| 珠江电厂消防报警系统的设计 |
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| 作者：沙 励
2004-10-29 8:51:00 |
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摘 要:介绍了珠江电厂1#、2#机消防报警系统的配置、网络结构、功能及特点。该自动报警系统各设备之间通过主机地址编码实现数据通信,环网式结构使整个系统更为合理。
关键词:报警系统;设备特点;系统功能;设计原则
1 工程概况
广东省珠江电厂Ⅰ期为2 台300 MW 容量的机组,厂区内建筑物及构筑物占地面积约为118 460m2。消防报警系统是在废除原报警系统后,重新针对1#、2# 机的生产厂房、公用系统和辅助车间进行设计的。结合工程改造的具体情况,对消防设施项目的改善工作进行了技术、经济比较,优化处理,该工程自动报警系统采用美国新普利斯( Simplex) 亚洲有限公司的产品。
2 系统配置
2. 1 控制中心配置
1 台8 回路4120 智能型报警主机(位于1#、2#机12. 6 m 层集控室) ;
1 台4 回路4020 智能型报警主机(位于输煤控制室) ;
1 台远程监视终端机( GCC) (位于厂区消防值班室) ;
1 台中文复视屏(位于3#、4#机集控室) ;
1 台消防联动柜(位于1#、2#机集控室) 和2 个气体灭火控制盘。
2. 2 探测设备配置
若干智能感烟、感温探测器、线型感温探测器、手动报警按钮、各种地址码功能模块、警铃、声光报警器等。
3 设备特点
3. 1 火灾自动报警控制器
两总线制智能系统,最大容量1 000 个地址点,总线地址点与硬线地址点任意组合、输入/ 输出点任意组合。
(1) 5 个软件定义手动控制按钮及任意数量手动控制开关,所有联动设备均可自动/ 手动控制;
(2) 可配接中文图形系统GCC、消防电话及消防紧急广播系统。
3. 2 地址码功能模块
(1) 系统可显示每个设备的正确位置和状态;
(2) 探测设备、报警回路和控制继电器可接在同一对线上进行通信;
(3) 区域适配型模块(ZAMs 探测模块、信号模块、控制模块) 使传统式设备具有地址。
3. 3 探测器
(1) 不同的TrueAlarm 探测器采用相同的底座,能很方便地互换来满足不同场合的要求;
(2) 每4 s 钟周期性地监测探测器的状态,并将探测器的输出值数字化,且传输给系统消防报警控制盘;
(3) TrueAlarm 光电式烟感有7 级灵敏度调节,从烟雾浓度每0.3048m 0.2 %至3.7% ,在控制盘可进行灵敏度设定和监视;
(4) TrueAlarm 温感能自复位,可选择为定温或差温操作;
(5) Protectwire 感温电缆作为探测元件,动作可发生在沿其长度范围内任一最先超温的点上,而不需要将其一段特定长度加热后才能触发报警。
4 系统功能
4. 1 对等式网络
对等式网络如图1 所示。全厂自动报警系统由2 台主机(4100 + 4020) 和中文GCC 组成对等式网络。2 台主机之间不仅可交换命令和信息,而且每个报警主机在监视和控制本身所连接设备的同时,也可监视和控制其他盘上的设备。在消防值班室的中文图形命令中心GCC 具备全厂消防系统的监视、远方查询和远方操作功能。
工程设计中采用了对等式网络,解决了以往珠江电厂中只有一处可对报警系统进行监控的缺点,从而达到在主厂房集控室、输煤控制室和消防119报警值班室都能对报警系统进行监控。同时,为防止误操作,设计中对报警主机设定共四级操作员保密级别,从而确保了实际运行中运行人员只有通过正确的授权,才能在相应的4100 、4020 或GCC 上进行该级别的信息阅读和控制。
4. 2 网络中的故障处理
(1) 各报警控制主机和中文GCC 等共同作为网络节点,如果一个节点停止工作,网络接口模板将把此节点置于“旁路”状态,直到其重新工作为止;如果在节点之间的接线发生短路、开路或其他任何形式的通信故障,节点会自动隔绝这段线路。
(2) 在多处线路发生故障的情况下,剩下的节点会自动执行“重组功能”,产生一些“子网络”,这些“子网络”将在这些节点之间保持通信。
5 设计原则
5. 1 总体设计概况
由于工程设计是在废除原1#、2#机消防报警系统的基础上进行的,因此不仅需要介绍新系统,还应了解原报警系统的情况。
(1) 原1#、2#机报警系统采用的日探8AD 型报警主机,全厂共设8 个分区。由于主机为传统区域型控制系统,因此无法做到点对点的监测,即火灾发生时只能以分区显示的方式进行报警。
(2) 新设报警系统是在完全废除原报警系统的基础上进行设计的,新装报警系统与Ⅱ期原报警系统是2 个完全独立的系统。由于Ⅱ期( 3#、4#机)的报警系统仍为传统区域型控制系统,且仍在使用中,考虑到也将逐步进行更新,因此设计中还考虑新装主机容量预留等待Ⅱ期更新时需纳入的报警点。
5. 2 主机功能分区
针对1#、2#机的生产厂房、公用系统和辅助车间进行设计。厂区占地面积大(约为118 460 m2 ) ,建筑物的数量较多(约60 个) ,而且各建筑物的重要程度、生产操作方式和火灾危险性等方面的差别也较大。若只考虑设置1 台报警主机,则由于上述特点和主机本身分区限制,无法做到按火灾危险性划分防火分区。针对上述原因,并根据电厂实际情况,设计中按负荷相对集中的原则共设置2 台报警主机,具体报警区域的划分如下:
(1) 1#主机以主厂房为负荷中心,分设7 条回路对主厂房及周边的附属车间进行监控,并将Ⅱ期缆报子系统纳入Ⅰ期消防主机进行监视(图2) 。
(2) 2# 主机主要对输煤系统进行监控,并纳入除灰负荷及油泵房(图3) 。
(3) 将厂区的报警区域划分后,2 台主机突出的“重点防火区域”如下。
①主厂房、集控楼、网控楼、变压器区( 1# 主机) ;
②制氢站、危险品库、材料油库(包含在1# 主机附属车间及电缆隧道回路中) ;
③输煤系统、点火油罐区( 2# 主机) 。
(4) 划分了厂区内的“重点防火区域”,才能突出防火重点,利于电厂中的运行值班人员在火灾发生时,通迅速查出火情,有效控制火灾范围,有效控制易燃、易爆场所,采取相应的灭火手段,保证电厂正常发电的关键部位、设备和工作人员的安全,减少火灾给电厂带来的综合性破坏。
5. 3 自动灭火方式
对不同的保护对象实施不同的灭火手段,工程中使用的自动灭火方式可分为2 种:一种是水喷雾(淋) 和自动喷水系统,另一种为气体灭火系统。
(1) 水喷雾(淋) 和自动喷水系统
水喷雾(淋) 系统主要用于输煤栈桥与转运站的入口、变压器区、锅炉燃烧器区及电缆夹层。其目的除了火灾发生时迅速灭火外,还有进一步防止火灾蔓延扩大的功能(主要针对输煤栈桥与输煤转动站之间) 。
自动喷水系统主要应用于煤仓间和其他未设置水喷淋系统的输煤栈桥等。火灾发生时,喷头自动感应温度爆破而喷洒水来达到灭火的目的。
(2) 气体灭火系统
以往在火电厂单元控制室灭火设计时,一般都是考虑在单元控制室内设置移动式灭火器及室内消防栓等设施。火灾发生时,先用移动式灭火器灭火,若不成功,则动用消防栓灭火。这种灭火手段简单、实用,投资也较省,但也存在一些缺点。这种灭火手段主要依靠人来灭火,人为的因素较多,在火灾发展迅速并发出大量浓烟或有毒气体时,会造成灭火困难,加大损失。有些电厂采用循环水灭火系统,以水作为灭火介质。在设计中认为控制室内电气控制屏、热工仪表屏等最怕潮湿,一旦遇水就非常麻烦,有些设备甚至要报废。
工程在设计时首先要考虑的是采用何种灭火手段可尽快地扑灭火灾,其次要考虑的是采有何种灭火手段使损失最小。考虑各方面因素后决定在控制室内采用气体介质作为主要的灭火手段。气体造价昂贵,且易误动作,在工程设计中针对误动作的问题,考虑通过2 种方式解决:
①气体介质的喷放由2 组不同类型的探测器(感温和感烟) 来驱动,主机在接收对火灾反应较快的烟感信号后只报警,待同时接收到温感信号后,才延时30 s 发出控制指令开气阀。
②在珠江电厂中,由于气体保护的继电器室外24 h 均有运行人员值班,因此在被保护区域外设置手动/ 自动转换开关,平常置于手动位置,当有报警信号时,由值班人员迅速于现场确认火情,再决定是否开启气阀释放气体介质。
工程中主要针对电厂最重要的集控和网控部分实施气体灭火。具体为网控室中的继电器室、集控室中的锅炉热力配电间和计算机室(由于面积较小)为全淹没系统,火灾发生时,通过在整个房间内充满气体介质从而达到窒息而灭火的目的。集控室中的电子设备间(由于面积较大,且被保护对象主要为控制屏内的设备) 为局部应用气体灭火系统,火灾发生时,气体阀接收不同分区的动作指令,开启相应区的柜内气体喷头动作,释放气体灭火。
5. 4 报警及控制方式
(1) 主要报警手段
按GB 50229 - 96“火力发电厂与变电所设计防火规范”确定需要的保护区域和采取的探测器类型。
工程中多数房间采用光电式烟感探测器;对需要全淹没气体系统保护的房间,采用2 组类型的探测器复合探测;对局部应用气体灭火系统保护的房间,结合被保护对象位于柜内的特点,采用感温电缆探测的方式;对输煤栈桥,考虑到现场环境为多粉尘聚集且清洗不易的特点,采用感温电缆作为探测手段,避免了采用普通探测器带来的探头易污秽、易误报、易损坏的不利因素;对变压器区,考虑到变压器检修、运行的方便及位于室外的特点,采用防爆、防淋管状感温探测器,避免了以往采用感温电缆带来的检修时易折断、采用激光探头时易误报的缺点。
报警主机将分布于全厂各处的烟感、温感等探测信号由总线收集上来,定点、定量发出报警信号和控制信号。
(2) 水喷雾(淋) 系统
系统主要通过探测模块MZ 采集敷设在被保护对象附近的感温电缆(针对电缆夹层、输煤皮带) 或温感探测器(针对变压器及锅炉燃烧器区) 反馈回的报警信号,经确认(人工或自动) 后,由控制模块CZ 自动(或由雨淋阀箱上按钮) 开启雨淋阀,迅速扑灭火灾。
工程设计中水喷雾(淋) 系统有3 种操作方式:
①自动控制
控制室内报警主机通过采集探测器的报警信号,自动发出控制指令,并由控制模块通过硬线连接开启位于现场的雨淋阀,进行喷雾灭火。
②手动控制
考虑到动作的可靠性,手动控制有就地手动和远方手动2 种。就地手动按钮设于现场的雨淋阀箱上,远方手动按钮设于控制室内消防联动柜上。手动控制时,可将自动控制方式闭锁或作为自动控制方式的后备动作保护。
③应急操作
即运行人员现场操作雨淋阀门开启水喷雾系统,应急操作在任何情况下都必须强制执行。
设计中,3 种操作方式的优先级为:应急高于手动、手动高于自动。
(3) 局部应用气体灭火系统(集控室电子设备间)
系统主要通过探测模块MZ 采集敷设在设备间柜内的感温电缆反馈回的报警信号,经确认(人工或自动) 后,由控制模块CZ 自动或手动操作开启气瓶阀,迅速扑灭火灾。
工程设计中,局部应用气体灭火系统有3 种操作方式:
①自动控制
控制室内报警主机通过采集2 组感温电缆同时报警的信号,延时自动发出控制指令,并由控制模块通过硬线连接开启位于现场的气瓶阀,进行气体喷放灭火。
②手动控制
考虑到动作的可靠性及被保护对象外24 h 有运行人员值班的特点,工程中的手动控制只设有就地手动。就地手动按钮设于房间外的气体灭火控制屏上,气体灭火控制屏上不仅设有手动放气按钮,还设有自动/ 手动转换开关、手动紧急停止按钮、放气指示、报警指示、报警发声、复位、故障指示等。选择手动控制时,可将自动控制方式闭锁或作为自动控制方式的后备动作保护。
③应急操作
考虑到自动控制和手动控制万一同时失灵(包括停电) ,设计时,系统设有应急手动启动方式,即运行人员现场操作气瓶阀门,开启气体灭火系统,应急操作在任何情况下都必须强制执行。
设计中,3 种操作方式的优先级为:应急高于手动、手动高于自动。
(4) 全淹没气体灭火系统(继电器室、锅炉热力配电间和计算机室)
系统由报警主机采集烟感与温感组合探测同时反馈回的信号,经确认(人工或自动) 后,由控制模块CZ 自动或手动操作开启气瓶阀,迅速扑灭火灾。
工程设计中,全淹没气体灭火系统有3 种操作方式:
①自动控制
控制室内报警主机当接收到烟感和温感均检测出保护场所存在火灾的信号时,才能延时自动发出控制指令,并由控制模块通过硬线连接开启位于现场的气瓶阀,进行气体喷放灭火。
② 手动及应急控制(同局部应用气体灭火系统) 。
设计中,3 种操作方式的优先级为:应急高于手动、手动高于自动。
(5) 空调、风机的操作
无论何种气体灭火方式和控制方式,在进行气体喷放之前,都必须先停空调、启动排烟风机。工程设计中,由于气体保护的控制室内确有空调和排烟风机,因此设计中考虑了自动和手动2 种控制方式:
①自动控制
主机在确认火警后的延时阶段通过向控制模块发出控制指令,并通过硬线连接同时停空调、开排烟风机,全部操作在气体喷放前完成。
②手动控制
在消防联动柜上设各台空调和风机的操作按钮和运行指示,使运行人员能够在自动方式失灵或闭锁的情况下,手动完成气体喷放前的一系列操作。
(6) 消防联动柜操作
由于珠江电厂在发生火灾时需要联动控制的设备比较分散,而且考虑若自动控制失灵时应有手动紧急启动的手段,因此在集控室设消防联动柜,集中对火灾发生时需联动的主要设备进行手动控制,工程设计中,联动柜上设有如下设备:
①雨淋阀的手动启停按钮和状态指示(水喷雾系统) 。
②集控室电子设备间、网控室继电器室的空调、风机的启停按钮和运行状态指标(气体灭火系统) 。
③消防水泵的启停按钮和运行状态指示(消防供水系统) 。
④功率比对数字显示,3 min 比对一次;
⑤母线电能不平衡率超限报警、比对超限报警提示显示。
针对气体保护区相对独立和保护区外24 h 有运行人员值班的特点,气体灭火系统的手动控制不纳入联动柜,而是集中放在位于防护区外的气体灭火控制屏上,运行人员可在控制屏上完成全部分区的操作。
6 系统总结
1#火灾自动报警集中控制屏设置在单元控制室内,其原因主要考虑到发电厂单元控制室内机、炉、电等专业的运行值班人员较多,而且有当值值长值班。火灾发生时,值长可全面了解火灾情况,统一指挥灭火和安全停机。珠江电厂是大型火力发电厂,其机组停机时间长,停机操作过程复杂,运行人员在发生火灾时,除危及到本人生命安全外,一般都需要坚守岗位,保证机组安全停机。
该套系统在设计上不仅采纳了原有的设计经验,还结合了珠江电厂实际运行的特点,并完全执行了现有的规程。除满足规程规定具有自启动的灭火功能外,还具有定期检测主要消防设备运行状态的功能,从而克服了原报警系统长期不用、用时不动的严重隐患,提高了整套系统的稳定性和实用性,是今后大型火力发电厂保证安全运行的主要手段。随着运行经验的积累,整套系统将越来越完善、可靠。
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