燃气报警控制系统的应用研究

上海燃气市北销售有限公司 俞群援

燃气报警控制系统的应用研究

上海燃气市北销售有限公司 俞群援

介绍了燃气报警系统的组成、控制形式以及原理，进而针对商业与工业用户燃气报警系统进行具体研究，分别从报警控制系统主要控件的设置安装及整体系统的控制形式方面对商业与工业用户提出多种不同的应用方案，为燃气使用的单位安全用气提供了重要的保障措施。

燃气 报警控制系统 应用研究

0 引言

近几十年来，城市燃气应用发展迅猛，天然气作为清洁能源已在居民和工商等用户中广泛应用。天然气在实际使用中由于种种原因会造成气体泄漏并导致爆炸和火灾等危险；同时天然气不完全燃烧产生CO，CO除属于易燃、易爆气体外，人体意外吸入会导致中毒生亡的危害。因此，安全使用燃气、确保燃气用户生命和财产的安全始终是燃气行业共同关注的重点。为了使燃气更好地造福于社会，减少并杜绝各种因燃气应用而引发的中毒、火灾及爆炸事故，安装燃气报警控制系统已成为燃气使用单位安全用气的重要保障措施。

1 燃气报警控制系统的简介

1.1 燃气报警系统的组成

(1)可燃气体探测器。采用高精度传感器作为检测元件，用于探测可燃气体，当空气中有可燃气体挥发时，探测器即产生与空气中被测气体浓度成正比的电信号，传送给报警控制器，报警控制器经处理后显示出被测气体的浓度。

(2)可燃气体报警控制器。报警控制器接收点型可燃气体探测器及手动报警触发装置信号，当被测气体浓度达到或超过设定值时，报警控制器即发出声、光报警信号，指示报警部位，并输出控制信号启动相应控制装置。实时监视燃气管道、设备燃气泄露浓度情况及燃器具用气区域燃气未完全燃烧情况，配置液晶显示器，具有联动编程、记录及打印报警数据等功能。报警控制器在正常状态下绿色灯亮，当感应有燃气泄漏时红色灯亮。

(3)紧急切断阀。当接收到控制信号时，自动切断燃气气源，能手动复位的阀门。

1.2 燃气报警控制系统的形式

1.2.1 总线制

总线制是指所有可燃气体探测器(加输入模块)、紧急切断阀控制箱(加阀门控制模块)、独立的正常及事故排风机控制箱(加联动模块)与报警控制器连接组成的自动控制系统。总线制控制系统见图1。

图1 总线制控制系统示意

该系统线路敷设方便，导线及管材用量少；安装和调试简单、兼容性好，能适应未来发展的需要；系统能提供完整的实时监控状态，有泄漏和故障报警记录功能，有远程控制电动阀门功能。该系统应用比较广泛，不仅用于规模大、探测器点数多、需要联动的切断阀及排风机较多的燃气应用项目，也可用于小型燃气应用项目。

1.2.2 多线制

多线制是指每个可燃气体探测器、紧急切断阀控制箱通过信号线，接到报警控制器上；独立的正常及事故排风机控制箱通过信号线,与报警控制器或紧急切断阀控制箱连接组成的自动控制系统。多线制控制系统见图2。

图2 多线制控制系统示意

该系统稳定性、可靠性好，操作简便，反馈信息直观；但导线及管材用量较多，灵活性较差，不能适应未来发展的需要；该系统仅适用于小型燃气应用项目。

1.3 燃气报警控制系统工作原理

当探测器检测到环境中可燃气体的浓度达到爆炸下限浓度的20%时，探测器通过传送线路将信号传到报警控制器，报警控制器发出声光报警，根据设定的延时时间，紧急切断阀自动关闭。紧急切断阀应有两路控制，一路由报警器控制，另一路与独立正常排风机联锁。独立正常排风机运行后，紧急切断阀才可打开使用燃气，独立正常排风机停机时，紧急切断阀应能自动切断气源。

对于一些特殊工艺的工业用户中断供气会造成很大经济损失的，当探测器检测到环境中可燃气体的浓度达到爆炸下限浓度的 20%时，可以只报警，不联动切断阀，由工作人员进行现场判断后，手动切断紧急切断阀。

2 商业用户的燃气报警控制系统应用研究

2.1 商业用户的燃气报警控制系统的设置

2.1.1 可燃气体探测器设置

可燃气体探测器设置是根据燃气专业提供的燃气管道、阀门、用气设备布置图进行设计，在安装有燃气燃具及燃气管线通过的密闭区域内必须设置可燃气体探测器。可燃气体探测器的设置与梁的布置及是否设有吊顶有关，当有吊顶时，在吊顶内及吊顶下均要设置可燃气体探测器，在无大梁、无吊顶的情况下，当任意两点间的最远水平距离在8 m以内时，可设一个可燃气体探测器，超过8 m时应设两个及以上可燃气体探测器。当检测比空气轻的燃气时，安装高度应距顶棚0.3 m以内，且不得设在燃具上方；当检测比空气重的燃气时，安装高度应距地面0.3 m以内。可燃气体探测器离送排风口距离应大于0.5 m。

可燃气体探测器在燃气竖井内设置，应根据燃气竖井内楼板分隔情况进行设置，若燃气竖井内每层楼板都做分隔，则每层均应设置可燃气体探测器，若燃气竖井内每2~3层楼板进行分隔，则每2~3层的顶部设置可燃气体探测器，上下两个可燃气体探测器的高度差不大于20 m。

2.1.2 报警控制器设置

报警控制器设置位置是根据建筑物规模大小、是否有消控中心等有 24小时值班的场所来确定，有消控中心的尽量设在消控中心；无消控中心，则设在厨房，其报警信号应接到有人值班的场所，当发生燃气泄漏事故时，能够及时的处理，安全使用燃气。

2.1.3 紧急切断阀设置及形式

紧急切断阀设置通常是由燃气专业、电气专业与燃气用户共同确定，根据现场实际情况，在满足规范的前提下，可尽量满足用户的要求。紧急切断阀的设置有两种情况，一种为总供气管道切断加分支供气管道分别切断，另一种即为所有供气管道设总切断，具体设置要根据建筑物规模大小、建筑物性质、燃气管线走向、厨房布置及用户管理要求确定。

第一种总切断加分切断系统：即一个燃气立管上安装一套总的紧急切断阀，燃气管道至各餐饮小商铺小再分别设置分切断阀，总切断阀后分切断阀前的燃气探测器报警时均切断此总切断阀门，分切断阀后的燃气探测器报警时切断分切断阀门。优点：分级控制，发生事故时，停气范围较小，便于控制管理。缺点：整个系统投资较大，燃气总管道与分管道(分切断阀前后的燃气管道)分别设置于不同空间，走向要求比较高。

第二种总切断系统：即一个燃气立管上就安装一套总的紧急切断阀，切断阀后燃气探测器报警时均切断此总阀门。优点：整个系统投资较小，燃气总管道可与分管道(分切断阀前后的燃气管道)设置于同一空间，走向要求比较低，节省空间。缺点：同时切断，发生事故时，切断燃气立管上的紧急切断阀，阀后所有大、小用户均停气，影响用气范围较大。

2.2 商业用户燃气报警控制系统应用形式研究

2.2.1 商业用户报警系统存在的问题

现代大型购物中心中通常由几个、十几个、或几十个餐饮用户单位组成，提供各类小吃及餐饮服务，形成餐饮和购物的人员密集积聚的商业广场。整个燃气报警控制系统由控制总管道的总系统，和控制各个独立厨房内管道、计量表、燃器具的分系统共同构成。总系统由总路探测器、总路报警器、总路紧急切断阀等组成，总路紧急切断阀启动关闭总管道，以及各个独立厨房内燃气管道、燃气计量表、燃器具，整体燃气供应会被切断。分系统由分路探测器、分路报警器、分路紧急切断阀组成，分路紧急切断阀启动关闭单个厨房内的分路燃气管道、计量表和燃具的燃气供应切断，燃气总管道，以及其他各个独立厨房内管道、计量表、燃具整体燃气供应继续保持。

燃气报警控制系统的设置，采用哪种供气方案，研究表明需要根据工程具体情况来确定：对于大型商业建筑来讲，其体量大，商铺众多，各个商铺基本独立运作，互不影响，主要营业时间在餐饮高峰时段(午市、晚市)，其对于这个时段的供气可靠性要求高，宜采用总切断加分切断系统；该方案对于走向要求比较高，因为燃气探测器只是探测空气中可燃气体的浓度，并不分辨是何处发生可燃气体泄漏，因此要求燃气总管道与分管道(分切断阀后的燃气管道)分别设置于不同空间，所以燃气总管道尽量走在走道等公共区域，至商铺处预留接口，再由商铺小业主申请燃气时可延伸管道安装分切断阀门。在实际的工程中，一般大型商业建筑均可以实现，但有个别部位实在没有公共区域，则燃气总管也可以走在商铺内非厨房部分，以便区分。商铺小业主申请燃气时，燃气报警控制系统再增设燃气探测器以及紧急切断阀控制箱等相关设备。

在餐饮小吃比较集中的大型商业广场中，如在商铺的后背有一条公共后勤通道的话，可实现总-分切断系统的设置，但这种条件在实际工程中并不多见，由于餐饮小吃分散位于大型商业购物中心之中，毕竟要多一条通道，扩大了的面积，所以往往是餐饮商铺并列在一起，燃气总管只好安装在厨房中。由此就会带来这样的问题：在单个厨房中，燃气报警控制系统的总系统和分系统共处，不论是总管道泄漏，还是分支管道的表、管道、阀门、灶具泄漏，总路探测器和分路探测器都会探测到，并分别启动总紧急切断阀关闭和分切断阀关闭，启动燃气总管所经密闭空间、以及所有厨房的事故排气系统联动工作。如果是总管发生泄漏，紧急切断控制系统的如此响应，应该是安全的、适当的；如果只是分路燃气系统发生泄漏，紧急切断控制系统的如此响应，虽然是安全的，但并不是适当的，因为总管路完全切断，各个厨房全部断气，整个事故联动排气系统同时启动，其影响和损失被不必要地扩大了。

2.2.2 解决对策研究

针对燃气总管安装在厨房中，本文研究总结了四套燃气报警控制系统的解决方案。

第一方案燃气报警控制系统设二级：总系统和分级系统。将经过单个厨房的总燃气管道外加钢套管，使之与厨房的其余空间相隔离。如果厨房分路燃气泄漏，只有分级探测器响应，启动分路紧急切断阀关闭，启动单个厨房的事故排风系统联动工作，不会影响总路上其他厨房的燃气供应。这一方案简单易行、非常可靠，完全符合规范的强制条款的要求。但如果总管需要拐弯，或各个厨房连片时，便较难施行，并存在燃气总管被完全隐蔽而无法判断其腐蚀情况的问题。

第二方案燃气报警控制系统设二级：总系统和分级系统。将经过单个厨房的总管安装在专用吊顶内，并与四周密封而自成独立空间，该部分吊顶为可方便拆卸，吊顶内部安装总系统的探测器，吊顶下及吊顶内其余空间安装分系统的探测器。如果总管泄漏，总系统探测器响应，使总路切断，所有事故排风系统开启。如果是分支路泄漏，首先是分级探测器响应，启动分路紧急切断阀关闭，启动单个厨房的事故排风系统的联动工作，该厨房内泄漏的燃气浓度被迅速降低，而燃气泄漏到总管吊顶内部，使总路探测器响应的可能性很小。这一方案简单易行、基本可靠，符合规范的强制条款的要求。

第三方案燃气报警控制系统只有总系统，不设分级系统。总路及分路上任何一处燃气泄漏，都会引起探测器响应，使总路切断，所有事故排风系统开启，所有厨房被断气。这一方案简单易行、最安全可靠，符合规范的强制条款的要求。因为采用了总切断控制系统，所以燃气总管道可直接从各商铺的厨房内穿过，节省了空间。而对于商铺小业主申请燃气时，燃气报警系统只需再增设可燃气体探测器等相关设备即可，节省了系统投资；另外对于餐饮集中的广场而言，用气点集中，各商铺面积不大，营业时人员密集，而餐厅共用，互相之间还是有一定的影响，此时，安全则被提到了较高位置，因为人员密集，如果发生事故情况下，首先考虑的则是人员疏散的问题，而不是继续营业，因此将总的紧急切断阀关闭，切断气源则是最可靠的措施。但其最大缺点是会引发各餐饮小商铺业主之间、餐饮小业主与小吃广场大业主之间的矛盾，而如果这一矛盾没有其他妥善的解决办法，也会促使某些业主为确保生意而走向极端，人为破坏燃气报警控制系统，结果使规范的强制条款被彻底抛弃，埋下更为严重的安全隐患。因此，我们认为在总管线路不长，餐饮单位不多的情况下可以使用该方案，在总管线路较长，餐饮单位较多的情况下不建议使用该方案。

第四方案燃气报警控制系统设二级：分总系统和分系统。厨房以外总管经过的区域设置一级系统，厨房内总路和分路共处的区域只设分级系统，不设总系统。从理论来说，这样的系统设计不符合规范的强制条款，但在燃气总的供气管道上，总路只包含钢管和管道手动阀门，其质量生命期内泄漏的可能性非常小，而且即使在厨房内一旦发生泄漏，也会被分级探测器检测到，并启动分级紧急切断阀关闭以切断气源，启动二级事故排风系统工作以控制并降低泄漏的燃气浓度，同时消防控制中心接到报警后，对事故状态密切关注，发现分级报警延时超过一定限度后，手动或自动关闭总紧急切断阀，其他的事故排风系统并不同时启动工作，这样的事故处理是既可靠又合理。所以在既确保燃气系统安全，又保证燃气供应正常的大前提下，厨房中总管的燃气泄漏和总路的燃气正常供应是次要矛盾，因为厨房中总管的燃气泄漏并引发事故的概率是小之又小。而分路的镀锌钢管(局部灶具前)、阀门、计量表、灶具的泄漏的可能性更大，尤其是灶具使用不当造成燃气大量释放更是经常发生，因此分路的燃气泄漏是主要矛盾。我们是重点解决分路的燃气泄漏防范这一主要矛盾，才是确保燃气安全供应的关键。当然，我们也不能忽视总管燃气泄漏的可能性，因此需要针对厨房中的总管建立周期检查制度，定期检查总管的腐蚀程度，用便携式检漏仪检测总管的泄漏情况，给出书面的评估报告和维护保养、大修更新的建议，这是更为主动的安全措施。因此，这一方案同样是简单易行、基本可靠，符合规范的强制条款的要求。

因此，上述四个方案都是可行的，可以根据不同情况，按照安全、可靠、简便、合理的原则分别采用。

3 工业用户燃气报警控制系统的应用研究

3.1 工业用户燃气报警控制系统的设置

3.1.1 可燃气体探测器设置

可燃气体探测器设置是根据燃气专业提供的燃气管道、阀门、用气设备布置图及厂房层高进行设计，在安装有燃气设备及燃气管线通过的区域内设置可燃气体探测器，可燃气体探测器的设置与厂房层高、梁高有关，当厂房层高为5 m以下，梁高大于等于600 mm时，被梁分隔的区域内均要设置可燃气体探测器，当厂房层高为5 m以上时，可以不考虑梁的影响，可燃气体探测器沿燃气管线上方1.0~1.5 m处，间距8 m设置一个。

3.1.2 可燃气体报警控制器设置

报警控制器通常设在厂区值班室或厂房内，当设在厂房内时，其报警信号应接到 24小时有人值班的场所，当发生燃气泄漏事故时，能够有人知道并进行及时的处理。

3.1.3 紧急切断阀设置

紧急切断阀的设置通常是由燃气专业、电气专业与工业用户设备管理部门共同确定，根据现场实际情况，在满足规范的前提下，尽量满足用户要求。因此根据厂房规模大小、建筑物性质、厂区布置、燃气管线走向及业主生产管理要求确定紧急切断阀的设置可总切断加分切断、亦可总切断或分切断。

3.2 工业厂房燃气报警控制系统的应用研究

在工业厂房的燃气紧急切断报警系统设计中，根据不同情况，按照安全、可靠、简便、合理的原则，本文同样研究总结了以下三种形式：

第一种总切断加分切断系统。即燃气总管上安装一套总的紧急切断阀(此阀宜设在表房外面)，燃气管道至各厂房立管处再分别设置分切断阀，表房内探测器报警时切断此总切断阀门，各个厂房内的燃气探测器报警时，切断相应的分切断阀门。优点：分级控制，发生事故时，停气范围较小，便于控制管理。缺点：整个系统投资较大。此方案适用于厂区规模较大、用气可靠性要求比较高、用气车间较多且比较分散的场所。

第二种总切断系统。即燃气总管上安装一套总的紧急切断阀(此阀宜设在表房外面，表房宜靠近车间设置)，表房内及各个车间内的探测器报警时，切断此总切断阀门。优点：节约投资。缺点：停气范围较大。此方案适用于厂区规模较小，用气可靠性要求不高，用气车间集中的场所。

第三种分切断系统。即燃气总管上不安装总的紧急切断阀(适用室外表箱)，燃气管道至各厂房立管处分别设置分切断阀，各个厂房内的探测器报警时，切断相应的分切断阀门。优点：分级控制，发生事故时，停气范围较小，便于控制管理，投资比第一种形式节约。缺点：总管有泄露不能及时被发现。此方案适用于厂区规模较大、用气可靠性要求比较高、用气车间较多且比较分散的场所。

4 结语

近年来国内燃气应用过程中，燃气报警控制系统已为燃气安全应用提供了有力的安全保障。各类工商用户使用燃气的需求及所处的环境，状况和格局各不相同，不同类型的燃气用户需采用各种行之有效的燃气安全技术和产品的就显得十分必要。

本文感谢上海燃气工程设计研究有限公司的大力支持。文中不足之处希望各位专业人士提出宝贵的意见，以便在今后燃气应用的安全保障措施中有所改进和提高。

Research on Application of Gas Alarm Control System

North Shanghai Gas Business CO., Ltd. Yu Qunyuan

The composition of gas alarm systems and the principle are introduced, highlighting the specific studies on gas alarm system of commercial and industrial users and different solutions have been put forward to commercial and industrial users from aspects of settings and installation of main controls of alarm control system and the overall system control forms f, which can be as an important safeguard for safety supply of users.

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