上海燃氣市北銷售有限公司 俞群援

燃氣報警控制系統(tǒng)的應(yīng)用研究

上海燃氣市北銷售有限公司 俞群援

介紹了燃氣報警系統(tǒng)的組成、控制形式以及原理，進而針對商業(yè)與工業(yè)用戶燃氣報警系統(tǒng)進行具體研究，分別從報警控制系統(tǒng)主要控件的設(shè)置安裝及整體系統(tǒng)的控制形式方面對商業(yè)與工業(yè)用戶提出多種不同的應(yīng)用方案，為燃氣使用的單位安全用氣提供了重要的保障措施。

燃氣 報警控制系統(tǒng) 應(yīng)用研究

0 引言

近幾十年來，城市燃氣應(yīng)用發(fā)展迅猛，天然氣作為清潔能源已在居民和工商等用戶中廣泛應(yīng)用。天然氣在實際使用中由于種種原因會造成氣體泄漏并導(dǎo)致爆炸和火災(zāi)等危險；同時天然氣不完全燃燒產(chǎn)生CO，CO除屬于易燃、易爆氣體外，人體意外吸入會導(dǎo)致中毒生亡的危害。因此，安全使用燃氣、確保燃氣用戶生命和財產(chǎn)的安全始終是燃氣行業(yè)共同關(guān)注的重點。為了使燃氣更好地造福于社會，減少并杜絕各種因燃氣應(yīng)用而引發(fā)的中毒、火災(zāi)及爆炸事故，安裝燃氣報警控制系統(tǒng)已成為燃氣使用單位安全用氣的重要保障措施。

1 燃氣報警控制系統(tǒng)的簡介

1.1 燃氣報警系統(tǒng)的組成

(1)可燃氣體探測器。采用高精度傳感器作為檢測元件，用于探測可燃氣體，當(dāng)空氣中有可燃氣體揮發(fā)時，探測器即產(chǎn)生與空氣中被測氣體濃度成正比的電信號，傳送給報警控制器，報警控制器經(jīng)處理后顯示出被測氣體的濃度。

(2)可燃氣體報警控制器。報警控制器接收點型可燃氣體探測器及手動報警觸發(fā)裝置信號，當(dāng)被測氣體濃度達到或超過設(shè)定值時，報警控制器即發(fā)出聲、光報警信號，指示報警部位，并輸出控制信號啟動相應(yīng)控制裝置。實時監(jiān)視燃氣管道、設(shè)備燃氣泄露濃度情況及燃器具用氣區(qū)域燃氣未完全燃燒情況，配置液晶顯示器，具有聯(lián)動編程、記錄及打印報警數(shù)據(jù)等功能。報警控制器在正常狀態(tài)下綠色燈亮，當(dāng)感應(yīng)有燃氣泄漏時紅色燈亮。

(3)緊急切斷閥。當(dāng)接收到控制信號時，自動切斷燃氣氣源，能手動復(fù)位的閥門。

1.2 燃氣報警控制系統(tǒng)的形式

1.2.1 總線制

總線制是指所有可燃氣體探測器(加輸入模塊)、緊急切斷閥控制箱(加閥門控制模塊)、獨立的正常及事故排風(fēng)機控制箱(加聯(lián)動模塊)與報警控制器連接組成的自動控制系統(tǒng)。總線制控制系統(tǒng)見圖1。

圖1 總線制控制系統(tǒng)示意

該系統(tǒng)線路敷設(shè)方便，導(dǎo)線及管材用量少；安裝和調(diào)試簡單、兼容性好，能適應(yīng)未來發(fā)展的需要；系統(tǒng)能提供完整的實時監(jiān)控狀態(tài)，有泄漏和故障報警記錄功能，有遠程控制電動閥門功能。該系統(tǒng)應(yīng)用比較廣泛，不僅用于規(guī)模大、探測器點數(shù)多、需要聯(lián)動的切斷閥及排風(fēng)機較多的燃氣應(yīng)用項目，也可用于小型燃氣應(yīng)用項目。

1.2.2 多線制

多線制是指每個可燃氣體探測器、緊急切斷閥控制箱通過信號線，接到報警控制器上；獨立的正常及事故排風(fēng)機控制箱通過信號線,與報警控制器或緊急切斷閥控制箱連接組成的自動控制系統(tǒng)。多線制控制系統(tǒng)見圖2。

圖2 多線制控制系統(tǒng)示意

該系統(tǒng)穩(wěn)定性、可靠性好，操作簡便，反饋信息直觀；但導(dǎo)線及管材用量較多，靈活性較差，不能適應(yīng)未來發(fā)展的需要；該系統(tǒng)僅適用于小型燃氣應(yīng)用項目。

1.3 燃氣報警控制系統(tǒng)工作原理

當(dāng)探測器檢測到環(huán)境中可燃氣體的濃度達到爆炸下限濃度的20%時，探測器通過傳送線路將信號傳到報警控制器，報警控制器發(fā)出聲光報警，根據(jù)設(shè)定的延時時間，緊急切斷閥自動關(guān)閉。緊急切斷閥應(yīng)有兩路控制，一路由報警器控制，另一路與獨立正常排風(fēng)機聯(lián)鎖。獨立正常排風(fēng)機運行后，緊急切斷閥才可打開使用燃氣，獨立正常排風(fēng)機停機時，緊急切斷閥應(yīng)能自動切斷氣源。

對于一些特殊工藝的工業(yè)用戶中斷供氣會造成很大經(jīng)濟損失的，當(dāng)探測器檢測到環(huán)境中可燃氣體的濃度達到爆炸下限濃度的 20%時，可以只報警，不聯(lián)動切斷閥，由工作人員進行現(xiàn)場判斷后，手動切斷緊急切斷閥。

2 商業(yè)用戶的燃氣報警控制系統(tǒng)應(yīng)用研究

2.1 商業(yè)用戶的燃氣報警控制系統(tǒng)的設(shè)置

2.1.1 可燃氣體探測器設(shè)置

可燃氣體探測器設(shè)置是根據(jù)燃氣專業(yè)提供的燃氣管道、閥門、用氣設(shè)備布置圖進行設(shè)計，在安裝有燃氣燃具及燃氣管線通過的密閉區(qū)域內(nèi)必須設(shè)置可燃氣體探測器?？扇細怏w探測器的設(shè)置與梁的布置及是否設(shè)有吊頂有關(guān)，當(dāng)有吊頂時，在吊頂內(nèi)及吊頂下均要設(shè)置可燃氣體探測器，在無大梁、無吊頂?shù)那闆r下，當(dāng)任意兩點間的最遠水平距離在8 m以內(nèi)時，可設(shè)一個可燃氣體探測器，超過8 m時應(yīng)設(shè)兩個及以上可燃氣體探測器。當(dāng)檢測比空氣輕的燃氣時，安裝高度應(yīng)距頂棚0.3 m以內(nèi)，且不得設(shè)在燃具上方；當(dāng)檢測比空氣重的燃氣時，安裝高度應(yīng)距地面0.3 m以內(nèi)?？扇細怏w探測器離送排風(fēng)口距離應(yīng)大于0.5 m。

可燃氣體探測器在燃氣豎井內(nèi)設(shè)置，應(yīng)根據(jù)燃氣豎井內(nèi)樓板分隔情況進行設(shè)置，若燃氣豎井內(nèi)每層樓板都做分隔，則每層均應(yīng)設(shè)置可燃氣體探測器，若燃氣豎井內(nèi)每2~3層樓板進行分隔，則每2~3層的頂部設(shè)置可燃氣體探測器，上下兩個可燃氣體探測器的高度差不大于20 m。

2.1.2 報警控制器設(shè)置

報警控制器設(shè)置位置是根據(jù)建筑物規(guī)模大小、是否有消控中心等有 24小時值班的場所來確定，有消控中心的盡量設(shè)在消控中心；無消控中心，則設(shè)在廚房，其報警信號應(yīng)接到有人值班的場所，當(dāng)發(fā)生燃氣泄漏事故時，能夠及時的處理，安全使用燃氣。

2.1.3 緊急切斷閥設(shè)置及形式

緊急切斷閥設(shè)置通常是由燃氣專業(yè)、電氣專業(yè)與燃氣用戶共同確定，根據(jù)現(xiàn)場實際情況，在滿足規(guī)范的前提下，可盡量滿足用戶的要求。緊急切斷閥的設(shè)置有兩種情況，一種為總供氣管道切斷加分支供氣管道分別切斷，另一種即為所有供氣管道設(shè)總切斷，具體設(shè)置要根據(jù)建筑物規(guī)模大小、建筑物性質(zhì)、燃氣管線走向、廚房布置及用戶管理要求確定。

第一種總切斷加分切斷系統(tǒng)：即一個燃氣立管上安裝一套總的緊急切斷閥，燃氣管道至各餐飲小商鋪小再分別設(shè)置分切斷閥，總切斷閥后分切斷閥前的燃氣探測器報警時均切斷此總切斷閥門，分切斷閥后的燃氣探測器報警時切斷分切斷閥門。優(yōu)點：分級控制，發(fā)生事故時，停氣范圍較小，便于控制管理。缺點：整個系統(tǒng)投資較大，燃氣總管道與分管道(分切斷閥前后的燃氣管道)分別設(shè)置于不同空間，走向要求比較高。

第二種總切斷系統(tǒng)：即一個燃氣立管上就安裝一套總的緊急切斷閥，切斷閥后燃氣探測器報警時均切斷此總閥門。優(yōu)點：整個系統(tǒng)投資較小，燃氣總管道可與分管道(分切斷閥前后的燃氣管道)設(shè)置于同一空間，走向要求比較低，節(jié)省空間。缺點：同時切斷，發(fā)生事故時，切斷燃氣立管上的緊急切斷閥，閥后所有大、小用戶均停氣，影響用氣范圍較大。

2.2 商業(yè)用戶燃氣報警控制系統(tǒng)應(yīng)用形式研究

2.2.1 商業(yè)用戶報警系統(tǒng)存在的問題

現(xiàn)代大型購物中心中通常由幾個、十幾個、或幾十個餐飲用戶單位組成，提供各類小吃及餐飲服務(wù)，形成餐飲和購物的人員密集積聚的商業(yè)廣場。整個燃氣報警控制系統(tǒng)由控制總管道的總系統(tǒng)，和控制各個獨立廚房內(nèi)管道、計量表、燃器具的分系統(tǒng)共同構(gòu)成?？傁到y(tǒng)由總路探測器、總路報警器、總路緊急切斷閥等組成，總路緊急切斷閥啟動關(guān)閉總管道，以及各個獨立廚房內(nèi)燃氣管道、燃氣計量表、燃器具，整體燃氣供應(yīng)會被切斷。分系統(tǒng)由分路探測器、分路報警器、分路緊急切斷閥組成，分路緊急切斷閥啟動關(guān)閉單個廚房內(nèi)的分路燃氣管道、計量表和燃具的燃氣供應(yīng)切斷，燃氣總管道，以及其他各個獨立廚房內(nèi)管道、計量表、燃具整體燃氣供應(yīng)繼續(xù)保持。

燃氣報警控制系統(tǒng)的設(shè)置，采用哪種供氣方案，研究表明需要根據(jù)工程具體情況來確定：對于大型商業(yè)建筑來講，其體量大，商鋪眾多，各個商鋪基本獨立運作，互不影響，主要營業(yè)時間在餐飲高峰時段(午市、晚市)，其對于這個時段的供氣可靠性要求高，宜采用總切斷加分切斷系統(tǒng)；該方案對于走向要求比較高，因為燃氣探測器只是探測空氣中可燃氣體的濃度，并不分辨是何處發(fā)生可燃氣體泄漏，因此要求燃氣總管道與分管道(分切斷閥后的燃氣管道)分別設(shè)置于不同空間，所以燃氣總管道盡量走在走道等公共區(qū)域，至商鋪處預(yù)留接口，再由商鋪小業(yè)主申請燃氣時可延伸管道安裝分切斷閥門。在實際的工程中，一般大型商業(yè)建筑均可以實現(xiàn)，但有個別部位實在沒有公共區(qū)域，則燃氣總管也可以走在商鋪內(nèi)非廚房部分，以便區(qū)分。商鋪小業(yè)主申請燃氣時，燃氣報警控制系統(tǒng)再增設(shè)燃氣探測器以及緊急切斷閥控制箱等相關(guān)設(shè)備。

在餐飲小吃比較集中的大型商業(yè)廣場中，如在商鋪的后背有一條公共后勤通道的話，可實現(xiàn)總-分切斷系統(tǒng)的設(shè)置，但這種條件在實際工程中并不多見，由于餐飲小吃分散位于大型商業(yè)購物中心之中，畢竟要多一條通道，擴大了的面積，所以往往是餐飲商鋪并列在一起，燃氣總管只好安裝在廚房中。由此就會帶來這樣的問題：在單個廚房中，燃氣報警控制系統(tǒng)的總系統(tǒng)和分系統(tǒng)共處，不論是總管道泄漏，還是分支管道的表、管道、閥門、灶具泄漏，總路探測器和分路探測器都會探測到，并分別啟動總緊急切斷閥關(guān)閉和分切斷閥關(guān)閉，啟動燃氣總管所經(jīng)密閉空間、以及所有廚房的事故排氣系統(tǒng)聯(lián)動工作。如果是總管發(fā)生泄漏，緊急切斷控制系統(tǒng)的如此響應(yīng)，應(yīng)該是安全的、適當(dāng)?shù)?；如果只是分路燃氣系統(tǒng)發(fā)生泄漏，緊急切斷控制系統(tǒng)的如此響應(yīng)，雖然是安全的，但并不是適當(dāng)?shù)?，因為總管路完全切斷，各個廚房全部斷氣，整個事故聯(lián)動排氣系統(tǒng)同時啟動，其影響和損失被不必要地擴大了。

2.2.2 解決對策研究

針對燃氣總管安裝在廚房中，本文研究總結(jié)了四套燃氣報警控制系統(tǒng)的解決方案。

第一方案燃氣報警控制系統(tǒng)設(shè)二級：總系統(tǒng)和分級系統(tǒng)。將經(jīng)過單個廚房的總?cè)細夤艿劳饧愉撎坠?，使之與廚房的其余空間相隔離。如果廚房分路燃氣泄漏，只有分級探測器響應(yīng)，啟動分路緊急切斷閥關(guān)閉，啟動單個廚房的事故排風(fēng)系統(tǒng)聯(lián)動工作，不會影響總路上其他廚房的燃氣供應(yīng)。這一方案簡單易行、非常可靠，完全符合規(guī)范的強制條款的要求。但如果總管需要拐彎，或各個廚房連片時，便較難施行，并存在燃氣總管被完全隱蔽而無法判斷其腐蝕情況的問題。

第二方案燃氣報警控制系統(tǒng)設(shè)二級：總系統(tǒng)和分級系統(tǒng)。將經(jīng)過單個廚房的總管安裝在專用吊頂內(nèi)，并與四周密封而自成獨立空間，該部分吊頂為可方便拆卸，吊頂內(nèi)部安裝總系統(tǒng)的探測器，吊頂下及吊頂內(nèi)其余空間安裝分系統(tǒng)的探測器。如果總管泄漏，總系統(tǒng)探測器響應(yīng)，使總路切斷，所有事故排風(fēng)系統(tǒng)開啟。如果是分支路泄漏，首先是分級探測器響應(yīng)，啟動分路緊急切斷閥關(guān)閉，啟動單個廚房的事故排風(fēng)系統(tǒng)的聯(lián)動工作，該廚房內(nèi)泄漏的燃氣濃度被迅速降低，而燃氣泄漏到總管吊頂內(nèi)部，使總路探測器響應(yīng)的可能性很小。這一方案簡單易行、基本可靠，符合規(guī)范的強制條款的要求。

第三方案燃氣報警控制系統(tǒng)只有總系統(tǒng)，不設(shè)分級系統(tǒng)?？偮芳胺致飞先魏我惶幦細庑孤?，都會引起探測器響應(yīng)，使總路切斷，所有事故排風(fēng)系統(tǒng)開啟，所有廚房被斷氣。這一方案簡單易行、最安全可靠，符合規(guī)范的強制條款的要求。因為采用了總切斷控制系統(tǒng)，所以燃氣總管道可直接從各商鋪的廚房內(nèi)穿過，節(jié)省了空間。而對于商鋪小業(yè)主申請燃氣時，燃氣報警系統(tǒng)只需再增設(shè)可燃氣體探測器等相關(guān)設(shè)備即可，節(jié)省了系統(tǒng)投資；另外對于餐飲集中的廣場而言，用氣點集中，各商鋪面積不大，營業(yè)時人員密集，而餐廳共用，互相之間還是有一定的影響，此時，安全則被提到了較高位置，因為人員密集，如果發(fā)生事故情況下，首先考慮的則是人員疏散的問題，而不是繼續(xù)營業(yè)，因此將總的緊急切斷閥關(guān)閉，切斷氣源則是最可靠的措施。但其最大缺點是會引發(fā)各餐飲小商鋪業(yè)主之間、餐飲小業(yè)主與小吃廣場大業(yè)主之間的矛盾，而如果這一矛盾沒有其他妥善的解決辦法，也會促使某些業(yè)主為確保生意而走向極端，人為破壞燃氣報警控制系統(tǒng)，結(jié)果使規(guī)范的強制條款被徹底拋棄，埋下更為嚴(yán)重的安全隱患。因此，我們認(rèn)為在總管線路不長，餐飲單位不多的情況下可以使用該方案，在總管線路較長，餐飲單位較多的情況下不建議使用該方案。

第四方案燃氣報警控制系統(tǒng)設(shè)二級：分總系統(tǒng)和分系統(tǒng)。廚房以外總管經(jīng)過的區(qū)域設(shè)置一級系統(tǒng)，廚房內(nèi)總路和分路共處的區(qū)域只設(shè)分級系統(tǒng)，不設(shè)總系統(tǒng)。從理論來說，這樣的系統(tǒng)設(shè)計不符合規(guī)范的強制條款，但在燃氣總的供氣管道上，總路只包含鋼管和管道手動閥門，其質(zhì)量生命期內(nèi)泄漏的可能性非常小，而且即使在廚房內(nèi)一旦發(fā)生泄漏，也會被分級探測器檢測到，并啟動分級緊急切斷閥關(guān)閉以切斷氣源，啟動二級事故排風(fēng)系統(tǒng)工作以控制并降低泄漏的燃氣濃度，同時消防控制中心接到報警后，對事故狀態(tài)密切關(guān)注，發(fā)現(xiàn)分級報警延時超過一定限度后，手動或自動關(guān)閉總緊急切斷閥，其他的事故排風(fēng)系統(tǒng)并不同時啟動工作，這樣的事故處理是既可靠又合理。所以在既確保燃氣系統(tǒng)安全，又保證燃氣供應(yīng)正常的大前提下，廚房中總管的燃氣泄漏和總路的燃氣正常供應(yīng)是次要矛盾，因為廚房中總管的燃氣泄漏并引發(fā)事故的概率是小之又小。而分路的鍍鋅鋼管(局部灶具前)、閥門、計量表、灶具的泄漏的可能性更大，尤其是灶具使用不當(dāng)造成燃氣大量釋放更是經(jīng)常發(fā)生，因此分路的燃氣泄漏是主要矛盾。我們是重點解決分路的燃氣泄漏防范這一主要矛盾，才是確保燃氣安全供應(yīng)的關(guān)鍵。當(dāng)然，我們也不能忽視總管燃氣泄漏的可能性，因此需要針對廚房中的總管建立周期檢查制度，定期檢查總管的腐蝕程度，用便攜式檢漏儀檢測總管的泄漏情況，給出書面的評估報告和維護保養(yǎng)、大修更新的建議，這是更為主動的安全措施。因此，這一方案同樣是簡單易行、基本可靠，符合規(guī)范的強制條款的要求。

因此，上述四個方案都是可行的，可以根據(jù)不同情況，按照安全、可靠、簡便、合理的原則分別采用。

3 工業(yè)用戶燃氣報警控制系統(tǒng)的應(yīng)用研究

3.1 工業(yè)用戶燃氣報警控制系統(tǒng)的設(shè)置

3.1.1 可燃氣體探測器設(shè)置

可燃氣體探測器設(shè)置是根據(jù)燃氣專業(yè)提供的燃氣管道、閥門、用氣設(shè)備布置圖及廠房層高進行設(shè)計，在安裝有燃氣設(shè)備及燃氣管線通過的區(qū)域內(nèi)設(shè)置可燃氣體探測器，可燃氣體探測器的設(shè)置與廠房層高、梁高有關(guān)，當(dāng)廠房層高為5 m以下，梁高大于等于600 mm時，被梁分隔的區(qū)域內(nèi)均要設(shè)置可燃氣體探測器，當(dāng)廠房層高為5 m以上時，可以不考慮梁的影響，可燃氣體探測器沿燃氣管線上方1.0~1.5 m處，間距8 m設(shè)置一個。

3.1.2 可燃氣體報警控制器設(shè)置

報警控制器通常設(shè)在廠區(qū)值班室或廠房內(nèi)，當(dāng)設(shè)在廠房內(nèi)時，其報警信號應(yīng)接到 24小時有人值班的場所，當(dāng)發(fā)生燃氣泄漏事故時，能夠有人知道并進行及時的處理。

3.1.3 緊急切斷閥設(shè)置

緊急切斷閥的設(shè)置通常是由燃氣專業(yè)、電氣專業(yè)與工業(yè)用戶設(shè)備管理部門共同確定，根據(jù)現(xiàn)場實際情況，在滿足規(guī)范的前提下，盡量滿足用戶要求。因此根據(jù)廠房規(guī)模大小、建筑物性質(zhì)、廠區(qū)布置、燃氣管線走向及業(yè)主生產(chǎn)管理要求確定緊急切斷閥的設(shè)置可總切斷加分切斷、亦可總切斷或分切斷。

3.2 工業(yè)廠房燃氣報警控制系統(tǒng)的應(yīng)用研究

在工業(yè)廠房的燃氣緊急切斷報警系統(tǒng)設(shè)計中，根據(jù)不同情況，按照安全、可靠、簡便、合理的原則，本文同樣研究總結(jié)了以下三種形式：

第一種總切斷加分切斷系統(tǒng)。即燃氣總管上安裝一套總的緊急切斷閥(此閥宜設(shè)在表房外面)，燃氣管道至各廠房立管處再分別設(shè)置分切斷閥，表房內(nèi)探測器報警時切斷此總切斷閥門，各個廠房內(nèi)的燃氣探測器報警時，切斷相應(yīng)的分切斷閥門。優(yōu)點：分級控制，發(fā)生事故時，停氣范圍較小，便于控制管理。缺點：整個系統(tǒng)投資較大。此方案適用于廠區(qū)規(guī)模較大、用氣可靠性要求比較高、用氣車間較多且比較分散的場所。

第二種總切斷系統(tǒng)。即燃氣總管上安裝一套總的緊急切斷閥(此閥宜設(shè)在表房外面，表房宜靠近車間設(shè)置)，表房內(nèi)及各個車間內(nèi)的探測器報警時，切斷此總切斷閥門。優(yōu)點：節(jié)約投資。缺點：停氣范圍較大。此方案適用于廠區(qū)規(guī)模較小，用氣可靠性要求不高，用氣車間集中的場所。

第三種分切斷系統(tǒng)。即燃氣總管上不安裝總的緊急切斷閥(適用室外表箱)，燃氣管道至各廠房立管處分別設(shè)置分切斷閥，各個廠房內(nèi)的探測器報警時，切斷相應(yīng)的分切斷閥門。優(yōu)點：分級控制，發(fā)生事故時，停氣范圍較小，便于控制管理，投資比第一種形式節(jié)約。缺點：總管有泄露不能及時被發(fā)現(xiàn)。此方案適用于廠區(qū)規(guī)模較大、用氣可靠性要求比較高、用氣車間較多且比較分散的場所。

4 結(jié)語

近年來國內(nèi)燃氣應(yīng)用過程中，燃氣報警控制系統(tǒng)已為燃氣安全應(yīng)用提供了有力的安全保障。各類工商用戶使用燃氣的需求及所處的環(huán)境，狀況和格局各不相同，不同類型的燃氣用戶需采用各種行之有效的燃氣安全技術(shù)和產(chǎn)品的就顯得十分必要。

本文感謝上海燃氣工程設(shè)計研究有限公司的大力支持。文中不足之處希望各位專業(yè)人士提出寶貴的意見，以便在今后燃氣應(yīng)用的安全保障措施中有所改進和提高。

Research on Application of Gas Alarm Control System

North Shanghai Gas Business CO., Ltd. Yu Qunyuan

The composition of gas alarm systems and the principle are introduced, highlighting the specific studies on gas alarm system of commercial and industrial users and different solutions have been put forward to commercial and industrial users from aspects of settings and installation of main controls of alarm control system and the overall system control forms f, which can be as an important safeguard for safety supply of users.

gas, alarm control system, application research