火灾防护论文（共8篇）
火灾防护论文 篇1
1 电气火灾综述
狭义地说, 电气火灾是由电气线路、用电设备以及配电设备等发生故障引发的火灾事件。尤其是随着近年来我国人民生活水平提高, 各种家电设备逐渐增多, 造成用电电路故障释放热能引发的火灾事件。广义地说, 电气火灾可以概括地分为四类, 即:漏电火灾、短路火灾、过负荷过载、接触电阻过大火灾。
1.1 电气火灾的原因
引发火灾首先要有足够的热源和火源, 电气火灾出现的原因可以归纳为短路和漏电, 当电气安装不当或者违规操作时, 就会引发电火花或者较高的温度, 一旦达到可燃物的燃点, 就会发生火灾。
首先, 最常见且多发的电气火灾是接地电弧性短路, 这种故障是由于接触不良所产生的, 当接触电阻上产生的热量太大, 连接点温度升高, 高温会促使导线进一步氧化, 氧化之后又提高了电阻。这样的过程在发生火灾时, 是一个非常短的过程, 不断的恶性循环导致产生高温, 并将绝缘层软化。
电弧性短路是非常危险的电气火灾原因, 这是因为, 一般的电气装置都具有保险丝, 在发生电流异常的时候自动熔断;但是电弧性短路虽然可以产生很高的温度, 但电流并不大, 因此火灾的灾害性才比较大。
其次, 设备和线路老化也是电气火灾发生的重要原因, 尤其是在老旧的建筑当中。一方面, 这种电气线路出现时间较早, 在规格和设计上与现代的电气不匹配, 另一方面, 线路严重老化、破损, 容易导致短路或漏电现象。
1.2 电气火灾的特点
电气火灾与其他明火火灾具有不同的特点, 具体如下:
首先, 电气火灾发生的范围很广泛。毫不夸张地说, 设计到电气系统线路分布的区域中, 都有可能引发电气火灾, 而随着电气线路的不断蔓延, 在高层建筑以及各个角落都充满了隐患。
其次, 电气火灾具有一定的隐密性。一般来说, 火灾现象发现的越早就越容易控制, 但电气火灾由于最大的隐患集中在线路敷设的隐蔽处, 如电缆强、吊顶等位置, 一旦出现问题, 电气设备超负荷运行之后就会发生火灾。
再次, 电气火灾一旦发生就会迅速扩大。这是因为电线作为第一可燃源, 其温度是非常高的, 尤其是处于短路状态的电线, 远远比一般明火起燃速度快。
1.3 电气火灾的危害
就火灾本身而言, 都会造成直接经济损失和人员伤亡, 如果发生在山林等区域也会给自然生态环境造成危害。电气火灾的危害除了这些之外, 还会通过电气线路进行蔓延, 当电力线路没有中断的时候, 会造成建筑内人员触电、群死群伤等重大事故。
2 电气火灾监控系统的原理
电气火灾监控系统要发挥作用, 首先需要在系统中设置警报参数, 具体的参数值与所监控的电气系统的整体负荷量有关。当设置数值过大的时候, 就失去了监测意义, 而数值过小有会影响对系统监测的准确度。当电气设备中加载的电流、温度等参数超出设定参数值的时候 (视为异常现象) , 终端探测器 (电磁原理) 感应到电流、电阻等异常变化, 同时开启温度效应检测, 对信息进行实时采收。
所有收集的数据都会传送到监控探测仪内, 经过仪器设备可以放贷信号, 进行A/D转换, 同时系统内部的计算程序给出运算和分析的结果, 与设定好的警报值做出比较, 确定是否给出警报开启的信号。
3 电气火灾监控系统的作用
利用电气火灾监控系统, 可以准确的对电气线路的故障进行判断和排除, 尤其是可以预防电气火灾隐患, 在出现异常情况是及时发出警告, 是现代高层建筑在轰对电气火灾预防的有效手段;电气火灾监控系统包括监控设备、探测设备以及系统本身。系统本身是hi用来设定探测参数和布局要求的, 电气火灾的监控设备, 用来收集电气火灾监控探测器的报警信号, 探测器用来感知不同的参数变化。
简单地说, 电气火灾监控系统可以提供电气线路故障、异常状态, 防范于未然。
电气火灾监控系统一般作为一个服务于建筑内部的配电系统存在, 因此预警系统也存在一定工作范围。这涉及到监控、反应与行动三方面的问题, 如果监控范围过大, 容易造成行动滞后的问题, 确认需要较长的时间, 会延误最佳的扑救时间。
4 结语
在现代城市高层建筑、工矿厂房等大型生产生活建筑中, 电气火灾监控系统已经成为必备的要素之一。尤其是随着电气环境的日益复杂, 电气设备的日渐增多, 对电器火灾监控系统的要求也越发严格。一方面, 在配伍电气火灾监控系统的同时, 需要做好日常的维护工作, 避免因为人工疏忽导致监控系统失灵;另一方面, 电气火灾监控系统也需要不断的优化升级, 以适应更多的防护需要。
参考文献
[1]孙伟.电气火灾监控报警系统管理平台开发[D].浙江大学, 2007.
[2]赵磊.电气火灾监控系统的软件设计[D].大连理工大学, 2010.
[3]范大勇.浅谈电气火灾监控系统的设计[J].建筑电气, 2007, 04:43-45.
[4]邹军, 裴善勇, 李华嵩.电气火灾监控系统设计若干问题探讨[J].电气应用, 2013, 10:14-17.
火灾防护论文 篇2
摘要：铁路智能电源屏在铁路正常运行中的重要性，本文重点分析电源屏的日常及集中维护，智能电源屏发生火灾的原因及防护措施。
关键词：智能电源屏，交流接触器，模块，火灾
ABSTRACT：Intelligent power screen rail at the rail of the importance of normal operation, This paper analyzed the power of the screen and focus on day-to-day maintenance, Intelligent power panel and the reasons for the fire protection measures.Key Words：Intelligent Power Screen，AC contactor，Module，Fire
铁路信号电源是给国家一级信号负荷供电的电源 , 直接关系着铁路行车安全 ,而铁路电源屏是信号设备的重要组成部分，是电气集中的供电设备，是完成电气集中连锁的基础和保证。它供信号机、轨道电路、电动转辙机、继电器及控制台表示灯等所需的各种交、直流电源。它一旦发生故障及火灾轻者是投入使用的车站部分设备停用，重者是全站设备瘫痪，影响行车安全；而电源屏故障的排除较为困难往往延误时间，影响较大。因此 , 如何维护及防止电源屏发生电气火灾 , 是相关生产厂家和使用单位都应特别重视的问题。现就如何解决好这一问题进行探讨。
1智能电源屏日常维护项目
1.系统的检查。电源屏正常工作时，两路交流输入电源指示灯亮，故障灯灭，前门内的蜂鸣器开关置于开，告警/消音开关置于告警位置。除保护灯和故障灯不亮外，所有电源模块指示灯亮，监控单元电源灯亮，无声音告警。
2.防雷器检查。查看防雷地线连接是否良好，C级防雷器颜色是否变色、变形、开裂，防雷空开是否正常工作，且处于闭合状态。C级防雷器的显示窗口应该是绿色，D级防雷器盒和输出防雷器盒面板上指示灯应为亮灯状态。
3.检查线缆连接。防雷和接地线缆、交流输出线缆应连接可靠，电缆无局部过热和老化现象，接地电阻应小于10欧姆。
4.查验实时数据。交流电压实时显示数据与实际电压误差不超过额定值的3%，直流电压实时显示数据与实际电压误差不超过额定值的2%，电流误差不超过额定值的5%。当电压偏低，超出额定值的5%该模块需要更换电容。
5.检查告警功能。发生故障必须告警对应声光告警指示正常。
6.检查通信功能。直流屏、交流屏各电源模块与监控单元通信正常，实时数据非反白显示，历史告警记录中没有通信中断告警记录。
2智能电源屏集中维护
根据智能电源屏实际运行需要利用“天窗”点，对电源屏各方面功能和器件进行检测试验（可每年一次）。
1.电源屏系统切换功能。可在2路电网正常的情况下断开1路电网的电源屏输入断路器，人为切换到2路电网，并在1路电网恢复供电后，切回1路，从而实验电源屏的切换功能。（应保证交流接触器正常工作，所有模块正常工作）
2.交流模块的相互装换，目的是检修模块的切换电路是否正常。根据模块的带载情况判断模块的工作状态（带载还是热备），把带载模块的输入开关断开，从而人为把负载切换到另一热模块，重新闭合断开模块的输入开关，使模块正常起动，工作稳定后可以重复刚才操作对另一模块进行切换测试。
3.直流模块（内部带闭塞，站联等24~60V连续可调电源）单独带载测试，以检验直流模块内部各闭塞支路输出是否正常。断开两个模块中任意一个的输入，用另一个模块单独带载，测量模块输出各路电源是否正常，电源屏是否正常报警；然后，恢复所关闭的模块，同样操作检测另一模块各路电源，确保两模块各路输出都正常。
4.检验模块运行数据。通过检测单元调出所有模块的运行数据，并做记录，尤其是交流稳压模块，以判断模块是否进一步维护。
5.检查系统接线节点状况。检查系统内各个模块的输入空开及各路电源的输出空开，确保无松动现象，线缆端子无老化现象。
3引发电源屏火灾的主要因素3、1交流接触器故障
交流接触器是铁路信号电源屏中的重要部件 ,由于种种原因 , 由交流接触器引发的事故占有很大的比例。
1．质量不高。因为铁路信号负荷是一级用电负荷 , 按国际规定应采用双电源自动切换系统供电 , 选用三相交流接触器作为自动切换器件。前些年的交流接触器由于其结构、工艺、材质都比较落后 , 不能适应运行中出现的特殊情况 , 故障率比较高 , 部分火灾的发生与其质量不高有直接关系。
2．控制回路接线不合理。个别电源屏产品在设计双电源切换回路时 , 采用了备用回路的接触器先合、工作回路的接触器后断的错误接线。这种接线将造成双电源切换时 , 2 路电源在电源屏中断时并联 , 并产生较大的环流(在2 路电源相位差较大时), 烧毁交流接触器 , 甚至造成 2 路电源保护开关同时跳闸 , 使信号供电完全中断的大事故。
3.低电压跳动。因为交流接触器的正常工作电压范围是额定电压的70 %～110 %, 当工作电压低于70 %时 , 交流接触器线圈的吸合力降低 , 严重时可能出现反复分合的跳动现象 , 造成接触器接点拉弧而损坏。
4.安装方式不符合要求。交流接触器垂直于地面安装在设备上 , 其接点容易积尘 , 闭合时接触点接触电阻加大 , 造成接触不良 , 使接触器接点打火发热而损坏。
5.双电源同时来电时 , 2 路电源的接触器同时闭合。在双电源供电系统中 , 采用交流接触器作切换元件 , 由于控制回路设计不合理 , 当出现双源同时来电时 , 使 2 个电源系统在电源屏内短接造成烧损交流接触器接点的事故。
3.2系统短路保护设置不全配电系统中 , 短路保护是由2 部分组成的 , 一部分设在主回路(输送电能的回路), 当主回路出现短路时 , 设在主回路的空气断路器跳闸 , 切除短路故障 , 对接在主回路中的导线和电器进行保护;另一部分设在辅助回路(控制、监测、计量、报警回路), 当辅助回路出现短路时 , 由设在辅助回路中的熔断器动作 , 切除短路故障 , 对接在辅助回路中的导线和电器进行保护。在现场运行的电源屏中 , 一些产品只设了主回路的短路保护 , 而在辅助回路中不设 , 因而 , 当辅助回路出现短路时 , 没有相对应的保护器件将
故障切除。另外 , 由于辅助回路的导线截面较小 , 短路电流不会很大 , 又不能使设在主回路中的断路器跳闸 , 致使短路故障得不到及时切除 , 造成辅助回路的导线起火和电器损坏。
3.3 使用非阻燃材料制作导线及电器元件
为了防止电气火灾的发生, 相关标准规定 , 低压电器产品的外壳应使用阻燃的材料制作 , 配电系统中应使用有阻燃性能的导线。老的电源屏有很多不满足这一要求 , 因而 , 一旦导线和电器出现过热 , 很快便能引发电器外壳和导线绝缘着火。
3.4 个别电器元件质量差
目前电源屏中还有个别电器元件是由一些不规范的小厂生产 , 质量不稳定 , 运行中易出现绝缘损坏 , 导致短路、温升过高等问题 , 也是引发电气火灾的重要原因。
4预防电源屏火灾的主要措施
4.1选用带有机械联锁装置的优质交流接触器带有机械联锁装置的交流接触器 , 就是在2 个同型号的交流接触器之间 , 装上 1 个机械的锁定装置 ,使2 个交流接触器在任何情况下不会同时闭合 , 始终保持在1 个闭合、1 个断开的状态 , 它是专门为2路电源切换设计的产品。选用这样的产品 , 就从根本上杜绝了由于 2 路电源的交流接触器同时闭合 , 所造成的接触器损坏和引发火灾的问题。
另外 , 为了防止交流接触器在低电压下出现跳动现象而使接点烧损 , 对交流接触器应设置低电压保护。即当电源的电压下降到80 %以下 , 并且 3～5min后仍不恢复时 , 就应自动切换到备用电源供电 , 让主电源退出工作。这样既保证了负荷始终由好电源供电 , 同时又使交流接触器不会损坏。
4.2完善铁路信号电源系统的短路保护功能。目前 , 在铁路信号电源屏中 , 对主回路的电路都设置了短路保护 , 一旦出现短路故障 , 能及时被切除。在由主回路引接的控制变压器回路、交流接触器线圈回路、电压表测量回路、信号指示灯报警回路等辅助回路中 , 也应设置全面的短路保护 , 一般采用装在端子板上的小型熔断器作为保护器件 , 其电流应小于导线长期允许电流的 80 %。这样在整个信号配电系统中 形成了全面的短路故障防范系统。整个信号配电系统的保护动作设定值应准确合理 , 上下级保护应有选择性的动作 , 在系统中任何一点短路 , 都应有相应的保护开关动作 , 以切除短路电流故障。
4.3选用优质的阻燃电器及导线。在进行铁路信号电源屏设计时 , 应选择由阻燃材料制作的导线和电器元件。这样即使出现电气短路 , 也不会产生明火 , 可将火灾的损坏降低到最小。另外 , 控制回路(辅助回路)的导线截面积不应完全按电流的大小来选择 , 应考虑到机械强度的要求 , 一般不应低于1平方毫米。
4.4对智能屏的各种电源模块设置温度保护。当模块内温度过高时应及时报警1 , 防止模块内发生火灾。
4.5电器元件和接线端子板的接线端子 , 应有防指触和防震动功能。
4.6出厂试验项目中 , 应设置短路保护试验项目。其目的是 : ①试验短路保护的完整性 , 在主回路和辅助回路任一点短路时 , 是否都会有相关的自动开关跳闸或熔断器熔断 , 能够及时准确地切除短路故障;②试验短路保护的选择性 , 每一次短路应该是离短路点最近的保护电路动作 , 如果短路保护配合不合理 , 应进一步调整。完成好上述工作 , 铁路信号电源屏的火灾事故将得到有效的防治 , 电源屏的安全运行将得到可靠的保证。
5结论
本文较有利的提出铁路电源屏在现代铁路运营中的重要性，关系着整个铁路系统在交通运输中正常运营的信誉，同时提出关于电源屏发生火灾主要原因以及改善措施，为铁路的正常运营提供保障。
参考文献：
1.《铁路电力设计规范实施指导与电力安全防护技术及系统故障应急处理典型案例评析手册》
2.《铁路信号智能电源屏》，作者：林瑜筠
医院综合火灾防护系统研究 篇3
关键词：医院,火灾,防护
1 引言
在医院火灾综合防护系统中自动喷水灭火系统、气体消防灭火系统消防栓灭火系统、移动式灭火器各司其职又互为补充, 火灾自动报警及联动控制系统使各系统成为有机整体。
2 综合火灾防护系统组成
火灾报警及消防联动控制器置于消防控制室 (兼作安防监控中心) , 并在各层消防电梯前室设置区域火灾复示显示盘, 见图1。系统组成:火灾自动报警系统;消防联动控制;火灾应急广播系统与火灾警报装置;消防直通对讲电话系统;电梯监视控制系统;漏电火灾报警系统等。
2.1 消防控制室
消防控制室需设置直通室外出口, 并在出口门上方设置明显的标志牌。消防控制室的报警控制设备由火灾报警控制主机、联动控制台、CRT显示器、打印机、应急广播设备、消防直通对讲电话设备、电梯监控盘和电源设备等组成, 各设备均采用面板盘式结构, 组装在消防专用机柜内。消防控制室可接收感烟、感温探测器、气体灭火控制器等的火灾报警信号及水流指示器、检修信号阀、报警阀压力开关、手动报警按钮、消火栓按钮的动作信号、漏电火灾探测器信号等。消防控制室可显示消防水池、消防水箱水位, 显示消防水泵及消防风机的电源及运行状况。消防控制室须能够联动控制所有与消防有关的设备。
2.2 火灾自动报警系统
在一般场所设置感烟探测器;地下室等场所设置感温探测器。疏散通道上分两步落下的消防卷帘两侧设置感烟、感温探测器组合;在设置气体灭火系统的场所 (配电间等) 设置感烟、感温探测器组合。在各防火分区设置火灾报警按钮, 从任何位置到手动报警按钮的距离不超过30m。在消火栓箱内设消火栓报警按钮。在每个楼层的楼梯口或消防电梯前室等明显部位, 设置识别着火楼层的声光报警显示装置。
2.3 消防联动控制
在消防控制室, 对消火栓泵、自动喷洒泵、排烟风机、加压送风机等重要消防设备, 既可通过现场模块进行自动控制, 也可在联动控制台上通过硬线手动控制, 并接收其反馈信号。
2.3.1 消火栓系统控制
平时由压力开关自动控制增压泵维持管网压力, 管网压力过低时, 直接起动主泵;任意一处消火栓按钮动作时, 直接起动主泵[1]。当接收到消火栓按钮动作或其它报警信号后, 消防控制室通过控制模块编程, 自动启动消火栓泵, 并能显示报警部位并接收其反馈信号。在消防控制室联动控制台上, 可通过硬线手动控制消火栓泵, 并接收其反馈信号。消防控制室能显示消火栓泵电源状况、显示消防水池及水箱水位, 当水位过低时, 发出声光报警[2]。消防泵房现场可手动启动消火栓泵。
2.3.2 自动喷洒湿式系统控制
平时由气压罐及压力开关自动控制增压泵维持管网压力, 管网压力过低时, 直接起动主泵。火灾时, 喷头喷水, 水流指示器动作并向消防控制室报警, 同时, 报警阀动作, 击响水力警铃, 启动喷洒泵, 消防控制室能接收其反馈信号。消防控制室可通过控制摸块编程, 自动启动喷洒泵或通过硬线手动控制喷洒泵, 并接收其反馈信号[3]。消防控制室应显示喷洒泵电源状况及水流指示器、报警阀处压力开关和安全信号阀的工作状态。消防泵房可手动启动喷洒泵。
2.3.3 气体灭火系统控制
在变配电室、DSA、DIR等有重要设备不适宜使用液体灭火的区域设置气体灭火控制系统。系统同时具有自动控制、手动控制和应急操作3种控制方式。自动控制:在每个保护区内部均设置感烟探测器及感温探测器。发生火灾时, 当感烟探测器报警, 设在该保护区域内的警铃将动作, 而当感烟探测器、感温探测保护区域内的警铃将动作, 而当感烟探测器、感温探测器均报警, 设在该保护区域内、外的锋鸣器及闪灯 (即声光报警器) 动作;再经过30s (可调) 延时后 (在延时时间内应能自动关闭防火门、阀、窗, 停止相关的空调系统) , 控制盘将启动气体钢瓶组上释放阀的电磁启动器和对应保护区域的区域选择阀, 使气体沿管道和喷头输送到对应的指定保护区域灭火。一旦气体释放后, 设在管道上的压力开关将药剂已经释放的信号送至控制盘及消防控制中心。消防控制中心应能够接收到系统的一级报警、二级报警、手/自动、故障、喷气5种信号。
2.4 排烟、加压风机控制
2.4.1 专用排烟风机控制
当火灾发生时, 消防控制室根据火灾情况打开相关层的多叶排烟口或280℃电动防火阀 (常闭) , 同时通过模块自动启动相应的排烟风机, 当火灾温度达到280℃时, 排烟风机吸入口处的280℃防火阀熔断关闭, 同时联锁或通过模块自动停止相应的排烟风机。多叶排烟口、280℃电动防火阀、风机吸入口处的280℃防火阀、排烟风机的动作信号要反馈至消防控制室。在消防控制室, 可通过控制摸块编程自动控制排烟风机或通过硬线手动控制排烟风机, 并接收其反馈信号。
2.4.2 排风兼排烟风机控制
排风兼排烟风机, 正常情况下低速运行, 为通风换气使用, 火灾时则作为排烟风机使用, 高速运行。正常时为就地手动控制, 当火灾发生时由消防控制室控制, 消防控制室具有控制优先权, 其控制方式与专用排烟风机相同。
2.4.3 加压送风机控制
当火灾发生时, 消防控制室根据火灾情况打开相关层的加压送风口 (平时关闭) , 同时通过模块自动启动相应的加压送风机;加压送风口、加压送风机的动作信号要反馈至消防控制室。在消防控制室, 可通过控制摸块编程自动控制加压送风机或通过硬线手动控制加压送风机, 并接收其反馈信号。
2.4.4 送风兼消防补风机控制
平时为通风换气使用, 当火灾发生时, 消防控制室在开启排烟风机的同时, 根据火灾情况通过模块关闭送风兼补风机系统有关部位的 (常开) 防火阀并开启相关部位的 (常闭) 防火阀进行转换, 同时通过模块自动启动该风机作为消防补风机使用。
2.5 防火卷帘门控制
用作防火分隔的防火卷帘, 由其两侧的烟感探测器自动控制, 烟感动作后, 卷帘一步下降到底。疏散通道上的防火卷帘, 由其两侧的烟、温感组合探测器自动控制, 分两步落下:烟感动作后, 卷帘下降至距地1.8m;温感动作后, 卷帘下降到底。卷帘门关闭信号反馈到消防控制室。卷帘门两侧设就地控制按钮, 卷帘门下降时, 在门两侧顶部应有声、光警报装置。卷帘门应设熔片装置及断电后的手动装置。
2.6 非消防电源控制
在非消防用照明、电力各层配电箱进线总开关设分励脱扣器附件, 由消防控制室在火灾确认后断开本楼层及相关联楼层非消防电源。空调机及风机所接风管上的防火阀关闭后, 联锁停止空调机及风机。
2.7 应急照明系统控制
应急照明采用自带镉镍电池的专用应急灯具, 要求应急照明持续供电时间不小于30min。平时采用就地控制, 火灾时由消防报警系统自动控制点亮全部应急照明灯。
2.8 火灾应急广播系统与火灾警报装置
2.8.1 火灾应急广播系统
在消防控制室设置火灾应急广播机柜, 与公共广播系统共用线路及末端设备 (扬声器) , 火灾应急广播具有优先级, 发生火灾时可强行切换作事故广播用, 以指挥人员疏散。火灾应急广播的回路按楼层或防火分区划分。当发生火灾时, 消防控制室值班人员可根据火灾发生的区域, 自动或手动启动火灾广播, 及时指挥、疏导人员撤离火灾现场。火灾广播启动程序为:地下层着火时, 先启动地下各层、首层、1层的火灾应急广播;首层着火时, 先启动首层、2层、地下各层的火灾应急广播;二层及以上着火时, 先启动本层及其相邻上、下层火灾应急广播, 后根据火情发展情况, 再启动其它相关层的火灾应急广播。系统设置火灾应急广播备用扩音机, 其容量不小于火灾时需同时广播的范围内扬声器最大容量总和的1.5倍。消防控制室应能监控用于火灾应急广播时的扩音机的工作状态, 并具有遥控开启扩音机和采用传声器播音的功能。
2.8.2 火灾警报装置
在各楼层每个防火分区的靠近出入口处设置火灾警报装置。
2.9 消防直通对讲电话系统
在消防控制室内设置消防直通对讲电话总机, 除在各层手动报警按钮处设置消防直通对讲电话插孔外, 在变配电房、消防水泵房、消防电梯机房、主要防排烟机房、直通对讲电话插孔外, 在变配电房、消防水泵房、消防电梯机房、主要防排烟机房、灭火控制系统操作装置处等, 设置消防直通对讲专用电话分机。在消防控制室内设置119外线直拨电话。
2.1 0 电梯控制
在消防控制室设置电梯监控盘, 能显示各部电梯运行状态、正常、故障、开门、关门等及显示所处层位。火灾发生时, 根据火灾情况及区域, 由消防控制室电梯监控盘发出指令, 指挥电梯按消防程序运行:对全部或任意1台电梯进行对讲, 说明改变运行程序的原因;除消防电梯保持运行外, 其余电梯均强制返回底层并开门。火灾指令开关采用钥匙型开关, 由消防控制室负责火灾时的电梯控制。
3 经济性分析
本文采用的背景工程建筑面积约2.1×104m2, 投资预算额9 800万元。消防综合防护系统预算额400万元, 占投资额4.08%。防护系统在总投资额占比较小, 能够大幅提高综合楼安全性保障能力。在综合防护系统中自动报警系统占比16.8%, 消火栓及自动喷淋系统占比40.77%, 漏电保护系统占比11.2%, 气体灭火系统占比15.6%, 送风防排烟及防火门系统占比15.63%。从各系统所占综合防护系统比例看出, 合理设置各系统, 并使各个系统功能有机协同, 是其他同类型综合性公共场所火灾防护系统的很好样本。
参考文献
[1]王学良.超限高层建筑消防给水系统设计特点探讨[J].给水排水, 2007, 33 (10) :97-100.
[2]李开元.超高层建筑防灭火对策探析[J].中国安全生产科学技术, 2012, 8 (9) :174-177.
火灾防护论文 篇4
1地下工程火灾发生的特征和危害
地下建筑与地面建筑相比有许多不同之处,地下工程是在地下通过挖掘的方法获得的建筑空间,外部仍有厚实的岩土介质包围,它只有内部空间。地面建筑有门、窗、墙与大气相连,室内外光线交换容易,而地下空间与外部联系孔洞少,面积小,气热交换难,散热慢,能见度低。
1.1 排烟困难,散热慢
地下建筑内失火,与地上建筑失火情况完全不同。地上建筑着火时,可以开启门窗,进行散热和排烟。地下建筑为厚的钢筋混凝土衬砌和岩土介质包围,出入口较少且面积有限,有时人员出入口可能就是喷烟口。由于烟的迅速聚集和在工事内的扩散,工事内很快充满烟,有限的人员出入口会变成“烟筒”,热烟运动方向与人员疏散方向一致。通常烟的扩散速度比人群疏散速度快得多,致使人员无法逃脱烟气流危害,多层地下空间发生火灾时危害更大。地下建筑通风条件不如地面建筑,对流条件很差,因而排烟排热也不如地面建筑。随着空气温度的升高,体积增大,则压力也会相应增大,因此对人员安全疏散和消防扑救都十分不利。浓烟使地下建筑室内可见度下降,造成人们心理恐慌,更增加人员疏散难度。火灾造成地下建筑物内人员的最初伤亡,大部分是由于缺氧窒息,中毒昏倒死亡。浓烟,特别是含有毒性粉尘的烟雾,也增加了消防人员接近火场灭火的困难。
1.2 高温高热全面燃烧
就其可燃物来说,由于使用性质不同,可燃物量也不一样。在地下建筑封闭空间内,一旦发生火灾,大量可燃物燃烧,室内温度升高很快,较早地出现“全面燃烧”现象。
在地铁车站、地下商场、地下旅馆、饭店、地下影剧院、舞厅等人员相对集中的公共活动的地下空间,往往忽视防火规范要求,片面追求地下建筑装饰的多样化和高标准。一些地下建筑的不适当的装修,给地下建筑的安全带来了诸多火灾隐患。
1.3 安全疏散困难
地下建筑内的安全疏散有以下两方面的不利因素:
1)有些地下建筑内的各种可燃物质,燃烧时会产生大量的烟气和有毒气体(如CO,CO2及其他有毒气体),不仅严重遮挡视线,使能见度大大降低,还会使人中毒窒息,危害极大。2)地下建筑发生火灾时,室内由于正常的照明电源切断,变得一片漆黑。如地下工程内不装设事故照明和紧急疏散标志指示灯,使工作人员根本无法逃离火场。地面建筑即使是月夜地面照度也有0.2 lm,地下建筑内无任何自然光源,加上浓烟滚滚,使疏散极为困难。
1.4 扑救困难、危害大
地下建筑的火灾比地面建筑火灾扑救要困难得多。国外一个消防专家把扑救地下工程的火灾难度,看作与扑救超高层建筑最顶层火灾的难度相当。我国地下建筑发生的数起大的火灾,最长的燃烧时间为41 d。与地面建筑相比,地下工程火灾扑救困难的原因是:1)探测火情困难。2)接近火场困难。3)通讯指挥困难。4)缺少地下工程报警消防专门器材。
2地铁工程火灾的防护对策
2.1 规划布局合理
城市的地下铁道、公路隧道、地下商业街、地下停车场等地下建筑,与城市地下总体布局规划相结合,增强城市总体防灾、抗灾能力。火灾发生时,地下铁道、地面建筑、其他地下通道之间要有可靠的防火分隔,有效地阻止火势蔓延扩大,减少火灾的损失。
2.2 选择钢筋混凝土结构
地下建筑结构材料应选择钢筋混凝土,而且钢筋混凝土的保护层应满足地下工程钢筋混凝土结构设计规范规定的厚度。地下建筑内长时间高温燃烧,会引起钢木结构大面积倒塌,基本上无法修复。大火连续延烧几十小时,隧道内部钢筋混凝土保护层只是局部脱落,部分烧灼,大部分经检查修复后可以继续使用。高温下混凝土的性能很大程度上受含水量、所用填料类型、配筋率以及其他配料设计等因素的影响,如混凝土中加入聚丙烯纤维可能在火灾中形成膨胀空隙。
2.3 合理选择装修材料
地下工程的装饰材料应选择不燃、难燃材料和阻燃处理的材料,这样可以使装饰材料燃点增高,使其不易着火,或即使着火,燃烧蔓延速度也较慢,以便为扑灭初期火灾及组织安全疏散赢得时间。
2.4 合理选择出入口位置和数量
一个车站出入口通过能力总和,应大于该车站远期超高峰的客流量。鉴于目前我国地下铁道车站浅埋占多数,故要求浅埋车站出口数量不宜少于4个,小站出口可适当减少,但不能少于2个,并随客流量的增加,出口数量也要相应增加。
2.5 防火分区划分及要求
地下铁道车站面积多在5 000 m2～6 000 m2,一旦发生火灾,如无严格的防火分隔设施,势必蔓延成大面积火灾,造成不应有的损失,对此应采用防火墙、防火卷材加水幕或复合防火卷材等1 500 m2。站厅和站台是乘客进出站、上下车的场所,按远期规划的发车间隔时间,一般定为1.5 min～2.0 min。由于客流量大且进出频繁,因此在站厅和站台上采用防火隔墙划分防火分区是不恰当的。这时可采取较灵活的防火处理设施,即用水幕保护的防火卷帘代替防火墙或防火门。防火卷帘上留小门并采用两级向下滑落的金属门,目的是便于消防人员的扑救和乘客及工作人员的安全撤离。防火门在关闭后能从任一侧手动开启,考虑到在防火门关闭后,要将个别未及时逃脱的人员疏散出去,以及外部人员进入着火区进行扑救的需要,每一个防火分区安全出入口不少于两个。当其中一个出口被烟火堵住时,人员可由另一个出口疏散。竖井爬梯对妇孺老幼使用不便,且疏散人数有限,因此不能作为安全出口。
2.6联络通道的防火作用
根据国内外地下铁道运营中事故的灾害分析,列车在区间隧道发生火灾而又不能牵引到车站时,乘客必须在区间隧道下车。为了保证乘客安全疏散,两条隧道之间应设联络通道,这样可使乘客通过另一条隧道疏散到安全出口。通道也可供消防人员扑救时使用。联络通道两端应设防火卷帘门,人员撤出着火隧道后,应及时落下防火卷帘,以免火焰向另一条隧道燃烧。
2.7地下铁道火灾自动报警系统设置
考虑原则应当是,凡是发生火灾后而影响全局的重要部位和火灾危险大的部位均应设置,大部分场所宜设火灾自动报警装置。
3结语
目前,我国缺少专门的地下工程防灾设计及施工验收规范,缺少适合于地下的消防专用设备,地下工程电气设备复杂,通信和信号管线密集,电气设备及线路不能及时检修更新,均可能因短路引发火灾。有些地铁车站和综合开发的地下商场片面追求豪华的内部装修,忽视材料的耐火等级,存在着不少火灾隐患。所以地下工程火灾防范仍任重而道远。
参考文献
[1]高皖扬,赖德彬.商场建筑火灾特点及灭火对策探讨[J].山西建筑,2006,32(9):85-86.
火灾防护论文 篇5
1 经验模型计算
假设一座10×10４m３原油储罐发生顶部崩裂,造成顶盖全部被毁,遇点火源发生油罐池火灾。其计算参数为:原油热值Hｃ为43 890kJ/kg;原油的燃烧速m″率为0.055kg/(m２·s);空气密度ρａ为1.293kg/m３;热辐射系数η２为0.08;风速为4.8m/s。
应用池火灾模型中关于火焰形状和尺寸、火焰表面的热辐射通量、热辐射的传播及视角系数等经验公式,计算假定的火灾场景,从而得到其危害范围。
(1)火焰高度。经Thomas经验公式计算火焰高度为火焰高度为81.23m,下限值;经Brotz经验公式计算值为138.45m,火焰高度上限,计算值最大;经修正以后的Moorhouse经验公式计算得到的火焰高度居于两者之间,为95.57m。
(2)火焰倾角。通过经验公式计算可得到火焰倾角为36.2°。
(3)相同池直径下不同距离目标接受到辐射强度。原油储罐形成罐内池火灾,池火灾直径为80 m,经经验公式计算可以得到距离火焰中心不同距离时目标受到的辐射通量,如表1所示。
由表1数据可以看出,视角系数的值小于1,随着R/D增大而减小。
图1为风速4.8 m/s时,辐射强度随R/D变化曲线。可以看出,油罐燃烧产生的辐射强度随着R/D的增大呈指数衰减。在R/D=0.9 时,热辐射强度为22.37kW/m２,当R/D=2.0时,热辐射强度为5.86kW/m２,此后随着R/D增大,热辐射强度变化趋于平缓。
2 辐射伤害及安全距离确定
2.1 对装置设备的危害
储罐区的油罐是最主要的装置设备,油罐罐内的介质大多为易燃易爆或有毒有害物质,如原油、汽油、液化石油气等,若油罐发生火灾爆炸事故,其相邻罐受到高强度热辐射作用时,油罐温度升高,而由于烘烤作用钢材承受能力下降或引燃邻近罐的蒸气,一段时间后,储罐承载力平衡失效,导致罐体破坏甚至坍塌。
根据石油化工装置设备的热辐射破坏准则,原油储罐热辐射破坏准则,如表2所示。
2.2 热辐射对人员的危害
人能承受的热辐射强度较低,火灾爆炸产生的热辐射能够严重影响发生火灾的储罐区内巡检人员及其消防救援人员的生命安全。根据国内外相关资料人员受热辐射危害等级一般划分为死亡、二度烧伤和一度烧伤,其与热辐射强度及时间的关系,如式(1)~式(3)所示。
式中:q为人员接受到的热辐射通量,kW/m2;t为人员接受热辐射的时间,s;Pr为受到伤害的概率,Pr=5表示人员受到伤害的概率为50%。
2.3 消防救援安全距离的确定
消防服可提高消防人员所能承受的热辐射,使热传导时间延迟。由于消防服的保护作用,消防救援的安全距离就不能仅按照一般人20s以上感觉疼痛的4kW/m２的标准选取。
3 FDS模拟计算
应用FDS模拟原油储罐池火灾,首先根据模拟对象建立火灾场景模型,对几个重要参数给出以下设定:
(1)火源。原油储罐火灾稳定燃烧时的燃烧特性及其辐射热对外界的影响,为了较好地模拟火灾过程,通过定义热释放速率来模拟油罐火灾大小。对于热释放速率的设定,可以遵循式(4)的关系。
式中:m为发生燃烧时的直线燃烧速率,mm/min;ρ为燃料的密度,kg/m３;Hc为燃料的净燃烧热,kJ/kg。
通过计算,得到热释放速率为2 074kW/m２。
(2)网格尺寸。为使计算结果与实际情况有更好的符合度,要考虑网格尺寸与特征火源直径D＊之间的关系:火源及附近区域的网格尺寸控制在0.05~0.1 D＊;较远区域可采用较大的网格(最大可达0.5 D＊)。
(3)炭黑生成。炭黑对于热辐射有很大的影响,进而影响到火灾场景温度分布的模拟准确度。炭黑会使温度分布降低,高温炭黑粒子也是热辐射强度的重要来源。模拟计算时,对炭黑生成的考虑是通过直接设定炭黑生成比来完成的。通常油罐的直径越大,炭黑的生成比越大,对于较大直径的油罐,将炭黑生成比设为0.1。
(4)辐射百分数。原油燃烧时,火焰对外界产生热辐射,燃烧产生的烟气会对热辐射产生“烟阻效应”,池火灾直径越大,“烟阻效应”越明显,会降低热辐射对外界的影响。对于小尺寸油罐,计算过程中一般默认辐射百分数为31%,油罐直径为80m时,辐射百分数为8%。
(5)敞口面积。由于外界冲击或者油罐内部压力作用会使罐顶产生裂纹,严重时罐顶顶盖局部被毁或被整体掀翻,以1/4 D、1/2 D、全开口为例,研究其危害。其中1/4 D、1/2 D开口是以40m为半径的2个扇形。
进行FDS模拟计算的火灾场景采用如下设置:区域长、宽、高分别为224、144、150m,油罐直径为80m、高为21.8m,燃烧物质为原油。热释放速率为2 074kW/m２,油罐位置网格为0.5m,1/4 D、1/2 D、全开口对应的敞口面积分别为1 231、2 462、4 924m２。炭黑生成比为0.1,辐射百分数为0.08。设定环境温度为28 ℃。
4 模拟结果分析
4.1 油罐火灾火焰特性分析
图2、图3为火焰底部温度分布图,图4、图5为火焰横切面温度分布图。从油罐边缘至火焰中心线处温度逐渐升高,这说明空气是沿着该方向卷吸的。而底部火焰中心温度较低,靠近罐壁周围温度较高,这说明在火势稳定的阶段,由于火势干扰,空气不能够进入到罐体中心,导致原油不能充分燃烧使温度降低。
4.2 热辐射对设备装置的影响
图6~图8为有风情况下,不同开口面积油罐罐壁不同高度处的辐射强度变化曲线。有风作用时,同一开口面积时油罐罐壁的热辐射随距离增大呈指数衰减,在较低位置时,当达到一定距离以后,热辐射强度基本不变。随着开口面积增大,下风向油罐所受到的辐射热强度增大,最大达24.1kW/m２,根据火灾热辐射破坏准则,邻近罐长时间处于此热辐射强度下,必然会对其造成严重威胁。燃烧产生的固体颗粒也会使火焰对周边的热辐射加强,在风的作用下,着火油罐产生的烟气可以将邻近罐体覆盖,这对邻近油罐造成的威胁更为严重。引燃原油蒸气的最小能量为0.2~0.26mJ,热辐射可点燃邻近罐蒸气,从而扩大火灾危害。可见,在有风环境下,着火罐对邻近罐的热辐射危险相对于无风条件下是增加的,常规0.4 D的安全间距已不能保障邻近罐体的安全。因此,当某个油罐发生火灾时,在短时间内如果不采取措施对着火油罐火灾进行有效抑制,同时对相邻油罐进行冷却等保护措施,极有可能会导致附近油罐着火或爆炸,导致事故进一步扩大。
4.3 热辐射对人体的影响
发生火灾时,消防人员也会受到热辐射危害,这就要求消防队员在保护好自身的情况下进行灭火救援。图9为人员受伤的热通量-时间准则临界曲线。
图10~图12为不同开口时,4.8m/s风速环境下,热辐射随R/D的变化。在地面高度,热辐射强度先随R/D的增大而增大,达到最大值后,随R/D的增大而减小。虽然在靠近油罐处热通量较小,但由于原油中含有水分,燃烧过程中极有可能产生扬沸等现象,人员在此处灭火会增大危险性,因此不能考虑靠近油罐处。假定消防救援人员在灭火过程中轮换时间为300s,根据人员受害判据,人员一度烧伤、二度烧伤、死亡时的辐射强度为1.2、2.1、3.2kW/m２。不考虑消防服的保护作用,即仅参考人员伤害判据。油罐火灾对外热辐射受开口面积的影响,对于1/4 D、1/2 D、全开口面积,按式(2)计算,灭火安全距离L分别为为100、116、144 m,按式(3)计算,灭火安全距离L约为77.6、90.4、116m。由于消防队员在灭火过程中会穿戴必要的防护服,可突破该安全距离进行灭火。
消防员灭火救援时所穿的消防服有一定的保护作用,为有效灭火及降低人员伤亡,需要研究消防救援人员在消防服保护作用下的安全距离。结合热辐射强度与伤害/破坏关系数据综合考虑,分析救援人员在消防服热防护性能基础上的安全救援距离。
国内常用的是Nomex消防服,根据其参数,取其5次循环洗涤后的RPP值276.144kW/m２作为消防服的保护作用参数。假定消防救援人员在灭火过程中轮换时间为300s,可知300s消防服的热防护性能约为0.920 5kW/m２。根据人员伤害判据,人员一度烧伤、二度烧伤、死亡的辐射强度为1.2、2.1、3.2kW/m２,将2.1kW/m２视为人体可接受临界程度。综合考虑消防服保护作用,将0.920 5+2.1≈3.020kW/m２作为消防官兵灭火救援不受二度烧伤的热辐射强度临界量。
通过计算分析,直径80m,高21.8m浮顶原油储罐顶盖被破坏而发生罐内池火灾时,消防队员穿着消防服可增大消防救援安全距离,计算结果如表3所示。
5 结论
火灾防护论文 篇6
石油化工装置生产工艺复杂, 自动化程度高, 装置运转过程事故具有易发性、多发性、突发性和严重危害性, 从原料到产品, 绝大多数属于易燃易爆物质, 只要有某一部位、某一环节发生故障或操作失误, 就可能造成连锁反应, 引发火灾、爆炸等重大事故[1 - 2]。这就对石油化工装置发生火灾爆炸事故进行定量风险评价提出更高要求, 必须在石油化工复杂系统生产工艺信息不确定条件下, 提高风险评估的针对性、客观性与准确性。
本文将贝叶斯网络与防护层分析相结合, 应用贝叶斯网络的双向推理, 提出贝叶斯网络与防护层集成分析模型, 研究风险贝叶斯故障节点, 对其进行防护层分析, 研究该节点所包含的参数出现偏差的原因及导致的后果, 设定相应的独立防护层措施, 通过防护层失效概率来评估剩余风险等级, 为石化装置的风险评价提供新途径。
1 贝叶斯网络与防护层分析
1. 1 贝叶斯网络简介
贝叶斯网络 ( Bayesian Networks, BN) 也被称为信念网络 ( Belief Networks) 或者因果网络 ( Causal Networks) , 是描述数据变量之间依赖关系的一种图形模式, 是一种用来进行推理的模型。BN是人工智能、概率理论、图论、决策理论相结合的产物, 通过概率推理技术的应用, 为人们提供了一种方便的框架结构来表示因果关系, 使得不确定性推理变得在逻辑上更为清晰, 可理解性强[3 - 5]。
贝叶斯网络实际就是表示所研究问题变量的联合概率分布, 贝叶斯推理的目的是通过联合频率分布公式, 在给定的网络结构和已知证据下, 计算某一事件发生的频率设证据 ( Evidence) 变量集为E, 查询 ( Query) 变量集为Q, 则贝叶斯网络推理就是在给定证据变量集合的取值E = e的情况下, 计算查询变量Q的条件频率分布[6 - 7]。形式可以描述为:
1. 2 防护层分析概述
防护层分析 ( Layers of Protection Analysis, LO-PA) 是自2000 年以来国际上广泛采用的一种行之有效的安全设计和管理技术。LOPA是在危险识别的基础上, 进一步评估保护层的有效性并进行风险决策的系统方法, 是一种半定量的风险评估技术。在未考虑任何安全保护措施的情况下, 发生某种事故的事件称为未减轻事件, 其风险称为潜在风险; 采取独立保护层安全保护措施之后, 发生事故的事件称为减轻事件, 其风险称为剩余风险[8 - 10]。
LOPA分析中的独立保护层 ( IPL) 是能够阻止场景向不良后果继续发展的一种设备、系统或行动, 并且独立于初始事件或场景其它保护层的行动。IPL的有效性根据要求时的失效概率 ( Probability failure demand, PFD) 进行确定。IPL可以类别于事件树的分支, LOPA计算不期望事件的频率。如果不期望事件的频率和后果的组合, 也就是风险符合公司的风险标准要求, 则认为保护措施足够, 否则需增加其他保护措施, 直至风险达到要求[11 - 12]。企业为防止事故的发生往往都设置了层层的防护措施。一个典型石油化工企业安全防护层主要有:
第1 层: 工艺设计 ( 本质安全) 。
第2 层: BPCS基本工艺控制、工艺警报。
第3 层: 危险警报、操作者监视和采取措施。
第4 层: 安全监控系统SIS ( 如安全联锁系统、紧急停车系统等) 。
第5层:物理防护 (如压力泄放装置) 。
第6层:物理防护 (如防爆墙和坝) 。
第7 层: 工厂内的应急。
第8 层: 周围公众的应急。
2 贝叶斯网络与防护层集成分析模型
2. 1 贝叶斯网络应用软件
Ge NIe软件是一个用于构建图形化决策理论模型的开发环境, 使用Visual C + + 和MFC ( Microsoft基础类) 实现, 可以提供多种推理算法, 能够处理离散变量, 通过分析关联图和创建结构方程模型等进行频率推理和不确定性决策。应用Ge NIe软件能够实现贝叶斯网络推理或关联图的决策过程。
2. 2 构建集成分析模型
传统的系统安全分析在可靠性评估中存在一定局限性, 例如故障树分析在系统可靠性分析中只能考虑系统工作或失效两种状态, 不能考虑多态间的假设推理关系, 对复杂系统进行故障树分析时需要采用不交化方法求出最小割集合或最小径集合, 计算量太大。而贝叶斯网络技术可以直接基于故障树生成贝叶斯网络, 避免大量计算, 可简单处理故障树难以解决的问题。因此, 笔者提出贝叶斯网络与防护层集成分析模型, 具体分析思路如下:
首先编制系统故障树, 将其映射成对应贝叶斯网络, 构建条件概率表, 运用贝叶斯网络推理进行系统可靠性评估, 研究后果频率、后验概率以及各基本事件重要度, 从而快速识别系统的薄弱环节, 根据计算结果进行预测和诊断, 找出最容易导致装置发生事故的原因事件, 确定其为贝叶斯故障节点。
基于危险和可操作性研究 ( HAZOP) 的基础上, 将防护层分析融入HAZOP中对该风险贝叶斯故障节点进行分析, 全面分析重大事故场景的全过程, 明确识别出初始事件、中间事件和后果事件, 比较被评价的防护层故障频率与允许的防护层故障频率, 然后设置相应的独立防护层措施, 根据半定量风险矩阵确定风险等级。研究该节点包含的参数出现偏差的原因及后果, 通过防护层失效概率来评估剩余风险等级, 研究防护层措施是否已将剩余风险降到可接受程度。从而有效性地提高系统的可靠性。
3 实例应用
3. 1 工艺简介
以某石化公司80 万吨/年重油催化裂化装置反应- 再生系统作为平台, 应用所构建的贝叶斯网络与防护层集成分析模型对其进行风险评价。工艺流程如图1 所示。
反应- 再生系统主要工艺: 原料油经过加热汽化后进入提升管反应器进行裂化。提升管中催化剂处于稀相流化输送状态, 反应产物和催化剂进入沉降器, 并经汽提段用过热水蒸汽提, 再经旋风分离器分离后, 反应产物从反应系统进入分馏系统, 催化剂沉降到再生器。烟气经旋风分离器和催化剂分离后离开装置。
3. 2 再生器火灾、爆炸故障树
根据某石化公司80 万吨/年重油催化裂化装置反应- 再生系统工艺流程图编制反应- 再生系统火灾、爆炸故障树如图2 所示。
代号说明:
T:再生器火灾爆炸事故
M1:待生催化剂带油
M2:再生器超压
M3:二次燃烧
M4: 双动滑阀故障
M5:烟机入口蝶阀故障
M6:外取热器爆管泄漏
M7:氧含量过高
X1:反应压力突然上升
X2:反应进料量突增
X3:汽提蒸汽量过小
X4:待生塞阀泄漏
X5:主风量过大
X6:喷油器故障
X7:CO助燃剂量过小
X8:滑阀控制系统故障
X9:滑阀自保系统故障
X10:蝶阀控制系统故障
X11:蝶阀自保系统故障
X12:水循环系统故障
X13:取热管受热不均
X14:取热管结垢
X15:主风量过剩
X16: 外取热器提升风量过大
3. 3 故障树转成贝叶斯网络
应用Ge NIe软件将再生器火灾、爆炸故障树转成贝叶斯网络如图3 所示。各个基本事件的故障率即贝叶斯网络中的先验概率采用两种方法确定: 对于能够通过某石化公司催化裂化装置发生事故的统计资料得到统计频率的, 用该频率近似得到基本事件的故障率; 对于不能由统计资料得到故障率的基本事件, 直接根据文献资料中的数据确定其故障率。各基本事件的先验概率见表1 所示。
引用Ge NIe软件建模分析, 更新完善各基本事件属性后, 利用贝叶斯网络的双向推理技术, 解算出系统故障条件下各个组件的后验概率。为便于比较, 将贝叶斯网络中各个根节点的先验概率与后验概率汇集, 见表1。
从表1 中可以看出, 每个基本事件的后验概率与其先验概率是不同的, 且其排序也不同。各根节点后验概率对比如图4 所示。
后验概率可以作为判定基本事件影响顶事件故障发生重要度的重要参考, 从图4 各基本事件的后验概率对比可知, 再生器火灾爆炸事故很有可能是由基本事件X2反应进料量突增、X4待生塞阀泄漏, X15主风量过剩故障引起的, 该三个事件即为再生器火灾、爆炸事故薄弱环节, 可确定其为风险贝叶斯故障节点。
3. 4 风险贝叶斯故障节点防护层分析
以基本事件X2反应进料量突增为例, 确定其为风险贝叶斯故障节点进行防护层分析, 结果见表2。表2 中的所取的概率为经验值或参考CCPS等相关资料获得。
从表2 反应进料突增LOPA分析结果可以看粗, 由反应进料突增引起的未减轻事件的频率4. 00E - 03 超过了其风险容许值1. 00E - 04, 采取超温报警和料位高报警两个独立防护层措施后, 事故发生频率4. 00E - 03 降低到了1. 00E - 06, 根据风险矩阵可知, 未减轻事件的风险等级为7 级, 经采取独立防护层后降至4 级剩余风险, 处于可接受范围内, 可不用另外增加安全措施。
4 结论
1) 对于复杂的石油化工生产装置, 常用的系统安全分析在系统信息不确定条件下存在一定局限性, 提出贝叶斯网络与防护层集成分析模型。
2) 该模型的优点是: 1贝叶斯网络技术可以直接基于故障树生成贝叶斯网络, 避免大量计算, 能很好地表示变量的随机不确定性和相关性, 并能进行不确定性推理。2通过贝叶斯网络双向推理进行故障预测和诊断, 能够快速找出系统薄弱环节, 确定风险贝叶斯故障节点, 减轻了由于主观因素对评价结果带来的误差, 提高了评价结果的客观性与准确性。3基于危险性与可操作性研究的基础上, 应用先进的防护层分析对风险贝叶斯故障节点进行定量安全评价, 明确识别初始事件、中间事件和后果事件, 设置独立防护层降低剩余风险, 比较全面地研究了事故全过程, 加强了控制风险措施的针对性。
3) 在催化裂化装置中的反应- 再生系统中应用贝叶斯网络与防护层集成分析模型, 结果表明该方法较传统的事件树、故障树分析方法更加科学、合理, 为石化企业复杂系统火灾爆炸事故的风险评估提供了一种新的途径。
参考文献
[1]巫志鹏, 白永忠, 林景喜.新化工装置风险评价方法的研究[J].中国安全生产科学技术, 2011, 7 (10) :154-159WU Zhi-peng, BAI Yong-zhong, LIU Jing-xi.Study on the methods of risk assessment for new chemical facilities[J].Journal of Safety Science and Technology, 2011, 7 (10) :154-159
[2]白永忠, 张广文, 蒋军成.复合型工艺危害分析与控制技术的应用研究[J].中国安全生产科学技术, 2013, 9 (1) :86-89BAI Yong-zhong, ZHANG Guang-wen, JIANG Jun-cheng.Research on application of hazard analysis and control technology for integrated process[J].Journal of Safety Science and Technology, 2013, 9 (1) :86-89
[3]张立茂, 陈虹宇, 吴贤国.基于贝叶斯网络的复杂工程安全管理决策支持方法研究[J].中国安全科学学报, 2011, 21 (6) :141-146ZHANG Li-mao, CHEN Hong-yu, WU Xiao-guo, Study on decision support analysis of safety management in complex engineering based on BN[J].China Safety Science Journal, 2011, 21 (6) :141-146
[4]周荣义, 李石林, 刘何清.HAZOP分析中LOPA的应用研究[J].中国安全科学学报, 2010, 20 (7) :76-81ZHOU Rong-yi, LI Shi-lin, LIU He-qing.Study on application of LOPA in HAZOP[J].China Safety Science Journal, 2010, 20 (7) :76-81
[5]ZHANG Zheng-dao, ZHU Jin-lin, PAN Feng.Fault detection and diagnosis for data incomplete industrial systems with new Bayesian network approach[J].Journal of Systems Engineering and Electronics, 2013, 24 (3) :500-511
[7]许芝瑞, 孙文勇, 赵东风.HAZOP和LOPA两种安全评价方法的集成研究[J].安全与环境工程, 2011, 18 (5) :65-68XU Zhi-rui, SUN Wen-yong, ZHAO Dong-feng.Integrative research on two safety evaluation methods of HAZOP and LOPA[J].Safety and Environmental Engineering, 2011, 18 (5) :65-68
[8]吴重光, 张贝克, 马昕.过程工业安全设计的防护层分析 (LOPA) [J].石油化工自动化, 2007, (4) :1-7WU Chong-guang, ZHANG Bei-ke, MA Xin.The layers of protection analysis (LOPA) in process industry[J].Automation in Petro-Chemical Industry, 2007, (4) :1-7
[9]Muller A, Suhner M C, Iung B.Formalisation of a new prognosis model for supporting proactive maintenance implementation on industrial system[J].Reliability Engineering and System Safety, 2008, 93 (2) :234-253
[10]张立茂, 陈虹宇, 吴贤国.基于贝叶斯网络的复杂工程安全管理决策支持方法研究[J].中国安全科学学报, 2011, 21 (6) :141-146ZHANG Li-mao, CHEN Hong-yu, WU Xiao-guo.Study on decision support analysis of safety management in complex engineering based on BN[J].China Safety Science Journal, 2011, 21 (6) :141-146
[11]许丽佳, 王厚军, 龙兵.基于贝叶斯网络的复杂系统故障预测[J].系统工程与电子技术, 2008, 30 (4) :780-784XU Li-jia, WANG Hou-jun, LONG Bin.Fault prediction of complex systems based on Bayesian network[J].Systems Engineering and Electronics, 2008, 30 (4) :780-784
火灾防护论文 篇7
火灾报警及消防联动控制系统（FAS）是有建筑物内部装置感烟探测器、感温探测器及模拟显示盘构成的，当发生火灾时能自动喷洒水或其他灭火液体气体，经防排烟系统排除火灾所产生的烟雾并防止其漫延的系统总称。通常火灾自动报警系统的保护对象根据其使用性质、火灾危险性、疏散和扑救难度等分为特级、一级和二级。一类建筑、二类建筑的划分，符合现行国家标准《高层民用建筑设计防火规范》GB50045的规定；工业厂房、仓库的火灾危险性分类，应符合现行国家标准《建筑设计防火规范》GBJ16的规定。
与消防主机连接的设备主要有火灾报警探头、自动喷淋装置、联动控制、24伏直流电源装置、火警电话、火警广播等，其两端的数据线路都必须串接信号避雷器，而音频信号线路则必须串接音频避雷器，直流电源则要用直流电源避雷器，注意：火灾报警探头往往传输的是模拟感应信号，在定做避雷器时注意不要在信号通过避雷器时发生衰减。
火灾自动报警系统雷电防护工程是一个系统工程，应按照“综合治理、层层设防”的原则，从直击雷到感应雷进行全方位的雷电防护。
1．电源系统的防雷措施
结合消防的供配电要求，属于一类防火建筑的消防控制室、水泵、电梯、防排烟措施、自动报警、自动灭火装置、火灾事故照明、疏散指示标志和电动的防火门窗、卷帘、阀门等消防用电为一级负载，一般应有两个独立电源供电，如图1所示。
参照上图在雷电防护设计时，按国家防雷规范和火灾自动报警系统自身的特点，一般按常规电涌保护器需要采取三级防护措施，才能达到多级分流，逐级降压的目的，实现电涌保护器的限制电压能在火灾自动报警系统设备耐受的范围之内。
对消防系统主机应作三级电源的防护。
1.1 电源第一级防护：
变压器后端到楼宇总配电室加电源SPD作一级防护。相关产品的技术参数要求为：在城市中雷区低压电缆引入配电室处，应具有标称放电电流不小于20kA的限压型SPD;地处在多雷区、强雷区应具有标称放电电流不小于40kA的限压型SPD；当建在郊区，地处中雷区以上，应安装标称放电电流大于60k A的限压型SPD；限制电压小于4.0kV。
1.2 楼宇总配电室至消防水泵、控制室、电梯、照明等配电盘作二级防护措施。
SPD标称放电电流取值不小于20kA (8/20u s），限制电压小于2.5k V。
1.3 第三级电源防护：
重要的精密设备如消防控制室的控制器和显示器、计算机主机、消防通讯设备、应急广播等装置的UPS电源前端加装三级SPD。标称放电电流取值不小于10kA (8/20us），限制电压小于1.0k V。
2．信号系统的防雷措施
火灾自动报警系统的信号线路主要有报警线、通讯线、广播总线、电话总线、及联动控制线，为了防止雷电电磁脉冲从信号线路侵入系统，必须在线路上加装S P D予以保护。见表1。
2.1．远程网络通信总线：
应用网络技术，将某一区域或行业不同位置的火灾自动报警系统组成网络，集中监视管理，以电话线为传输介质；
2.2．报警总线：
用于连接各类火灾探测器及各类模块等终端设备；
2.3．多线控制输出：
用于控制各种消防设备，主要有防烟风机、消防泵、喷淋泵、控制电压DC24V;
2.4. R S-4 8 5通信总线：
用于火灾报警控制器与楼层显示器，报警子站的数据通信；
2.5. RS-232通信总线：
用于火灾报警控制器与CRT图形显示设备的数据通信。
3. 屏蔽
火灾自动报警系统的电子设备中大量采用半导体器件和集成电路，这些电子和微电子元器件是十分脆弱的。雷电电磁脉冲可以在电源或信号线上感应出暂态过电压波，也可以直接辐射到这些元器件上，使电子设备工作失灵或损坏。利用屏蔽体来衰减电磁脉冲的能量传播是一种有效的防护措施，电子设备常用的屏蔽体有屏蔽室的外部金属网、设备的金属外壳和电缆的金属护套等。
3.1. 外部屏蔽
对于消防系统的心脏——消防控制室一般应设在高层建筑物的低层中心部位，应首先利用建筑中的结构钢筋与金属门窗框初步构成一个带门窗开口的屏蔽笼，另外在门窗上分别加装金属网并与门窗框实施有效的电气连接，这样就成为一个完整的屏蔽笼，构成对电磁脉冲辐射的初级屏蔽。
3.2. 设备屏蔽
消防控制室内对电磁脉冲敏感的电子设备都应采用金属外壳加以屏蔽起来，在各个设备之间的信号连线要采用屏蔽电缆, 或采用穿金属管进行屏蔽，信号电缆的屏蔽层与设备的屏蔽体具有良好的电气连接，使它们构成一个完整的屏蔽体系，再将消防控制室内电子设备金属外壳用最短导线与等电位连接带连接。
3.3. 电源线和信号线屏蔽
火灾自动报警系统的电源线和消防联动控制、自动灭火控制、通讯、及应急广播等信号线路在阻燃的要求上还应采用金属屏蔽层电缆或穿铁管、槽加以屏蔽，并宜敷设在非燃烧体结构内。
4．接地
火灾自动报警系统的接地电阻应符合下列要求：采用共用接地装置时，接地电阻不应大于1Ω；采用专用接地装置时，接地电阻不应大于4Ω。同时，系统应设置专用接地干线由消防控制室接地端子板引至接地极。
将火灾自动报警系统的电子设备与防雷接地共用一个接地系统是比较容易实现的，不过将电子设备与防雷接地共地，杂散电流可通过电路的耦合对电子设备形成干扰。有些消防产品生产厂商要求电子设备与防雷接地分开，采用许多复杂的隔离和绝缘措施将电子设备的接地线引出到20m以外的地方单独接地。然而由于城市建筑物的不断扩建，在施工中很难做到分开接地。为此，笔者认为可以在电子设备单独接地的地线处用瞬间等电位连接器与建筑物的总接地网连接。当建筑物遭受雷击时，其地电位抬高导致瞬间等电位连接器放电，从而使电子设备与建筑物接地网达到大致相等的电位水平；在正常情况下，瞬间等电位连接器将两个接地分开，有利于抗干扰。
小结
火灾报警及消防联动控制系统（FAS）的雷电防护是一项系统工程。应采取综合防雷措施，综合运用接闪、等电位连接、传导、分流、接地、屏弊等防雷技术，将雷电的损失降低到最小。
摘要：本文主要就火灾报警及消防联动控制系统的防雷保护措施进行简单的介绍, 探索标准火灾报警及消防联动控制系统防雷保护基本方案。
关键词：火灾报警及消防联动控制系统,电磁感应,接地装置,信号SPD
参考文献
[1]建筑物防雷设计规范.GB50057-94 (2000版)
[2]建筑物电子信息系统防雷技术规范.GB50343-2004
火灾防护论文 篇8
一、3A类泡沫火灾防护试验方法
在研究3A类泡沫火灾防护效果时,采用符合国家Q/320583 KSNH 003)2014标准的3A类泡沫灭火剂,利用压缩空气泡沫灭火系统,在泡沫溶液中压缩适量空气,在一定范围内进行调整,产生充气式泡沫。同时,利用负压式泡沫产生系统作为对比和参照,在吸气孔位置泡沫溶液射流形成负压区,快速吸入空气,产生吸气式泡沫。按照《非水溶性液体火灾泡沫浓缩液》规定的试验方法,测试25%抗烧时间、灭火时间和发泡倍数等。按照试验标准适当放大试验析液容器尺寸,标准油盘面积约4.55平方米,使用橡胶工业用溶剂油作为试验过程中的标准燃料,3A类泡沫火灾防护试验过程中,泡沫液流量应控制在11L/min~11.8L/min,为了使每次试验之间更加具有可比性,3A类泡沫火灾防护试验温度控制在18摄氏度~22摄氏度。
二、3A类泡沫在液体危险品火灾防护应用中的试验结果分析
1. 结合正压式泡沫产生系统火灾防护效果较好
3A类泡沫在对于固体火灾防护效果较好,通过利用正压式泡沫产生系统,对于石油化工生产中发生的一些非水溶性液体火灾事故也具有良好的灭火防护效果。在上述试验中,在液体燃料表面直接释放灭火泡沫,短时间火苗被快速扑灭,25%抗烧时间较长,这说明3A类泡沫具有高稳定性和耐高温性,灭火效果非常明显。通常情况下,低倍泡沫灭火剂对于扑救非水溶性石油化工液体火灾效果非常明显,抗溶性和抗醇型泡沫灭火剂,主要用于扑救酮、醛、醚、醇等水溶性液体火灾。
2. 正压式泡沫产生系统对于改善灭火泡沫稳定性效果明显
25%析液时间和发泡倍数是衡量3A类泡沫灭火性能的两个重要指标,25%析液时间是指25%质量液体从灭火泡沫中析出所用的时间,析液速度对于3A类泡沫灭火稳定性有着重要影响,发泡倍数是指将泡沫溶液体积和灭火泡沫体积之间的比值,发泡倍数越大,说明3A类泡沫发泡能力越强。通过上述试验,利用正压式泡沫产生系统形成的3A类泡沫,远远大于负压式泡沫产生系统的灭火泡沫25%析液时间和发泡倍数,尤其是25%析液时间,正压式泡沫产生系统形成的3A类泡沫,25%析液时间可以超过20min,而负压式泡沫产生系统只为4~10min。一方面,正压式泡沫产生系统改变了3A类泡沫结构,使泡沫的粒径分布比较疏松、更加均匀,有效提高了3A类泡沫的稳定性;另一方面,正压式泡沫产生系统提高了3A类泡沫的发泡倍数,增强了泡沫的发泡能力。
3. 高稳定性
3A类泡沫发挥良好的隔绝、覆盖等灭火防护效果主要是依靠灭火泡沫需要保持一定的稳定性,3A类泡沫高稳定性是保持良好灭火效果的根本原因,在上述试验中,为了证明3A类泡沫灭火效果和高稳定性之间的关系,参照使用负压式泡沫产生系统的灭火效果,通过试验表明,在标准的混合比试验条件下,负压式泡沫产生系统的25%析液时间和发泡倍数比较低,对于标准火的扑灭效果也不佳,因此正压式泡沫产生系统的稳定性相对较高,火灾扑灭效果也更好。
三、3A类泡沫在液体危险品火灾防护中应用效果的影响因素研究
灭火泡沫是利用充气或者吸气等方式使泡沫溶液形成微小泡沫气泡,气体被叶膜包围分隔,液相为连续相,气相为分散相。结合热力学相关理论,负压式泡沫产生系统和正压式泡沫产生系统都是向泡沫溶液中引入能量,产生的3A类泡沫热力稳定性较差。按照热力学原理,泡沫溶液起泡过程中:G=A,G为泡沫自由能,A为表面积变化,为泡沫溶液表面张力。A泡沫溶液将发泡过程中的表面积是正值,随着自由能不断下降,泡沫气泡破灭,A类泡沫稳定性是指受到各种因素的影响灭火泡沫的持久性。在实际应用中,3A类泡沫稳定性对液体危险品的火灾防护效果主要受到以下几种因素影响:
1. 泡沫溶液混合比
泡沫溶液混合比是指泡沫溶液和水混合产生泡沫的体积比,3A类泡沫火灾防护试验中,发泡倍数为16~17,从0.3%~1.0%混合比不断上升,如图1所示,25%析液时间不断延长,3A类泡沫稳定性不断提高。通过提高泡沫溶液混合比,有助于提高3A类泡沫表面活性,使得泡沫液膜排列更加紧密,增加液膜表面吸附量,提高泡沫的自我修复性能。当泡沫液膜双分子层表面活性剂达到饱和状态,若继续提高泡沫溶液混合比,会增加液膜刚性,降低3A类泡沫的稳定性,因此在液体危险品火灾防护中,使用的3A类泡沫混合比应低于1.0%,确保良好的高稳定性。
2. 泡沫温度
根据相关试验验证,3A类泡沫25%析液时间和泡沫温度成反比,为了减少其他因素的干扰,设定泡沫溶液混合比为1%,发泡倍数37~38,25%析液时间随着泡沫温度的升高而不断缩短,稳定性越来越差。这主要是因为泡沫温度升高,使泡沫液膜蒸发速度越来越快,这使得析液速度也不断升高,并且泡沫温度升高,加快了液膜气体扩散,小气泡逐渐聚合为大气泡,大气泡数量越来越多,很容易破裂。
3. 发泡倍数
3A类泡沫25%析液时间和发泡倍数成正比关系,发泡倍数越大,25%析液时间越长。发泡倍数是指泡沫溶液体积和灭火泡沫体积之间的比值,在相同的灭火泡沫体积条件下,发泡倍数越高说明泡沫总面积越大,泡沫溶液越少,而3A类泡沫液膜比较薄,有效降低了泡沫析液速率。设置28.6、31.1和38.1三个高发泡倍数,测试这三个发泡倍数条件下3A类泡沫的析液速度,如图3所示,根据试验结果图可知,在10min以内的析液初始阶段,3A类泡沫的析液速度变化不明显,这时液膜排液对3A类泡沫稳定性的影响效果比较明显,当3A类泡沫液膜比较薄、发泡倍数比较高时,3A类泡沫析液速度之间进入缓慢的平台期。
由于受到3A类泡沫微观结构特征、火焰和灭火泡沫相互作用等方面的而影响,通过上述试验对3A类泡沫在液体危险品火灾中的防护机理和性能进行初步分析和测试。对于3A类泡沫的灭火防护性和稳定性需要进一步进行分析和研究,不断扩大3A类泡沫的应用范围,提升其灭火防护应用水平。
结束语:
3A类泡沫经过标准油盘火试验模型进行验证,使用正压式泡沫产生系统形成的3A类泡沫稳定性相对较高,对于扑救非水溶性液体危险品火灾效果较好,并且这种正压式泡沫产生形式在提高3A类泡沫发泡倍数和25%析液时间方面效果显著,在实际应用中应注意3A类泡沫的发泡倍数、泡沫温度和泡沫溶液混合比对于火灾防护效果的影响,充分发挥3A类泡沫的重要作用。
参考文献
[1]包志明,陈涛,傅学成,张宪忠,王荣基.A类泡沫对液体危险品火灾的防护效果及泡沫稳定机理研究[A].重庆市人民政府、中国工程物理研究院.全国危险物质与安全应急技术研讨会论文集(下)[C].重庆市人民政府、中国工程物理研究院,2011.5.