程的總體由圖1可以看出,系統的核心部件是可尋址火要求不需要自動(dòng)啟動(dòng)消防設施,因而只將氣體檢測災報警控制器、氣體檢測報警控制器以及TMR控報警控制 器的1級報警采用硬接線(xiàn)的方式接入制器。FGS系統由現場(chǎng)安裝的檢測探頭和控制系統TMR控制器中(2級報警信號暫不接人,但在16組成?？刂葡到y又由控制單元(包括控制器、卡件、通道氣體檢測報警控制器上同時(shí)可以有2級和3端子等)、MIMIC盤(pán)(即模擬盤(pán))和計算機終端組成。級的聲光報警)?？扇細怏w檢測器和有毒氣體檢測MIIMIC盤(pán)用于模擬顯示裝置各防火區域內各類(lèi)探器的量程及1級報警的閾值根據《石油化工可燃氣頭的分布情況及報警情況。MIMIC盤(pán)的內容根據體和有毒氣體檢測報警設計規范》的要求進(jìn)行工程情況進(jìn)行設置。設定。根據設計規范要求,按區域控制和重點(diǎn)控制相3.2火災報警 系統的組成[2.2]結合的原則,在可能揮發(fā)、泄漏或積聚可燃氣體和火災報警系統由現場(chǎng)輸入設備、輸出設備以及有毒氣體的區域和場(chǎng)所(煤氣化區、磨煤和干燥區、可尋址火災報警控制器組成。輸入設備是指各單空分裝置區、主配電室、中央控制室、分析化驗樓元內的手報按鈕、感煙及感溫探測器和火焰探測等)設置可燃氣體和有毒氣體報警探測器、火災探器;輸出設備是指各單元內的火警聲光警報器和輸測裝置和聲光報警設備。所有報警信號都通過(guò)硬出控制模塊。根據系統所工作的具體環(huán)境，系統構接線(xiàn)連接到FGS。成組件有普通型、室外防護型、隔爆型和本安防爆3.1氣體探測系 統的構成口型之分。根據圖1所示,氣體探測系統由可燃氣體探測感煙探測器采用的是點(diǎn)型智能感煙探測器,用器、有毒氣體探測器以及氣體檢測報警控制器于檢測火災初期有陰燃階段時(shí)的煙塵體積分數,當第5期葉感威. FGS在煤氣化項目中的應用51煙塵體積分數達到一定極限時(shí),發(fā)出火災報警信號滿(mǎn)足整體安全水平要求的前提下，最終選擇美國并將報警信號送至可尋址火災報警控制器,控制器Triconex公司的Tricon TMR系統。就會(huì )啟動(dòng)相應區域的聲光警報器。Tricon TMR系統是基于3重化冗余容錯控點(diǎn)型智能感溫探測器用于檢測環(huán)境溫度,當溫制器,TMR結構形式是從輸人模塊經(jīng)主處理器到度達到一定極限時(shí),發(fā)出火災報警信號并將報警信輸出模塊為3個(gè)相互獨立、隔離的分支,每個(gè)分支號送至可尋址火災報警控制器,控制器就會(huì )啟動(dòng)相并行與其他2個(gè)分支獨立執行控制程序,這種技術(shù)應區域的聲光警報器。使得單點(diǎn)的故障不會(huì )影響其他2個(gè)分支的正常工紅外火焰探測器能探測到由碳材料燃燒火焰作。TMR系統采用3取2表決的解決方案，確保所產(chǎn)生的紅外輻射。紅外火焰探測器使用窄波段了I/O信號的高真實(shí)性和可靠性。系統對每個(gè)濾光器,以阻止不需要的光輻射(如太陽(yáng)光和鎢絲I/O模塊都有熱備,一旦操作中主模塊發(fā)生故障，燈光的輻射)。熱備模塊能立即投人控制,熱備的作用還可以實(shí)現火警手報按鈕通過(guò)敲碎現場(chǎng)手操按鈕的玻璃在線(xiàn)修復系統，而無(wú)需中斷生產(chǎn)。TMR控制系統蓋,啟動(dòng)中央控制室和火災報警區域的聲光警報。具有完整的系統自診斷功能,系統中任一模塊出現它主要用于人工指示報警源,包括工藝故障、燃氣故障,主機架中對應的“Fault"”燈即點(diǎn)亮報警。泄漏、煙霧、火情以及可能導致工藝故障或引起對FGS設計為一套獨立的火氣保護功能系統，人員傷害的危險情況。手報按鈕將沿著(zhù)通道、消火由一個(gè)操作站和SOE站(兼工程師站)以及一個(gè)控栓/監視器、樓梯出口處以及設計的疏散路線(xiàn)安裝。制柜組成。多回路火災報警系統控制柜和氣體報可尋址火災報警控制器設置在中控室內,該控警盤(pán)的報警信號通過(guò)硬接線(xiàn)的方式引至FGS.在.制器可在廠(chǎng)區內出現火警時(shí),在第1時(shí)間及時(shí)接收FGS 操作站上設有區城畫(huà)面顯示、裝置總貌顯示、并顯示火災發(fā)生的區域，同時(shí)發(fā)出聲光報警信號，詳細單元顯示,有報警畫(huà)面和專(zhuān)用的打印機打印報引起操作人員的注意,根據報警狀態(tài)通知相關(guān)部門(mén)警報表。當氣體檢測報警盤(pán)或火災報警控制柜檢采取相應措施。設計的每個(gè)報警輸入設備均占用測到有氣體泄漏或火災時(shí),氣體檢測報警盤(pán)或火災火警系統中的一個(gè)獨立地址,同時(shí),系統設計要求報警控制柜報警的同時(shí)將報警信號送至FGS,在每個(gè)輸入設備均有一一個(gè)帶獨立地址碼的輸出控制FGS.上發(fā)出聲光報警。在FGS的操作畫(huà)面上可模塊與其一一對應，使火災報警控制器在接收到報以詳細地察看報警點(diǎn)的詳細位置及類(lèi)型,并通過(guò)警信號后,通過(guò)分析輸人設備地址,對輸人設備的SOE站實(shí)現SER功能。地點(diǎn)和類(lèi)型作出分析和判斷，同時(shí)火災報警控制器3.4 MIMIC 盤(pán)的配置控制與其對應的輸出控制模塊動(dòng)作,向FGS發(fā)出.根據工程的布置分為六個(gè)報警區域,MIMIC.報警信號,FGS經(jīng)過(guò)分析處理對此作出必要的響盤(pán)(火災及氣體報警模擬盤(pán))的區域布置包括的范應?？紤]到系統余量,設計中將輸出可編程控制無(wú)圍有:煤氣化裝置、空分裝置、磨煤和干燥裝置、中源節點(diǎn)數量由133個(gè)擴展為150?？删幊炭刂乒澭肟刂剖?、分析化驗樓以及變配電站。點(diǎn)在正常狀態(tài)下為閉合狀態(tài),在報警狀態(tài)下,對應.MIMIC盤(pán)與DCS操作臺集成在一起,其操作節點(diǎn)狀態(tài)在火災報警控制器的控制下,由閉合狀態(tài)臺的尺寸與DCS操作臺的外形尺寸相同。FGS所轉為斷開(kāi)狀態(tài)，FGS通過(guò)分析節點(diǎn)狀態(tài)的變化,可有的報警信號通過(guò)邏輯軟件匯總出不同區域的報確定報警點(diǎn)的位置、時(shí)間和報警的種類(lèi)(手報、感警信號,通過(guò)硬接線(xiàn)的方式把信號傳遞到MIMIC煙、感溫或火焰)以及何時(shí)報警解除等信息?？刂票P(pán)相應區域進(jìn)行報警。MIMIC 盤(pán)上對火災報警、柜內設有CPU存儲器和LCD液晶顯示器以及微氣體報警分區分顏色進(jìn)行燈光報警。 報瞥燈顏色型打印機,可以實(shí)現對火警狀態(tài)的存儲、查詢(xún)、顯示的設置:火災報警為紅色;可燃氣體報警為黃色;及打印。通過(guò)編程和相應的聯(lián)鎖接點(diǎn),可實(shí)現火警有毒氣體報警為藍色,各種不同的報警信號對應不系統與FGS系統的同步報警。同的頻率蜂鳴器。同時(shí)在MIMIC盤(pán)上設有燈的3.3 FGS 的配置測試按鈕、確認按鈕、復位按鈕。FGS是一個(gè)與DCS,SIS分開(kāi)且獨立設置的安裝置控制室的屋頂安裝了風(fēng)速和風(fēng)向儀,其輸全系統，需符合IEC 61508/DIN 19250標準并獲得出信號引入FGS中,同時(shí)傳送到MIMIC盤(pán)上。風(fēng)TUV SIL3/AK5,6等級認證。因此在選擇FGS速及風(fēng)向的狀態(tài)在FGS的操作界面上和MIMIC時(shí),本著(zhù)安全可靠、經(jīng)濟合理、獨立設置的原則,在盤(pán)的左上角可以實(shí)時(shí)監控,以便在事故發(fā)生時(shí)為指揮62石油化工自動(dòng)化2007年現場(chǎng)人員疏散及其采取正確的消防措施提供參考。應該處于連續工作或監控狀態(tài),因此在一些具體的安全系統(SIS)與FGS雖然分工不同,但二者設計上也有一些不同于SIS的要求。又是密不可分的。當探測到有可燃氣體或有毒氣e) FGS的工作狀態(tài)與SIS相反:正常情況是體泄漏時(shí),說(shuō)明生產(chǎn)過(guò)程可能出現了問(wèn)題;當探測不帶電的或是常開(kāi)的操作模式。到火災時(shí),火災的發(fā)生可能引發(fā)生產(chǎn)裝置的爆炸。FGS必須符合GB4717 -93(火災報警控制器同時(shí)SIS作出安全聯(lián)鎖響應,從而要求FGS將氣通用技術(shù)條件)/ GB16808 - 1997(可燃氣體報警控體和火災報警信號及時(shí)傳送至SIS,使得SIS能夠制器技術(shù)要求和試驗方法)標準,并獲得中國國家及時(shí)判斷,采取緊急措施。FGS還可以啟動(dòng)消防消防認證。聯(lián)動(dòng)措施,保障生產(chǎn)裝置及周邊環(huán)境的安全。根據5結束語(yǔ)工程的總體要求氣體和火災自動(dòng)報警向專(zhuān)用消防該FGS是以TMR控制器為核心部件,把氣站采用專(zhuān)用電話(huà)，以人工的方式進(jìn)行，因而在該裝體探測報警系統和火災報警系統歸屬到一起進(jìn)行置中FGS并未聯(lián)動(dòng)消防系統?？傮w設計。正如早期SIS從DCS中分離出來(lái)自成4設計中應注意的幾個(gè)問(wèn)題系統-一樣,隨著(zhù)裝置規模的不斷擴大,對系統控制a)與火災、氣體檢測和控制相關(guān)的現場(chǎng)設備功能的要求越來(lái)越高,可燃有毒氣體、火災、煙霧等應適用于裝置的防爆區域的要求,產(chǎn)品必須要有在現場(chǎng)信號也逐漸從DCS中分離出來(lái),與手報按鈕、危險區域使用的安全認證證書(shū)。聲光報警器等一起組成獨立的FGS.使DCS可以b)可燃氣體探測器和有毒氣體探測器應安裝專(zhuān)心于裝置正常運轉時(shí)的檢測和控制,異常及極端在氣體泄漏點(diǎn)附近的下風(fēng)口處。根據被檢測氣體的情況交于SIS,而可燃有毒氣體、火災、煙霧、聲光相對密度,如果相對密度比空氣密度大,則探測器安報警又由FGS來(lái)負責,從而形成了一套功能更加裝在泄漏點(diǎn)下風(fēng)口的下方,反之,則安裝在上方。強大的自動(dòng)化控制系統。c)系統的所有組成部分都應易于維護和測參考文獻:試。在測試和維護時(shí),不影響全廠(chǎng)的常規操作,不1 SH3063-1999,石油化工企業(yè)可燃氣體和有毒氣體檢測報警設計規范會(huì )中斷對全廠(chǎng)的保護監視或使系統性能降低。2 GB51060-92,石油化工企業(yè)設計防火規范d)FGS與SIS不同，沒(méi)有所謂的安全狀態(tài),它GB50116-98.火災報警系統設計規范(上接第58頁(yè))原則，選用了昆侖通態(tài)的MCGS全中文工控組態(tài)司的OxyMaxWcos41系列的溶解氧測量系統。該軟件。該軟件的良好特性在于:簡(jiǎn)單靈活的可視系統采用覆膜式傳感器,具有O2選擇性強、標定簡(jiǎn)化操作界面;實(shí)時(shí)性強、良好的并行處理性能;豐單(快速標定)、長(cháng)期穩定性高、維護簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)。富、生動(dòng)的多媒體畫(huà)面;開(kāi)放式結構,廣泛和強大的e)在CASS池出水時(shí)需要根據CASS池的液數據處理功能;完善的安全機制和網(wǎng)絡(luò )功能;多樣位信號對潷水器進(jìn)行變頻調速(見(jiàn)上述2c))。因化的數據庫管理以及報警功能;支持多種硬件,良此對CASS池的液位信號的精度要求較高。選用.好的可維護性和擴展性。了E+H公司的FMU40系列超聲波液位計進(jìn)行液位測量。該產(chǎn)品采用非接觸式測量，現場(chǎng)安裝、該套系統經(jīng)過(guò)試運行以后,根據實(shí)際情況對潷診斷，維護都比較簡(jiǎn)單,同時(shí)內置了溫度傳感器進(jìn)水器的控制參數.CASS他運行周期及每個(gè)周期內行溫度校正,可滿(mǎn)足測量精度的要求。f)厭氧循環(huán)進(jìn)料流量,介質(zhì)是常溫常壓的污曝氣、沉淀、排水、時(shí)延時(shí)間等進(jìn)行了調整,目前已水,且需要根據此流量信號對厭氧反應泵做變頻控經(jīng)實(shí)際運行了一年多,各項指標良好,產(chǎn)生了不錯制,對測量精度要求較高,因此筆者選用了電磁流的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益。.量計對其進(jìn)行測量。1張勝華,宋豐明，孫勇.循環(huán)式活性污泥法(CASS)優(yōu)化設計及4上位監控組態(tài)軟件應用.中國給水排水,2006.(02); 52~55上位監控組態(tài)軟件是用戶(hù)與整個(gè)自動(dòng)化系統2賴(lài)源平.劉振漢,梁聯(lián)堅. 南州水廠(chǎng)自動(dòng)化綜合監控系統.中國的交互面,本著(zhù)“功能齊全,界面友好,操作簡(jiǎn)單”的給水排水,2006.(20); 61~65