一种长输管道燃机箱体消防系统故障处理分析研究

蔡兴龙，魏国富，郑吉庆

（中石油西部管道公司 生产技术中心，乌鲁木齐 830000）

0 引言

迪创X3301火焰监测探头在西气东输压缩机消防保护系统被广泛采用，为机组在运行期间提供火焰监测。该火焰探头布置在燃机箱体内，一般为3个一组，分别监视燃机箱体内前、中、后上下50°范围内是否存在火焰并将火焰信号通过总线传送给消防系统主控制器EQP，一旦其中任一个探头检测到火焰，控制器会立即触发消防系统二氧化碳喷射，切断通风系统，机组停机。本文对管道用某型压缩机消防系统火焰探头工作机理及火焰探头故障的可能原因进行探讨分析，并介绍某压气站机组在正常运行期间，由于Fire Shutdown SDV 报警引起机组故障停机分析处理实例。

1 迪创消防系统配置概况

西气东输每台压缩机配置一套独立的火焰监测保护系统，由迪创公司提供。这套系统能够独立监视压缩机工作区域是否存在火焰、可燃气体、超温等情况，一旦检测到以上异常情况，该系统会自动触发二氧化碳喷射，隔离压缩机工作区域。同时，通知DCS系统停车，防止设备损坏，危害进一步扩散。

消防系统控制器与布置在现场的探头、声光报警设备、IO板等通过LON总线寻址，现场每个设备均设置有独立唯一的拨码地址，控制器根据不同的拨码地址来识别现场的设备[1]。

图1 迪创消防系统配置示意图Fig.1 Dichuang fire system configuration diagram

迪创消防控制系统配置如图1所示。

2 迪创3301火焰探头工作原理

迪创火焰检测探头X3301为一款多光谱红外（IR）火焰探测器，为感光式火焰探测器，它响应火焰辐射光谱中波长较长的红外辐射，探测范围大、灵敏度高，适用于生产、储存和运输高度易燃物质的危险场所，对于起火速度快且无烟遮蔽的明火火灾反应尤为灵敏，其探测波段选取在4.35um附近的红外辐射。因为天然气、酒精、汽油等碳氢类物质燃烧时会产生大量的C02气体，这些热的C02气体在4.35um附近的辐射强度最大，而地表由于C02和水蒸气的吸收作用，太阳光辐射的光谱中位于2.7um和4.35um处的红外光几乎不存在。因此，在4.35um波段附近可以最大程度地接收火焰产生的红外辐射[1]。

为了从日光电弧焊光等干扰源中准确识别出火焰信息，迪创3301火焰探头安装有3个集成特定波长滤光片的单通道热释电传感器，用于探测轻质或重质碳氢化合物燃料中的火焰，其根据探头接受到的火焰产生的辐射光强度的大小来判断火焰的存在与否，受烟雾、闪电、电弧焊等影响较小，抗干扰能力强。其中，一个传感器的滤光片中心波长为4.3um～4.5um，用于探测火焰中的红外辐射，其余的传感器作为参比通道，选用不同波长的滤光片，用于排除环境中来自其他红外辐射的干扰。当该火焰探头发生故障时，其产生一个故障信号，当该探头检测到火焰时，触发火焰信号，此外该火焰探头具备自动Oi测试功能，每分钟自检一次，检查探头镜头清洁度、传感器的灵敏度和内部电子电路功能，如果连续3次均探测到故障，则探头将输出故障信号给消防主控制器[2]。

3 某次压气站消防系统故障详细描述

图2 28FPEV3事件报警记录Fig.2 28FPEV3 Event alarm logging

3月14日，西气东输某站3#机组正常运行期间，由于Fire Shutdown SDV报警故障停机，跳机时报警：Fire and Gas SDV，Fire Shutdown SDV。其中，引起机组跳机的直接原因为火焰信号28FPEV3检测到火焰触发消防系统动作，机组停机。触发事件：3#机组紧急卸压停机，机组CO2灭火系统启动并释放。

4 原因分析

根据EQP火焰触发逻辑，单个火焰探测器报警、温升探头报警、手动释放CO2按钮动作、CO2管路压力开关动作，均可直接触发消防系统动作信号置位，CO2释放，机组停机，直到控制器收到复位信号，系统恢复。

检查机组停机后报警记录，GG箱体3#火焰探测器报警触发火灾报警停机，主回路CO2气瓶电磁阀动作，32s后2#火焰探测器多次报警，90s时备用路CO2电磁阀，CO2气体释放。CO2气体释放逻辑：主路气瓶电磁阀动作后15s内，CO2气体管路上压力开关未检测到压力信号时，启动备用路CO2释放；或者主气路电磁阀动作后90s，仍检测到火焰，释放备用路CO2气体。

调取28FPEV3探头内部事件记录，在跳机时，探头确实触发了火焰报警（红色，探头内部时钟与FT210时钟存在偏差）。同时，在3#探头运行期间，一直触发高红外背景报警：Hi Background（黄色），这与3#探头监测方向正对GG排气高压涡轮高温部件直接相关，同时，3个反射镜面完整性数值分别在80，89，75，数值偏低，提示镜片脏。探头报警记录见图2。

5 处理过程

1）箱体外观检查、确认

进入箱体内进行检查，未发现燃烧痕迹，箱体内无异味，对燃机各管线、喷嘴、信号电缆进行检查，均未发现磨损及损坏。

2）箱体内燃料气管线检查

现场对燃料气管线法兰、引压管线、燃料气歧管、喷嘴软管等接头、密封点进行检查紧固，未发现松动部位，排除燃料气泄漏可能。

3）盘车检查燃料气系统

机组盘车测试，盘车期间作业人员对燃料气喷嘴、燃烧室孔探孔、高压引气等部位进行检查，未发现异常。

4）启机排查

为进一步排查机组运行时箱体内情况，起动机组，点火完成后对机组不同工况进行测试，未发现异常。

6 结论

1）目前可以排除的原因：EQP系统及回路工作不正常或干扰引起。

2）机组消防系统动作直接原因为：3#火焰探头触发了火焰报警。

3）火焰探头为什么会触发火焰报警：从现场排查的情况来看，跳机时GG箱体内真实着火的可能性很小，如果跳机时GG箱体内确实发生了引起火灾的事件如：滑油泄漏喷射到GG排气高温段引起着火、燃料岐管发生泄漏、GG高温部件本体泄漏等，这些不可逆的事件必须通过人为干预才能恢复到正常状态，在没有采取任何措施的情况下机组再次测试时没有发现异常，没有触发火焰报警，消防系统也没有再次动作，基本可以排除以上情况。同时，在对机组进气道滤芯、进气道、进气室检查没有发现滤芯破损等异常，基本排除了外物进入引起燃烧的可能。

4）火焰探头更有可能为误报警，原因：

a）探头监测的视野范围为高红外背景干扰源，增加误报的可能。

b）光学完整性监测值偏低，镜片脏，增加误报的可能；3个反射镜面完整性数值分别在80，89，75，数值偏低。

c）探头自身的原因：红外监测火焰本身就存在误报的可能，太阳光、灯光、高速气流、光完整性不够等都可能引起探头误报警，三镜头迪创3301火焰探头比单镜头误报的可能性更低，但不代表完全不会误报警。

7 总结

1）清理GG箱体内探头镜片，使其恢复到正常状态。

2）定期对火焰探头镜片进行清理，定期检查火焰探头安装固定螺栓是否有松动、锈蚀，振动会影响探头工作性能，发现及时处理。

3）尽量不要对探头进行拆卸，一般情况下其本身不需要人为对其进行维护。