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在石油、化工等装置内，存在着各种可燃/有毒气体（蒸气）。这些气体一但泄漏并积聚在周围环境中，很容易产生燃烧和爆炸。为了防患于未然，严密监测工艺装置或储运设施环境中可燃气体的浓度，确保安全生产，在装置设计的同时，必须进行可燃气体检测报警系统的设计。通过对国内现行多个标准规范的深入学习，结合多年来从事可燃气体检测报警系统的设计实践与经验，整理编写如下，供系统设计参考：
一、标准规范
1.常用标准规范
1）《石油化工可燃气体和有毒气体检测报警设计规范》GB 50493-2009； 2）《可燃气体检测报警使用规范》SY6503-2000 ；3）《石油化工仪表管道线路设计规范》SH/T3019-2003。
2.参考标准规范
1）《建筑设计防火规范》GB50016-2006 ； 2）《石油化工企业设计防火规范》GB50160-2008 ； 3）《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》GB50058-1992 ； 4）《仪表配管配线设计规定》HG/T20512-2000； 5）《爆炸性气体环境用电气设备……》系列标准GB3836.1—15-2000； 6）《石油天然气工程设计防火规范》GB50183-2004； 7）《自动化仪表工程施工及质量验收规范》GB50093-2013； 8）《过程测量与控制仪表的功能标志及图形符号》HG/T20505-2000； 9）《自动化仪表选型设计规定》HG/T20507-2000。
二、系统设置的依据
现行国标《建筑设计防火规范》GB50016等是可燃气体检测报警系统的设置依据。实际设计时是否要设置可燃气体报警系统，依据的主要规范条文如下：
1.建筑内可能散发可燃气体、可燃蒸气的场所应设置可燃气体报警装置（《建筑设计防火规范》GB50016-2006第11.4.2条）。
2.在使用或产生甲类气体或甲、乙A类液体的工艺装置、系统单元和储运设施区内，应按区域控制和重点控制相结合的原则，设置可燃气体报警系统。（《石油化工企业设计防火规范》GB50160-2008第5.1.3条）。
3.天然气凝液及液化石油气厂房、可燃气体压缩机厂房和其他建筑面积大于或等于150m2的甲类火灾危险性厂房内，应设可燃气体检测报警装置。天然气凝液及液化石油气罐区、天然气凝液和凝析油回收装置的工艺设备区应设可燃气体检测报警装置。其他露天或棚式布置的甲类生产设施可不设可燃气体检测报警装置（《石油天然气工程设计防火规范》GB50183-2004第6.1.6条）。
4.天然气凝液及液化石油气罐区内应设可燃气体检测报警装置，并在四周设置手动报警按钮，探测和报警信号引入值班室（《石油天然气工程设计防火规范》GB50183-2004第6.6.11条）。
5.生产或使用可燃/有毒气体的工艺装置和储运设施（包括甲类气体和液化烃、甲B类液体的储罐区、装卸设施、灌装站等，下同）的2区内及附加2区内，应按本规范设置可燃气体检测报警仪。
在生产或使用可燃/有毒气体的工艺装置和储运设施的区域内，应按本规定设置可燃气体检测报警仪（《石油化工可燃气体和有毒气体检测报警设计规范》GB50493-2009第3.0.1条）。
三、点型可燃气体检测点的确定
1.采用计算机控制的控制室，其电缆沟进口处，有可能形成可燃气体积聚时，应设可燃气体报警器探头（GB50160第7.11.3条）。
2.可燃气体释放源处于封闭或局部通风不良的半敞开厂房内，每隔15m可设一台检（探）测器，且检（探）测器距其所覆蓋范围内的任一释放源不宜大于7.5m。有毒气体检（探）测器距释放源不宜大于1m。（GB50493-2009第4.2.2条）。
3.释放源处于露天或敞开式厂房布置的设备区域内，检（探）测点与释放源的距离宜符合下列规定：1、当检（探）测点位于释放源的全年最小频率风向的上风侧时，可燃气体检（探）测点与释放源的距离不宜大于15m，有毒气体检（探）测点与释放源的距离不宜大于2m。 2、当检（探）测点位于释放源的全年最小频率风向的下风侧时，可燃气体检（探）测点与释放源的距离不宜大于5m，有毒气体检（探）测点与释放源的距离不宜大于1m。（GB50493-2009第4.2.1条）。
4.液态烃、甲B、乙A类液体的装卸设施，检（探）测器的设置应符合下列要求（GB50493-2009第4.3.1条）：小鹤管铁路装卸站台，在上面上每隔1个车位（一般为12m）宜设1个监测器，且与装卸车口的水平距离不应大于15m；大鹤管铁路装卸设备，宜设1个监测器；汽车装卸站的装卸鹤位与监测器的水平距离不应大于15m；装卸设施的泵、压缩机等处，按室内外检测半径要求来设置。
四、可燃气体检测报警系统设备选型
可燃气体报警系统产品应有经国家指定机构认可的计量器具制造认证、防爆性能认证和消防认证（GB50493-2009第3.0.6条）。根据业主要求，系统设备可选用多线型，也可选用逐渐成熟的新产品，如开关量/模拟量/RS-485总线型气体检测报警控制系统。
1.检（探）测器的选型
1）确定检（探）测器的防爆标志。防爆型式取决于使用场所爆炸危险区域的划分：一般选用隔爆型或本安型。类别、级别、组别不应低于使用场所被检测气体的类别、级别、组别。2）可燃气体检（探）测器，一般选用催化燃烧型。当使用场所有硫、磷、砷、卤素化合物介质时，应选用抗毒性催化燃烧型。3）氢气的检测宜选用电化学式或半导体型检（探）测器。4）有毒气体检测应根据被测毒气，选用专用检（探）测器，其形式有电化学式等。5）接入DCS，PLC系统时，应选用4-20mA输出的检（探）测器。
2.可燃/有毒气体报警系统控制器的选型 1）根据检测点的数量来选择报警控制器的容量及形式。2）目前壁挂式报警控制器有1，2，4，8，16，32路，因此在32个检测点以内可选用壁挂式。32点以上宜采用柜式仪表盘安装，也可按用户要求来选型。3）报警控制器一般为一组报警。当工艺需要采取联动控制时，应采用一级报警和二级报警。二级报警的无源常开接点联动控制风机等运行（当浓度降低，解除报警后，风机继续工作5min后自停）。4）报警控制器的主要性能指標要求如下。检测范围：可燃气体为0-100% LEL（爆炸下限）；有毒气体为0-3 TLV（最高容许浓度）。检测误差：±10%以内。报警设定值：可燃气体—一级报警不大于25% LEL，二级报警不大于50% LEL；有毒气体不大于1 TLV。报警误差：设定值偏差在±25%以内。响应时间：可燃气体—扩散式小于30s，吸入式小于20s；扩散式小于60s，吸入式小于30s。有毒气体—扩散式小于60s，吸入式小于30s。电源电压发生±10%变化时，指示报警精度不降低。
五、固定式仪器的安装
1.检测器的安装
1）确定比空气轻、重的密度值。目前国内现行的多本标准对判断可燃气体是否比空气轻重的标准不一，如表1所列。GB3836.14-2000规定，相对密度在0.8-1.2之间酌情考虑，不便于实施，暂规定按GB50058-1992执行，即以相对密度0.75为分界，当密度不大于0.97kg/m3认为是轻于空气，密度大于0.97kg/m3认为比空气重。相对密度是在同样压力和温度下气体或蒸气的密度相对于空气的密度（空气=1.0）。2）检测器的安装位置应根据所检测可燃气体介质的密度来确定。
结现行的标准，安装高度规定：比空气重的应安装在距地面0.3～0.4m处（有利于安装、维护和标定，又避免了地面溅水和油尘的污染）。比空气轻的，应安装在泄漏域的上方位置，宜距屋顶0.5-1.0m。也可根据项目所在行业，执行相应的标准规定。
2.报警控制器的安装
1）可燃气体报警控制器应安装在控制室或操作室内。2）壁挂式控制器可安装在操作台的侧面墙上，其底距地高度宜为1.3-1.5m，靠近门轴的侧面距离不应小于0.5m，正面操作距离不应小于1.2m。3）柜式仪表盘安装位置视用户、项目要求安放在控制室机柜间或操作室。安放在机柜间时，机柜外形尺寸、色标应与自控机柜相同。4）仪表在仪表盘上的布置要求：布置高度宜距地面800-1900m；仪表外边缘至盘顶距离不应小于150mm，至盘边距离不应小于100mm，两行仪表间距一般为100mm左右。5）可燃/有毒报警系统的电源应接到自控UPS电源上。当变送器直接接入DCS，PLC时，由DCS、PLC系统集中供电。
六、系统配线设计
1.电线电缆的选用
1.1 电缆线芯的截面积要求
1）要满足线路阻抗要求和施工中机械强度的要求，最小线芯截面积不应小于0.5mm2。2）在一般或2区防爆场合，敷设在汇线槽或保护管中的2-3芯电缆的线芯截面积可为1.0-1.5mm2，当采用多芯电缆时，在线路电阻满足要求的条件下，其线芯面积可为0.75-1.5mm2。3）电缆明设或在电缆沟敷设时，最小线芯截面：1区内应不小于2.5mm2，2区内应不小于1.5mm2。
1.2 电缆选型
1）一般情况下，电缆宜选用RVVP铜芯聚氯乙烯绝缘铜丝编织屏蔽聚氯乙烯护套软电缆。2）火灾危险场所架空敷设的电缆，应选用阻燃型电缆。3）本安系统所用电缆，其分布电容、电感等参数须符合有关规定的要求。
2.电缆的敷设
2.1一般要求
1）电缆不宜平等敷设在高温工艺管道和设备的上方或有腐蚀性液体的工艺管道和设备的下方。2）不同电压等级的信号，不应共用一根电缆，不应使用同一个接线箱。3）本安电缆应与非本安电缆分开敷设。4）现场检测点较多的装置，宜采用现场接线箱，其引入的多芯电缆的备用芯数宜为使用芯数的10%-15%。
2.2 汇线槽敷设方式
1）汇线槽一般采用镀锌碳钢汇线槽，腐蚀性环境选用热镀锌或喷塑碳钢汇线槽。2）汇线槽内电缆充填系数宜为0.25-0.35。3）汇线槽的直线长度超过50m时，宜采取改变标高加伸缩板等热膨胀补偿措施。
2.3 保护管敷设方式
1）钢管应采用低压流体输送用镀锌焊接钢管，与电气设备的链接处宜采用挠性连接管。2）保护管内电缆填充系数一般不超过0.40。单根电缆穿保护管时，保护管内径不应小于电缆外径的1.5倍。3）不同电压等级及频率特性的线路，应分别穿管敷设。4）单根保护管的直角弯头超过2个或直线长度超过30m时，应加穿线盒。5）保护管宜采用沿梁、柱架空敷设，室外也可沿工艺地面明敷。
作者简介；东华工程科技股份有限公司，刘磊，男，汉族，大学本科，工程师，化工仪表。
一、标准规范
1.常用标准规范
1）《石油化工可燃气体和有毒气体检测报警设计规范》GB 50493-2009； 2）《可燃气体检测报警使用规范》SY6503-2000 ；3）《石油化工仪表管道线路设计规范》SH/T3019-2003。
2.参考标准规范
1）《建筑设计防火规范》GB50016-2006 ； 2）《石油化工企业设计防火规范》GB50160-2008 ； 3）《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》GB50058-1992 ； 4）《仪表配管配线设计规定》HG/T20512-2000； 5）《爆炸性气体环境用电气设备……》系列标准GB3836.1—15-2000； 6）《石油天然气工程设计防火规范》GB50183-2004； 7）《自动化仪表工程施工及质量验收规范》GB50093-2013； 8）《过程测量与控制仪表的功能标志及图形符号》HG/T20505-2000； 9）《自动化仪表选型设计规定》HG/T20507-2000。
二、系统设置的依据
现行国标《建筑设计防火规范》GB50016等是可燃气体检测报警系统的设置依据。实际设计时是否要设置可燃气体报警系统，依据的主要规范条文如下：
1.建筑内可能散发可燃气体、可燃蒸气的场所应设置可燃气体报警装置（《建筑设计防火规范》GB50016-2006第11.4.2条）。
2.在使用或产生甲类气体或甲、乙A类液体的工艺装置、系统单元和储运设施区内，应按区域控制和重点控制相结合的原则，设置可燃气体报警系统。（《石油化工企业设计防火规范》GB50160-2008第5.1.3条）。
3.天然气凝液及液化石油气厂房、可燃气体压缩机厂房和其他建筑面积大于或等于150m2的甲类火灾危险性厂房内，应设可燃气体检测报警装置。天然气凝液及液化石油气罐区、天然气凝液和凝析油回收装置的工艺设备区应设可燃气体检测报警装置。其他露天或棚式布置的甲类生产设施可不设可燃气体检测报警装置（《石油天然气工程设计防火规范》GB50183-2004第6.1.6条）。
4.天然气凝液及液化石油气罐区内应设可燃气体检测报警装置，并在四周设置手动报警按钮，探测和报警信号引入值班室（《石油天然气工程设计防火规范》GB50183-2004第6.6.11条）。
5.生产或使用可燃/有毒气体的工艺装置和储运设施（包括甲类气体和液化烃、甲B类液体的储罐区、装卸设施、灌装站等，下同）的2区内及附加2区内，应按本规范设置可燃气体检测报警仪。
在生产或使用可燃/有毒气体的工艺装置和储运设施的区域内，应按本规定设置可燃气体检测报警仪（《石油化工可燃气体和有毒气体检测报警设计规范》GB50493-2009第3.0.1条）。
三、点型可燃气体检测点的确定
1.采用计算机控制的控制室，其电缆沟进口处，有可能形成可燃气体积聚时，应设可燃气体报警器探头（GB50160第7.11.3条）。
2.可燃气体释放源处于封闭或局部通风不良的半敞开厂房内，每隔15m可设一台检（探）测器，且检（探）测器距其所覆蓋范围内的任一释放源不宜大于7.5m。有毒气体检（探）测器距释放源不宜大于1m。（GB50493-2009第4.2.2条）。
3.释放源处于露天或敞开式厂房布置的设备区域内，检（探）测点与释放源的距离宜符合下列规定：1、当检（探）测点位于释放源的全年最小频率风向的上风侧时，可燃气体检（探）测点与释放源的距离不宜大于15m，有毒气体检（探）测点与释放源的距离不宜大于2m。 2、当检（探）测点位于释放源的全年最小频率风向的下风侧时，可燃气体检（探）测点与释放源的距离不宜大于5m，有毒气体检（探）测点与释放源的距离不宜大于1m。（GB50493-2009第4.2.1条）。
4.液态烃、甲B、乙A类液体的装卸设施，检（探）测器的设置应符合下列要求（GB50493-2009第4.3.1条）：小鹤管铁路装卸站台，在上面上每隔1个车位（一般为12m）宜设1个监测器，且与装卸车口的水平距离不应大于15m；大鹤管铁路装卸设备，宜设1个监测器；汽车装卸站的装卸鹤位与监测器的水平距离不应大于15m；装卸设施的泵、压缩机等处，按室内外检测半径要求来设置。
四、可燃气体检测报警系统设备选型
可燃气体报警系统产品应有经国家指定机构认可的计量器具制造认证、防爆性能认证和消防认证（GB50493-2009第3.0.6条）。根据业主要求，系统设备可选用多线型，也可选用逐渐成熟的新产品，如开关量/模拟量/RS-485总线型气体检测报警控制系统。
1.检（探）测器的选型
1）确定检（探）测器的防爆标志。防爆型式取决于使用场所爆炸危险区域的划分：一般选用隔爆型或本安型。类别、级别、组别不应低于使用场所被检测气体的类别、级别、组别。2）可燃气体检（探）测器，一般选用催化燃烧型。当使用场所有硫、磷、砷、卤素化合物介质时，应选用抗毒性催化燃烧型。3）氢气的检测宜选用电化学式或半导体型检（探）测器。4）有毒气体检测应根据被测毒气，选用专用检（探）测器，其形式有电化学式等。5）接入DCS，PLC系统时，应选用4-20mA输出的检（探）测器。
2.可燃/有毒气体报警系统控制器的选型 1）根据检测点的数量来选择报警控制器的容量及形式。2）目前壁挂式报警控制器有1，2，4，8，16，32路，因此在32个检测点以内可选用壁挂式。32点以上宜采用柜式仪表盘安装，也可按用户要求来选型。3）报警控制器一般为一组报警。当工艺需要采取联动控制时，应采用一级报警和二级报警。二级报警的无源常开接点联动控制风机等运行（当浓度降低，解除报警后，风机继续工作5min后自停）。4）报警控制器的主要性能指標要求如下。检测范围：可燃气体为0-100% LEL（爆炸下限）；有毒气体为0-3 TLV（最高容许浓度）。检测误差：±10%以内。报警设定值：可燃气体—一级报警不大于25% LEL，二级报警不大于50% LEL；有毒气体不大于1 TLV。报警误差：设定值偏差在±25%以内。响应时间：可燃气体—扩散式小于30s，吸入式小于20s；扩散式小于60s，吸入式小于30s。有毒气体—扩散式小于60s，吸入式小于30s。电源电压发生±10%变化时，指示报警精度不降低。
五、固定式仪器的安装
1.检测器的安装
1）确定比空气轻、重的密度值。目前国内现行的多本标准对判断可燃气体是否比空气轻重的标准不一，如表1所列。GB3836.14-2000规定，相对密度在0.8-1.2之间酌情考虑，不便于实施，暂规定按GB50058-1992执行，即以相对密度0.75为分界，当密度不大于0.97kg/m3认为是轻于空气，密度大于0.97kg/m3认为比空气重。相对密度是在同样压力和温度下气体或蒸气的密度相对于空气的密度（空气=1.0）。2）检测器的安装位置应根据所检测可燃气体介质的密度来确定。
结现行的标准，安装高度规定：比空气重的应安装在距地面0.3～0.4m处（有利于安装、维护和标定，又避免了地面溅水和油尘的污染）。比空气轻的，应安装在泄漏域的上方位置，宜距屋顶0.5-1.0m。也可根据项目所在行业，执行相应的标准规定。
2.报警控制器的安装
1）可燃气体报警控制器应安装在控制室或操作室内。2）壁挂式控制器可安装在操作台的侧面墙上，其底距地高度宜为1.3-1.5m，靠近门轴的侧面距离不应小于0.5m，正面操作距离不应小于1.2m。3）柜式仪表盘安装位置视用户、项目要求安放在控制室机柜间或操作室。安放在机柜间时，机柜外形尺寸、色标应与自控机柜相同。4）仪表在仪表盘上的布置要求：布置高度宜距地面800-1900m；仪表外边缘至盘顶距离不应小于150mm，至盘边距离不应小于100mm，两行仪表间距一般为100mm左右。5）可燃/有毒报警系统的电源应接到自控UPS电源上。当变送器直接接入DCS，PLC时，由DCS、PLC系统集中供电。
六、系统配线设计
1.电线电缆的选用
1.1 电缆线芯的截面积要求
1）要满足线路阻抗要求和施工中机械强度的要求，最小线芯截面积不应小于0.5mm2。2）在一般或2区防爆场合，敷设在汇线槽或保护管中的2-3芯电缆的线芯截面积可为1.0-1.5mm2，当采用多芯电缆时，在线路电阻满足要求的条件下，其线芯面积可为0.75-1.5mm2。3）电缆明设或在电缆沟敷设时，最小线芯截面：1区内应不小于2.5mm2，2区内应不小于1.5mm2。
1.2 电缆选型
1）一般情况下，电缆宜选用RVVP铜芯聚氯乙烯绝缘铜丝编织屏蔽聚氯乙烯护套软电缆。2）火灾危险场所架空敷设的电缆，应选用阻燃型电缆。3）本安系统所用电缆，其分布电容、电感等参数须符合有关规定的要求。
2.电缆的敷设
2.1一般要求
1）电缆不宜平等敷设在高温工艺管道和设备的上方或有腐蚀性液体的工艺管道和设备的下方。2）不同电压等级的信号，不应共用一根电缆，不应使用同一个接线箱。3）本安电缆应与非本安电缆分开敷设。4）现场检测点较多的装置，宜采用现场接线箱，其引入的多芯电缆的备用芯数宜为使用芯数的10%-15%。
2.2 汇线槽敷设方式
1）汇线槽一般采用镀锌碳钢汇线槽，腐蚀性环境选用热镀锌或喷塑碳钢汇线槽。2）汇线槽内电缆充填系数宜为0.25-0.35。3）汇线槽的直线长度超过50m时，宜采取改变标高加伸缩板等热膨胀补偿措施。
2.3 保护管敷设方式
1）钢管应采用低压流体输送用镀锌焊接钢管，与电气设备的链接处宜采用挠性连接管。2）保护管内电缆填充系数一般不超过0.40。单根电缆穿保护管时，保护管内径不应小于电缆外径的1.5倍。3）不同电压等级及频率特性的线路，应分别穿管敷设。4）单根保护管的直角弯头超过2个或直线长度超过30m时，应加穿线盒。5）保护管宜采用沿梁、柱架空敷设，室外也可沿工艺地面明敷。
作者简介；东华工程科技股份有限公司，刘磊，男，汉族，大学本科，工程师，化工仪表。