可燃气体报警系统设计

收 稿 日 期 :2006204210 ;修 改 稿 收 到 日 期 :2006209226作 者 简 介 :唐 海 洋 (1947 - ) ,男 ,陕 西 子 长 人 ,1982 年 北 京 邮 电大 学 载 波 专 业 毕 业 ,一 直 在 东 华 工 程 科 技 股 份 公 司 从 事 电 信 专 业工 程 设 计 工 作 ,任 高 级 工 程 师 ,在 专 业 期 刊 上 已 发 表 论 文 24 篇 。可 燃 气 体 报 警 系 统 设 计唐 海 洋 ,张 剑 ,杨 承 山 ,刘 磊(东 华 工 程 科 技 股 份 有 限 公 司 ,安 徽 合 肥 230024)摘 要 :根 据 目 前 国 内 现 行 可 燃 气 体 报 警 系 统 设 计 的 标 准 规 范 ,总 结 多 年 来 的 工 程 设 计 实 践 经 验 ,归 纳 出 了 工 程 设 计 项 目 中系 统 设 置 的 标 准 规 范 依 据 ,检 测 点 的 确 定 ,检 测 器 、 报 警 控 制 器 的 选 型 、 安 装 及 系 统 图 的 设 计 、 系 统 配 线 电 缆 的 选 用 、 敷 设 等 ,并对 设 计 中 的 有 关 问 题 提 出 了 看 法 ,供 同 行 在 工 程 设 计 中 参 考 。关 键 词 :可 燃 气 体 检 测 报 警 ;探 测 器 ;规 范 ;设 计中 图 分 类 号 : 文 献 标 识 码 :B 文 章 编 号 :100727324 (2007) 0120004204 o. , 230024 ,to in of in of s ,of t of of s of 油 、 化 工 等 装 置 内 ,存 在 着 各 种 可 燃 / 有 毒气 体 (蒸 气 ) 。 这 些 气 体 一 旦 泄 漏 并 积 聚 在 周 围 环境 中 ,很 容 易 产 生 燃 烧 和 爆 炸 。 为 了 防 患 于 未 然 ,严 密 监 测 工 艺 装 置 或 储 运 设 施 环 境 中 可 燃 气 体 的浓 度 ,确 保 安 全 生 产 ,在 装 置 设 计 的 同 时 ,必 须 进 行可 燃 气 体 检 测 报 警 系 统 的 设 计 。 通 过 对 国 内 现 行多 个 标 准 规 范 的 深 入 学 习 ,结 合 多 年 来 从 事 可 燃 气体 检 测 报 警 系 统 的 设 计 实 践 和 经 验 ,整 理 编 写 出 如下 的 可 燃 气 体 检 测 报 警 系 统 的 设 计 资 料 ,供 同 行 们参 考 ,以 便 把 可 燃 气 体 检 测 报 警 系 统 的 设 计 作 得 更好 。1 设 计 标 准 规 范 1 10 1. 1 常 用 标 准 规 范1) 石 油 化 工 可 燃 气 体 和 有 毒 气 体 检 测 报 警 设计 规 范 2) 可 燃 气 体 检 测 报 警 使 用规 范 (2001 年 6 月 1 日 实 施 ) 3) 石油 化 工 仪 表 管 道 线 路 设 计 规 范 T 301922003。1. 2 参 考 标 准 规 范1) 建 筑 设 计 防 火 规 范 2) 石油 化 工 企 业 设 计 防 火 规 范 (1999 年 版 ) 016021992 ;3) 爆 炸 和 火 灾 危 险 环 境 电 力 装 置 设 计 规 范 005821992 ;4) 仪 表 配 管 配 线 设 计 规 定 H G/T 2051222000 ; 5) 爆 炸 性 气 体 环 境 用 电 气 设 备 系 列 标 准 836. 1 1522000 ;6) 石 油 天然 气 工 程 设 计 防 火 规 范 018322004 ;7) 自 动化 仪 表 工 程 施 工 及 验 收 规 范 009322002 ; 8) 过 程 测 量 与 控 制 仪 表 的 功 能 标 志 及 图 形 符 号 H G/ T 2050522000 ;9) 自 动 化 仪 表 选 型 设 计 规 定 H G/ T 2050722000。2 系 统 设 置 的 依 据现 行 国 标 建 筑 设 计 防 火 规 范 是可 燃 气 体 检 测 报 警 系 统 的 设 置 依 据 。 实 际 设 计 时是 否 要 设 置 可 燃 气 体 报 警 系 统 ,依 据 的 主 要 规 范 条文 如 下 :1)建 筑 内 可 能 散 发 可 燃 气 体 、 可 燃 蒸 气 的场 所 应 设 置 可 燃 气 体 报 警 装 置 ( 建 筑 设 计 防 火 规范 001622006 第 11. 4. 2 条 ) 。 2) 在 使 用 或 产生 甲 类 气 体 或 甲 、 乙 A 类 液 体 的 装 置 内 ,宜 按 区 域工 程 设 计 及 标 准 石 油 化 工 自 动 化 , 2007 , 1 4N 控 制 和 重 点 控 制 相 结 合 的 原 则 ,设 置 可 燃 气 体 报 警器 探 头 ( 石 油 化 工 企 业 设 计 防 火 规 范 (1999 年版 ) 016021992 第 4. 6. 11 条 ) 。 3) 在 可 能 泄 漏甲 类 气 体 和 液 体 液 化 烃 的 场 所 内 ,宜 设 可 燃 气 体 报警 器 探 头 ( 石 油 化 工 企 业 设 计 防 火 规 范 (1999 年版 ) 016021992 第 5. 1. 4 条 ) 。 4) 天 然 气 凝 液及 液 化 石 油 气 厂 房 、 可 燃 气 体 压 缩 机 厂 房 和 其 他 建筑 面 积 大 于 或 等 于 150 甲 类 火 灾 危 险 性 厂 房内 ,应 设 可 燃 气 体 检 测 报 警 装 置 。 天 然 气 凝 液 及 液化 石 油 气 罐 区 、 天 然 气 凝 液 和 凝 析 油 回 收 装 置 的 工艺 设 备 区 应 设 可 燃 气 体 检 测 报 警 装 置 。 其 他 露 天或 棚 式 布 置 的 甲 类 生 产 设 施 可 不 设 可 燃 气 体 检 测报 警 装 置 ( 石 油 天 然 气 工 程 设 计 防 火 规 范 6. 1. 6 条 ) 。 5) 天 然 气 凝 液 及 液化 石 油 气 罐 区 内 应 设 可 燃 气 体 检 测 报 警 装 置 ,并 在四 周 设 置 手 动 报 警 按 钮 ,探 测 和 报 警 信 号 引 入 值 班室 ( 石 油 天 然 气 工 程 设 计 防 火 规 范 6. 6. 11 条 ) 。 6) 生 产 或 使 用 可 燃 / 有 毒 气体 的 工 艺 装 置 和 储 运 设 施 (包 括 甲 类 气 体 和 液 化烃 、 甲 B 类 液 体 的 储 罐 区 、 装 卸 设 施 、 灌 装 站 等 ,下同 )的 2 区 内 及 附 加 2 区 内 ,应 按 本 规 范 设 置 可 燃气 体 检 测 报 警 仪 。生 产 或 使 用 可 燃 / 有 毒 气 体 的 工 艺 装 置 和 储 运设 施 的 区 域 内 ,应 按 本 规 范 设 置 可 燃 气 体 检 测 报 警仪 ( 石 油 化 工 可 燃 气 体 和 有 毒 气 体 检 测 报 警 设 计规 范 3. 0. 1 条 ) 。3 可 燃 / 有 毒 气 体 检 测 点 的 确 定可 燃 气 体 检 测 报 警 可 分 为 线 型 和 点 型 ,以 下 所述 均 是 针 对 点 型 可 燃 气 体 检 测 报 警 系 统 。 1) 采 用计 算 机 控 制 的 控 制 室 ,其 电 缆 沟 进 口 处 ,有 可 能 形成 可 燃 气 体 积 聚 时 ,应 设 可 燃 气 体 报 警 器 探 头( 7. 11. 3 条 ) 。 2) 每 个 可 燃 气 体 检 测探 头 有 效 检 测 半 径 :室 内 (封 闭 、 半 封 闭 厂 房 ) 宜 为7. 5 m ,室 外 (露 天 、 半 露 天 ) 宜 为 15 m。 有 毒 气 体检 测 探 头 与 释 放 源 的 距 离 :室 外 不 宜 大 于 2 m ,室内 不 宜 大 于 1 m ( 3. 0. 8 条 ) 。 3) 室 外可 燃 / 有 毒 气 体 检 测 探 头 宜 安 装 在 最 小 频 率 风 向 的上 风 侧 ( 3. 0. 7 条 ) 。 4) 液 态 烃 甲 B 类液 体 装 卸 设 施 ( 6. 4 条 ) :小 鹤 管 铁 路装 卸 站 台 ,在 地 面 上 每 隔 1 个 车 位 (一 般 为 12 m)宜 设 1 个 监 测 器 ,且 与 装 卸 车 口 的 水 平 距 离 不 应 大于 15 m ;大 鹤 管 铁 路 装 卸 设 备 ,宜 设 1 个 监 测 器 ;汽 车 装 卸 站 的 装 卸 鹤 位 与 监 测 器 的 水 平 距 离 不 应大 于 15 m ;装 卸 设 施 的 泵 、 压 缩 机 等 处 ,按 室 内 外检 测 半 径 要 求 来 设 置 。4 可 燃 / 有 毒 气 体 检 测 报 警 系 统 设 备 选 型可 燃 / 有 毒 气 体 报 警 系 统 产 品 应 有 经 国 家 指 定机 构 认 可 的 计 量 器 具 制 造 认 证 、 防 爆 性 能 认 证 和 消防 认 证 (. 05 条 ) 。 根 据 业 主 需 求 ,系 统 设备 可 选 用 多 线 型 ,也 可 选 用 逐 渐 成 熟 的 新 产 品 ,如开 关 量 / 模 拟 量 / 线 型 气 体 检 测 报 警 控 制系 统 。4. 1 检 测 器 的 选 型1)确 定 检 测 器 的 防 爆 标 志 。 防 爆 型 式 取 决 于使 用 场 所 爆 炸 危 险 区 域 的 划 分 ;一 般 选 用 隔 爆 型 或本 安 型 。 类 别 、 级 别 、 组 别 不 应 低 于 使 用 场 所 被 检测 气 体 的 类 别 、 级 别 、 组 别 。 2)可 燃 气 体 检 测 器 ,一般 选 用 催 化 燃 烧 型 。 当 使 用 场 所 有 硫 、 磷 、 砷 、 卤 素化 合 物 介 质 时 ,应 选 用 抗 毒 性 催 化 燃 烧 型 。 3)氢 气的 检 测 宜 选 用 电 化 学 式 或 半 导 体 型 检 测 器 。 4) 有毒 气 体 检 测 应 根 据 被 测 毒 气 ,选 用 专 用 检 测 器 ,其形 式 有 电 化 学 式 等 。 5) 接 入 系 统 时 ,应选 用 4 20 出 的 检 测 器 。4. 2 报 警 控 制 器 的 选 型1)根 据 检 测 点 的 数 量 来 选 择 报 警 控 制 器 的 容量 及 形 式 。 2)目 前 国 产 壁 挂 式 报 警 控 制 器 有 1 ,2 ,4 ,8 ,16 路 ,因 此 在 16 个 检 测 点 以 内 可 选 用 壁 挂式 。 16 点 以 上 宜 采 用 柜 式 仪 表 盘 安 装 ,也 可 按 用户 要 求 来 选 型 。 3) 报 警 控 制 器 一 般 为 一 级 报 警 。当 工 艺 需 要 采 取 联 动 控 制 时 ,应 采 用 一 级 报 警 和 二级 报 警 。 二 级 报 警 的 无 源 常 开 接 点 联 动 控 制 风 机 等运 行 (当 浓 度 降 低 ,解 除 报 警 后 ,风 机 继 续 工 作 5 停 ) 。 4) 报 警 控 制 器 的 主 要 性 能 指 标 要 求 如下 。 检 测 范 围 :可 燃 气 体 为 0 100 % L 爆 炸下 限 ) ;有 毒 气 体 为 0 3 (最 高 容 许 浓 度 ) 。检 测 误 差 : 10 %以 内 。 报 警 设 定 值 : 可 燃 气体 一 级 报 警 不 大 于 25 % L 二 级 报 警 不 大于 50 % L 有 毒 气 体 不 大 于 1 。 报 警 误差 :设 定 值 偏 差 在 25 %以 内 。 响 应 时 间 :可 燃 气体 扩 散 式 小 于 30 s ,吸 入 式 小 于 20 s(;扩 散 式 小 于 60 s ,吸 入 式 小 于 30 s(。 有 毒 气体 扩 散 式 小 于 60 s ,吸 入 式 小 于 30 s (。电 源 电 压 发 生 10 %变 化 时 ,指 示 报 警 精 度 不 降低 。5 固 定 式 仪 器 的 安 装5. 1 检 测 器 的 安 装1)确 定 比 空 气 轻 、 重 的 密 度 值 。 目 前 国 内 现 行的 多 本 标 准 对 判 断 可 燃 气 体 是 否 比 空 气 轻 重 的 标准 不 一 ,如 表 1 所 列 。 1422000 规 定 ,相 对密 度 在 0. 8 1. 2 之 间 酌 情 考 虑 ,不 便 于 实 施 ,暂 规5第 1 期 唐 海 洋 等 1 可 燃 气 体 报 警 系 统 设 计定 按 行 ,即 以 相 对 密 度 0. 75 为分 界 ,当 密 度 不 大 于 0. 97 为 是 轻 于 空 气 ,密 度 大 于 0. 97 为 比 空 气 重 。 相 对 密 度 是在 同 样 压 力 和 温 度 下 气 体 或 蒸 气 的 密 度 相 对 于 空气 的 密 度 (空 气 = 1. 0) 。 2)检 测 器 的 安 装 位 置 应 根据 所 检 测 可 燃 气 体 介 质 的 密 度 来 确 定 。 目 前 国 内现 行 的 多 个 标 准 对 检 测 器 的 安 装 位 置 要 求 不 一 ,如表 2 所 列 。表 1 密 度 值 表 (空 气 的 密 度 值 为 11293 介 质 标 准 相 对 密度 值 对 应 的 密 度 值 /( m - 3 )比 空 气 轻0. 75 0. 75 1. 293 0. 970. 75 0. 97 0. 97 0. 97H G/ 0. 7 0. 91422000 1. 2 1. 55表 2 检 测 器 安 装 位 置 表介 质 标 准 安 装 位 置比 空 气 轻 高 出 释 放 源 0. 5 2 屋 顶 0. 5 1. 0 m 为 宜H G/ 装 在 屋 顶 最 高 处 下 面300 500 或 屋 顶 排气 口 下 面 500 800 装 在 泄 漏 域 的 上 方 位置比 空 气 重 距 地 坪 0. 3 0. 6 距 地 坪 0. 3 0. 6 500 装 在 距 地 面 200 300 结 合 以 上 标 准 ,安 装 高 度 规 定 :比 空 气 重 的 应安 装 在 距 地 面 0. 25 m 处 (有 利 于 安 装 、 维 护 和 标定 ,又 避 免 了 地 面 溅 水 和 油 尘 的 污 染 ) 。 比 空 气 轻的 ,应 安 装 在 泄 漏 域 的 上 方 位 置 ,宜 距 屋 顶 0. 51. 0 m。 也 可 根 据 项 目 所 在 行 业 ,执 行 相 应 的 标 准规 定 。5. 2 报 警 控 制 器 的 安 装1)可 燃 气 体 报 警 控 制 器 应 安 装 在 控 制 室 或 操作 室 内 。 2)壁 挂 式 控 制 器 可 安 装 在 操 作 台 的 侧 面墙 上 ,其 底 距 地 高 度 宜 为 1. 3 1. 5 m ,靠 近 门 轴 的侧 面 距 离 不 应 小 于 0. 5 m ,正 面 操 作 距 离 不 应 小 于1. 2 m。 3)柜 式 仪 表 盘 安 装 位 置 视 用 户 、 项 目 要 求安 放 在 控 制 室 机 柜 间 或 操 作 室 。 安 放 在 机 柜 间 时 ,机 柜 外 形 尺 寸 、 色 标 应 与 自 控 机 柜 相 同 。 4)仪 表 在仪 表 盘 上 的 布 置 要 求 :布 置 高 度 宜 距 地 面 8001 900 仪 表 外 边 缘 至 盘 顶 距 离 不 应 小 于150 至 盘 边 距 离 不 应 小 于 100 两 行 仪 表间 距 一 般 为 100 右 。 5)可 燃 / 有 毒 报 警 系 统的 电 源 应 接 到 自 控 U 源 上 。 当 变 送 器 直 接 接入 时 ,由 系 统 集 中 供 电 。6 系 统 图 设 计6. 1 设 计 深 度 要 求系 统 图 中 应 标 明 仪 表 的 位 号 、 检 测 器 安 装 的 位置 (主 项 号 、 主 项 名 称 、 泄 漏 点 设 备 位 号 及 设 备 所 在平 面 的 标 高 等 ) 、 被 检 测 介 质 名 称 、 电 缆 编 号 及 接 线端 子 等 。6. 2 仪 表 位 号标 准 H G/ 求 ,仪 表 位 号 由 功能 标 志 和 回 路 编 号 组 成 ,即仪 表 位 号 功 能 标 志 - 仪 表 回 路 编 号功 能 标 志 :由 一 个 首 位 字 母 (表 示 被 测 变 量 )及1 3 个 后 继 字 母 (表 示 读 出 功 能 、 输 出 功 能 、 修 饰字 母 等 )组 成 ,所 有 字 母 均 应 大 写 。 功 能 标 志 常 用字 母 代 号 如 表 3 (摘 录 自 H G/ 表 1)所 列 。仪 表 回 路 编 号 可 用 工 序 号 (一 般 一 位 ,也 可 两位 数 字 )加 仪 表 顺 序 号 (一 般 两 位 ,也 可 三 位 数 字 )组 成 。仪 表 位 号 按 不 同 的 被 测 变 量 分 类 ,同 一 装 置(或 工 序 )同 类 被 测 变 量 的 仪 表 位 号 中 的 顺 序 号 应是 连 续 的 ,顺 序 号 中 间 可 以 空 号 。 例 如 装 在 13 工号 的 可 燃 气 体 变 送 器 对 应 的 二 次 表 (带联 动 )位 号 可 燃 指 示 联 锁 报 警 ) , 对应 的 电 缆 编 号 如 变 送 器 现 场 带 指 示 ,则 功 能 标 志 为 如 现 场 还 有 报 警 ,功 能 标 志 为如 同 一 回 路 中 有 两 个 以 上 功 能 相 同 的 仪表 ,可 用 仪 表 位 号 附 加 后 缀 字 母 (如 A ,B ,C) 的 方6 石 油 化 工 自 动 化 2007 年法 来 区 别 。表 3 功 能 标 志 常 用 字 母 代 号首 位 字 母被 测 变 量或 引 发 变 量修 饰词后 继 字 母读 出功 能输 出功 能修 饰词A 分 析 报 警B 烧 嘴 、 火 焰C 电 导 率 控 制D 密 度 差E 电 压 (电 动势 )检 测 元 件G 毒 性 / 可 燃气 体视 镜 、 观 察H 手 动 高 (指 被 测量 值 )I 电 流 指 示L 物 位 灯 低 (指 被 测量 值 )M 水 分 或 湿度瞬 动 中 、 中 间(指 被 测 量值 )R 核 辐 射 记 录 、 记 录S 速 度 、 频 率 安 全 开 关 、 联 锁T 温 度 传 送 (变 送 )7 系 统 配 线 设 计7. 1 电 线 电 缆 的 选 用7. 1. 1 电 缆 线 芯 的 截 面 积 要 求 ( 条 )1)要 满 足 线 路 阻 抗 要 求 和 施 工 中 机 械 强 度 的要 求 ,最 小 线 芯 截 面 积 不 应 小 于 0. 5 2)在 一般 或 2 区 防 爆 场 合 ,敷 设 在 汇 线 槽 或 保 护 管 中 的 2 3 芯 电 缆 的 线 芯 截 面 积 可 为 1. 0 1. 5 当采 用 多 芯 电 缆 时 ,在 线 路 电 阻 满 足 要 求 的 条 件 下 ,其 线 芯 截 面 积 可 为 0. 75 1. 5 3) 电 缆 明 设或 在 电 缆 沟 敷 设 时 ,最 小 线 芯 截 面 :1 区 内 应 不 小于 2. 5 2 区 内 应 不 小 于 1. 5 7. 1. 2 电 缆 选 型1)一 般 情 况 下 ,电 缆 宜 选 用 铜 芯 聚 氯乙 烯 绝 缘 铜 丝 编 织 屏 蔽 聚 氯 乙 烯 护 套 软 电 缆 。 2)火 灾 危 险 场 所 架 空 敷 设 的 电 缆 ,应 选 用 阻 燃 型 电 缆( 7. 2. 3 条 ) 。 3) 本 安 系 统 所 用电 缆 ,其 分 布 电 容 、 电 感 等 参 数 须 符 合 有 关 规 范 的要 求 。7. 2 电 缆 的 敷 设7. 2. 1 一 般 要 求1)电 缆 不 宜 平 行 敷 设 在 高 温 工 艺 管 道 和 设 备的 上 方 或 有 腐 蚀 性 液 体 的 工 艺 管 道 和 设 备 的 下 方 。2)不 同 电 压 等 级 的 信 号 ,不 应 共 用 一 根 电 缆 ,不 应使 用 同 一 个 接 线 箱 。 3) 本 安 电 缆 应 与 非 本 安 电 缆分 开 敷 设 。 4)现 场 检 测 点 较 多 的 装 置 ,宜 采 用 现 场接 线 箱 ,其 引 入 的 多 芯 电 缆 的 备 用 芯 数 宜 为 使 用 芯数 的 10 % 15 %。7. 2. 2 汇 线 槽 敷 设 方 式1)汇 线 槽 一 般 采 用 镀 锌 碳 钢 汇 线 槽 ,腐 蚀 性 环境 选 用 热 镀 锌 或 喷 塑 碳 钢 汇 线 槽 。 2) 汇