原油储备库消防联动系统故障分析及处理

2018-07-05郭霖

石油化工自动化 2018年3期

郭霖

(中国石化管道储运有限公司天津输油处，天津 300450)

在消防联动系统运行和使用的过程中,由于设计不合理、日常维护不到位会出现诸多的问题,在日常管理中需要仪表管理人员能够熟悉消防联动系统的设计和运行原理。某原油储备库通过加强日常的保养、故障诊断与维护,使系统投用率达到了100%,实现了保证库区消防安全、保护油库和个人的生命财产的目标。本文针对消防联动系统故障产生的原因以及系统的故障维护进行了研究。

1 消防联动系统的构成和原理

原油储备库消防系统由消防联动系统和相关的固定设施组成，如图1所示。消防联动系统由光纤光栅感温报警系统、火灾报警系统和消防控制系统构成。

图1 原油储备库消防系统示意

1.1 光纤光栅感温报警系统

光纤光栅感温报警系统主要由感温模块和信号处理CPU组成。感温模块由感温探头、传输光缆等部分组成，感温探头在储罐二次密封外边缘每隔3 m环形分布在储罐罐顶，以光缆作为信号传输途径，能够对罐顶温度进行实时监测，并将温度变化情况和报警信号传送至火灾报警系统。

1.2 火灾报警系统

火灾报警系统由火灾报警主机、现场手动火灾报警按钮、感温模块、感烟探测器、声光报警器等组成[1]。当储罐上或建筑物内发生紧急情况时，感温模块或感烟探测器将报警信号传送至火灾报警控制器，火灾报警控制器将信号控制器的常开信号变为常闭，从而启动报警电路，发出声光报警信号，完成报警目的。火灾报警机柜可实现本地报警，并将报警信号传给报警输入模块和消防PLC机柜。消防PLC机柜通过网络将报警信号传送给中心控制室，并在电脑画面和手操台面板上显示声光报警信息。

1) 现场手动火灾报警按钮安装在罐区消防道路比较醒目的地方，当罐区内人员发现火灾发生时，用力按下报警按钮上的玻璃面板，则火灾报警主机可接收到现场火灾报警信号，报警主机随后传送信号使上位机显示出该报警按钮的位置并发出报警提示音。

2) 声光报警器是一种安装在罐区或建筑物内，通过声和光向外界发出报警信号的告警提示装置。当现场发生事故或火灾等紧急情况时，声光报警器接收报警主机的声光控制信号，可发出声光报警。

1.3 消防控制系统

消防控制系统的功能包括：采集火灾和故障报警信号并报警；采集消防泵运行或停止的运行状态；采集消防电动阀门全开、全关、故障的运行状态；远程启泵、停泵控制消防泵；远程控制消防电动阀门的开/合；系统在自动控制状态下，联锁启动消防水泵、消防泡沫泵等，开启相关电动阀门，对储罐进行灭火。

消防控制系统的核心是CPU模块，PLC程序的运行、指令的执行都由CPU模块完成。 PLC系统的工作动力由电源模块提供；在日常的运行中，有A和B 2个相互冗余的通道同时保证主站控制器 (CRP)与从站控制器(CRA)模块的连接正常，若其中1路出现故障， CPU与 I/O远程控制站的连接传输不会受影响。

AI模块用于检测现场模拟信号的4～20 mA输入，AO模块用来向现场发出4～20 mA 信号，AO信号主要应用于控制调节阀的开度，DI模块用于接收现场传输的无源触点开闭信号，如泵的启停和阀门的开闭状态信号等，DO 输出模块用于控制现场设备，如输油泵的启停、电动阀的开关等。

消防系统的现场仪表主要包括普通压力表、压力变送器、超声波液位计。普通压力表为就地显示仪表，压力变送器、超声波液位计为远传数据仪表。普通压力表主要安装在消防泵进出口管线以及大罐、泡沫站消防管线，压力变送器主要安装在消防泵进出口管线、消防水罐水管线、泡沫站消防远传仪表，通过测量、变送再经电信号转变成光信号到控制室显示数值。

1.4 消防固定设施

固定消防系统由消防稳压系统、冷却水系统和泡沫灭火系统构成。稳压系统管线压力稳定在0.7～0.9 MPa，管线压力联锁控制稳压泵启停，低于0.7 MPa稳压泵启动，高于0.9 MPa稳压泵停运,这是为了维持消防系统在消防主泵没有启动前的初期运行工作压力。冷却水系统主要包括：消防水罐、消防泵、消火栓、消防管网和罐顶喷淋装置。泡沫灭火系统主要包括：泡沫栓、泡沫产生器、泡沫泵、泡沫比例混合器和泡沫管线等。

2 消防系统中常见故障类型的分析与对策实施

2.1 感温光栅误报警

储罐上光纤光栅感温火灾探测器常见故障主要有断纤、显示误差大、误报警等。断纤的主要原因有外力，如大风刮断悬空光缆、动土施工挖断光缆等；误差大的原因是温度漂移；误报警等的原因有夏季温度升温快、冬季冷凝水集聚温差大、报警模块损坏、继电器损坏、处理器损坏等。

光纤光栅感温报警系统运行过程中，发生误报警等时可采取对感温模块温度进行标定，而发生故障判断为光纤中断和感温模块损坏为主，并使用光时域反射仪(OTDR)检查线路全程是否衰减。如果衰减过大或者中断，则应现场熔接、更换或维修处理器。冬季来临前，应对储罐感温模块进行全面检测，及时更换故障的感温探头，加强冬季期间日常检查，雨雪天气后应尽快清扫，使感温模块保持干燥。

2.2 消防自控系统故障

消防自控系统常见故障主要有：系统上位机不能接收报警信号，上位机远程不能控制电动执行器或消防泵，上位机区域显示阀门或者泵故障闪烁等。

故障的主要原因主要有冗余的主CPU故障，而从CPU未正常切换，则手动启动CPU； CPU与交换机之间，工程师站、上位机与交换机之间的网络连接中断，检查传输光缆接收端是否有光纤破损、接口松动状况，如有损坏应立即更换备用或现场制作，再经上位机检查测试网络； AI/ DI/ DO模块损坏，首先确认损坏模块上的通道点是否影响联锁，同时更换备用模块后，检查该模块及所有仪表通道工作是否正常。

2.3 手动火灾报警按钮故障

手动火灾报警按钮的故障大多是由于设备器件长期在室外环境下使用导致元器件的灵敏性不足或者按钮的接触不良，从而最终致使无法起到火灾报警的作用。管理维护人员可以做好对手动火灾报警按钮的定期测试，及时更换无法工作的器件，保证器件的正常使用[2]。

2.4 消防报警联动故障

消防控制系统上位机显示储罐火警，并弹出倒计时联锁30 s的对话框，但火灾报警系统上位机与光纤光栅感温报警系统上位机没有报警提示。

首先检查火灾报警主机有无报警记录，储罐感温模块温度曲线是否正常。若误报警记录并且温度曲线正常则应检查火灾报警系统与消防控制系统之间传输的常开模块是否故障，传输线路是否短路。

2.5 稳压系统故障

GB 50160—2008《石油化工企业设计防火规范》要求，当采用稳压泵稳压时，系统启动进入正常稳压状态，当管网压力设定上限值时，系统自动停止稳压泵，当管网压力压降小于0.7 MPa时，系统自动启动稳压泵。压力设定应为0.7～1.2 MPa，稳压时间大于 2 h，但库区实际稳压系统压力不稳定，稳压泵启停频繁，稳压时间达不到要求。

库区应首先检查现场罐前消防水管线阀门是否存在渗漏，然后将水管线罐前阀全关；然后打开阀后放水阀，观察阀后压力是否下降或听是否存在嘶嘶的声音，如果无变化则是阀门存在渗漏；最后对于内漏阀门，可反复开关阀门放水对阀门底部进行冲洗，如果冲洗后内漏不能根除，则拆卸阀门并对底部杂质进行清除。