城鎮(zhèn)民用燃氣安全聯(lián)鎖設計

摘要：通過城鎮(zhèn)民用燃氣安全聯(lián)鎖設計，對民用燃氣系統(tǒng)中燃氣泄漏及時報警并聯(lián)鎖切斷供氣線路控制閥門，避免引起火災、爆炸等重大事故的發(fā)生。以新建生產(chǎn)指揮中心廚房操作間為項目背景的條件下，進行安全連鎖設計。安全聯(lián)鎖設計通過可燃氣體報警器、報警控制器、切斷閥等3種儀表實現(xiàn)聯(lián)鎖報警功能，安全聯(lián)鎖設計主要包括：儀表選型、設計注意事項、聯(lián)鎖控制等3部分內(nèi)容。對城鎮(zhèn)民用燃氣進行安全聯(lián)鎖設計，大大降低了由于燃氣泄漏發(fā)生重大事故的概率，為以后同類設計提供了借鑒。
關(guān)鍵詞：可燃氣體報警器；報警控制器；聯(lián)鎖；控制

    隨著國民經(jīng)濟的迅速發(fā)展，城鎮(zhèn)民用燃氣應用范圍不斷增加。民用燃氣在使用過程中，如果發(fā)生泄漏將會引起火災、爆炸等重大事故。為了避免事故的發(fā)生，需要對可能泄露燃氣的地點通過可燃氣體報警器進行檢測、報警并且由報警控制器聯(lián)鎖自動切斷燃氣線路控制閥門，排除險情。

1 儀表選型
1．1 可燃氣體報警器
1．1．1 可燃氣體報警器原理
    可燃氣體報警器由檢測和聲光報警器兩部分組成，可燃氣體報警器檢測部分的原理是儀器的傳感器采用檢測元件與固定電阻和調(diào)零電位器構(gòu)成檢測橋路。橋路以鉑絲為載體催化元件，通電后鉑絲溫度上升至工作溫度，空氣以自然擴散方式或其它方式到達元件表面。當空氣中無可燃性氣體時，橋路輸出為零，當空氣中含有可燃性氣體并擴散到檢測元件上時，由于催化作用產(chǎn)生無焰燃燒，使檢測元件溫度升高，鉑絲電阻增大，使橋路失去平衡，從而有一電壓信號輸出，這個電壓的大小與可燃性氣體濃度成正比，信號經(jīng)放大，模數(shù)轉(zhuǎn)換，通過液體顯示器顯示出可燃性氣體的濃度；聲光報警器的原理是當被測可燃性氣體濃度超過限定值時，經(jīng)過放大的橋路輸出電壓與電路探測設定電壓，通過電壓比較器，方波發(fā)生器輸出一組方波信號，控制聲，光探測電路，蜂鳴器發(fā)生連續(xù)聲音，發(fā)光二極管閃亮，發(fā)出探測信號。
1．1．2 可燃氣體報警器選型依據(jù)
    1)報警器的防爆等級應符合危險區(qū)的防爆等級。根據(jù)被檢測的可燃性氣體的類別、級別、組別選擇檢測器的防爆等級(類別、級別、組別不應低于使用場所被檢測氣體的類別、級別、組別)；
    2)可燃氣體報警器一般選用催化燃燒型(宜選用隔爆型)，由于有催化劑促進燃燒反應，就有催化劑中毒問題，不要再含有硫或者鹵化物的環(huán)境中使用，或者選用抗毒化的報警器。也可選用其他類型的檢測器；
    3)根據(jù)現(xiàn)場情況，宜選擇非接觸式(磁棒式或遙控式)，無需開蓋即可進行現(xiàn)場校驗；
    4)報警器有零漂和壽命問題，應該經(jīng)常校驗和維護，并保持擴散口的暢通。
1．1．3 設計選用的可燃氣體報警器
    設計選用點型可燃氣體報警器，該報警器具有以下特點：
    1)采用高靈敏氣體傳感器，抗中毒性好，抗干擾能力強；2)自動零點、靈敏度校準，自動曲線補償；3)故障自動監(jiān)測；4)超量程限流保護、反極性保護；5)節(jié)能、功耗小、帶負載能力強；7)輸出4～20 mA標準信號；8)可直接接入DCS／EDS／PIC／RTU控制系統(tǒng)；9)可接防爆聲光報警器；10)與傳統(tǒng)可燃氣體報警器比較，傳感器為可拆卸式，當傳感器出現(xiàn)故障時，可在現(xiàn)場對傳感器進行更換，不需要更換整個可燃氣體報警器，能節(jié)約大量維護成本。
1．2 報警控制器
1．2．1 報警控制器選型依據(jù)
    1)聲報警信號能手動消除，再次有報警信號輸入時仍能發(fā)出報警；2)電源電壓發(fā)生±10％變化時，指示報警精度不得降低；3)報警控制器應具有聯(lián)鎖保護用的開關(guān)量輸出功能；4)報警控制器應具有相對獨立、互不影響的的報警功能，并能區(qū)別和識別報警場所位號；5)報警控制器應具有通過通訊線實現(xiàn)與上位機進行通訊的功能。
1．2．2 設計選用的報警控制器
    設計選用8通道壁掛式報警控制器，該控制器具有以下特點：
    1)通道卡可接收4～20 mA信號和開關(guān)量信號(帶檢線功能)輸入；2)可配接可燃氣體探測器、有毒有害氣體探測器、氧氣探測器、火焰、煙感探測器等多種設備；3)數(shù)據(jù)單位可選擇PPM、LEL、％VOL、空白；4)通道數(shù)量1～8可選；5)通道卡獨立顯示各通道監(jiān)測信息，具備4位有效濃度數(shù)字顯示，精度達0．000～9 999；6)主控卡中文液晶操作界面，可集中監(jiān)管顯示通道的系統(tǒng)信息，并提供整機報警、故障繼電器輸出；7)主控卡可通過RS-485與上位機通訊；8)通道卡和主控卡均可進行數(shù)據(jù)設置和查詢；9)每通道三級報警值設定，不同聲光信號指示不同報警級別；10)報警模式包括上升報警，下降報警，上下限報警3種，適用不同探測器需要；11)每通道3個無源繼電器輸出，5 A／250 V，對應三級報警及故障可選；12)每通道獨立輸出對應4～20 mA模擬信號。
1．3 電動切斷閥
1．3．1 電動切斷閥選型依據(jù)
    1)閥體的額定壓力、工作溫度、耐腐蝕性和材質(zhì)，不應低于對燃氣管線材質(zhì)的要求；2)閥體材質(zhì)，一般情況下可選用鑄鋼或鍛鋼。有特殊要求時，可選用不銹鑄鋼、不銹鍛鋼或其它特殊材質(zhì)；3)電動切斷閥的功率和報警控制器繼電器輸出功率相匹配；4)一般情況下宜選用聚四氟乙烯填料。
1．3．2 設計選用的切斷閥
    由于切斷閥現(xiàn)場安裝位置附近無儀表風線，因此，設計選用電動切斷閥，該切斷閥具有以下特點：1)直接接收計算機或控制器等輸出控制信號；2)220VAC電源，根據(jù)閥位反饋信號與設定值比較偏差對執(zhí)行機構(gòu)驅(qū)動電機進行智能步距調(diào)整(PID調(diào)節(jié))，以實現(xiàn)與執(zhí)行機構(gòu)配套的閥門或其他裝置開度的精確定位。其核心控制部件電子式伺服控制器應用現(xiàn)代數(shù)字技術(shù)，對DCS／PIC規(guī)范設計而成，集信號采集、處理、反饋、控制于一體；3)定位精度可達0．3％以上。可控硅輸出，動作時間快，輸出穩(wěn)定。

2 設計注意事項
2．1 可燃氣體報警器設計注意事項
    1)當檢測比空氣輕的燃氣(人工氣和天然氣等)時，檢測報警器與燃具或閥門的水平距離不得大于8 m，安裝高度應距頂棚0．3 m以內(nèi)，且不得設在燃具上方；2)當檢測比空氣重的燃氣(液化石油氣和液化石油氣混空氣等)時，檢測報警器與燃具或閥門的水平距離不得大于4 m，安裝高度應距地面0．3 m以內(nèi)：3)燃氣濃度檢測報警器的報警濃度應按國家現(xiàn)行標準確定。距檢測報警器1 m處的聲壓級不得低于70 dB。
2．2 報警控制器設計注意事項
    1)報警控制器應安裝在消防中心，值班室等有人值班的非防爆場所，嚴禁安裝在防爆場所；2)報警控制器安裝在墻上是，其底邊距地面的高度宜為1．3～1．5 m，靠近其門軸的側(cè)面距離不應小于0．5 m；3)控制權(quán)錢應安裝牢固，不得傾斜。安裝在輕質(zhì)墻面上時，應采取加固措施；4)引入控制器的電纜或?qū)Ь€應配線整齊，避免交叉，并應固定牢靠；5)控制器的接地應牢固，并有明顯標志。
2．3 切斷閥設計注意事項
    1)切斷閥應設在用氣場所的燃氣入口管、干管或總管上；2)切斷閥宜設在室外；3)切斷閥前應設手動切斷閥；4)切斷閥宜采用自動關(guān)閉、現(xiàn)場人工開啟型，當濃度達到設定值時，自動關(guān)閉切斷閥；5)當系統(tǒng)斷電時，切斷閥始終處于關(guān)閉狀態(tài)。

3 聯(lián)鎖控制
    根據(jù)項目實際情況，本次設計設置3臺可燃氣體報警器、1臺電動開關(guān)閥及1臺報警控制器來實現(xiàn)可燃氣體濃度檢測、報警并聯(lián)鎖切斷供氣線路主管線電動開關(guān)閥的功能，具體邏輯聯(lián)鎖控制圖如圖1所示。

    圖中的邏輯聯(lián)鎖功能主要通過報警控制器實現(xiàn)，由圖1可以看出可燃氣體報警器GIT-001、GIT-002、GI-003各輸出一個高高報警信號進報警控制器，當3個可燃氣體報警器其中任意一個檢測到的可燃氣體濃度達到或超過50 ppm時，報警控制器都會輸出一個控制信號，切斷電動開關(guān)閥HV-101。

4 結(jié)束語
    城鎮(zhèn)民用燃氣安全聯(lián)鎖設計可以滿足城鎮(zhèn)燃氣安全需求，其穩(wěn)定性，準確性和可靠性達到了設計指標，本文結(jié)合設計經(jīng)驗，文章做出的整理和總結(jié)，希望能夠為同行的同類設計提供借鑒。