1 引言
一旦燃氣在通風環(huán)境差的場所(地下室、內(nèi)廚房等)泄漏，不及時發(fā)現(xiàn)并采取措施，將導(dǎo)致火災(zāi)、爆炸等惡性事故的發(fā)生。為此，在通風環(huán)境不理想的場所使用燃氣，配備一套能檢測泄漏并發(fā)出報警，同時自動切斷氣源并啟動通風設(shè)備的報警監(jiān)控系統(tǒng)無疑是一種安全的保障。本文針對不同特點的燃氣工程總結(jié)了三種形式的燃氣報警監(jiān)控系統(tǒng)，以某大酒店燃氣工程為例著重介紹了國內(nèi)外燃氣報警監(jiān)控系統(tǒng)的主流和發(fā)展方向——集散式燃氣報警監(jiān)控系統(tǒng)。
2 燃氣報警監(jiān)控系統(tǒng)形式
2．1 點對點式
由探頭、控制主機和執(zhí)行單元器三部分組成。當探頭傳感器檢測到可燃氣或其他特定氣體時，探頭將信號轉(zhuǎn)換為與氣體濃度成正比的電壓或電流信號，并通過電纜傳送到主機。經(jīng)過主機對信號進行處理，可以判斷環(huán)境中燃氣的濃度是否達到了報警限；如果濃度達到所設(shè)定的第一級報警限，主機發(fā)出信號驅(qū)動聲光警報器，提醒操作員進行處理；如果濃度達到所設(shè)定的第二級報警限．主機發(fā)出信號驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)，切斷主氣路并啟動通風系統(tǒng)，排除火災(zāi)或爆炸險情。在此種系統(tǒng)中，每個探頭都需連接到主機，即“點對點”連接。通常，當系統(tǒng)中探頭數(shù)目不超過4個，探頭至主機的距離不超過50米時，可采用點對點式，如鍋爐房及小型公建的燃氣泄漏監(jiān)控。
2．2現(xiàn)場總線式
現(xiàn)場總線式系統(tǒng)由可編程控制器(PLC)、現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議構(gòu)成，初步實現(xiàn)了“點對線”連接及數(shù)字化通訊，具有以下特點：
(1)采用可編程控制器(PLC)組成計算機控制系統(tǒng)，實現(xiàn)模塊化組態(tài)。產(chǎn)品按照工業(yè)標準設(shè)計。
(2)系統(tǒng)采用現(xiàn)場總線結(jié)構(gòu)及通訊協(xié)議，實現(xiàn)“點對線”連接及數(shù)字化通訊，每套系統(tǒng)最多可連結(jié)64個分站、120個探頭，僅需一根電纜貫穿所有探測點。
(3)整套系統(tǒng)只能由中央控制器控制，現(xiàn)場的AD、ID模塊只能輸出信號，不能實現(xiàn)現(xiàn)場一級報警控制，一旦總線發(fā)生問題，則整個系統(tǒng)發(fā)生癱瘓，不能正常工作。
(4)由于此系統(tǒng)對總線要求極高，需在總線上每隔一段設(shè)置隔離器，因此安裝費用較高。
此系統(tǒng)適合對總線要求不高，在建筑物的同一層中有好幾處用氣點的大、中型公建。
即：“集中管理一分散控制”，集散式報警監(jiān)控系統(tǒng)由中央管理工作站、通信網(wǎng)絡(luò)、現(xiàn)場控制機、傳感器、執(zhí)行器等四部分組成，有以下特點：
(1)無論控制點多分散，控制對象多復(fù)雜多變；只要能采集信號并轉(zhuǎn)換成標準的模擬信號或數(shù)字信號，就可以實現(xiàn)對被控對象的檢測和控制，
(2)作為集散式控制系統(tǒng)終端控制環(huán)節(jié)的現(xiàn)場控制機可以獨立工作，當檢測到傳感器發(fā)出的信號時，可以直接關(guān)掉閥門和開啟排風機，并發(fā)報警信息至中央管理工作站，同時也可以接受中央工作站的指揮，這樣即使在中央管理工作站或通信網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障時，也可以由現(xiàn)場控制機及時處理問題，完全避免了現(xiàn)場總線式依賴總線安全的弊端。
(3)由于現(xiàn)場控制機安裝在檢測和被控設(shè)備附近，給管線施工及運行管理帶來極大方便。
(4)系統(tǒng)軟件基于WINDOW平臺，界面采用動態(tài)畫面，人機友好，功能強大，采用分級式控制系統(tǒng)閥門管理，完全避免由于某一探測點發(fā)生泄漏，造成整個系統(tǒng)癱瘓的局面，可以避免不必要的間接經(jīng)濟損失。
(5)所有現(xiàn)場控制器通過一根總的通訊總線至中央控制室，大大減少了電纜的使用數(shù)量。降低了系統(tǒng)成本，同時現(xiàn)場控制機尺寸較小，采用壁掛式，安裝在弱電井內(nèi)，安裝隱蔽、方便。
(6)采用開放式結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，可以方便地與其他弱電系統(tǒng)通信銜接。
由此看來，對于較復(fù)雜的燃氣供應(yīng)系統(tǒng)，宜采用集散式酌煤氣報警監(jiān)控系統(tǒng)。此系統(tǒng)安裝方便，便于管理，是目前國內(nèi)外煤氣報警監(jiān)控裝置的主流和發(fā)展方向。
3 集散式燃氣報警監(jiān)控系統(tǒng)在某大酒店燃氣工程中的應(yīng)用方案
3．1 工程簡介
某大酒店總占地面積為21，400平方米，由三部分組成：酒店、購物中心、公寓。其中酒店地下一層二處、地下二層三處、地上一層三處、地上二層二處；購物中心地下一層一處、地上一層三處、地上二層咖啡廳一處共十五處以及公寓七～十一層，176戶居民內(nèi)廚房需要用管道煤氣。
3．2 設(shè)計條件分析
3．2．1 由于用氣點多在地下或內(nèi)廚房，通風條件差，根據(jù)《城鎮(zhèn)燃氣設(shè)計規(guī)范》(GB50028-93)要求，該大酒店須設(shè)計獨立的燃氣泄漏監(jiān)控系統(tǒng)。
3．2．2 為創(chuàng)造通風條件，燃氣管道經(jīng)過場所應(yīng)設(shè)連續(xù)通風裝置，須保證全日24小時連續(xù)通風換氣，并保證燃器具不使用時通風次數(shù)≥10次／小時。燃器具使用時通風次數(shù)≥40次／小時。
3．2．3 動態(tài)信號傳人控制室，控制室須有專職人員24小時值班。
3．2．4 該酒店需要進行監(jiān)控的部位劃分為：①公寓廚房；②燃氣總管井及酒店廚房；③燃氣小立管井；④趴及F6層吊頂?shù)葞讉€區(qū)域。
3．2．4．1 對于公寓廚房部位：
(1)在廚房內(nèi)設(shè)置民用CZ-135T型報警器；
(2)在燃氣管上安裝電磁閥；
(3)當報警探頭檢測到可燃氣體泄漏濃度達到爆炸下限的1／5時，報警器在現(xiàn)場聲光報警；
(4)當報警探頭檢測到可燃氣體泄漏濃度達到爆炸下限的2／5時，系統(tǒng)發(fā)出信號切斷相應(yīng)用戶的電磁閥，同時啟動排風系統(tǒng)。
3．2．4．2 對于公建廚房部位：
(1)在廚房內(nèi)設(shè)置KD-5S型工業(yè)級探頭；
(2)在燃氣管上安裝電磁閥；
(3)當報警探頭檢測到可燃氣體泄漏濃度達到爆炸下限的1／5時，輸出一級報警狀態(tài)信號至控制室；
(4)當報警探頭檢測到可燃氣體泄漏濃度達到爆炸下限的2／5時，系統(tǒng)發(fā)出信號切斷相應(yīng)用戶的電磁閥，同時啟動排風系統(tǒng)，并輸出電磁閥狀態(tài)信號至控制室。
3．2．4．3 在沿途燃氣管線及公建廚房內(nèi)：
在吊頂內(nèi)(F6及B1等樓層)，而且由于這些地方較封閉，通風換氣不暢，因此在這些地方：
(1)設(shè)置KD-5S型催化燃燒式工業(yè)級探頭；
(2)相應(yīng)燃氣管路系統(tǒng)安裝電磁閥；
(3)當報警探頭檢測到可燃氣體泄漏濃度達到爆炸下限的1／5時，在控制室進行聲光報警，并顯示事故位置；
(4)當報警探頭檢測到可燃氣體泄漏濃度達到爆炸下限的2／5時，系統(tǒng)發(fā)出信號切斷直接切斷相應(yīng)閥門，同時啟動排風系統(tǒng)，并反饋閥門狀態(tài)信號至控制室。
3．2．4．4在管道豎井內(nèi)：
(1)在管道豎井內(nèi)每15米設(shè)置一個KD-5S型工業(yè)級探頭；
(2)燃氣立管上安裝VGP型電磁閥；
(3)當報警探頭檢測到可燃氣體泄漏濃度達到爆炸下限的1／5時，在控制室進行聲光報警；
(4)當報警探頭檢測到可燃氣體泄漏濃度達到爆炸下限的2／5時，系統(tǒng)立即進行四步動作：
◆啟動管道井上部的排風機；
◆切斷立管底部電磁閥；
◆切斷該立管上所有用戶的戶內(nèi)電磁閥；
◆反饋閥門狀態(tài)信號至控制室。
3．2．5 要求：系統(tǒng)隨時巡檢公寓各住戶以及各餐廳廚房的可燃氣體泄漏濃度；系統(tǒng)隨時巡檢各層吊頂、燃氣立管管道井可燃氣體濃度；
根據(jù)以上三種報警監(jiān)控系統(tǒng)的比對，針對該酒店控制點分散、準確度要求高的特點，為追求最優(yōu)化的系統(tǒng)設(shè)備配置，提高管理工作效率，降低設(shè)備投入以盡量降低系統(tǒng)造價，選用“集中管理一分散控制”的集散式報警監(jiān)控系統(tǒng)是最合適的。
4 結(jié)語
在燃氣工程設(shè)計中，應(yīng)針對不同使用特點選用合適的報警監(jiān)控系統(tǒng)，體現(xiàn)高效、節(jié)約。當監(jiān)控點分散，建筑物要求高時應(yīng)選用集散式燃氣報警監(jiān)控系統(tǒng)。它是國內(nèi)外報警監(jiān)控系統(tǒng)的主流和發(fā)展方向，它具有充分的擴展性，為業(yè)主今后的發(fā)展留有了空間。
一旦燃氣在通風環(huán)境差的場所(地下室、內(nèi)廚房等)泄漏，不及時發(fā)現(xiàn)并采取措施，將導(dǎo)致火災(zāi)、爆炸等惡性事故的發(fā)生。為此，在通風環(huán)境不理想的場所使用燃氣，配備一套能檢測泄漏并發(fā)出報警，同時自動切斷氣源并啟動通風設(shè)備的報警監(jiān)控系統(tǒng)無疑是一種安全的保障。本文針對不同特點的燃氣工程總結(jié)了三種形式的燃氣報警監(jiān)控系統(tǒng)，以某大酒店燃氣工程為例著重介紹了國內(nèi)外燃氣報警監(jiān)控系統(tǒng)的主流和發(fā)展方向——集散式燃氣報警監(jiān)控系統(tǒng)。
2 燃氣報警監(jiān)控系統(tǒng)形式
2．1 點對點式
由探頭、控制主機和執(zhí)行單元器三部分組成。當探頭傳感器檢測到可燃氣或其他特定氣體時，探頭將信號轉(zhuǎn)換為與氣體濃度成正比的電壓或電流信號，并通過電纜傳送到主機。經(jīng)過主機對信號進行處理，可以判斷環(huán)境中燃氣的濃度是否達到了報警限；如果濃度達到所設(shè)定的第一級報警限，主機發(fā)出信號驅(qū)動聲光警報器，提醒操作員進行處理；如果濃度達到所設(shè)定的第二級報警限．主機發(fā)出信號驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)，切斷主氣路并啟動通風系統(tǒng)，排除火災(zāi)或爆炸險情。在此種系統(tǒng)中，每個探頭都需連接到主機，即“點對點”連接。通常，當系統(tǒng)中探頭數(shù)目不超過4個，探頭至主機的距離不超過50米時，可采用點對點式，如鍋爐房及小型公建的燃氣泄漏監(jiān)控。
2．2現(xiàn)場總線式
現(xiàn)場總線式系統(tǒng)由可編程控制器(PLC)、現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議構(gòu)成，初步實現(xiàn)了“點對線”連接及數(shù)字化通訊，具有以下特點：
(1)采用可編程控制器(PLC)組成計算機控制系統(tǒng)，實現(xiàn)模塊化組態(tài)。產(chǎn)品按照工業(yè)標準設(shè)計。
(2)系統(tǒng)采用現(xiàn)場總線結(jié)構(gòu)及通訊協(xié)議，實現(xiàn)“點對線”連接及數(shù)字化通訊，每套系統(tǒng)最多可連結(jié)64個分站、120個探頭，僅需一根電纜貫穿所有探測點。
(3)整套系統(tǒng)只能由中央控制器控制，現(xiàn)場的AD、ID模塊只能輸出信號，不能實現(xiàn)現(xiàn)場一級報警控制，一旦總線發(fā)生問題，則整個系統(tǒng)發(fā)生癱瘓，不能正常工作。
(4)由于此系統(tǒng)對總線要求極高，需在總線上每隔一段設(shè)置隔離器，因此安裝費用較高。
此系統(tǒng)適合對總線要求不高，在建筑物的同一層中有好幾處用氣點的大、中型公建。
即：“集中管理一分散控制”，集散式報警監(jiān)控系統(tǒng)由中央管理工作站、通信網(wǎng)絡(luò)、現(xiàn)場控制機、傳感器、執(zhí)行器等四部分組成，有以下特點：
(1)無論控制點多分散，控制對象多復(fù)雜多變；只要能采集信號并轉(zhuǎn)換成標準的模擬信號或數(shù)字信號，就可以實現(xiàn)對被控對象的檢測和控制，
(2)作為集散式控制系統(tǒng)終端控制環(huán)節(jié)的現(xiàn)場控制機可以獨立工作，當檢測到傳感器發(fā)出的信號時，可以直接關(guān)掉閥門和開啟排風機，并發(fā)報警信息至中央管理工作站，同時也可以接受中央工作站的指揮，這樣即使在中央管理工作站或通信網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障時，也可以由現(xiàn)場控制機及時處理問題，完全避免了現(xiàn)場總線式依賴總線安全的弊端。
(3)由于現(xiàn)場控制機安裝在檢測和被控設(shè)備附近，給管線施工及運行管理帶來極大方便。
(4)系統(tǒng)軟件基于WINDOW平臺，界面采用動態(tài)畫面，人機友好，功能強大，采用分級式控制系統(tǒng)閥門管理，完全避免由于某一探測點發(fā)生泄漏，造成整個系統(tǒng)癱瘓的局面，可以避免不必要的間接經(jīng)濟損失。
(5)所有現(xiàn)場控制器通過一根總的通訊總線至中央控制室，大大減少了電纜的使用數(shù)量。降低了系統(tǒng)成本，同時現(xiàn)場控制機尺寸較小，采用壁掛式，安裝在弱電井內(nèi)，安裝隱蔽、方便。
(6)采用開放式結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，可以方便地與其他弱電系統(tǒng)通信銜接。
由此看來，對于較復(fù)雜的燃氣供應(yīng)系統(tǒng)，宜采用集散式酌煤氣報警監(jiān)控系統(tǒng)。此系統(tǒng)安裝方便，便于管理，是目前國內(nèi)外煤氣報警監(jiān)控裝置的主流和發(fā)展方向。
3 集散式燃氣報警監(jiān)控系統(tǒng)在某大酒店燃氣工程中的應(yīng)用方案
3．1 工程簡介
某大酒店總占地面積為21，400平方米，由三部分組成：酒店、購物中心、公寓。其中酒店地下一層二處、地下二層三處、地上一層三處、地上二層二處；購物中心地下一層一處、地上一層三處、地上二層咖啡廳一處共十五處以及公寓七～十一層，176戶居民內(nèi)廚房需要用管道煤氣。
3．2 設(shè)計條件分析
3．2．1 由于用氣點多在地下或內(nèi)廚房，通風條件差，根據(jù)《城鎮(zhèn)燃氣設(shè)計規(guī)范》(GB50028-93)要求，該大酒店須設(shè)計獨立的燃氣泄漏監(jiān)控系統(tǒng)。
3．2．2 為創(chuàng)造通風條件，燃氣管道經(jīng)過場所應(yīng)設(shè)連續(xù)通風裝置，須保證全日24小時連續(xù)通風換氣，并保證燃器具不使用時通風次數(shù)≥10次／小時。燃器具使用時通風次數(shù)≥40次／小時。
3．2．3 動態(tài)信號傳人控制室，控制室須有專職人員24小時值班。
3．2．4 該酒店需要進行監(jiān)控的部位劃分為：①公寓廚房；②燃氣總管井及酒店廚房；③燃氣小立管井；④趴及F6層吊頂?shù)葞讉€區(qū)域。
3．2．4．1 對于公寓廚房部位：
(1)在廚房內(nèi)設(shè)置民用CZ-135T型報警器；
(2)在燃氣管上安裝電磁閥；
(3)當報警探頭檢測到可燃氣體泄漏濃度達到爆炸下限的1／5時，報警器在現(xiàn)場聲光報警；
(4)當報警探頭檢測到可燃氣體泄漏濃度達到爆炸下限的2／5時，系統(tǒng)發(fā)出信號切斷相應(yīng)用戶的電磁閥，同時啟動排風系統(tǒng)。
3．2．4．2 對于公建廚房部位：
(1)在廚房內(nèi)設(shè)置KD-5S型工業(yè)級探頭；
(2)在燃氣管上安裝電磁閥；
(3)當報警探頭檢測到可燃氣體泄漏濃度達到爆炸下限的1／5時，輸出一級報警狀態(tài)信號至控制室；
(4)當報警探頭檢測到可燃氣體泄漏濃度達到爆炸下限的2／5時，系統(tǒng)發(fā)出信號切斷相應(yīng)用戶的電磁閥，同時啟動排風系統(tǒng)，并輸出電磁閥狀態(tài)信號至控制室。
3．2．4．3 在沿途燃氣管線及公建廚房內(nèi)：
在吊頂內(nèi)(F6及B1等樓層)，而且由于這些地方較封閉，通風換氣不暢，因此在這些地方：
(1)設(shè)置KD-5S型催化燃燒式工業(yè)級探頭；
(2)相應(yīng)燃氣管路系統(tǒng)安裝電磁閥；
(3)當報警探頭檢測到可燃氣體泄漏濃度達到爆炸下限的1／5時，在控制室進行聲光報警，并顯示事故位置；
(4)當報警探頭檢測到可燃氣體泄漏濃度達到爆炸下限的2／5時，系統(tǒng)發(fā)出信號切斷直接切斷相應(yīng)閥門，同時啟動排風系統(tǒng)，并反饋閥門狀態(tài)信號至控制室。
3．2．4．4在管道豎井內(nèi)：
(1)在管道豎井內(nèi)每15米設(shè)置一個KD-5S型工業(yè)級探頭；
(2)燃氣立管上安裝VGP型電磁閥；
(3)當報警探頭檢測到可燃氣體泄漏濃度達到爆炸下限的1／5時，在控制室進行聲光報警；
(4)當報警探頭檢測到可燃氣體泄漏濃度達到爆炸下限的2／5時，系統(tǒng)立即進行四步動作：
◆啟動管道井上部的排風機；
◆切斷立管底部電磁閥；
◆切斷該立管上所有用戶的戶內(nèi)電磁閥；
◆反饋閥門狀態(tài)信號至控制室。
3．2．5 要求：系統(tǒng)隨時巡檢公寓各住戶以及各餐廳廚房的可燃氣體泄漏濃度；系統(tǒng)隨時巡檢各層吊頂、燃氣立管管道井可燃氣體濃度；
根據(jù)以上三種報警監(jiān)控系統(tǒng)的比對，針對該酒店控制點分散、準確度要求高的特點，為追求最優(yōu)化的系統(tǒng)設(shè)備配置，提高管理工作效率，降低設(shè)備投入以盡量降低系統(tǒng)造價，選用“集中管理一分散控制”的集散式報警監(jiān)控系統(tǒng)是最合適的。
4 結(jié)語
在燃氣工程設(shè)計中，應(yīng)針對不同使用特點選用合適的報警監(jiān)控系統(tǒng)，體現(xiàn)高效、節(jié)約。當監(jiān)控點分散，建筑物要求高時應(yīng)選用集散式燃氣報警監(jiān)控系統(tǒng)。它是國內(nèi)外報警監(jiān)控系統(tǒng)的主流和發(fā)展方向，它具有充分的擴展性，為業(yè)主今后的發(fā)展留有了空間。
