摘 要:现代工业的发展,人们在注重如何高效得到产品的同时,也越来越注重生产安全问题。
本文探讨了消防自动控制系统在化工厂房的应用,该系统在保证高效生产的同时,也保证了生产安全。
社会发展进程不断加快,现代化的水平得以提升,化工场所中自控仪表的应用范围日益增大。近年来,大中型化工场所火灾爆炸频发,消防安全引起越来越多人的关注。因此在新建或改造化工场所时,消防问题都是不可忽略的。
1 消防系统的分类
从灭火介质的角度进行分类,主要可以分为三类:水消防系统、气体消防系统、泡沫灭火系统。
1.1 水消防系统
水在灭火剂中是经常使用的,不仅成本低廉,而且灭火性能优良。用水灭火的原理是,水可以渗透进燃烧物的内部,降低燃烧物的内部温度,熄灭火焰起到灭火效果。按照给水方式,水消防系统分为两类:一类是消火栓给水,通过设置在室内或室外的消防栓获取水源;另一种形式是自动喷水,这种形式主要以封闭式和雨淋为主。
1.2 气体消防系统
气体灭火系统,设施较为复杂,主要的系统装置包括存储灭火剂的瓶组装置、压力安全控制装置、信号系统等,主要装置通过多种类型的连接管路和功能阀门组件进行联通,共同构成完整系统。根据消防场地实际情况,可以辅助配备相应的火情自动探测及其控制装置。该系统的启动方式分为手动和自动两种形式,其中手动方式,又分为本地和远程两种方式。
气体消防系统的灭火剂主要有:七氟丙烷、气溶胶、超细干粉。
1.3 泡沫消防系统
一个典型的泡沫消防系统,由消防泵、泡沫贮存容器、比例调节混合器、泡沫产生器、控制装置、控制阀门、灭火剂管路等部分构成。空气泡沫的发泡量,决定了系统不同的适用场景,一般来讲有三个等级,低、中、高三种倍数的泡沫消防系统。泡沫消防系统的全部配套产品种类很多,一般包含:泡沫存储罐、不同倍数的泡沫产生器、泡沫消防箱、泡沫消防栓、筒形或网形低倍数喷头、泡沫消防枪体等。
综合上述三类消防系统的实际情况,实践中应用范围最广的是水消防系统。因此如何提高消防水系统的自动化效率,使之能够快速、有效的控制化工厂突发火情,降低人员伤亡、减少财产损失,越来越引发人们的关注。
2 控制方式
2.1 水消防系统
管网内的正常压力为 1.0 MPa。系统中配备有水压监测装置,可以实时监测管网中的压力数值,当压力值降至 0.75 MPa 时,启动稳压泵;在管网压力高于 1.0 MPa 时停稳压泵。当厂区内发生火灾,在启动稳压泵的情况下管网压力依然持续下降,当压力降到 0.6 MPa 时,应当在关停稳压泵的同时,将消防泵开启运行。此外,应设置现场强制启停消防泵的功能按钮,并配备相应的保护措施。 消防水池保证水位是 4.6 米,当液位高于 4.6米时,启动消防泵。一旦在厂区范围内发生火情,需要取用消防水池内水源,必然导致水池内水位不断降低。当水位降低到 0.56 米时,停消防泵。通过选用精确的测量设备实时监测水位的变动,就能够实现对火场情况的实时控制。
所有控制信号都能通过 PLC 控制柜对消防泵房内压力、液位信号进行检测、控制、联锁,以保证生产的安全。在 PLC 控制系统中,消防泵应当时刻保持在自动启动状态,并且从启泵信号发出到消防泵开始正常运转的时间间隔不得超过 2 分钟。系统柜内的设备随 PLC 配套,模拟信号通过隔离栅进PLC,数字信号开关量通过继电器进 PLC,PLC 控制系统放置在厂区的控制室内。
2.2 气体消防系统
气体消防系统一般的工作过程如图 2 所示。防护区中某部位一旦出现火情,探测装置会立刻将探测到的信号传递给控制器。控制系统会同步执行两个程序,一方面开启声光报警,发出警报撤离信号,另一方面开启失火部位的风机和空调装置。人员撤离期间延时 0~30 秒,之后消防系统发出灭火指令,开启驱动气瓶、灭火剂瓶组容器阀及通往相应的防护区的管路阀门,灭火剂经由管路喷出,实施灭火程序。
2.3 泡沫系统
泡沫灭火系统是指由一整套设备和程序组成的灭火措施。
泡沫系统一般按照发泡倍数或安装方式进行分类,发泡倍数分为低、中、高三种倍数,安装方式则包括移动式、固定式和半固定式。
2.3.1 泡沫灭火工作流程
当防护区发生火灾时,由火灾监控装置自动启动或由消防救援人员手动启动防护区内的消防泵, 消防泵打出的水与泡沫液通过比例混合器进行混合,混合液经由泡沫产生器产生大量的泡沫,从而达到灭火的作用。
2.3.2 泡沫灭火工作原理:
降温冷却作用:覆盖在燃烧物表面的泡沫吸收掉大部分热量,通过水分的汽化作用,将热量散发出去,从而使燃烧物表层温度得以有效地降低。此时,通过持续喷洒更多的灭火泡沫,就可以促使燃烧物表面泡沫层的形成,泡沫层在表面附着,并持续不断向周围扩散,吸收更多的热量,覆盖更多的燃烧物面积,最终完全覆盖掉整个燃烧物。
空气隔绝作用:泡沫的空气隔绝,可以通过对燃烧物表面的空气施加影响,降低其中氧气的比例。没有充足的氧气用于燃烧,以此实现灭火效果。在泡沫接触燃烧物表面的初期阶段,隔绝空气的作用就已经发生了,受火焰热辐射以及燃烧物表面高温的共同作用,泡沫中的水分迅速汽化,变成水蒸气。水蒸气与空气混合,使得燃烧物周边空气中的含氧量骤然降低,这样一来,可以有效地控制火焰的强度,对燃烧物表面泡沫的聚集速度起到助推作用,有助于泡沫层快速形成,最终将燃烧物同空气彻底隔绝开来。
阻断作用:泡沫的阻断,指的是灭火过程中喷洒到燃烧物表面的泡沫,可以有效避免火焰与燃烧物再次接触,以物理隔绝的方式将燃烧物与火焰隔离起来,既可防止火焰与已被泡沫覆盖的燃料表面接触,造成复燃,又可以保证该部分燃烧物的温度不再升高。阻断之后,泡沫的冷却效果更加明显,也使空气隔绝的影响更大。
3 消防控制系统意义
自动消防控制系统是以火情信号探测为前置,以信号处置为功能的自动化系统。这种系统使用多种类型的探测器实时监测防护区内的烟雾和声光信号,并将采集到的数据统一提交至报警控制器,由 控制器按照既定程序甄别、处理信号数据。一旦识别到火情,系统可以直接发出相应的指令,同时通知相关人员组织消防作业,及时消除火情,最大限度地降低火灾损失。同时结合 PLC 控制系统可以准确检测、有效、迅速的控制火情。
一般来讲,自动消防系统的主要特点包括易于管理维护、系统部署成本低廉等。该系统可以及时准确地预报火情,并且无需安排专门人员看护。只要保证安装调试完毕后,系统处于通电状态,就可以实现全天候实时监测,几乎不需要维护。自动消防系统的优势在于可以在初期及时发现隐患,提供预警信息。这对于抢抓控制火情的最佳时机,起着关键作用,在有效保护人民群众的生命财产免受火灾侵害中,发挥着至关重要的作用。
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