极早期烟雾报警系统在海化纯碱的应用

刘焕明，张海峰，罗 杨

(山东海化股份有限公司纯碱厂，山东潍坊 262737)

极早期烟雾报警系统在海化纯碱的应用

刘焕明，张海峰，罗 杨

(山东海化股份有限公司纯碱厂，山东潍坊 262737)

极早期烟雾报警系统近期在山东海化股份有限公司纯碱厂(下称海化纯碱)得到了广泛使用，本文介绍了极早期烟雾报警系统相对于传统烟雾探测报警系统的优势，以及该系统的设计原则、实施内容、管网布置和功能特点等。

压缩；极早期；FMST烟雾报警；功能；应用

1 系统投用背景

海化纯碱老线压缩厂房、老线压缩东南厂房、新线压缩厂房、新线压缩新系统厂房使用的主要设备是汽轮机、螺杆压缩机、真空机、蒸汽管道、润滑油管路、电缆汇线槽、水管道、CO2其他管道和其他设施等。以上厂房共两层，如果厂房内压缩机渗油、油管泄漏将容易引起火灾，后果不堪设想，为及时发现火灾，保障人的生命安全和财产安全，提出在上述厂房内安装极早期烟雾报警系统及相关软件，确保人机安全，生产稳定可靠运行。

2 系统设计原则及基本思路

FMST空气采样极早期烟雾报警系统作为一种高性能、高尖端的火灾报警设备，是否适合在海化纯碱压缩厂房推广使用，需针对其可行性进行设计原则论证。

2.1 功能上达到早期报警

探测灵敏度高，在火灾初期不可见烟阶段能产生报警，在一个防火分区或一个自然分区的空间内可以设置多个采样点。

2.2 取代多种探测器

取消点式感烟探测器、缆式感温探测器、线性红外对射探测器；对烟雾的探测由被动等待变为主动抽气(时时刻刻不停地抽取保护区内的空气样品，进行分析判断)，同时在使用功能上超过原有的探测装置。

1)取代点式感烟探测器

普通点式感烟探测器探测灵敏度在3%～5%减光率/m之间，一般现场不可调整；FMST主机的探测探测灵敏度范围在0.005%～25%之间，并且连续可调。

无论是离子感烟探测器还是光电感烟探测器，均对一些物质燃烧产生的烟雾颗粒具有不敏感性，而FMST对几乎所有的物质燃烧产生的烟雾颗粒均能做到敏感地探测。

2)取代缆式感温探测器

缆式感温探测器对电缆的防护必须是与电缆有效地接触，同时电缆必须达到一定的温度后才能实现报警。

实际使用过程中，如果要增加或减少电缆可能导致重新缠绕，非常不方便。

FMST空气采样探测系统无须缠绕电缆，可以在顶棚下敷设采样管。

3)取代线性红外对射探测器

线性红外对射探测器在高大空间被采用，缺点是一旦有遮挡就容易产生误报；而且在使用过程中由于滤光板表面的灰尘积累也容易产生误报(对于带自动飘移补偿功能的对射探测器则可能产生漏报)。

此外，线性对射探测器在安装调试的过程中发射装置与接收装置或反射装置必须是有精度地对准，一旦墙体或探测器的固定体稍有变形或固定稍有松动可能导致接收装置与发射装置产生偏差，将会产生故障。

FMST空气采样探测系统在法规上和实际应用过程中能很好地弥补线性红外对射探测器的不足，从工作原理和安装方式上不会产生漏报或误报，而且主机内设有自动清洗激光探测腔的功能，已安装完的工程中单层安装高度最高达到60 m。

2.3 探测器主机选型及配备

主机的选型与配置根据规范必须做到报警后能直观地显示发生火情的具体空间(具体是哪一个防火分区或自然分区)。

2.4 FMST空气采样系统独立工作

单台FMST主机独立工作，所有的主机单独组网。方案中的FMST空气采样系统单台主机独立工作，并组成独立的局域网(RS485通信)，不受火灾自动报警与消防联动系统的影响。

FMST空气采样系统设计的保护对象均为本工程的重点区域和重要部位，探测器主机性能稳定，日常例行的维护只是对采样孔和采样管网进行吹扫，而且一台机器维护时，其他机器正常工作，同时吹扫工作有维护人员在保护区内(或附近)进行，此时如果有火灾发生，维护人员可以发现，永远不会形成火灾探测时间段的盲点。

火灾自动报警与消防联动系统在现场设备(包括探测和接口装置)与主机维护时，按规定需要断电；尤其是主机现场维修、探测器摘下清洗的过程发生时间较长，至少几小时甚至几天，这段时间内对火灾是无法探测的。

尤其要强调的是，普通探测装置(点式感烟探测器、缆式感温探测器的接口、线性红外对射探测器)在有故障是时无法进行火灾探测的，而FMST主机在出现一般的故障(如气流、通信等)时，依旧能对火灾进行探测形成报警。

2.5 抗电磁干扰

保护区内的设备大部分为高压设备，在运行过程中产生强大的电场和磁场；需要火灾探测系统在此情况下能正常工作，同时自身不能产生大的电场和磁场、不能影响生产设备的正常工作。

FMST主机防电磁干扰。FMST设备主机采用数字化信号处理技术及特殊处理方法，不受电磁干扰影响；FMST设备已通过EMC电磁兼容性认证，亦不会施放电磁干扰，适用电子设备密集，电磁干扰强烈或避免电磁干扰场所。

空气采样管网全部采用优质钢管、阻燃的PVC管、PVC管件、或ABS管件，造价低，安装简单；维护费用低。

2.6 增设外置过滤器

外置过滤器安装在FMST主机进气口附近的主管道上，能够阻挡大部分灰尘颗粒进入FMST主机内的内置过滤器，大大地延长内置过滤器的使用寿命。

由于内置过滤器一次性使用，属于易耗品而且必须从FMST主机生产厂家购买，成本相应较高，外置过滤器国内生产，可以清洗后重复使用，节省FMST主机使用成本和维护成本。外置过滤器的安装并不影响FMST主机的探测效果，在国内的工程中得到广泛的应用。

2.7 远程联网维护

为方便设备供应商对本工程内FMST主机(系统)的定期巡检、定期维护，或在遇到故障时及时处理，方案中配置有远程联网维护功能。

基于以上优点，可以考虑建设应用FMST空气采样极早期烟雾报警系统来实现海化纯碱压缩车间的感烟报警需求。

3 系统实施内容及安装方案

3.1 系统实施内容

本系统共包括六台探测器主机，6套主机电源和相关附属配件，老线压缩三套按区域布置，新线压缩按三套按区域布置，主机安装在新老压缩车间控制室内，主机墙壁安装，采样管道采取顶部安装，敷设在设备上部(如图1)。

3.2 管网结构示意图与安装方案

按照《火灾自动报警系统设计规范》探测点需设置在顶棚下(吸顶安装)；由于采样主管不能拐弯太多(影响气流的通过)；工程设计中采用比较理想的分支采样，既满足规范要求又能达到很好的探测效果(如图2)。)

图1 新老线压缩厂房系统布置图

图2 空气采样系统管网立面示意图

示意图说明：

1)铝型材作为主采样管与梁的联结纽带，可以保证主采样管不变形、不吃劲，能保证管网系统的长期工作；

2)固定主采样管的管卡间隔50 cm是依照山东省地方标准；

3)主采样管固定在铝型材下的管卡上，有利于今后的维护与吹洗(例行)；

4)主采样管之间、分支采样管之间、主采样管与分支采样管之间采用设备生产厂家认可的管道连接件；

5)整个管网均采用阻燃材料。

3.3 采样点设置

采样点的间隔：采样点之间的垂直间距不得小于1 m，并不得超过9 m；方案设计中确定为3 m左右，主采样管末端需设置采样点。

3.4 主机、电源安装

主机安装在控制室内，墙壁安装。电源安装在主机附近，可以与主机横向并列，也可以安装在主机下方。

4 系统主要功能

系统实现的主要功能包括以下几点：

4.1 极早期自动报警

FMST具有极高的灵敏度，高达0.005%减光率/m，是普通探测器的几百倍甚至上千倍，能在火灾产生的初期不可见烟阶段实现报警；对于线路过载造成的电缆初期发热致绝缘皮软化所产生的微小颗粒以及电器元器件初期发热产生的微小烟雾颗粒探测效果非常好。最大程度地避免保护区内的设备和材料由于火灾造成的损失。

4.2 多级报警

FMST主机具备四级报警功能(预警、行动、火警1、火警2)，各级报警的阈值可根据不同的要求和环境灵活设置，值班人员可以根据不同的报警等级作出不同的响应。

4.3 实时主动探测

FMST主机只要通电正常运行，就连续不间断地抽取保护区内的空气样品进行分析，每时每刻地对保护区内的环境烟雾浓度监测。

4.4 绝对值探测和显示

直接测量和显示被保护区内烟雾浓度的绝对值。

4.5 多级密码权限和存储高达18 000个事件记录

FMST主机的信息查看和修改根据不同的管理级别设置不同的登陆密码，有利于设备的使用与维护，有利于系统的管理； FMST主机能存储高达18 000个事件记录，包括：登陆人员的级别、时间、修改的参数、正常运行过程中烟雾浓度的变化、各级火警和各类故障产生的时间与类型。

4.6 主机自诊断功能

FMST主机本身具有完善的自诊断系统，随时监测其自身系统包括设备和通信网络的运行情况，一旦发生故障，立即报警，并指出故障的类型，提醒人们及时处理。可以诊断多达88种管网和设备内部的不同故障。

4.7 自学习功能

FMST主机在完成基本设置后，可设定15分钟至15天的自学时间。在此期间，FMST主机不断检测保护区内的空气状况，统计保护区域内空气中烟雾浓度的平均数值。在自学结束后，FMST即根据检测结果，自动调整已设定的报警阈值，使之符合保护区的实际情况。在自学期间，FMST仍按照原设定报警阈值报警。一旦发生报警，自学习需重新开始。

4.8 主机免维护

FMST系统采集来的空气样品的90%直接排掉，只有10%进入激光探测腔，防止污染激光腔。待测样品首先经过一级过滤器，将大于20 μm的灰尘滤掉，此气样的10%进入激光探测腔进行检测，其余气样进入第二级过滤器，进行精细过滤，形成洁净空气，冲洗激光腔内的光学元件。清洗和探测同时进行，因此，FMST时刻在进行自维护，不会发生烟尘积累，不影响其灵敏度。

4.9 可编程继电器输出

FMST主机具备7～12个可编程继电器(无源)，通过编程设定后，主机的各级报警信息和故障信息通过对应的继电器可以进行输出。

本方案中设计将主机的第三级报警(火警1)信息通过可编程继电器输出给火灾报警与消防联动系统的监视模块(输入模块)，作为报警信息可参与联动。

5 结 语

海化纯碱投用极早期烟雾报警系统后，效果显著，作为一种高性能、高尖端的火灾报警系统，在火灾初期能够发现火灾隐患的存在，避免火灾的发生，保障了职工生命和企业财产不受损失，具有极高的应用和推广价值。

TQ086.1

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1005-8370(2017)01-17-04

2016-06-06

刘焕明，男，38岁，大学学历，工程师。2001年大学毕业后进入山东海化股份有限公司纯碱厂设备管理部工作至今，目前全面负责纯碱厂的公用设施及动力设备管理工作。