油气站场可燃气体探测器标准体系的对比分析

2019-02-13袁思恩马伟平

石油库与加油站 2019年2期

徐亮袁思恩马伟平

〔1 中国石油管道公司河北廊坊 065000；2 中石油燃料油有限责任公司宁波大榭仓储分公司浙江宁波 3158123 中国石油管道科技研究中心河北廊坊 065000〕

“十三五”期间，我国长输管道行业实现跨越式发展。截止2016年12月，长输油气管道总长度为12.3万km[1]。油气站场工艺设施存储易燃、易爆和有毒气体，一旦发生泄漏和爆炸事故，会造成严重损失和环境污染。可燃气体探测器广泛应用于油气站场，可以连续、实时监控油气站场工艺设施中可燃有毒气体泄漏情况，及时发出声光报警，并启动停运设备、疏散人员、通风、灭火等应急措施，降低环境危险性，保障装置和人身安全[2]。

针对可燃气体探测器的设置场所、安装位置、报警浓度、维护校验等技术问题，国内管道企业做法不一致，有必要在标准层面进行统一和规范。为此介绍了国外可燃气体探测器技术标准体系，阐述国外管道行业在可燃气体探测器产品的选型、设置场所、报警设定值、运行维护和培训方面的先进经验，对提高我国管道行业安全管理水平具有参考意义。

1 可燃气体探测器标准体系

(1)国家标准GB 50116—2013《火灾自动报警系统设计规范》、GB 50183—2004《石油天然气工程设计防火规范》、GB 50493—2015《石油化工可燃气体和有毒气体检测报警设计规范》；

(2)行业标准SY 6503—2016《石油天然气工程可燃气体检测报警系统安全规范》；

(3)中石油标准Q/SY 152—2012《油气管道火灾和可燃气体自动报警系统运行维护规程》、Q/SY GD 1053—2014《输油气站库固定消防系统手册》；

(4)美国标准ISA-60079-29-2(12.13.02)—2012《爆炸性气体环境第29-2部分: 气体探测器-易燃气体和氧气探测器的选型、安装、使用和维护》；

(5)加拿大标准CSA C22.2 NO.152-M1984(Reaffirmed 2016)《Combustible Gas Detection Instruments/可燃气体探测器》；

(6)俄罗斯标准ВППБ 01-05-1999《干线输油管道运营消防安全规则》。

2 可燃气体探测器产品选型

国内可燃气体探测器的产品选型原则是，烃类可燃气体宜选用催化燃烧型或红外吸收型气体探测器，缺氧或高腐蚀性场所宜选用红外吸收型气体检测器，还有电化学型、热传导型、半导体型和光致电离型气体探测器等，其中催化燃烧型气体检测器应用最广泛。

美国标准ISA-60079-29-2(12. 13. 02)—2012列举了催化燃烧型、热传导型、红外吸收型、半导体型、电化学型和光致电离型气体探测器，在工作温度、适用探测气体种类/浓度范围、灵敏度、响应时间和抗干扰性等方面，技术指标参数与国内标准基本一致。此外还介绍了火焰离子化探测器(FID) 和火焰温度分析仪(FTA)，国内标准未见规定，国内油气站场也鲜有应用案例，建议进一步研究这两种新型气体探测器的适用性和应用效果。

3 可燃气体探测器设置场所及做法

可燃气体检测点应根据地理条件、环境气候、站场总体布局、气体理化性质、释放源特性和操作巡检路线等条件，选择气体易于积聚、便于采样和适于安装的位置布置。有关气体探测器设置场所，中国标准较全面，但在不同层级标准中存在重复交叉，例如：

(1)GB 50493适用于石油化工行业，油气站场可参考执行。GB 50493规定压缩机和离心泵密封处、液体/气体采样口、液体排放口和气体放空口、液体储罐防火堤、在线分析仪表间、工艺阀井、地坑及排污沟等场所应设置气体探测器。

(2)GB 50183 规定天然气凝液、液化石油气罐区和可燃气体压缩机房应设气体探测器。

(3)Q/SY GD 1053规定油气站场的工艺阀井、地坑及排污沟应设气体探测器，原油、成品油、液化天然气储罐防火堤内应设气体检测器，如防火堤内有隔堤且隔堤高度高于检测器安装高度时，隔堤分隔区域内应设气体检测器。

(4)SY 6503规定应设置气体探测器的位置与上述标准基本一致，差异在于设在爆炸危险区域 2 区范围内的分析间应设可燃气体检测器，易积聚比空气重的可燃气体的工艺阀井等场所应设检测器。

设置气体探测器的场所，国内标准规定了场所类型，但未给出统一、规范的推荐做法，例如可燃气体报警仪安装距离、高度和设置数量等存在差异，各管道企业做法也不一致。俄罗斯标准ВППБ01-05-1999规定应实时监测储罐区空气介质的可燃性，采样点应至少距离储罐罐壁2 m、距离地面高度0.1 m；对于高含硫原油储罐，可燃气体检测取样点应在距离储罐10～12 m。对于浮顶罐，可燃气体检测点应在距离储罐5～10 m；空气浓度检测数据校核每4h不少于1次。俄罗斯标准规定的不同类型的储罐区可燃气体探测器的设置做法以及检测频率，具有借鉴意义。

4 露天场所设置可燃气体探测器

GB 50183规定露天或棚式布置的甲类生产设施可不设可燃气体检测报警装置。中石油设计文件《输气管道工程设计导则》规定：

(1)露天的天然气工艺装置区可不设置可燃气体检测器。

(2)控制室、UPS室、配电室等房间应设置感烟、感温探测器。燃气发电机房、锅炉房和密闭天然气压缩机厂房等可能因可燃气体泄漏并聚集，产生爆炸危险的密闭房间应设置可燃气体检测器。同时，站场应配置一定数量的便携式可燃气体检测仪，供现场巡检使用。

针对露天场所是否设置可燃气体探测器，国内外做法存在差异。国内标准规定露天场所可以不设置可燃气体报警器，但部分管道站场仍设置可燃气体报警器，例如西气东输一线在工艺区过滤分离和清管收发球筒处等露天场所设置可燃气体报警器。由于天然气密度较轻，上升后难以检测，导致在露天区域设置的可燃气体报警器误报情形较多。

调研美国TransCanada、Sunoco管道公司，不在露天场所设置可燃气体检测器，只在站场内部设置可燃气体报警器。针对露天场所设置可燃气体报警器的设置，Kinder Morgan公司仅在工作人员在现场进行焊接作业时，才会在露天场设置可燃气体报警器[3]。建议国内单位严格遵守标准规定进行设计。

5 可燃气体探测器传感器设计

气体探测器工作的核心是传感器。气体探测器设计主要参照GB 50116，规定气体探测器宜独立设置，不应接入火灾报警系统的探测器回路。如可燃气体报警信号需接入火灾报警系统，应用可燃气体报警控制器接入；控制器在可燃气体报警状态下应至少有两组控制输出。GB 50493和SY 6503规定气体探测器故障、短路或断路时，报警设备应能发出与可燃气体浓度报警信号有明显区别的声、光故障报警信号。

加拿大标准CSA C22.2 NO.152规定了进行连续性监测的重要场所，气体探测器的传感器应采用双重或者三重冗余设计，或者采用“故障安全性”“自动保护型”控制电路，避免由于气体探测器的某个传感器故障，或者控制电路元器件故障，导致不能发出报警信号。

我国标准规定了气体探测器和火灾报警系统的逻辑关系，以及控制器多线路输出功能，但针对气体探测器重要部件是否需要进行冗余设计，标准无相关规定。建议我国标准针对人员限制进入的作业场所或者受限空间场所，例如储罐进入和清洗作业，气体探测器应采用传感器冗余设计理念，确保在传感器故障条件下的环境安全监测。

6 报警级别和浓度值

GB 50493和SY 6503规定可燃气体探测器应采用两级报警，二级报警优先于一级报警。可燃气体的一级报警设定值小于或等于25 %爆炸下限；可燃气体二级报警设定值小于或等于50 %爆炸下限。Q/SY 152规定远程开路对射式可燃气体报警器一级报警小于或等于全量程的10 %，二级报警小于或等于全量程的20 %。

加拿大标准CSA C22.2 NO.152规定催化燃烧型气体探测器甲烷报警的设定值不低于5 %LFL，丙烷和丁烷报警设定值不低于10 %LFL，易燃气体-空气混合物报警设定值不低于20 %LFL。针对气体探测器报警设定值，加拿大标准更为严格，建议气体探测器一级报警设定值小于20 %LEL。

7 可燃气体探测器维护

国内油气站场设备维护侧重于离心泵、压缩机和加热炉等，油库消防系统维护侧重消防泵、泡沫灭火装置等，往往忽略了气体探测器。由于维护不及时、防护措施不到位等导致的误报警、设备老化等故障问题普遍存在[4]。针对气体探测器防护措施，国内标准较简略，例如Q/SY GD 1053规定气体探测器周围应预留更换和标定的空间，按照防爆要求施工，探测器在室外时应有防尘和防雨设施。

美国标准ISA-60079-29-2(12. 13. 02)—2012规定了复杂场所和恶劣气候条件下气体探测器应采取的防护措施，具有借鉴意义，即在下列现场气候和环境条件下，气体探测器应采取特殊防护措施:

(1)环境温度低于-10℃，电化学型气体探测器电解液可能冻结，应采取防冻措施；

(2)安装在机械设备上的气体探测器应采用防振或减振设计；

(3)腐蚀性空气环境中的气体探测器(如氨、酸雾、H2S等)，应采取预防性的保护措施，避免严重腐蚀导致电气故障；

(4)尘埃、潮气、油脂和薄雾等空气污染物可能导致气体探测器元件故障。