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一、石化儲(chǔ)罐區(qū)火災(zāi)監(jiān)測(cè)概述

1.1石化儲(chǔ)罐區(qū)的火災(zāi)危險(xiǎn)性質(zhì)罐區(qū)儲(chǔ)運(yùn)的油品大部分都是屬于甲類和甲A類火災(zāi)危險(xiǎn)性介質(zhì)，通常以液態(tài)形式在常溫增加壓力條件下儲(chǔ)存，具有氣液兩相的性質(zhì)。其火災(zāi)危險(xiǎn)性主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（1）易揮發(fā)。以夜態(tài)形式儲(chǔ)存釋壓后立即揮發(fā)為氣體，氣化后體積膨脹250-300倍，并急劇擴(kuò)散蔓延。

（2）相對(duì)密度大（空氣的1.5-2倍）。比空氣重，容易停滯和積聚在電纜溝、下水道等低洼處，易與空氣形成爆炸性混合氣體，一旦達(dá)到爆炸極限，遇火源便可以燃燒、爆炸。

（3）易燃、易爆。閃點(diǎn)低，著火溫度比一般可燃?xì)怏w溫度低（約為400-530℃），危險(xiǎn)性大，與空氣接觸后形成爆炸性混合氣體，爆炸極限是2.1%-9.5%（體積比），可被小火星點(diǎn)燃，爆炸速度為2000-3000m/s。

（4）燃燒熱值高。熱值大于15605.5KJ/KG（91272KJ/m3），火焰溫度高達(dá)2120℃，輻射熱強(qiáng)，極易引燃、引爆周圍的易燃、易爆物質(zhì)，使火勢(shì)擴(kuò)大。

（5）易膨脹。儲(chǔ)罐屬于壓力容器，儲(chǔ)存在容器內(nèi)的油品，在一定的額溫度和飽和蒸氣壓下處于氣液共存的平衡狀態(tài)。隨著溫度的升高，液態(tài)體積會(huì)不斷膨脹，氣態(tài)壓力也會(huì)不斷增大，氣體泄漏的可能性也就越大。

（6）有腐蝕性。內(nèi)腐蝕可以不斷地使容器壁變薄，從而導(dǎo)致容器的耐壓強(qiáng)度，縮短容器的使用年限，導(dǎo)致容器穿孔漏氣或爆裂，引起火災(zāi)爆炸事故。

（7）易產(chǎn)生靜電。油品從管口、噴嘴或破損處高速噴出時(shí)能產(chǎn)生靜電，靜電電壓可高達(dá)數(shù)千乃至數(shù)萬伏。根據(jù)測(cè)定，當(dāng)靜電電壓在350-450V時(shí)，所產(chǎn)生的放電火花就能引起可燃?xì)怏w燃燒或者爆炸。

1.2石化儲(chǔ)罐區(qū)的火災(zāi)監(jiān)測(cè)意義

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，石油化工企業(yè)不斷增加，帶來了廣泛的石化儲(chǔ)罐區(qū)消防安全問題。鑒于石化儲(chǔ)罐區(qū)特殊的火災(zāi)危險(xiǎn)性，在罐區(qū)內(nèi)設(shè)計(jì)安裝火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)具有實(shí)際意義，通過遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)在線監(jiān)控手段保障生產(chǎn)過程安全，防患于未然。

二、石化儲(chǔ)罐區(qū)火災(zāi)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范及原則

2.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范

石化儲(chǔ)罐區(qū)火災(zāi)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、制造、檢查、試驗(yàn)、特性及施工都應(yīng)遵守主要標(biāo)準(zhǔn)如下：

《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB50160-2008

《火災(zāi)報(bào)警控制器》GB4717-2005

《火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50116-98

《火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)施工驗(yàn)收規(guī)范》GB50166-92

《線型光纖感溫火災(zāi)探測(cè)器》GB/T21197-2007

《火災(zāi)顯示盤通用技術(shù)條件》GB17429-1998

《消防聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)》GB16806-2005

《電氣裝置工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》GB50258-96

《爆炸和火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50058-1992

2.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則

（1）火災(zāi)監(jiān)測(cè)儀表大部分是露天安裝，首先需要選擇防爆類型的儀表，防護(hù)等級(jí)一般應(yīng)為IP65以上；因罐區(qū)環(huán)境復(fù)雜，罐頂?shù)谋O(jiān)測(cè)儀表不需要電信號(hào)工作；工作條件需要滿足高溫高濕熱的環(huán)境要求。

（2）充分考慮生產(chǎn)過程復(fù)雜的工藝安全因素、被保護(hù)對(duì)象火災(zāi)特殊性、火災(zāi)蔓延和連鎖反應(yīng)問題，實(shí)現(xiàn)消防安全與生產(chǎn)工藝相結(jié)合。

（3）通過計(jì)算機(jī)通信、控制與信息的有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)不同消防安全單元或區(qū)域、不同消防安全監(jiān)控設(shè)備的信息交互。

（4）進(jìn)行消防安全信息化管理，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的圖形化及可透視性、消防安全事故分析診斷。綜合分析監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，及時(shí)產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)及聯(lián)動(dòng)控制信號(hào)，有效啟動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)滅火設(shè)備。

三、光纖光柵感溫火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)顯著優(yōu)勢(shì)

PI-8F24AC系列光纖光柵線型感溫火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)是北京品傲光電科技有限公司為石化消防行業(yè)用戶專門開發(fā)的一套新型的在線感溫火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)是通過CCC認(rèn)證的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品，其設(shè)計(jì)思想是：系統(tǒng)采用分散式就地安裝的前端設(shè)備（如油罐測(cè)溫裝置），用多路光纜將這些前端設(shè)備連接起來構(gòu)成油罐火災(zāi)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)；通過開關(guān)量接口連接消防火災(zāi)報(bào)警器構(gòu)成油庫火災(zāi)監(jiān)控管理系統(tǒng)。采用該系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是：設(shè)備就地安裝，省略諸多中間環(huán)節(jié)，避免潛在事故隱患；綜合利用石化系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)的信息全面的優(yōu)勢(shì)，加快火災(zāi)報(bào)警速度，避免石油化工行業(yè)的損失。

PI-8F24AC系列光纖光柵線型感溫火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)的顯著優(yōu)勢(shì)有：

a.以光纖光柵傳感技術(shù)為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)了無電檢測(cè)，本質(zhì)安全防爆，適合于各種易燃易爆場(chǎng)合使用；

b.光纖光柵抗強(qiáng)電磁干擾、抗雷擊、耐腐蝕性好，環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)；

c.可采用分布式測(cè)量方式，形成光纖傳感網(wǎng)絡(luò)，溫度布置靈活方便；

d.光纖光柵可實(shí)時(shí)現(xiàn)場(chǎng)溫度測(cè)量，靈敏度高、響應(yīng)時(shí)間短、溫度精度高；

e.采用先進(jìn)成熟的--技術(shù)，產(chǎn)品性能穩(wěn)定可靠，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，安裝簡(jiǎn)單，維護(hù)方便，使用壽命長(zhǎng)。。

f.自動(dòng)對(duì)光柵傳感器所在區(qū)域進(jìn)行實(shí)時(shí)巡檢，檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)溫度的異常波動(dòng)，實(shí)現(xiàn)早期火災(zāi)報(bào)警。

g.光纖光柵報(bào)警后可自動(dòng)恢復(fù)重復(fù)使用，監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)的傳感器免維護(hù)；

h.可根據(jù)實(shí)際情況對(duì)光纖光柵感溫火災(zāi)探測(cè)器的報(bào)警閾值進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)設(shè)定，滿足工程現(xiàn)場(chǎng)需要；采用兩級(jí)報(bào)警方式，報(bào)警溫度可遠(yuǎn)程設(shè)置，有效地防止了誤報(bào)警；

i.以圖文形式實(shí)時(shí)顯示相應(yīng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的溫度值和溫度變化曲線，監(jiān)視位置和溫度可顯示，報(bào)警監(jiān)視直觀方便方便管理人員操作和維護(hù)。

j.各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的溫度和報(bào)警信息都保存到光纖光柵感溫火災(zāi)探測(cè)器的大容量?jī)?chǔ)存器內(nèi)，可查看各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的歷史溫度變化曲線，為決策和維護(hù)提供數(shù)據(jù)支持。

四、石化不同類型儲(chǔ)罐區(qū)的火災(zāi)監(jiān)測(cè)方法針對(duì)石化行業(yè)不同類型的儲(chǔ)罐，火災(zāi)監(jiān)測(cè)方法有所不同，具體如下：

【拱頂油罐的火災(zāi)監(jiān)測(cè)】

圖1為光纖光柵線型感溫火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)在拱頂罐的應(yīng)用。將光纖光柵感溫單元鏈路直接固定安裝在罐頂與罐壁交界處，作為一個(gè)報(bào)警區(qū)域，同理其他拱頂罐以同樣的方式設(shè)置報(bào)警區(qū)域，。每間隔1m安裝一個(gè)固定卡固定監(jiān)測(cè)光纜，將監(jiān)測(cè)光纜及固定卡用2個(gè)高強(qiáng)力磁鐵吸附在罐體表面，如有合適的螺栓也可用M10螺母將固定卡固定在螺栓上。

圖1.拱頂罐的火災(zāi)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

【球形油罐的火災(zāi)監(jiān)測(cè)】

圖2為光纖光柵線型感溫火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)在球形油罐的應(yīng)用。將光纖光柵感溫單元分為多圈，圍繞球罐布設(shè)，每一圈之間的間距約為3米左右，也可以沿著球罐上的消防管道布設(shè)，按照球罐上下兩部分為兩個(gè)報(bào)警區(qū)域，分光器安裝在球罐支撐柱上。采用Ω型卡子（如圖3）固定，每間隔1米安裝一個(gè)固定卡。

圖2.球罐安裝示意圖            圖3.傳感器安裝示意圖

【外浮頂罐的火災(zāi)監(jiān)測(cè)】

圖4為光纖光柵線型感溫火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)在外浮頂罐上的應(yīng)用。用專門的固定卡或?qū)崮z把光纖光柵溫度探頭固定在外浮盤邊緣或（二次）密封圈上，作為一個(gè)報(bào)警區(qū)域，傳輸光纜穿直徑為20mm的鍍鋅鋼管沿罐體外上引到罐頂，然后沿著可移動(dòng)的樓梯敷設(shè)到光纖接線盒，光纖接線盒安裝在浮頂罐的頂部，從光纖接線盒引出單模光纖連接測(cè)溫光柵，這里需要注意的是傳輸光纜的長(zhǎng)度必須可以保證讓浮頂頂從-低位置到達(dá)-高位置，要預(yù)留足夠伸縮余量盤于浮盤上。

圖4.外浮頂罐安裝示意圖

火災(zāi)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)圖如5所示

圖5.外浮頂罐火災(zāi)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)圖

【內(nèi)浮頂罐的火災(zāi)監(jiān)測(cè)】

光纖光柵線型感溫火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)在內(nèi)浮頂儲(chǔ)罐上的應(yīng)用。用專門的固定卡或?qū)崮z把光纖光柵溫度探頭固定在浮艙與罐內(nèi)壁密封圈結(jié)合處，作為一個(gè)報(bào)警區(qū)域，連接光纜的接線盒固定在通氣孔外，進(jìn)入通氣孔內(nèi)部的單模光纜的長(zhǎng)度必須可以保證讓浮頂從-低位置達(dá)到-高位置，外部連接光纜的做法與外浮頂罐相同。

五、光纖光柵線型感溫火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)介紹

5.1系統(tǒng)拓?fù)鋱D

PI-8F24AC系列光纖光柵線型感溫火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)由光纖光柵感溫單元、信號(hào)處理單元、光纜接續(xù)盒、傳輸光纜組成。該系統(tǒng)提供被檢測(cè)區(qū)域內(nèi)的實(shí)時(shí)溫度監(jiān)測(cè)，系統(tǒng)可根據(jù)用戶要求對(duì)被監(jiān)測(cè)對(duì)象任意分區(qū)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)全部溫度點(diǎn)。

如下圖6為光纖光柵線型感溫火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)圖：

為了與其它系統(tǒng)更好地連接，光纖光柵線型感溫火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)采用標(biāo)準(zhǔn)通訊接口和通訊協(xié)議：RS－485、RS－232和ETHERNETIEEE802.3規(guī)范，支持IPX及TCP/IP協(xié)議，由于采用ETHERNET標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)可與管理網(wǎng)互連。

光纖光柵線型感溫火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)方案包括以下相互關(guān)聯(lián)的子系統(tǒng)：

傳感器與傳輸系統(tǒng)：

該系統(tǒng)應(yīng)用先進(jìn)的準(zhǔn)分布式光纖光柵傳感技術(shù)，通過光纖光柵感溫火災(zāi)探測(cè)器，將被測(cè)的溫度量值轉(zhuǎn)換成便于記錄及再處理的光信號(hào)。由于從光纖光柵感溫火災(zāi)探測(cè)器輸出的信號(hào)為光信號(hào)，所以可以直接通過光纜進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸。光纖光柵良好的耐環(huán)境性能也為隧道長(zhǎng)時(shí)期的安全監(jiān)控提供了可靠的保障。

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)：

該系統(tǒng)的功能：光纖光柵感溫火災(zāi)探測(cè)器所產(chǎn)生的光信號(hào)經(jīng)光纜的遠(yuǎn)程傳輸，然后通過放置在監(jiān)控室的光纖光柵溫度火災(zāi)探測(cè)信號(hào)處理器直接進(jìn)行數(shù)字量識(shí)別并轉(zhuǎn)換為物理量，記錄的數(shù)據(jù)可以在計(jì)算機(jī)終端顯示、記錄、保存或直接進(jìn)入監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫。

監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng);

該系統(tǒng)的目的是根據(jù)各監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的特點(diǎn)，使各種不同類型的數(shù)據(jù)通過恰當(dāng)?shù)慕M織被有效地儲(chǔ)存起來。在保證必要信息儲(chǔ)存的前提下，盡量減少數(shù)據(jù)冗余度。

該管理系統(tǒng)能方便地從數(shù)據(jù)量系統(tǒng)中獲取數(shù)據(jù)，同時(shí)數(shù)據(jù)可以被不同用戶方便地調(diào)用。

5.2系統(tǒng)工作原理

北京品傲光電科技有限公司研發(fā)的光纖光柵線型感溫火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)使用光纖作為感溫元件和信號(hào)傳輸介質(zhì)，為提高光纖對(duì)溫度的敏感程度及準(zhǔn)確定位能力，采用國(guó)際-先進(jìn)的光纖局部加工技術(shù)，在普通單模光纖上制作一系列的溫度敏感區(qū)——光纖光柵，這些敏感區(qū)可以精確、靈敏地探測(cè)到周圍溫度的細(xì)微變化，而光纖的其他部分只是用于信號(hào)傳輸，對(duì)機(jī)械應(yīng)力和環(huán)境干擾不敏感，從而保證整個(gè)光纖光柵感溫探測(cè)系統(tǒng)的高靈敏性和低誤報(bào)率。其基本原理是利用光柵感溫探頭內(nèi)部敏感元件——光纖光柵反射的光學(xué)頻譜對(duì)溫度的敏感特性，通過光纖光柵溫度報(bào)警儀顯示表頭內(nèi)部各功能模塊完成對(duì)光纖光柵傳感器的輸入光源激勵(lì)/輸出光學(xué)頻譜分析和物理量換算，以數(shù)字方式給出各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的溫度信息，并根據(jù)預(yù)先設(shè)定的報(bào)警溫度設(shè)定值和報(bào)警溫升速率實(shí)時(shí)給出火災(zāi)預(yù)警和報(bào)警信號(hào)。

5.3系統(tǒng)主要組成及介紹

光纖光柵線型感溫火災(zāi)探測(cè)器PI-8F24AC-B型由光纖光柵感溫敏感單元、信號(hào)處理器和光纖（纜）的接續(xù)部分構(gòu)成。如下圖2為光纖光柵線型感溫火災(zāi)探測(cè)器PI-8F24AC-B型典型的系統(tǒng)組成。

1)光纖光柵感溫敏感單元

感溫敏感單元包括光纖光柵、密封殼體及引出光纜三部分。其工作原理為通過對(duì)沿光纜遠(yuǎn)程傳輸來的入射寬帶ASE光源（總功率小于20mW）進(jìn)行選擇性反射，將被檢測(cè)的溫度量轉(zhuǎn)換為波長(zhǎng)線性變化的窄帶反射光信號(hào)，沿入射光纜原路返回。光纖光柵感溫敏感單元安裝布設(shè)在油罐、隧道等需要進(jìn)行火災(zāi)監(jiān)測(cè)的危險(xiǎn)區(qū)域，通過光纜連接到監(jiān)控室等安全區(qū)域內(nèi)放置的信號(hào)處理器，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)火災(zāi)的實(shí)時(shí)探測(cè)。每一通道的敏感部件由多個(gè)（-多24個(gè)）感溫敏感單元串接組成。

2)信號(hào)處理單元

信號(hào)處理器是光纖光柵線型感溫火災(zāi)探測(cè)器PI-8F24AC系列聯(lián)網(wǎng)時(shí)的核心單元，它一方面負(fù)責(zé)把監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、分析，根據(jù)用戶設(shè)置判斷是否發(fā)出相應(yīng)的聲光報(bào)警信號(hào)，并將報(bào)警信息傳送至報(bào)警控制器，在需要時(shí)向遠(yuǎn)程服務(wù)器發(fā)送相關(guān)信息完成遙信遙測(cè)；另一方面提供現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)所必需的寬帶光。同時(shí)它還配備了串行接口，以便與廠站內(nèi)其它智能設(shè)備進(jìn)行通訊。信號(hào)處理器由下列硬件組成：寬帶光源、光纖耦合器、數(shù)據(jù)采集模塊、CPU主控電路、通訊接口、光開關(guān)、聲光報(bào)警指示模塊、電源模塊等，主要實(shí)現(xiàn)光信號(hào)的輸出和數(shù)據(jù)的采集和處理分析，如圖9所示。

信號(hào)處理單元的主要功能如下：

a.向監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)提供寬帶光源：實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)的無電監(jiān)測(cè)，采集來自監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)的溫度信息（波長(zhǎng)變化量）；

b.與后臺(tái)機(jī)通訊：實(shí)時(shí)將采集到的數(shù)據(jù)傳送到后臺(tái)機(jī)，在后臺(tái)機(jī)上可以通過圖形、曲線等工具直觀地看到整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行工況；

c.調(diào)試功能：系統(tǒng)可配置調(diào)試接口，用筆記本電腦可以輕松地查看所有數(shù)據(jù)庫。