火灾检测系统在长北气田的应用

綦宝朋

摘 要：长北气田采用三频红外火焰探测器和模拟量感温电缆监控井丛火情，上傳分散控制系统DCS和仪表安全系统IPS，采取相应的保护动作，保证长北气田的安全生产。

关键词：模拟量感温电缆；分散控制系统DCS；仪表安全系统IPS

中图分类号：TE34 文献标识码：A

1 工程概况

长北气田开发项目丛式井和汇管工程井丛是中国石油与英国壳牌石油公司合作开发的，位于陕西省榆林市。从油田的现状来看，火灾检测关系到油田的安全生产，日益受到重视。长北气田一个井丛一般包括3口单井。每单井采出的天然气经过注甲醇和缓蚀剂的处理后，再将处理过的天然气进行节流调压汇入井丛汇管外输至中央处理厂（CPF）。一般而言，一个大的中央处理厂（CPF）能接收30～40个井丛的外输天然气，能接收大概100多口井的外输天然气。

2模拟量感温电缆

井口采用模拟量线性差定温探测器进行火灾检测，并将火灾报警信号输入IPS系统，同时通过马达控制中心（MCC）关闭所有的甲醇和缓蚀剂注入泵，通过WHCP关闭所有井口的井上主阀和井下安全阀以及所有的液压泵，关闭汇管与外输管线之间的气动切断阀。感温电缆，又名线型感温火灾探测器，感温电缆具有沿全线长连续监测保护对象温度的能力。

感温电缆内部一般是两根弹性钢丝，钢丝外面包有一层感温且绝缘的材料。在正常状态下，这两根钢丝是绝缘的，环境温度升到设定温度值时，对温度敏感的材料会发生破裂，从而导致两根钢丝短路，IO模块检查到短路信号随即发出报警，这就是常用的开关量感温电缆。

最近，随着对感温电缆需求的提高，领域的扩展，出现了模拟量定温式和模拟量差定温式感温电缆。感温电缆从以前的两芯开关量变成四芯模拟量。四芯模拟量定温式感温电缆由四根线芯组成。当温度发生变化时，四芯导线间的电阻也随之发生变化，在电阻变化速率或变化量达到设定的报警值时，探测器发出差温火灾或定温火警报警信号。以下是感温电缆结构图。

模拟量线性差定温器里面含有四根线缆，外面采用了金属屏蔽编制层和外护套，就是一般意义上的铠装电缆，这种铠装电缆具有较强的抗机械损伤的能力。并且外面可以加屏蔽层，这样的电缆不仅抗拉，抗机械损伤，还能防水，防腐蚀和防电磁干扰。

3 三频火焰报警

在长北气田现场发现模拟量线性差定温探测器进行火灾检测存在以下两个问题：模拟量线性差定温探测器灵敏度不高；模拟量线性差定温探测器误报率非常高。这两个问题直接会导致火情延误或者误报。如果延误火情报告，大火燃烧起来无疑会给长北气田井丛带来极大的损失。而如果误报火情，现场实际未发生火灾，但是将火灾信号传递给了分散控制系统DCS，分散控制系统DCS会按照发生火灾的情况，采取紧急措施。关闭天然气采气树，将管线内的天然气介质迅速排空，这种情况无疑给生产带来巨大的经济损失。并且重新启动采气树进行工作，需要一定的时间。

结合以上的情况，长北气田增加了三频红外火焰探测器。在井口不同的地方，设置三个三频红外火焰探测器。按照不同的角度完全覆盖井口部分，一旦井口有一处发生火情，有了最初的火苗。按照三选二的原则，只要三个三频红外火焰探测器中两个或者全部报警。分散控制系统DCS就会按照发生火灾，进行下面的处置动作。三频红外火焰探测器的精度是非常高的，有了火苗会第一时间进行报警，三选二的原则能有有效地避免误报。虽然选择三频红外火焰探测器成本会提高。但是相比于频繁误报或者漏报，这部分投入还是非常值得的。

三频火焰探测器不能装在温度非常高的场所；有强烈腐蚀性气体的场所；油烟比较大的厨房，或者有烟雾的长期滞留的场所；平时有大量烟雾经过或进出的地方；温度过低，湿气过大从而行成结露的地方；要是有明火经常出现并且明火是一种正常生产需要的地方，比如说锅炉等地方；有明显的遮蔽物的场所；这些地方都不适用于三频火焰探测器的安装与使用。

三频火焰探测器具有很强的抗干扰能力。正常工作时，大自然的光如太阳，热源发出的红外线，安装时候产生的电弧焊，闪电造成的红外紫外光束都不应该引起误报。覆盖范围和覆盖角度都很大，对火焰产生的红外线紫外线是非常灵敏的。三频火焰探测器探测范围都在90度以上，探测距离不小于35英尺。反应时间快，并且三频火焰探测器至少能提供两个信号，一个是火焰预报警另一个是火焰报警信号。

三频火焰探测器能够适应恶劣的外部环境。根据长北气田井丛站场的需要，三频火焰探测器要安装在露天场所，探测器探头能够防雨水，尘土和风沙。三频火焰探测器的主要部件材质是不锈钢。保证在外部环境中不锈蚀。

三频火焰探测器根据现场的需要有可能与可燃气体报警器一起安装，火焰报警器有公共报警和单独报警。单独报警的声音应该与其他的报警声音相区别。有自检或者各种功能的测试。并且带有存储功能，对报警信息的记录，不小于30天，以利于追索。还有掉电保护功能，要是突然电源故障，采用内部的电池供电，时间不小于2个小时。带来电后，切换到正常电源，并且给电池重新充电。

结语

采用三频红外火焰探测器来检测火情在中石油井丛安全设计中是比较少见的。以前中石油只有在大型的油库中才会采用三频红外火焰探测器来检测火情。在长北气田井丛设计中采用三频红外火焰探测器和模拟量感温电缆能够有效地解决的问题，保证了长北气田的安全生产。

参考文献

[1]宋慧欣.石油化工自动化技术发展趋势[J].自动化博览，2010.

[2]王华乔.PLC应用与发展现状浅析[J].计量与测试技术，2011.