一、石化儲罐區火災監測概述

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

（1）易揮發。以夜態形式儲存釋壓后立即揮發為氣體，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，使火勢擴大。

（5）易膨脹。儲罐屬于壓力容器，儲存在容器內的油品，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。隨著溫度的升高，液態體積會不斷膨脹，氣態壓力也會不斷增大，氣體泄漏的可能性也就越大。

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

（7）易產生靜電。油品從管口、噴嘴或破損處高速噴出時能產生靜電，靜電電壓可高達數千乃至數萬伏。根據測定，當靜電電壓在350-450V時，所產生的放電火花就能引起可燃氣體燃燒或者爆炸。

1.2石化儲罐區的火災監測意義

隨著我國經濟發展，石油化工企業不斷增加，帶來了廣泛的石化儲罐區消防安全問題。鑒于石化儲罐區特殊的火災危險性，在罐區內設計安裝火災監控系統具有實際意義，通過遠程實時在線監控手段保障生產過程安全，防患于未然。

二、石化儲罐區火災監測系統設計規范及原則

2.1系統設計規范

石化儲罐區火災監測系統的設計、制造、檢查、試驗、特性及施工都應遵守主要標準如下：

《石油化工企業設計防火規范》GB50160-2008

《火災報警控制器》GB4717-2005

《火災自動報警系統設計規范》GB50116-98

《火災自動報警系統施工驗收規范》GB50166-92

《線型光纖感溫火災探測器》GB/T21197-2007

《火災顯示盤通用技術條件》GB17429-1998

《消防聯動控制系統》GB16806-2005

《電氣裝置工程施工及驗收規范》GB50258-96

《爆炸和火災危險環境電力裝置設計規范》GB50058-1992

2.2系統設計原則

（1）火災監測儀表大部分是露天安裝，首先需要選擇防爆類型的儀表，防護等級一般應為IP65以上；因罐區環境復雜，罐頂的監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境要求。

（2）充分考慮生產過程復雜的工藝安全因素、被保護對象火災特殊性、火災蔓延和連鎖反應問題，實現消防安全與生產工藝相結合。

（3）通過計算機通信、控制與信息的有機結合，實現不同消防安全單元或區域、不同消防安全監控設備的信息交互。

（4）進行消防安全信息化管理，實現數據庫的圖形化及可透視性、消防安全事故分析診斷。綜合分析監測數據，及時產生報警信號及聯動控制信號，有效啟動現場滅火設備。

三、光纖光柵感溫火災報警系統顯著優勢

PI-8F24AC系列光纖光柵線型感溫火災探測系統是北京品傲光電科技有限公司為石化消防行業用戶專門開發的一套新型的在線感溫火災探測系統。該系統是通過CCC認證的優質產品，其設計思想是：系統采用分散式就地安裝的前端設備（如油罐測溫裝置），用多路光纜將這些前端設備連接起來構成油罐火災監測網絡；通過開關量接口連接消防火災報警器構成油庫火災監控管理系統。采用該系統的優點是：設備就地安裝，省略諸多中間環節，避免潛在事故隱患；綜合利用石化系統聯網的信息全面的優勢，加快火災報警速度，避免石油化工行業的損失。

PI-8F24AC系列光纖光柵線型感溫火災探測系統的顯著優勢有：

a.以光纖光柵傳感技術為基礎，實現了無電檢測，本質安全防爆，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，環境適應性強；

c.可采用分布式測量方式，形成光纖傳感網絡，溫度布置靈活方便；

d.光纖光柵可實時現場溫度測量，靈敏度高、響應時間短、溫度精度高；

e.采用先進成熟的--技術，產品性能穩定可靠，系統結構緊湊，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域進行實時巡檢，檢測現場溫度的異常波動，實現早期火災報警。

g.光纖光柵報警后可自動恢復重復使用，監測現場的傳感器免維護；

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

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

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

四、石化不同類型儲罐區的火災監測方法針對石化行業不同類型的儲罐，火災監測方法有所不同，具體如下：

【拱頂油罐的火災監測】

圖1為光纖光柵線型感溫火災探測系統在拱頂罐的應用。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，作為一個報警區域，同理其他拱頂罐以同樣的方式設置報警區域，。每間隔1m安裝一個固定卡固定監測光纜，將監測光纜及固定卡用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.拱頂罐的火災監測系統

【球形油罐的火災監測】

圖2為光纖光柵線型感溫火災探測系統在球形油罐的應用。將光纖光柵感溫單元分為多圈，圍繞球罐布設，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，按照球罐上下兩部分為兩個報警區域，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

【外浮頂罐的火災監測】

圖4為光纖光柵線型感溫火災探測系統在外浮頂罐上的應用。用專門的固定卡或導熱膠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

火災監測系統圖如5所示

圖5.外浮頂罐火災監測系統圖

【內浮頂罐的火災監測】

光纖光柵線型感溫火災探測系統在內浮頂儲罐上的應用。用專門的固定卡或導熱膠把光纖光柵溫度探頭固定在浮艙與罐內壁密封圈結合處，作為一個報警區域，連接光纜的接線盒固定在通氣孔外，進入通氣孔內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探測系統介紹

5.1系統拓撲圖

PI-8F24AC系列光纖光柵線型感溫火災探測系統由光纖光柵感溫單元、信號處理單元、光纜接續盒、傳輸光纜組成。該系統提供被檢測區域內的實時溫度監測，系統可根據用戶要求對被監測對象任意分區，實時監測全部溫度點。

如下圖6為光纖光柵線型感溫火災探測系統圖：

為了與其它系統更好地連接，光纖光柵線型感溫火災探測系統采用標準通訊接口和通訊協議：RS－485、RS－232和ETHERNETIEEE802.3規范，支持IPX及TCP/IP協議，由于采用ETHERNET標準，系統可與管理網互連。

光纖光柵線型感溫火災探測系統方案包括以下相互關聯的子系統：

傳感器與傳輸系統：

該系統應用先進的準分布式光纖光柵傳感技術，通過光纖光柵感溫火災探測器，將被測的溫度量值轉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境性能也為隧道長時期的安全監控提供了可靠的保障。

數據采集系統：

該系統的功能：光纖光柵感溫火災探測器所產生的光信號經光纜的遠程傳輸，然后通過放置在監控室的光纖光柵溫度火災探測信號處理器直接進行數字量識別并轉換為物理量，記錄的數據可以在計算機終端顯示、記錄、保存或直接進入監測數據庫。

監測管理系統;

該系統的目的是根據各監測項目的特點，使各種不同類型的數據通過恰當的組織被有效地儲存起來。在保證必要信息儲存的前提下，盡量減少數據冗余度。

該管理系統能方便地從數據量系統中獲取數據，同時數據可以被不同用戶方便地調用。

5.2系統工作原理

北京品傲光電科技有限公司研發的光纖光柵線型感溫火災探測系統使用光纖作為感溫元件和信號傳輸介質，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，在普通單模光纖上制作一系列的溫度敏感區——光纖光柵，這些敏感區可以精確、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，對機械應力和環境干擾不敏感，從而保證整個光纖光柵感溫探測系統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部敏感元件——光纖光柵反射的光學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/輸出光學頻譜分析和物理量換算，以數字方式給出各監測點的溫度信息，并根據預先設定的報警溫度設定值和報警溫升速率實時給出火災預警和報警信號。

5.3系統主要組成及介紹

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

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在油罐、隧道等需要進行火災監測的危險區域，通過光纜連接到監控室等安全區域內放置的信號處理器，從而實現對火災的實時探測。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探測器PI-8F24AC系列聯網時的核心單元，它一方面負責把監測現場的數據進行處理、分析，根據用戶設置判斷是否發出相應的聲光報警信號，并將報警信息傳送至報警控制器，在需要時向遠程服務器發送相關信息完成遙信遙測；另一方面提供現場監測所必需的寬帶光。同時它還配備了串行接口，以便與廠站內其它智能設備進行通訊。信號處理器由下列硬件組成：寬帶光源、光纖耦合器、數據采集模塊、CPU主控電路、通訊接口、光開關、聲光報警指示模塊、電源模塊等，主要實現光信號的輸出和數據的采集和處理分析，如圖9所示。

信號處理單元的主要功能如下：

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

b.與后臺機通訊：實時將采集到的數據傳送到后臺機，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的運行工況；

c.調試功能：系統可配置調試接口，用筆記本電腦可以輕松地查看所有數據庫。