工业项目可燃气体和有毒气体检测设计方法和难点

李冬 杨清永 王海超

摘 要：在炼油、石油化工、煤化工等行业的生产过程中不可避免地存在各种可燃或有毒气体，这些气体一旦泄漏并积聚在周围环境中，有可能酿成火灾、爆炸或人身中毒等恶性事故，合理设置可燃气体和有毒气体检测报警系统（GDS），做好可燃有毒气体检测及报警，防患于未然，是十分必要的。安全生产和防灾减灾的基本原则是“安全第一、预防为主”，对GDS的设置自然是越来越受到重视。笔者主要针对可燃气体和有毒气体检测设计方法作进一步的探讨。

关键词：工业项目;可燃气体;有毒气体;检测设计

1 系统结构设计

可燃气体和有毒气体的检测结构非常重要，主要采用二次仪表检测模式。除此之外，控制室也需要设立独立的可燃和有毒气体操作盘，设置系统结构时，需要注重二次仪表内部元件的选择。需要保证各个元件的安全质量，如果其中的某个元件质量不合格，很可能会影响到检测结果。仪表通常是由单通道采集模块或是单通道采集电路的结构，当然多通道采集同样可以。但是随着技术的发展，检测系统应该提升检测运行的便捷性，检测器材体积越小，越能提升工作的便捷性，但是应保证检测装置精准识别石油化工生产区域内可燃或有毒气体的检测精度。在实际应用中，系统在使用过程中可能出现故障，针对这种问题可以将二次仪表开关报警信号通讯到DCS系统，这样便能分享数据，便于后台人员监控生产环境内可燃和有毒气体的报警情况，保障工作人员的生命安全。

目前，我国大部分检测的装置多采用报警检测系统，该系统配置的元件主要为I/O卡件以及控制器等，采用这种方式设置系统具有较好的应用效果。根据GB/T50493文件要求，“可燃及有毒气体检测报警系统应独立于其他系统独立设置”，以往直接进DCS的方式与单独设置可燃和有毒气体检测报警系统相比缺点较多，比如当装置停产检修等情况下，过程控制系统可以停车，但可燃及有毒气体检测报警系统不能停止检测;另外直接进DCS的方式响应速度较为迟缓，一旦生产及储运区域内可燃气体以及有毒气体泄漏，不能在第一时间发出预警，从而使工作存在极大的安全隐患导致设备运行的可靠性不足，难以保障工作人员的人身安全。为此在当下设计可燃及有毒气体检测报警系统时，采用独立的GDS系统成为众多企业的首选。

2 监测系统配置

针对可燃和有毒气体报警点数较多的情况，一般采用独立的GDS系统，既达到功能集成的作用又可以更加有效的监控有毒气体及可燃气体的泄漏情况。国内大型装置中也有这一类的设置，该类设置将安全配置独立于过程控制外，在一定程度上提高安全管理的防范级别。除此之外，控制室内设立了独立的显示器，这样在可燃气体以及有毒气体在生产区内出现时，当其浓度达到一定的范围之后，显示器便能及时地显示出当前气体的浓度并发出报警信号。当装置停工吹扫或检修时，其他系统便会失电停运，但是该系统仍需继续运行，这样便能及时对现场危险环境进行监测，从而保证了生产区内工作人员的生命安全。目前，我国可燃气体报警检测装置设计规范中已经明确规定可燃气体和有毒气体检测，报警需要独立于其他系统设置，其次，装置内可以检测空气中的很多气体成分，发现空气中可燃、有毒气体是否超标，根据安全规范要求进行有毒气体和可燃气体的检测工作，这样能够在极大程度上提高系统的安全性及可靠性。

根据国家安全规定要求，将工作执行能力达到工作要求的装置投入到石油化工生产区内，监测可燃或是有毒气体，一旦工作区内泄漏可燃或有毒气体之后，便能在第一时间发出报警信号。为了提高装置的安全系数，采用单独控制器，并设立独立的操作站与之相应的报警监控设施，将其独立设置。可燃气体和有毒气体检测报警系统是石油化工生产中必须存在的检测装置，报警装置能够有效地检测到生产区域内可燃和有毒气体的泄漏情况，装置运行期间，探头一旦检测到工作区内出现可燃和有毒气体之后，便可以将气体检测器的模拟信号送至到检测报警系统内，报警系统便会在GDS系统上显示相关参数。根据GB/T50493，有安全联锁要求的气体检测器需要单独设置，信号直接进SIS系统参与联锁，执行相应的联锁动作。

除此之外，气体检测器也需要根据工作环境、释放源的特性等进行合理布置，尽量靠近释放源，布置在可燃气体和有毒气体容易聚集的地点。其安装高度应根据被测介质气体特性而定。如安装位置或高度不合理则会形成较大的安全隐患，无法达到预期的检测效果，难以利用可燃和有毒气体检测报警系统保证工作区域中人员的安全。

3 工业项目主要控制系统

现代工业项目是由多套化工生产装置及公用工程装置组成的，各生产装置之间通过各种物料相互联系，使生产装置与公用工程装置构成了一个有机整体。化工生产装置都配置了用于过程控制和数据采集的分散型控制系统（DCS），用于生产装置安全联锁保护的SIS，用于生产环境监测的GDS等。

工业项目的地域较大，生产装置现场中的操作人员较少。为减少信号线路的长度，采用中心控制室和现场仪表机柜室相结合的方式，中心控制室设置在远离生产装置的安全区域，现场仪表机柜室设置在紧邻生产装置的适当区域。该模式下按照安装区域可大致划分为以下5个部分，各部分的安装位置是相对固定的。

1）安装在生产装置现场的有温度、压力、液位、流量、成分分析等检测仪表和控制阀、切断阀等执行类仪表。

2）安装在现场仪表机柜室内的控制站（器），包括电源柜、系统柜、安全栅柜、继电器柜、接线端子柜及仪表控制系统的一层网络柜等设备。

3）现场仪表机柜室与中心控制室的机柜室之间相连接的不同路径的冗余光纤。

4）安装在中心控制室的仪表机柜室内的设备，包括电源柜、各控制系统的二层及三层网络柜、SIS或CCS的远程I/O柜等。

5）安装在中心控制室内的各控制系统的操作站、SIS或CCS的辅助操作台、打印机等设备。现场仪表与安装在现场仪表机柜室内的控制站相连接，控制站与各自的一层网络交换设备相连接;现场仪表机柜室内的各控制系统的网络设备，通过不同路径的光纤与中心控制室的仪表机柜室内的各自控制系统网络设备或SIS，CCS的远程I/O柜等设备相连接;中心控制室内的操作站与中心控制室的仪表机柜室内的各自二层网络设备相连接;SIS或CCS的远程I/O（或控制器）与中心控制室内的辅助操作台，通过仪表信号电缆相连接。

4 其他要求

现场施工人员应严格按照设计人员提供的可燃气体及有毒气体检测报警器平面布置图和仪表安装图来设置及安装检测器，避免因施工失误导致的漏报、误报事故。除固定式气体检测器外，现场还应配备1台便携式可燃气体及有毒气体检测器，便于操作人员在装置内巡检时随身携带使用，检测器可采用烃类可燃气体、氢气、苯类、硫化氢“四合一”的模式

5 结束语

可燃气体和有毒气体检测报警系统是保障石化装置安全生产的有力措施，是企业HSE质量体系建设的重要组成部分，工业项目的GDS的设置应符合工艺生产安全监控的需要，采用独立GDS是比较好的方式。可燃及有毒气体探测器的安装位置及分布数量应合理有效，尽最大努力避免使可燃及有毒气体检测出现漏报、误报，当有可燃及有毒气体超限报警发生时，能有效、及时地提醒工艺操作人员及其他相關人员，采取应对措施避免事故的发生或扩大。

参考文献：

[1]吴斌.可燃有毒气体检测报警系统设计探讨[J].石油化工自动化，2017，53（03）：18-20，36.

[2]张亮辉.可燃气体和有毒气体检测报警系统工程标准设计浅析[J].中国石油和化工标准与质量，2016，36（17）：53，55.

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