一、石化儲罐區(qū)火災(zāi)監(jiān)測概述

1.1石化儲罐區(qū)的火災(zāi)危險性質(zhì)罐區(qū)儲運的油品大部分都是屬于甲類和甲A類火災(zāi)危險性介質(zhì)，通常以液態(tài)形式在常溫增加壓力條件下儲存，具有氣液兩相的性質(zhì)。其火災(zāi)危險性主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

（1）易揮發(fā)。以夜態(tài)形式儲存釋壓后立即揮發(fā)為氣體，氣化后體積膨脹250-300倍，并急劇擴散蔓延。

（2）相對密度大（空氣的1.5-2倍）。比空氣重，容易停滯和積聚在電纜溝、下水道等低洼處，易與空氣形成爆炸性混合氣體，一旦達到爆炸極限，遇火源便可以燃燒、爆炸。

（3）易燃、易爆。閃點低，著火溫度比一般可燃氣體溫度低（約為400-530℃），危險性大，與空氣接觸后形成爆炸性混合氣體，爆炸極限是2.1%-9.5%（體積比），可被小火星點燃，爆炸速度為2000-3000m/s。

（4）燃燒熱值高。熱值大于15605.5KJ/KG（91272KJ/m3），火焰溫度高達2120℃，輻射熱強，極易引燃、引爆周圍的易燃、易爆物質(zhì)，使火勢擴大。

（5）易膨脹。儲罐屬于壓力容器，儲存在容器內(nèi)的油品，在一定的額溫度和飽和蒸氣壓下處于氣液共存的平衡狀態(tài)。隨著溫度的升高，液態(tài)體積會不斷膨脹，氣態(tài)壓力也會不斷增大，氣體泄漏的可能性也就越大。

（6）有腐蝕性。內(nèi)腐蝕可以不斷地使容器壁變薄，從而導(dǎo)致容器的耐壓強度，縮短容器的使用年限，導(dǎo)致容器穿孔漏氣或爆裂，引起火災(zāi)爆炸事故。

（7）易產(chǎn)生靜電。油品從管口、噴嘴或破損處高速噴出時能產(chǎn)生靜電，靜電電壓可高達數(shù)千乃至數(shù)萬伏。根據(jù)測定，當靜電電壓在350-450V時，所產(chǎn)生的放電火花就能引起可燃氣體燃燒或者爆炸。

1.2石化儲罐區(qū)的火災(zāi)監(jiān)測意義

隨著我國經(jīng)濟發(fā)展，石油化工企業(yè)不斷增加，帶來了廣泛的石化儲罐區(qū)消防安全問題。鑒于石化儲罐區(qū)特殊的火災(zāi)危險性，在罐區(qū)內(nèi)設(shè)計安裝火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)具有實際意義，通過遠程實時在線監(jiān)控手段保障生產(chǎn)過程安全，防患于未然。

二、石化儲罐區(qū)火災(zāi)監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范及原則

2.1系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范

石化儲罐區(qū)火災(zāi)監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計、制造、檢查、試驗、特性及施工都應(yīng)遵守主要標準如下：

《石油化工企業(yè)設(shè)計防火規(guī)范》GB50160-2008

《火災(zāi)報警控制器》GB4717-2005

《火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》GB50116-98

《火災(zāi)自動報警系統(tǒng)施工驗收規(guī)范》GB50166-92

《線型光纖感溫火災(zāi)探測器》GB/T21197-2007

《火災(zāi)顯示盤通用技術(shù)條件》GB17429-1998

《消防聯(lián)動控制系統(tǒng)》GB16806-2005

《電氣裝置工程施工及驗收規(guī)范》GB50258-96

《爆炸和火災(zāi)危險環(huán)境電力裝置設(shè)計規(guī)范》GB50058-1992

2.2系統(tǒng)設(shè)計原則

（1）火災(zāi)監(jiān)測儀表大部分是露天安裝，首先需要選擇防爆類型的儀表，防護等級一般應(yīng)為IP65以上；因罐區(qū)環(huán)境復(fù)雜，罐頂?shù)谋O(jiān)測儀表不需要電信號工作；工作條件需要滿足高溫高濕熱的環(huán)境要求。

（2）充分考慮生產(chǎn)過程復(fù)雜的工藝安全因素、被保護對象火災(zāi)特殊性、火災(zāi)蔓延和連鎖反應(yīng)問題，實現(xiàn)消防安全與生產(chǎn)工藝相結(jié)合。

（3）通過計算機通信、控制與信息的有機結(jié)合，實現(xiàn)不同消防安全單元或區(qū)域、不同消防安全監(jiān)控設(shè)備的信息交互。

（4）進行消防安全信息化管理，實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的圖形化及可透視性、消防安全事故分析診斷。綜合分析監(jiān)測數(shù)據(jù)，及時產(chǎn)生報警信號及聯(lián)動控制信號，有效啟動現(xiàn)場滅火設(shè)備。

三、光纖光柵感溫火災(zāi)報警系統(tǒng)顯著優(yōu)勢

PI-8F24AC系列光纖光柵線型感溫火災(zāi)探測系統(tǒng)是北京品傲光電科技有限公司為石化消防行業(yè)用戶專門開發(fā)的一套新型的在線感溫火災(zāi)探測系統(tǒng)。該系統(tǒng)是通過CCC認證的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品，其設(shè)計思想是：系統(tǒng)采用分散式就地安裝的前端設(shè)備（如油罐測溫裝置），用多路光纜將這些前端設(shè)備連接起來構(gòu)成油罐火災(zāi)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)；通過開關(guān)量接口連接消防火災(zāi)報警器構(gòu)成油庫火災(zāi)監(jiān)控管理系統(tǒng)。采用該系統(tǒng)的優(yōu)點是：設(shè)備就地安裝，省略諸多中間環(huán)節(jié)，避免潛在事故隱患；綜合利用石化系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)的信息全面的優(yōu)勢，加快火災(zāi)報警速度，避免石油化工行業(yè)的損失。

PI-8F24AC系列光纖光柵線型感溫火災(zāi)探測系統(tǒng)的顯著優(yōu)勢有：

a.以光纖光柵傳感技術(shù)為基礎(chǔ)，實現(xiàn)了無電檢測，本質(zhì)安全防爆，適合于各種易燃易爆場合使用；

b.光纖光柵抗強電磁干擾、抗雷擊、耐腐蝕性好，環(huán)境適應(yīng)性強；

c.可采用分布式測量方式，形成光纖傳感網(wǎng)絡(luò)，溫度布置靈活方便；

d.光纖光柵可實時現(xiàn)場溫度測量，靈敏度高、響應(yīng)時間短、溫度精度高；

e.采用先進成熟的--技術(shù)，產(chǎn)品性能穩(wěn)定可靠，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，安裝簡單，維護方便，使用壽命長。。

f.自動對光柵傳感器所在區(qū)域進行實時巡檢，檢測現(xiàn)場溫度的異常波動，實現(xiàn)早期火災(zāi)報警。

g.光纖光柵報警后可自動恢復(fù)重復(fù)使用，監(jiān)測現(xiàn)場的傳感器免維護；

h.可根據(jù)實際情況對光纖光柵感溫火災(zāi)探測器的報警閾值進行現(xiàn)場設(shè)定，滿足工程現(xiàn)場需要；采用兩級報警方式，報警溫度可遠程設(shè)置，有效地防止了誤報警；

i.以圖文形式實時顯示相應(yīng)監(jiān)測點的溫度值和溫度變化曲線，監(jiān)視位置和溫度可顯示，報警監(jiān)視直觀方便方便管理人員操作和維護。

j.各個監(jiān)測點的溫度和報警信息都保存到光纖光柵感溫火災(zāi)探測器的大容量儲存器內(nèi)，可查看各監(jiān)測點的歷史溫度變化曲線，為決策和維護提供數(shù)據(jù)支持。

四、石化不同類型儲罐區(qū)的火災(zāi)監(jiān)測方法針對石化行業(yè)不同類型的儲罐，火災(zāi)監(jiān)測方法有所不同，具體如下：

【拱頂油罐的火災(zāi)監(jiān)測】

圖1為光纖光柵線型感溫火災(zāi)探測系統(tǒng)在拱頂罐的應(yīng)用。將光纖光柵感溫單元鏈路直接固定安裝在罐頂與罐壁交界處，作為一個報警區(qū)域，同理其他拱頂罐以同樣的方式設(shè)置報警區(qū)域，。每間隔1m安裝一個固定卡固定監(jiān)測光纜，將監(jiān)測光纜及固定卡用2個高強力磁鐵吸附在罐體表面，如有合適的螺栓也可用M10螺母將固定卡固定在螺栓上。

圖1.拱頂罐的火災(zāi)監(jiān)測系統(tǒng)

【球形油罐的火災(zāi)監(jiān)測】

圖2為光纖光柵線型感溫火災(zāi)探測系統(tǒng)在球形油罐的應(yīng)用。將光纖光柵感溫單元分為多圈，圍繞球罐布設(shè)，每一圈之間的間距約為3米左右，也可以沿著球罐上的消防管道布設(shè)，按照球罐上下兩部分為兩個報警區(qū)域，分光器安裝在球罐支撐柱上。采用Ω型卡子（如圖3）固定，每間隔1米安裝一個固定卡。

圖2.球罐安裝示意圖            圖3.傳感器安裝示意圖

【外浮頂罐的火災(zāi)監(jiān)測】

圖4為光纖光柵線型感溫火災(zāi)探測系統(tǒng)在外浮頂罐上的應(yīng)用。用專門的固定卡或?qū)崮z把光纖光柵溫度探頭固定在外浮盤邊緣或（二次）密封圈上，作為一個報警區(qū)域，傳輸光纜穿直徑為20mm的鍍鋅鋼管沿罐體外上引到罐頂，然后沿著可移動的樓梯敷設(shè)到光纖接線盒，光纖接線盒安裝在浮頂罐的頂部，從光纖接線盒引出單模光纖連接測溫光柵，這里需要注意的是傳輸光纜的長度必須可以保證讓浮頂頂從-低位置到達-高位置，要預(yù)留足夠伸縮余量盤于浮盤上。

圖4.外浮頂罐安裝示意圖

火災(zāi)監(jiān)測系統(tǒng)圖如5所示

圖5.外浮頂罐火災(zāi)監(jiān)測系統(tǒng)圖

【內(nèi)浮頂罐的火災(zāi)監(jiān)測】

光纖光柵線型感溫火災(zāi)探測系統(tǒng)在內(nèi)浮頂儲罐上的應(yīng)用。用專門的固定卡或?qū)崮z把光纖光柵溫度探頭固定在浮艙與罐內(nèi)壁密封圈結(jié)合處，作為一個報警區(qū)域，連接光纜的接線盒固定在通氣孔外，進入通氣孔內(nèi)部的單模光纜的長度必須可以保證讓浮頂從-低位置達到-高位置，外部連接光纜的做法與外浮頂罐相同。

五、光纖光柵線型感溫火災(zāi)探測系統(tǒng)介紹

5.1系統(tǒng)拓撲圖

PI-8F24AC系列光纖光柵線型感溫火災(zāi)探測系統(tǒng)由光纖光柵感溫單元、信號處理單元、光纜接續(xù)盒、傳輸光纜組成。該系統(tǒng)提供被檢測區(qū)域內(nèi)的實時溫度監(jiān)測，系統(tǒng)可根據(jù)用戶要求對被監(jiān)測對象任意分區(qū)，實時監(jiān)測全部溫度點。

如下圖6為光纖光柵線型感溫火災(zāi)探測系統(tǒng)圖：

為了與其它系統(tǒng)更好地連接，光纖光柵線型感溫火災(zāi)探測系統(tǒng)采用標準通訊接口和通訊協(xié)議：RS－485、RS－232和ETHERNETIEEE802.3規(guī)范，支持IPX及TCP/IP協(xié)議，由于采用ETHERNET標準，系統(tǒng)可與管理網(wǎng)互連。

光纖光柵線型感溫火災(zāi)探測系統(tǒng)方案包括以下相互關(guān)聯(lián)的子系統(tǒng)：

傳感器與傳輸系統(tǒng)：

該系統(tǒng)應(yīng)用先進的準分布式光纖光柵傳感技術(shù)，通過光纖光柵感溫火災(zāi)探測器，將被測的溫度量值轉(zhuǎn)換成便于記錄及再處理的光信號。由于從光纖光柵感溫火災(zāi)探測器輸出的信號為光信號，所以可以直接通過光纜進行遠距離傳輸。光纖光柵良好的耐環(huán)境性能也為隧道長時期的安全監(jiān)控提供了可靠的保障。

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)：

該系統(tǒng)的功能：光纖光柵感溫火災(zāi)探測器所產(chǎn)生的光信號經(jīng)光纜的遠程傳輸，然后通過放置在監(jiān)控室的光纖光柵溫度火災(zāi)探測信號處理器直接進行數(shù)字量識別并轉(zhuǎn)換為物理量，記錄的數(shù)據(jù)可以在計算機終端顯示、記錄、保存或直接進入監(jiān)測數(shù)據(jù)庫。

監(jiān)測管理系統(tǒng);

該系統(tǒng)的目的是根據(jù)各監(jiān)測項目的特點，使各種不同類型的數(shù)據(jù)通過恰當?shù)慕M織被有效地儲存起來。在保證必要信息儲存的前提下，盡量減少數(shù)據(jù)冗余度。

該管理系統(tǒng)能方便地從數(shù)據(jù)量系統(tǒng)中獲取數(shù)據(jù)，同時數(shù)據(jù)可以被不同用戶方便地調(diào)用。

5.2系統(tǒng)工作原理

北京品傲光電科技有限公司研發(fā)的光纖光柵線型感溫火災(zāi)探測系統(tǒng)使用光纖作為感溫元件和信號傳輸介質(zhì)，為提高光纖對溫度的敏感程度及準確定位能力，采用國際-先進的光纖局部加工技術(shù)，在普通單模光纖上制作一系列的溫度敏感區(qū)——光纖光柵，這些敏感區(qū)可以精確、靈敏地探測到周圍溫度的細微變化，而光纖的其他部分只是用于信號傳輸，對機械應(yīng)力和環(huán)境干擾不敏感，從而保證整個光纖光柵感溫探測系統(tǒng)的高靈敏性和低誤報率。其基本原理是利用光柵感溫探頭內(nèi)部敏感元件——光纖光柵反射的光學(xué)頻譜對溫度的敏感特性，通過光纖光柵溫度報警儀顯示表頭內(nèi)部各功能模塊完成對光纖光柵傳感器的輸入光源激勵/輸出光學(xué)頻譜分析和物理量換算，以數(shù)字方式給出各監(jiān)測點的溫度信息，并根據(jù)預(yù)先設(shè)定的報警溫度設(shè)定值和報警溫升速率實時給出火災(zāi)預(yù)警和報警信號。

5.3系統(tǒng)主要組成及介紹

光纖光柵線型感溫火災(zāi)探測器PI-8F24AC-B型由光纖光柵感溫敏感單元、信號處理器和光纖（纜）的接續(xù)部分構(gòu)成。如下圖2為光纖光柵線型感溫火災(zāi)探測器PI-8F24AC-B型典型的系統(tǒng)組成。

1)光纖光柵感溫敏感單元

感溫敏感單元包括光纖光柵、密封殼體及引出光纜三部分。其工作原理為通過對沿光纜遠程傳輸來的入射寬帶ASE光源（總功率小于20mW）進行選擇性反射，將被檢測的溫度量轉(zhuǎn)換為波長線性變化的窄帶反射光信號，沿入射光纜原路返回。光纖光柵感溫敏感單元安裝布設(shè)在油罐、隧道等需要進行火災(zāi)監(jiān)測的危險區(qū)域，通過光纜連接到監(jiān)控室等安全區(qū)域內(nèi)放置的信號處理器，從而實現(xiàn)對火災(zāi)的實時探測。每一通道的敏感部件由多個（-多24個）感溫敏感單元串接組成。

2)信號處理單元

信號處理器是光纖光柵線型感溫火災(zāi)探測器PI-8F24AC系列聯(lián)網(wǎng)時的核心單元，它一方面負責把監(jiān)測現(xiàn)場的數(shù)據(jù)進行處理、分析，根據(jù)用戶設(shè)置判斷是否發(fā)出相應(yīng)的聲光報警信號，并將報警信息傳送至報警控制器，在需要時向遠程服務(wù)器發(fā)送相關(guān)信息完成遙信遙測；另一方面提供現(xiàn)場監(jiān)測所必需的寬帶光。同時它還配備了串行接口，以便與廠站內(nèi)其它智能設(shè)備進行通訊。信號處理器由下列硬件組成：寬帶光源、光纖耦合器、數(shù)據(jù)采集模塊、CPU主控電路、通訊接口、光開關(guān)、聲光報警指示模塊、電源模塊等，主要實現(xiàn)光信號的輸出和數(shù)據(jù)的采集和處理分析，如圖9所示。

信號處理單元的主要功能如下：

a.向監(jiān)測現(xiàn)場提供寬帶光源：實現(xiàn)監(jiān)測現(xiàn)場的無電監(jiān)測，采集來自監(jiān)測現(xiàn)場的溫度信息（波長變化量）；

b.與后臺機通訊：實時將采集到的數(shù)據(jù)傳送到后臺機，在后臺機上可以通過圖形、曲線等工具直觀地看到整個系統(tǒng)的運行工況；

c.調(diào)試功能：系統(tǒng)可配置調(diào)試接口，用筆記本電腦可以輕松地查看所有數(shù)據(jù)庫。