在火炸藥的生產(chǎn)、儲存以及裝填等特殊的生產(chǎn)作業(yè)場所，很容易產(chǎn)生火花，如果在火花產(chǎn)生前期沒有預(yù)測到或者在火花產(chǎn)生后未及時采取滅火措施，造成的經(jīng)濟(jì)損失是無法估量的。本文針對該種特殊場合，研究了一種火花滅火系統(tǒng)，在火災(zāi)萌芽時期就探測到火源，或者在火災(zāi)發(fā)生時，從檢測到火焰并快速啟動噴淋系統(tǒng)，在限定的時間內(nèi)完成滅火工作，使經(jīng)濟(jì)損失控制在最低。系統(tǒng)構(gòu)成及特點(diǎn)系統(tǒng)組成及工作流程1.系統(tǒng)組成火花滅火系統(tǒng)主要由高速火焰探測器、火焰監(jiān)控&安全聯(lián)鎖系統(tǒng)、以及快速噴淋系統(tǒng)等組成，火花滅火系統(tǒng)示意如圖1所示。圖1火花滅火系統(tǒng)示意圖2.工作流程當(dāng)現(xiàn)場某個檢測區(qū)域發(fā)現(xiàn)火源或者火災(zāi)萌芽初期，火焰探測器高速響應(yīng)，輸出兩路信號，其中一路信號為標(biāo)準(zhǔn)的4~20mA信號，進(jìn)入火焰監(jiān)控&安全聯(lián)鎖系統(tǒng)進(jìn)行火焰的連續(xù)監(jiān)視和數(shù)據(jù)存儲，另一路信號為開關(guān)量，進(jìn)入火焰監(jiān)控&安全聯(lián)鎖系統(tǒng)報警并啟動聯(lián)鎖程序，系統(tǒng)輸出聯(lián)鎖指令驅(qū)動快速噴淋系統(tǒng)電磁閥打開噴淋進(jìn)行滅火。系統(tǒng)主要技術(shù)特點(diǎn)1.火焰探測器：采用先進(jìn)的信號處理技術(shù)，高速響應(yīng)能力可達(dá)6ms以內(nèi)；采用獨(dú)特的抗誤報警技術(shù)，能夠避開星光、焊接弧光、日光和黑體發(fā)射源等干擾因素，精確探測到火花并無誤報警。具有TüV安全認(rèn)證，可靠性高。2.安全聯(lián)鎖系統(tǒng)：安全PLC系統(tǒng)和SIS系統(tǒng)，均選用TüVSIL2/SIL3安全認(rèn)證產(chǎn)品，系統(tǒng)響應(yīng)快、安全、穩(wěn)定及可靠。其中SIS系統(tǒng)對快速響應(yīng)回路時間可達(dá)26ms（回路時間包括信號輸入掃描1ms,邏輯運(yùn)算控制器的處理時間可以設(shè)定10~500ms，信號輸出掃描15ms）。3.系統(tǒng)配置靈活：針對單點(diǎn)或點(diǎn)數(shù)很少的場合，選擇安全PLC系統(tǒng)；針對生產(chǎn)車間連續(xù)生產(chǎn)作業(yè)、檢測點(diǎn)較多的場合，選擇SIS系統(tǒng)。4.自動噴淋系統(tǒng)電磁閥，響應(yīng)時間可達(dá)61ms以內(nèi)，電磁閥具有TüVSIL2/SIL3安全認(rèn)證。5.整個系統(tǒng)的探測元件、信號輸入/輸出單元、邏輯控制運(yùn)算單元、執(zhí)行元件均具有快速響應(yīng)特性，從火花檢測到聯(lián)鎖噴淋系統(tǒng)，響應(yīng)時間理論上為92.4ms。高速火焰探測器火焰檢測原理根據(jù)火焰的光特性，目前使用的火焰探測器有3種：一種是對火焰波長較短的紫外光輻射敏感的紫外探測器；另一種是對火焰波長較長的紅外光輻射敏感的紅外探測器；第3種是同時探測火焰波長較短的紫外線和波長較長的紅外線的紫外/紅外混合探測器。具體根據(jù)探測波段可分為：單紫外、單紅外、雙紅外、三重紅外、紅外\紫外以及附加視頻等火焰探測器。探測器選型根據(jù)火炸藥的生產(chǎn)、儲存、裝填等各現(xiàn)場作業(yè)特點(diǎn)，對火焰檢測響應(yīng)速度的需求不同，本系統(tǒng)配置兩款不同響應(yīng)速度的火焰探測器。1.高速響應(yīng)紫外火焰探測器紫外火焰探測器，可以對所有波段的火焰輻射進(jìn)行檢測，對多數(shù)火焰可以做到快速可靠的響應(yīng)，且抗星光（STAR）、抗弧光（ARC）和抗日光干擾的能力強(qiáng)，紫外火焰探測器視錐如圖2所示。圖2紫外火焰探測器視錐紫外火焰探測器主要由檢測單元、信號處理和輸出單元、LED指示單元和接線單元等組成。檢測單元采用高速、高靈敏度的測量管和卓越的機(jī)械設(shè)計，具有更先進(jìn)的探測能力、抗干擾能力以及更高的靈敏度。檢測單元經(jīng)信號處理單元處理后，將火焰信號轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)信號輸出，其中標(biāo)準(zhǔn)信號輸出包括繼電器輸出和模擬量輸出。探測器面板上具有三色LED狀態(tài)指示燈，用于指示正常情況、火警情況和故障情況。性能特點(diǎn)：1）高速響應(yīng)時間可達(dá)6ms以下；2）強(qiáng)大的抗誤報警技術(shù)，對存在的調(diào)制好的黑體發(fā)射源（如加熱器、烤箱、渦輪等）時，能夠?qū)鹧骓憫?yīng)且無誤報警；3）現(xiàn)場視角：90°視角，軸線為最高靈敏區(qū)。2.多光譜紅外火焰探測器多光譜紅外火焰探測器，是一種最新技術(shù)的光學(xué)火焰探測器。主要用來檢測碳?xì)漕惢鹧?，先進(jìn)的專利信號處理技術(shù)確保了在有黑體模塊及其他誤報警源的情況下依然具備火災(zāi)報警能力，能夠極好地從輕質(zhì)和重質(zhì)碳?xì)浠衔锶剂现刑綔y到火焰，而且可在最大程度上抑制錯誤報警。探測器具有各類防爆等級的產(chǎn)品，適合室內(nèi)和室外應(yīng)用。性能特點(diǎn)：1）高靈敏度；2）響應(yīng)時間1s以內(nèi)；3）擴(kuò)展的探測視野；4）優(yōu)化的誤報警抑制能力；5）真正的光學(xué)可靠性自檢能力；6）卓越的短距離探測能力：火災(zāi)萌芽時期即可探測到火源（見圖3）；7）測量范圍長：同軸范圍210ft，偏軸覆蓋率100%；8）在紅外干擾下也能看到火災(zāi)（見圖4）。圖3火災(zāi)萌芽狀態(tài)的探測圖4紅外干擾下火焰探測的數(shù)據(jù)搜集火焰監(jiān)控&安全聯(lián)鎖系統(tǒng)根據(jù)火炸藥生產(chǎn)、儲存、裝填的生產(chǎn)作業(yè)特點(diǎn)，火焰監(jiān)控、安全聯(lián)鎖系統(tǒng)采用點(diǎn)對點(diǎn)模式，即每個火焰點(diǎn)從檢測到監(jiān)控、到執(zhí)行都是獨(dú)立的回路，點(diǎn)與點(diǎn)之間的聯(lián)鎖相互無交叉。根據(jù)各現(xiàn)場火焰探測器布點(diǎn)規(guī)模，針對幾點(diǎn)或十幾個點(diǎn)的場合選用PLC系統(tǒng)，針對生產(chǎn)車間點(diǎn)數(shù)規(guī)模較多的選用SIS系統(tǒng)。PLC系統(tǒng)和SIS系統(tǒng)均是ABB公司的具有TüV安全認(rèn)證的產(chǎn)品。本文主要介紹選用的SIS系統(tǒng)。ABB的800xA是唯一采用嵌入式的差異性結(jié)構(gòu)的SIS系統(tǒng)，系統(tǒng)符合IEC61508、DINV19250標(biāo)準(zhǔn)，取得IEC61508SIL3級認(rèn)證，連續(xù)25年無事故運(yùn)行，最新一代的安全系統(tǒng)800xAHighIntegrity提供了領(lǐng)先的集成能力，該系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：1.采用高安全完整性控制器并行運(yùn)行差異技術(shù)的邏輯運(yùn)算。2.AC800MHI冗余控制器配置有效性高達(dá)99.9999%。3.通過設(shè)備管理軟件包（FDT/DTM)對ESD閥進(jìn)行部分行程測試PST（PartialStrokeTest）。4.系統(tǒng)響應(yīng)時間及掃描速度SIS系統(tǒng)的掃描周期由T1、T2、T3三個時間構(gòu)成。1）信號輸入卡件掃描時間T1：1ms。2）邏輯運(yùn)算器處理時間T2：針對快速回路為10ms，正常情況下掃描時間決定于系統(tǒng)的設(shè)置。3）信號輸出卡件掃描時間T3：10ms。4）事件順序記錄（SOE）的分辨率為10ms?？焖賴娏芟到y(tǒng)根據(jù)火檢系統(tǒng)的高速響應(yīng)要求，本系統(tǒng)選用開式自動噴淋系統(tǒng)，由開式噴淋頭、電磁閥組、加壓泵、緩沖罐及管道和供水設(shè)施等。1.工作流程正常情況下，確保儲水罐儲存一定的噴淋水，該管路保證有2.0MPa的壓力。電磁閥和噴淋頭緊鄰安裝。當(dāng)現(xiàn)場某個檢測區(qū)域發(fā)現(xiàn)火源或者火災(zāi)萌芽初期，火焰探測器高速響應(yīng)，輸出兩路信號，其中一路信號為標(biāo)準(zhǔn)的4~20mA信號，進(jìn)入安全PLC/SIS系統(tǒng)進(jìn)行火焰的連續(xù)監(jiān)視和數(shù)據(jù)存儲；另一路信號為開關(guān)量，進(jìn)入PLC/SIS系統(tǒng)報警并啟動聯(lián)鎖程序，系統(tǒng)輸出聯(lián)鎖指令驅(qū)動噴淋系統(tǒng)電磁閥打開，開始噴淋，系統(tǒng)保證持續(xù)噴淋1min。2.部件說明（1）電磁閥：噴淋系統(tǒng)中最關(guān)鍵的是電磁閥，關(guān)系到噴淋系統(tǒng)的啟動響應(yīng)速度。本系統(tǒng)的電磁閥選用直動式電磁閥，具有SIL2認(rèn)證，且在2.0MPa的壓力情況下快速響應(yīng)時間可達(dá)61ms，如圖5所示。圖5電磁閥響應(yīng)時間（2）開式噴淋頭：開式噴淋頭選用下噴式，一直處于常開狀態(tài)。當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時，安全系統(tǒng)PLC/SIS聯(lián)鎖雨淋電磁閥打開，開式噴淋頭直接噴水進(jìn)行滅火。系統(tǒng)全流程響應(yīng)時間如圖6所示，高速火花滅火系統(tǒng)的響應(yīng)時間由火焰探測器的檢探測時間T4、系統(tǒng)信號輸入卡件掃描時間T1、系統(tǒng)邏輯控制器運(yùn)算時間T2、系統(tǒng)信號輸出卡件掃描時間T3、噴淋系統(tǒng)電磁閥動作時間T5決定。圖6高速火檢系統(tǒng)響應(yīng)時間框圖表1中列出了TI~T5的最快響應(yīng)時間和常規(guī)響應(yīng)時間。表1系統(tǒng)響應(yīng)時間供電系統(tǒng)1.系統(tǒng)供電：主控制中心的SIS系統(tǒng)可以采用2路UPS持續(xù)供電；SIS系統(tǒng)機(jī)柜內(nèi)照明、排風(fēng)系統(tǒng)可以采用市電供電。2.現(xiàn)場儀表供電：現(xiàn)場火焰探測器和電磁閥由SIS系統(tǒng)直接供電。安全防護(hù)措施1.防雷考慮到火炸藥生產(chǎn)、儲存、裝填區(qū)域可能在雷擊多發(fā)地區(qū)，本系統(tǒng)現(xiàn)場側(cè)和系統(tǒng)側(cè)均考慮必要的防雷保護(hù)措施，均考慮設(shè)置防浪涌保護(hù)模塊，以確保減少和降低雷擊風(fēng)險帶來的直接損失和間接損失。2.接地本項目PLC/SIS系統(tǒng)機(jī)柜和現(xiàn)場儀表、儀表電纜托盤等的接地根據(jù)中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《儀表系統(tǒng)接地設(shè)計規(guī)范》（HG/T20513—2014）和中石化《石油化工儀表接地設(shè)計規(guī)范》（SH/T3081—2019）要求進(jìn)行設(shè)計。接地系統(tǒng)為