某大型油库可燃气体报警设备优化改造

某大型油库可燃气体报警设备优化改造

胡杰

中化兴中石油转运（舟山）有限公司

摘要：随着新的可燃气体报警设备规范的出台，某大型库区储罐部分区域及设备设施可燃气体报警设备设置满足不了新的规范要求，因此需要对库区进行可燃气体报警系统改造。本文介绍本次可燃气体报警系统改造具体方案和实施过程。通过优化设计，合理布设可燃气体探测器点位，并对原可燃气体报警系统进行独立性改造，以符合新规范的要求。

关键词：规范；可燃气体探测器；独立性

第一章 引言及现状

2019年，中华人民共和国住建部修订了原有的可燃气体报警设计规范，并正式更名为《石油化工可燃气体和有毒气体检测报警设计标准GBT50493-2019》，该规范条文于2020年1月1日起正式实施。

新规范的内容相比老的规范对较多条款进行了重大修订完善，也因此导致了目前石油仓储罐区现有可燃气体报警设备设置不符合新的规范要求，需要进行整改。

对标GBT50493-2019《石油化工可燃气体和有毒气体检测报警设计》最新规范设计要求，目前该库区存在以下几个问题：

一、规范要求液体（气体）排液（水）口和放空口周围应布置可燃气体检测点，并且可燃气体探测器距其所覆盖范围内的任一释放源的水平距离由原先的室外15米缩短到了10米，室内距离缩短到了5米。

二、根据规范第 3.0.8条规定可燃气体和有毒气体检测报警系统应独立于其他系统单独设置的要求。由于可燃气体报警检测系统的一、二级报警及故障报警数据均集成于监控中消防PLC系统， 不符合规范GDS系统应独立设置的要求。

可燃气体报警系统要求独立设置主要原因有以下几点：一、若可燃气体报警系统不独立设置，PLC、SIS 系统故障时可能导致生产装置内可燃及有毒气体泄露，而此时却无法对可燃和有毒气体进行及时报警。二、可燃气体报警系统与其他控制系统不同步，当 PLC、SIS 系统停机检修时，而可燃气体报警系统往往仍需要继续工作。三、可燃气体报警系统与其他控制系统的保护层也不尽相同。

此外，库区可燃气体报警系统因无实时浓度显示功能，无法在系统上显示漂移浓度，不利于对可燃气体报警设备的在线实时管理，

第二章 可燃气体报警系统优化改造

2.1改造方案

某大型库区每个储罐共有2个脱水口和3个中央排水口，每个储罐设置有2个可燃气体探测器，其余脱水口及排水口均未设置可燃气体探测器。按照常规施工需要每个储罐新增3个可燃气体探测器，共需150个。

为了优化可燃气体探测器点位布设，降低设备采购成本及施工工程量，根据储罐设计图纸以及现场实地勘查研究，确定每个储罐只需新增2个可燃气体探测器，并对原可燃气体探测器分布进行一定的调整即可满足规范要求。具体实施思路如下：

通过理论计算储罐脱水口与排水口间距离，并现场核实，对部分储罐原有可燃气体探测器安装在脱水口与中央排水口位置，两者距大于10米小于16米可燃气体探测器，进行移位；而原有可燃气体探测器安装在脱水口与中央排水口位置，两者距大于10米小于20米可燃气体探测器，不做移位。

2.2可燃气体报警器选型安装

现场可燃气体探测器主要安装于储罐、罐组间截断阀、库区总截断阀、输油泵棚等容易产生泄露的地方，并通过4~20Ma信号传输至库区各PLC间的可燃气体报警控制器内，可燃气体报警控制器将监测浓度和报警信息通过通讯的方式上传至库区监控中心的可燃气体报警监控电脑上，以实现对库区现场的可燃气体浓度的实时监测。

目前可燃气体探测器检测原理主要有催化燃烧式和红外式检测两种。

催化型可燃气体探测器是利用难熔金属铂丝加热后的电阻变化来测定可燃气体浓度。探测器内部一般是一个惠斯通电桥的结构，在它的测量桥上涂有催化物质，当可燃气体进入探测器时，在铂丝表面引起氧化反应（无焰燃烧），其产生的热量使铂丝的温度升高，而铂丝的电阻率便发生变化。即使在空气中气体和蒸气浓度远远低于%LEL（爆炸极限）时，它们也会在这个桥上发生催化燃烧反应。测量时，要在参比和测量电桥上施加电压使之加热从而发生催化反应。正常情况下，电桥是平衡的，输出为零。如果有可燃气体存在，它的氧化过程会使测量桥被加热，温度增加，而此时参比桥温度不变。电路会测出它们之间的电阻变化，输出的电压同待测气体的浓度成正比。

气体红外气体探测器利用红外原理检测气体浓度，以红外吸收型为主，核心部件为红外传感器，红外传感器利用不同气体对红外波吸收程度不同，通过测量红外吸收波长来检测气体，具有抗中毒性好，反应灵敏，气体针对性强，超长使用寿命，环境适应性强的特点，但结构复杂。

2.3可燃气体控制器

本次可燃气体报警控制器采用深河南汉威公司的KB2100控制器对探测器产生的电信号（mA或mV）进行采样，转换为数字信号，经内部的数据处理，在液晶屏上显示出对应的气体浓度，并输出相应的控制信号。

2.4基础制作要求

现场可燃气体探测器基础尺寸为（长300mm×宽300mm×高350mm），基础坑深度为500mm（详见图）；

可燃气体探测器立柱制作：材料采用Φ50镀锌钢管，高度为1.25米，设防旋转筋二道，顶部设管帽（详见图）；

电缆保护套管材料采用Φ20镀锌钢管，弯管加套丝；探测器离地高度为0.5米，同时安装镀锌保护管、防爆隔离密封盒、金属防爆绕性管等（详见图）；

图一

图二

2.5 GDS报警系统独立性改造

该油库原可燃气体报警系统集成于消防PLC系统，可燃气体报警设备的一级报警、二级报警信号通过硬接点的方式由消防PLC系统控制输出，故障信号走通讯上传到消防监控系统。采用此种方式除无法满足规范要求的独立性要求外，同时无法在上位机系统中显示可燃气体设备的实时浓度，无法第一时间掌握现场设备的是否存在零点漂移现象，只能依靠现场巡检发现。

为解决上述问题，本次改造保留原有在库区的可燃气体探头的二次表，从二次表的RS485接口获取所需信号。因不同设备厂家的二次表通讯协议不一致，为了统一，以及今后方便系统接入，决定在每个基站设置一个通讯接口模块，用标准的通用协议向控制室的上位机提供数据。通讯接口模块通过1路或2路RS485总线采集数据，并通过串口/网络转换设备，网络传送至上位机，上位机设置在监控中心。通过网络传送的好处在于未来可以在网络通达的任何地方设置上位机，而无需重新敷设线路。系统改造网络结构图如下：

                            可燃气体报警系统改造后网络图

第三章 总结

由于此次改造项目要求在原计划的基础上缩短了一个多月的时间，而可燃气体改造项目现场施工任务较重，涉及到整个库区所有储罐的可燃气体探测器的新增，大量的电缆沟开挖、电缆敷设、机柜安装及组态等方方面面的施工、协调工作。同时除工期缩短外，疫情以及雨季台风的影响，也给本次项目的实施带来了巨大挑战，项目任务异常艰巨。为了顺利完成此次可燃气体报警系统改造，在业主和施工单位等各方的共同协调和努力下，克服了诸多困难，才得以使改造优化工程顺利完成。