海洋石油工程-火气系统-(PPT培训)
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火气系统
高 鹏
一、引言：
火灾、有毒气体泄漏、可燃气体爆炸这是当前各个生产单位都面临的安 全问题，这些都直接威胁到职工身体健康和生产装置的安全，而且随着国 家和各行业对安全生产越来越重视，对安全生产的要求也越来越高，为了
保证人员和设备的安全，这就需要一个及时、准确、可靠的控制系统对现
场危险因素进行检测和保护，将可能的事故及早消除对已发生的事故使损 失降到最低，显然传统的火灾报警方式-火灾控制盘无论从可靠性、适用规 模、接口的灵活性上显然已经不能满足要求，而衍生出的火气系统就是对 安全生产最直接的保证。
三、火气系统的特点：
1、基于计算机技术、控制技术和通讯技术（3C技术），将现场所 有用于检测火焰（灾）和气体泄漏的探测器和报警器，感烟探测器， 感温探测器并联动消防设备组成的一个监控系统； 2、火气系统是一个安全控制系统； 3、火气系统接口灵活能将实时的火警信息与DCS、SIS及企业应急 管理中心通信，也能与地方消防部门进行信息共享和联动； 4、火气系统具有独立性； 5、界面友好，图形化显示，报警点位置明确。
源）和系统软件，并支持卡件热插拔和在线程序修改下装 C、控制系统安全等级达到SIL3（事故经常发生，环境、人员、经济 严重受损） D、系统为故障安全型
2、检测单元
气体检测
A、可燃气体检测系统
B、有毒气体检测系统 火情检测
源自文库
A、火焰探测器系统
B、感温探测器 C、感烟探测器
火灾探测器的选择
根据介质燃烧过程和燃烧时的特征进行选择
况进行人工干预。每套FGS均配置冗余的以太网接口，通过光纤连接至冗余
的FGS中央交换机。设置在公司紧急响应中心以及消防支队的HMI上位机通 过以太网与各个FGS系统进行通讯，实时显示各个检测元件的报警状态，实 行全厂的集中监控，以提高对紧急事件作出快速及时的响应和处理的能力。 现场检测单元和执行单元可根据执行器类型选择总线型和I/O点对点型，原 则上控制消防设备的联锁输出采用硬线连接。
－IEC 615508 电气/电子/可编程电子安全系统的功能安全性； －IEC 61511-1 结构、定义、系统、硬件和软件要求等。
四、火气系统的结构构组成
1、安全控制系统
A、控制器、电源、通信采用冗余容错结构（TMR三重模件冗余容错）
B、具有完善的自诊断测试功能，包括硬件（控制器、I/O模块、电
2、系统运行原理
A、气体检测器的输出信号为4～20mA，直接接入系统的模拟量输入卡，
并通讯至DCS对装置重点区域的可燃气体或有毒气体浓度进行实时监控。
同时在逻辑中实现气体浓度超限报警、断路和短路报警、以及校验状态 指示。
B、手动报警、消火栓按钮、压力开关、流量开关、消防泵运行状态等，
正常时均处于断开位置，报警时才会闭合。控制器检测报警、短路和断 路的状态，并给出相应的报警信息。 C、 根据火警信息和火警级别FGS输出包括报声光报警器、语音广播、
二、什么是火气系统
用于监控火灾和可燃有毒气体泄露事故并具备报警和一 定灭火功能的安全控制系统。火气系统能准确探测火灾和气 体泄漏的程度和事故地点，触发相关的广播和声光报警设备， 并且根据事故发生的严重性等级而确定报警和消防设备控制
器输出等级，从而控制和避免灾难的发生，以防止对生产设
备和人员的伤害及对环境的影响。
二、工程案例
川气东送是我国继西气东输工程后又一项天然气远距离管网输 送工程，天然气输送存在易燃易爆、易H2S中毒等危险，沿途各 输气站设置了火灾报警系统，下面我们就以武汉站为例分析一下
火气系统的构成及运行。
1、系统构成 武汉站的火气系统主要包括：火灾控制器、寻址盘、I/O模块、 通讯接口、可燃气体检测系统、H2S检测系统、火情探测系统、 气体灭火系统、消防水灭火系统、泡沫灭火系统结构图如下：
接口灵活可与当今主流DCS、 仅能通过硬线与DCS、ESD联 ESD通信，数量传输量大， 动数据传输量小 实时性高 一次投资大，后期扩容、维 护成本低 监控范围广，可以将各个区 域的子系统连接成一个装置 的总系统 一次投资低，后期扩容、维护 成本高 监控范围小，一般为一个区域 或独立的装置
费用 监控范围
消防回路控制电磁阀及逃生系统，正常时上述设备均处于不得电状态
D、位于调控中心的HMI上显示报警信息并通过工业电视系统调处事故 点情况，由应急中心进行紧急处理，并执行关断联锁；位于地方消防支
队的HMI上显示报警，包括燃烧介质、泄露介质，通过工业电视系统观
察火点情况，提早准备，制定灭火方案
Output）卡件来驱动此类设备。SDO卡件能够不断地对输出回路进行检测，以判断回路是否处于健康状态，输出回路负载的失效将会触发相应的系统报警，并给出对应的故障通道。
3、系统施工注意事项
三、火气系统设计及施工的规范行文件及依据
－GB 50183 石油和天然气工程设计防火规范； －GB 50058 爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范； －GB 3836.1 爆炸性气体环境用电气设备 第1部分：通用要求； －GB 50116 火灾自动报警系统设计规范；
－SH3063 石油化工企业可燃气体和有毒气体检测报警设计规范；
3、联动输出单元
1、声光报警器
2、消防水灭火系统 3、气体灭火系统
4、消防泡沫灭火系统
5、防火卷帘门、窗
4、辅助单元
1、工业电视系统 2、广播对接系统
四、火气系统的网络拓扑结构
可根据装置大小设置一个或多个独立的FGS系统，并通过冗余的串行通 讯（MODBUS RS485/232)与各自的DCS、SIS进行通讯，各装置控制室内 的火气系统HMI上可以查看报警信息;操作台与FGS系统硬线连接，现场发生 火灾或气体检测超标时，操作台有相应的声光报警，操作人员可根据现场情
6、火气系统与传统盘装报警器的对比：
火气系统 可靠性 使用性能 安装 接口 冗余设计，系统安全等级可 达SL2、SL3 界面友好，报警信息实时性 高，报警位置可图形化显示 多采用总线方式，电缆少， 易扩容 传统报警器（火灾控制盘） 传统PLC，无冗余设计，可靠 性差 简单的灯或铃，需人工干预 采用点-点硬接线，线路施工 工程量大
高 鹏
一、引言：
火灾、有毒气体泄漏、可燃气体爆炸这是当前各个生产单位都面临的安 全问题，这些都直接威胁到职工身体健康和生产装置的安全，而且随着国 家和各行业对安全生产越来越重视，对安全生产的要求也越来越高，为了
保证人员和设备的安全，这就需要一个及时、准确、可靠的控制系统对现
场危险因素进行检测和保护，将可能的事故及早消除对已发生的事故使损 失降到最低，显然传统的火灾报警方式-火灾控制盘无论从可靠性、适用规 模、接口的灵活性上显然已经不能满足要求，而衍生出的火气系统就是对 安全生产最直接的保证。
三、火气系统的特点：
1、基于计算机技术、控制技术和通讯技术（3C技术），将现场所 有用于检测火焰（灾）和气体泄漏的探测器和报警器，感烟探测器， 感温探测器并联动消防设备组成的一个监控系统； 2、火气系统是一个安全控制系统； 3、火气系统接口灵活能将实时的火警信息与DCS、SIS及企业应急 管理中心通信，也能与地方消防部门进行信息共享和联动； 4、火气系统具有独立性； 5、界面友好，图形化显示，报警点位置明确。
源）和系统软件，并支持卡件热插拔和在线程序修改下装 C、控制系统安全等级达到SIL3（事故经常发生，环境、人员、经济 严重受损） D、系统为故障安全型
2、检测单元
气体检测
A、可燃气体检测系统
B、有毒气体检测系统 火情检测
源自文库
A、火焰探测器系统
B、感温探测器 C、感烟探测器
火灾探测器的选择
根据介质燃烧过程和燃烧时的特征进行选择
况进行人工干预。每套FGS均配置冗余的以太网接口，通过光纤连接至冗余
的FGS中央交换机。设置在公司紧急响应中心以及消防支队的HMI上位机通 过以太网与各个FGS系统进行通讯，实时显示各个检测元件的报警状态，实 行全厂的集中监控，以提高对紧急事件作出快速及时的响应和处理的能力。 现场检测单元和执行单元可根据执行器类型选择总线型和I/O点对点型，原 则上控制消防设备的联锁输出采用硬线连接。
－IEC 615508 电气/电子/可编程电子安全系统的功能安全性； －IEC 61511-1 结构、定义、系统、硬件和软件要求等。
四、火气系统的结构构组成
1、安全控制系统
A、控制器、电源、通信采用冗余容错结构（TMR三重模件冗余容错）
B、具有完善的自诊断测试功能，包括硬件（控制器、I/O模块、电
2、系统运行原理
A、气体检测器的输出信号为4～20mA，直接接入系统的模拟量输入卡，
并通讯至DCS对装置重点区域的可燃气体或有毒气体浓度进行实时监控。
同时在逻辑中实现气体浓度超限报警、断路和短路报警、以及校验状态 指示。
B、手动报警、消火栓按钮、压力开关、流量开关、消防泵运行状态等，
正常时均处于断开位置，报警时才会闭合。控制器检测报警、短路和断 路的状态，并给出相应的报警信息。 C、 根据火警信息和火警级别FGS输出包括报声光报警器、语音广播、
二、什么是火气系统
用于监控火灾和可燃有毒气体泄露事故并具备报警和一 定灭火功能的安全控制系统。火气系统能准确探测火灾和气 体泄漏的程度和事故地点，触发相关的广播和声光报警设备， 并且根据事故发生的严重性等级而确定报警和消防设备控制
器输出等级，从而控制和避免灾难的发生，以防止对生产设
备和人员的伤害及对环境的影响。
二、工程案例
川气东送是我国继西气东输工程后又一项天然气远距离管网输 送工程，天然气输送存在易燃易爆、易H2S中毒等危险，沿途各 输气站设置了火灾报警系统，下面我们就以武汉站为例分析一下
火气系统的构成及运行。
1、系统构成 武汉站的火气系统主要包括：火灾控制器、寻址盘、I/O模块、 通讯接口、可燃气体检测系统、H2S检测系统、火情探测系统、 气体灭火系统、消防水灭火系统、泡沫灭火系统结构图如下：
接口灵活可与当今主流DCS、 仅能通过硬线与DCS、ESD联 ESD通信，数量传输量大， 动数据传输量小 实时性高 一次投资大，后期扩容、维 护成本低 监控范围广，可以将各个区 域的子系统连接成一个装置 的总系统 一次投资低，后期扩容、维护 成本高 监控范围小，一般为一个区域 或独立的装置
费用 监控范围
消防回路控制电磁阀及逃生系统，正常时上述设备均处于不得电状态
D、位于调控中心的HMI上显示报警信息并通过工业电视系统调处事故 点情况，由应急中心进行紧急处理，并执行关断联锁；位于地方消防支
队的HMI上显示报警，包括燃烧介质、泄露介质，通过工业电视系统观
察火点情况，提早准备，制定灭火方案
Output）卡件来驱动此类设备。SDO卡件能够不断地对输出回路进行检测，以判断回路是否处于健康状态，输出回路负载的失效将会触发相应的系统报警，并给出对应的故障通道。
3、系统施工注意事项
三、火气系统设计及施工的规范行文件及依据
－GB 50183 石油和天然气工程设计防火规范； －GB 50058 爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范； －GB 3836.1 爆炸性气体环境用电气设备 第1部分：通用要求； －GB 50116 火灾自动报警系统设计规范；
－SH3063 石油化工企业可燃气体和有毒气体检测报警设计规范；
3、联动输出单元
1、声光报警器
2、消防水灭火系统 3、气体灭火系统
4、消防泡沫灭火系统
5、防火卷帘门、窗
4、辅助单元
1、工业电视系统 2、广播对接系统
四、火气系统的网络拓扑结构
可根据装置大小设置一个或多个独立的FGS系统，并通过冗余的串行通 讯（MODBUS RS485/232)与各自的DCS、SIS进行通讯，各装置控制室内 的火气系统HMI上可以查看报警信息;操作台与FGS系统硬线连接，现场发生 火灾或气体检测超标时，操作台有相应的声光报警，操作人员可根据现场情
6、火气系统与传统盘装报警器的对比：
火气系统 可靠性 使用性能 安装 接口 冗余设计，系统安全等级可 达SL2、SL3 界面友好，报警信息实时性 高，报警位置可图形化显示 多采用总线方式，电缆少， 易扩容 传统报警器（火灾控制盘） 传统PLC，无冗余设计，可靠 性差 简单的灯或铃，需人工干预 采用点-点硬接线，线路施工 工程量大