高曉明, 萬旻開

(中國海誠工程科技股份有限公司, 上海 200031)

卷煙廠火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)

高曉明, 萬旻開

(中國海誠工程科技股份有限公司, 上海 200031)

結(jié)合GB 50116—2013、GB 25506—2010等國家規(guī)范，結(jié)合沈陽卷煙廠、南京卷煙廠、貴定卷煙廠項(xiàng)目實(shí)例,分析了火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)。指出探測器選擇除了要針對介質(zhì)，還要適應(yīng)建筑環(huán)境和生產(chǎn)環(huán)境;消防聯(lián)動(dòng)設(shè)備在本區(qū)域內(nèi)不需做手動(dòng)控制，配合消防控制中心的圖形顯示裝置或網(wǎng)絡(luò)控制器以實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)監(jiān)控。

卷煙廠; 火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng); 消防聯(lián)動(dòng)控制; 手動(dòng)直接控制

0 引 言

目前,卷煙廠的自動(dòng)化程度越來越高,各種昂貴設(shè)備、儀器的使用也越來越多,再加上產(chǎn)品高價(jià)值的特性及特殊的產(chǎn)生環(huán)境,使得卷煙廠對火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)越來越重視。

本文結(jié)合GB 50116—2013《火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》、GB 25506—2010《消防控制室通用技術(shù)要求》等國家相關(guān)規(guī)范,分析了沈陽卷煙廠、南京卷煙廠、貴定卷煙廠的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)。

1 探測器選型

1.1 聯(lián)合工房制絲車間探測器選型

制絲車間環(huán)境潮濕,有微量粉塵,建筑高度約為16 m,8 m處設(shè)有鋼格柵(鏤空型),因此采用感煙型探測器。

有行業(yè)專家出于可靠性的考慮,傾向于采用點(diǎn)式光電感煙探測器,安裝在鋼格柵下部,需另配置擋煙板。該方案不易施工且影響美觀。近年來,線型探測器和特種探測器的性能已逐步提高,完全可以用大空間探測器取代傳統(tǒng)點(diǎn)式探測器。

目前,卷煙廠制絲車間普遍采用的是紅外對射感煙探測器和空氣采樣探測器。

紅外對射感煙探測器的工作原理是減少紅外發(fā)光器發(fā)射到收光器的光束光量來判定火災(zāi),報(bào)警靈敏度一般為30%～50%減光率,靈敏度偏低。

空氣采樣探測器的原理是由氣泵主動(dòng)吸氣,經(jīng)激光分析判斷是否出現(xiàn)煙霧顆粒。從用戶使用情況來看,該類探測器在制絲車間的使用情況并不理想,粉塵和水汽極易堵塞采樣管。根據(jù)用戶反饋,新裝的空氣采樣探測器2～3個(gè)月反吹一次,一年后平均半月就需要反吹一次。

因此,卷煙廠的制絲車間多采用紅外對射探測器(鋼格柵下、屋面下各布置一層,以減少熱屏障造成的影響)或空氣采樣和紅外對射探測器的組合(鋼格柵下采用紅外對射探測器來解決熱屏障問題,屋面下粉塵密度較低而采用空氣采樣探測器)。

在紅外對射感煙探測器的基礎(chǔ)上,又開發(fā)出光截面感煙探測器和雙鑒式成像感煙探測器。

光截面感煙探測器在紅外線感應(yīng)的基礎(chǔ)上增加了光譜分析。紅外線感應(yīng)和光譜分析組成“與”邏輯關(guān)系,探測器只能輸出一級報(bào)警信號,非多級報(bào)警。

光截面感煙探測器大大降低了誤報(bào)率,但后臺控制器較多,與火災(zāi)報(bào)警主機(jī)協(xié)同工作較困難,需配置多臺防火并行處理器和視頻切換器,其接收器除了連接信號線、電源線,還要連接視頻電纜。如貴定卷煙廠煙葉醇化庫項(xiàng)目,平均一棟倉庫設(shè)有100個(gè)接收器,每個(gè)接收器連接1根視頻電纜,則8棟倉庫就有800根視頻電纜需要送至消控中心的視頻切換器,即便對原方案進(jìn)行了優(yōu)化(在每棟倉庫增設(shè)光端機(jī)匯集視頻信號,外線部分精簡為8路光纜),但在消控中心的光端機(jī)接收端后仍有大量線纜接頭。

雙鑒式成像感煙探測器使用LED雙波長煙霧探測技術(shù),通過對比紅外光、紫外光信號,排除灰塵顆粒或固態(tài)雜物的干擾。GB 50116—2013第5.3.2條強(qiáng)調(diào),因震動(dòng)產(chǎn)生位移的場所不宜使用線性光束感煙探測器,但雙鑒式成感探測器的CMOS成像技術(shù)擴(kuò)大了探頭的對準(zhǔn)范圍,能有效克服震動(dòng)、位移帶來的影響,抗干擾能力優(yōu)于紅外對射探測器,可接入報(bào)警總線,預(yù)計(jì)在煙草行業(yè)會有很好的應(yīng)用前景。

1.2 除塵間探測器選型

除塵間屬于爆炸性粉塵環(huán)境22區(qū),受除塵設(shè)備影響,室內(nèi)凈高一般在8 m以上,普通的感溫、感煙和紅外對射探測器都不適合。GB 50116—2013第5.4.2條明確,空氣采樣探測器(必須有過濾網(wǎng)和管路自清洗功能)可以使用于灰塵較大的場所。

除塵間的粉塵含油脂(油脂來自添加于煙絲的香精香料),相比制絲車間,粉塵更易堵住空氣采樣管?？刹捎梅辣忘c(diǎn)式感煙探測器(價(jià)格低),即使經(jīng)常更換也不會增加太多成本,GB 50116—2013雖然表示不宜使用,但在這種特殊環(huán)境下可選用。

云霧室極早期報(bào)警探測器通過遮光技術(shù)統(tǒng)計(jì)特定直徑的粒子數(shù)量,從而分析火情,降低誤報(bào)風(fēng)險(xiǎn),但由于業(yè)主反映其靈敏度過高,造價(jià)高昂,在煙草行業(yè)未得到推廣。

1.3 煙葉醇化庫探測器選型

煙葉醇化庫內(nèi)因使用殺蟲劑(磷化鋁)會導(dǎo)致有色金屬被嚴(yán)重腐蝕,因此煙草存儲倉庫的報(bào)警、滅火、照明等系統(tǒng)應(yīng)有針對性地選用密封電氣設(shè)備,所有電線電纜必須敷設(shè)在密封線管中。

火災(zāi)探測器主要選用紅外對射、光截面、空氣采樣三種形式。貴定卷煙廠醇化庫分別使用紅外對射和光截面兩種探測器,處理方法是在紅外對射探測器外加裝透明罩;光截面探測器本身具備防腐外殼,可直接安裝。沈陽卷煙廠選用空氣采樣探測器,處理方法是將探測器主機(jī)安裝在庫房外(庫房外部并非室外,而在北方嚴(yán)寒氣候下主機(jī)易受凍發(fā)生故障,因此需加裝保溫箱),在主機(jī)進(jìn)口加裝過濾吸收裝置。

1.4 存在可燃或有毒有害氣體的場所

卷煙廠項(xiàng)目中有一些存在可燃或有毒有害氣體的場所,需要特別注意。

(1) 存在可燃?xì)怏w的場所,包括叉車充電間、酒精間、香精香料庫、鍋爐房等。叉車在充電過程中,電池會釋放少量氫氣。酒精間和香精香料庫主要可燃物為酒精,除設(shè)置可燃?xì)怏w探測器外,火焰探測器會有較好的效果。鍋爐房屬于丁類廠房,是否需要設(shè)置火災(zāi)探測器一直存有爭議。考察多個(gè)煙草企業(yè)的鍋爐房后,發(fā)現(xiàn)都沒有設(shè)置火災(zāi)探測器,但鍋爐房一般又附設(shè)有燃?xì)庥?jì)量間或油泵間、燃油間,或與其他動(dòng)力站房合建，或單臺鍋爐蒸發(fā)量不小于10 t/h。依據(jù)GB 50041—2008《鍋爐房設(shè)計(jì)規(guī)范》第17.0.5條，應(yīng)補(bǔ)設(shè)火災(zāi)探測器。僅少數(shù)獨(dú)立鍋爐房經(jīng)當(dāng)?shù)叵啦块T認(rèn)可后僅設(shè)置可燃?xì)怏w探測器，不必再設(shè)置其他普通類型的探測器。

(2) 存在有毒有害氣體的場所,包括污水處理站、煙葉醇化庫等。污水處理站的處理間和消毒間會釋放微量硫化氫(H2S)和二氧化硫(SO2)。煙葉醇化倉庫采用的磷化鋁殺蟲劑遇水會產(chǎn)生磷化氫氣體(PH3)。以上有毒氣體的檢測并不屬于火災(zāi)報(bào)警的范疇,但火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)與人身安全密切相關(guān),且可燃?xì)怏w探測系統(tǒng)與有毒有害氣體探測系統(tǒng)本質(zhì)上屬同一系統(tǒng)。

GB 50116—1998和GB 50116—2006《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》都沒有明確可燃?xì)怏w探測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式。GB 50493—2009《石油化工可燃?xì)怏w和有毒氣體檢測報(bào)警設(shè)計(jì)規(guī)范》雖然提出系統(tǒng)宜獨(dú)立設(shè)置，但因規(guī)范適用范圍不同而受到過質(zhì)疑。GB 50116—2013繼承了GB 50493—2009的思路，并簡化了探測器的安裝要求(位置、高度)。

綜上,選擇探測器除了要針對介質(zhì)來設(shè)置,還要適應(yīng)建筑環(huán)境和生產(chǎn)環(huán)境。設(shè)置火災(zāi)報(bào)警探測器僅是企業(yè)的一項(xiàng)安全防災(zāi)措施。設(shè)計(jì)人員要盡可能做到探測器無缺漏且使用可靠,在有限的條件下使火災(zāi)探測裝置發(fā)揮最大效用。

2 消防聯(lián)動(dòng)控制

沈陽卷煙廠易地技術(shù)改造項(xiàng)目組織過一次安全評審會議,與會專家就設(shè)計(jì)方提供的《消防設(shè)計(jì)說明書》指出不足,其中一條就是消防聯(lián)動(dòng)控制邏輯關(guān)系不明。在查閱本專業(yè)的規(guī)范、圖集以及供電、給排水、暖風(fēng)專業(yè)的與消防相關(guān)的規(guī)范、圖集后,終于完成修改。在修改過程中,仍有一些矛盾和未明確的問題有待解決,如給排水專業(yè)圖集中預(yù)作用噴淋系統(tǒng)的信號源設(shè)有感煙、感溫兩種探測器(曾理解為煙草行業(yè)需要二級報(bào)警,分兩步控制預(yù)作用系統(tǒng),但GB 50084—2001(2005年版)《自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》中沒有相應(yīng)的條文要求)?，F(xiàn)在GB 50116—2013對幾乎所有類型聯(lián)動(dòng)控制都作了詳細(xì)描述，而圖集并不具備等同于規(guī)范的法律效力，因此按規(guī)范執(zhí)行即可。對規(guī)范未提及的內(nèi)容，如空調(diào)、通風(fēng)系統(tǒng)中70 ℃自熔斷防火閥的監(jiān)控功能，只能依靠煙草行業(yè)以往做法去判斷。

消防聯(lián)動(dòng)控制需要多個(gè)專業(yè)設(shè)計(jì)人員相互配合,除了GB 50116—2013要求之外，在工程的設(shè)計(jì)過程中尚有以下事項(xiàng)需要注意:

(1) 遺漏消防水池液位計(jì)的選型,導(dǎo)致現(xiàn)場施工單位漏做防水預(yù)埋件。

(2) 預(yù)作用系統(tǒng)排氣閥的電源電壓等級未做限定,導(dǎo)致采購的排氣閥的工作電壓與火警系統(tǒng)不匹配。

(3) 遺漏燃?xì)庥?jì)量間進(jìn)氣閥、燃油間泄油閥的聯(lián)動(dòng)控制(動(dòng)力專業(yè)作為主導(dǎo)專業(yè)應(yīng)提資)。

(4) 供電專業(yè)控制箱的二次回路的220 V接點(diǎn)需要通過中間繼電器與火警系統(tǒng)的控制模塊匹配。

(5) 漏設(shè)了排煙風(fēng)機(jī)的故障信號反饋接收模塊(排煙風(fēng)機(jī)除運(yùn)行狀態(tài)反饋,還有故障信號反饋)。

(6) 遺漏了氣體滅火結(jié)束后排氣設(shè)備的控制裝置(暖風(fēng)專業(yè)作為主導(dǎo)專業(yè)應(yīng)提資)。

(7) 未做手動(dòng)控制電纜的電壓損失校驗(yàn)。

排煙風(fēng)機(jī)的專用直起電纜的計(jì)算示例。設(shè)電纜長度L=1 000 m,合閘或跳閘線圈正常工作時(shí)允許的電壓降ΔU= 10%。銅線的電導(dǎo)率γ= 51.91×106S/m(取導(dǎo)線工作溫度50 ℃),線圈額定電壓Ur= 24 V,流過合閘或跳閘線圈的最大電流Imax=0.15 A(參考OMRON通用繼電器LYJ型的數(shù)據(jù),線圈的額定電壓為24 V,額定電流為69 mA,消耗功率約為1.7 W,阻性負(fù)載接點(diǎn)容量為2 200 VA。為計(jì)算方便和提高安全性,將消耗功率提升至3.6 W)。電纜芯的截面為

故選用截面為2.5 mm2的控制電纜。

3 消防控制室的設(shè)置

消防控制室的設(shè)置,往往預(yù)先決定了火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的架構(gòu)。

3.1 沈陽卷煙廠的兩個(gè)消防控制室

卷煙廠大多只設(shè)一個(gè)安防消防控制中心,下設(shè)消防值班室。消防值班室不另配備24 h值班人員。

沈陽卷煙廠項(xiàng)目采用了控制中心報(bào)警系統(tǒng),在2014年設(shè)想了一個(gè)消防控制中心加一個(gè)消防分控室的方案,即在廠區(qū)東北角的生產(chǎn)指揮中心設(shè)一個(gè)消防控制中心,監(jiān)控全廠;聯(lián)合工房西側(cè)(相當(dāng)于整個(gè)廠區(qū)的偏西部)設(shè)一個(gè)消防分控室,控制生產(chǎn)、物流區(qū),兩個(gè)消防控制室均有專人值班。方案思路來自于圖集04X501中的分布式聯(lián)網(wǎng)型火災(zāi)報(bào)警及消防控制系統(tǒng)示意圖,似乎與GB 50116—2013條文吻合,但問題是要想明白手動(dòng)直接控制盤集中布置在消防控制中心還是分兩處布置。

由于缺乏有效溝通,甲方與設(shè)計(jì)方在系統(tǒng)總體方案上會產(chǎn)生分歧。設(shè)計(jì)方從平面布局和安全考慮,認(rèn)為在廠區(qū)腹地增設(shè)消防分控室更為合理:① 生產(chǎn)區(qū)的受控設(shè)備就近接入分控室內(nèi)的手動(dòng)控制盤,節(jié)約電纜;② 就近管理,值班人員可以快速趕到現(xiàn)場。甲方從企業(yè)管理和員工編制出發(fā),不同意設(shè)兩套消防值班班組,即不設(shè)分控室。施工單位修改了原方案:消防分控室當(dāng)消防值班室使用,所有控制電纜由消防控制中心出發(fā),進(jìn)入消防值班室的手動(dòng)控制柜后再分散到生產(chǎn)區(qū)消防設(shè)備。

最終,沈陽市消防局評估后認(rèn)為原方案可行,兩個(gè)消防控制室屬于平級,不存在主次之分,都必須設(shè)24 h專業(yè)值班人員(兩個(gè)消防控制室互相通信),各自控制所轄區(qū)域,而對于消防泵房,兩個(gè)消防控制室都應(yīng)能直接控制、通話。

評估后,應(yīng)甲方要求對兩個(gè)方案做了粗略的投資分析:

(1) 原設(shè)計(jì)方案。消防值班人員3班制,每班2人,月薪6 000元,火警系統(tǒng)有效使用期15 a,則甲方投資為3×2×6 000×12×15=648萬元。

(2) 施工單位方案。增加手動(dòng)直接起動(dòng)控制柜3臺;生產(chǎn)區(qū)共有100個(gè)直起控制點(diǎn),消防分控室至消防控制中心需增加手動(dòng)控制電纜ZA-KFG-7×4 mm2約為60 km,則甲方投資為1 300萬元(施工單位報(bào)價(jià))。

因此,甲方選用了原設(shè)計(jì)方案。

GB 50116—2013第3.4.9、3.4.10條強(qiáng)調(diào)消防控制室的設(shè)置應(yīng)符合GB 25506—2010《消防控制室通用技術(shù)要求》。本文認(rèn)為GB 25506—2010第3.4條對兩個(gè)消防控制室的手動(dòng)直接控制要求未明確。在沈陽卷煙廠項(xiàng)目中,80%控制點(diǎn)至消防控制中心的線纜在1 km以上,且考慮電壓損失,則控制電纜的截面由2.5 mm2加到4 mm2,因此施工單位方案極不經(jīng)濟(jì)。兩套值班組的設(shè)定符合GB 50116—2013第6.1.4條規(guī)定,對該項(xiàng)目也更適用。

3.2 貴定卷煙廠醇化庫火警方案

貴定卷煙廠醇化庫在2013年初完成設(shè)計(jì)。該項(xiàng)目采用了集中報(bào)警系統(tǒng),在廠區(qū)南側(cè)的辦公樓設(shè)有1個(gè)消防控制中心,整個(gè)廠區(qū)有8棟倉庫和1個(gè)動(dòng)力中心,每個(gè)單體的消防聯(lián)動(dòng)控制點(diǎn)均大于10。消防控制中心距離最近的倉庫(按線路路徑計(jì))約為400 m。設(shè)計(jì)時(shí)為每棟倉庫預(yù)留一間火災(zāi)報(bào)警間,內(nèi)設(shè)1臺區(qū)域報(bào)警控制器,消防設(shè)備的手動(dòng)控制線纜全部引自消防控制中心。

基于GB 50116—2013第6.1.4條,設(shè)想以下兩個(gè)問題:

(1) 每個(gè)單體都有需要手動(dòng)控制的消防聯(lián)動(dòng)設(shè)備,是否意味著區(qū)域機(jī)所在的火災(zāi)報(bào)警間要設(shè)值班人員。

(2) 如果不設(shè)區(qū)域機(jī),直接用信號總線連接,如何在這么遠(yuǎn)的距離保證通信。

對于問題(1),所有單體安排值班人員顯然不現(xiàn)實(shí)。重新解讀條文“本區(qū)域內(nèi)無需要手動(dòng)控制的消防聯(lián)動(dòng)設(shè)備”,可理解為消防聯(lián)動(dòng)設(shè)備在本區(qū)域內(nèi)不需做手動(dòng)控制(手動(dòng)控制已經(jīng)由消防控制中心完成),再配合消防控制中心的圖形顯示裝置或網(wǎng)絡(luò)控制器可實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)監(jiān)控。該架構(gòu)即為集中區(qū)域或集中報(bào)警系統(tǒng)。

對于問題(2),建議總線回路加裝中繼器。在保證信號穩(wěn)定的前提下,一條信號總線回路的長度為2 000 m,通過中繼器延伸可達(dá)3 000 m,則該項(xiàng)目中信號總線在進(jìn)入建筑物后尚有3 000-(2×400)=2 200 m的余量,再配合就地24 V消防電源箱,因此通信距離方面沒有問題。

4 結(jié) 語

火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)是卷煙廠電氣設(shè)計(jì)中的重要環(huán)節(jié)。為更有效地保證卷煙廠的正常生產(chǎn)和經(jīng)營,需根據(jù)卷煙廠的實(shí)際情況和國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范,設(shè)計(jì)出穩(wěn)定性較高且便于維護(hù)、對火災(zāi)危險(xiǎn)進(jìn)行有效預(yù)警、防護(hù)的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)。

[1] GB 50116—2013 火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2] 04X501 火災(zāi)報(bào)警及消防控制[G].

[3] GB 25506—2010 消防控制室通用技術(shù)要求[S].

[4] GB 16806—2006 消防聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)[S].

[5] GB 15631—2008 特種火災(zāi)探測器[S].

[6] GB 4717—2005 火災(zāi)報(bào)警控制器[S].

[7] GB 50493—2009 石油化工可燃?xì)怏w和有毒氣體檢測報(bào)警設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[8] GB 50084—2001(2005年版) 自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

Design of Fire Alarm System in Cigarettes Factory

GAOXiaoming,WANMinkai

(China Haisum Engineering Co., Ltd., Shanghai 200031, China)

Combined with national standards GB 50116—2013 and GB 25506—2010,this paper analyzed the automatic fire alarm systems of Shenyang cigarette factory,Nanjing cigarette factory and Guiding cigarette factory. It is pointed out that the detector selection is suitable for the medium and the requirements of construction environment and production environment. The fire linkage equipment does not need the manual control in this area,which cooperates with the graphic display device or network controller of fire control center to realize the entire network monitoring.

cigarette factory; automatic fire alarm system; fire linkage control; manual control

高曉明(1981—),男,工程師,從事煙草、食品行業(yè)的電氣與儀表設(shè)計(jì)。

萬旻開(1982—),男,工程師,從事煙草、食品行業(yè)的電氣與儀表設(shè)計(jì)。

TU 892

B

1674-8417(2015)07-0051-04

2015-04-22