 |
Автоматизированная система пожарной сигнализации.
|
|
|
|
Автоматизированная система управления противоаварийной защиты.
Существует несколько концепций интеграции систем аварийной безопасности и АСУТП.
1. Объединение системы противоаварийной защиты и АСУТП через шлюз. Такая концепция реализуется, но представляется необоснованно сложной и дорогостоящей. В эксплуатационном отношении ее недостатками являются нормативная раздельность эксплуатации и сложность синхронизации данных и событий. Кроме того, необходимость использования специальных технических средств при ремонте повышает стоимость технического обслуживания, а раздельные методы эксплуатации и пользовательские интерфейсы увеличивают затраты на обучение и могут привести к ошибкам оператора в условиях чрезвычайной ситуации.
2. Целевая разработка единой системы с использованием общих условий технического обеспечения, эксплуатации и обслуживания, а также единой системы связи. Такая комплексная и в то же время раздельная архитектура обеспечивает эксплуатационные преимущества: отказы аппаратуры или программного обеспечения АСУТП не могут оказать влияния на систему аварийной безопасности, в то же время, данные из каждой системы доступны другим системам в оперативном режиме. АСУТП и система безопасности работают в одних условиях технического обеспечения и эксплуатации, что упрощает обучение персонала, исключает необходимость отображения данных и квитирования, а так-же обеспечивает единый интерфейс оператора.
3. Объединение через базу данных и связь. Эта концепция предусматривает незначительное разделение между АСУТП и системой аварийной безопасности. Основным недостатком является то, что отказ оборудования или потеря/повреждение данных в АСУТП может поставить под угрозу безопасность технологического процесса. В этом случае в соответствии с общесистемными требованиями проектирования вся ИКСУ, в том числе и АСУТП, должна рассматриваться как единая система аварийной безопасности. В КП студент может выбрать и обосновать любую и перечисленных концепций интеграции, но рекомендуется выбрать второй вариант проектного решения интегрированной системы.
|
|
|
Такое проектное решение обеспечивает необходимое управление и безопасность при поддержании функциональной и физической автономности ПАЗ и АСУТП. При этом повышается и возможность визуального контроля над процессом. АСУТП и система аварийной безопасности связываются через общую сеть передачи данных и конфигу- рируются на основе общих технических условий. Источники питания, каналы связи, компоненты оборудования и операционные системы реального времени аварийной защиты остаются полностью независимыми от компонентов и подсистем АСУТП. Все операции, связанные с эксплуатацией и обслуживанием АСУТП и аварийной защиты, интегрированы, включая:
· подачу сигналов тревоги;
· конфигурацию;
· универсальную базу данных;
· синхронизацию времени;
· безопасность пользователя;
· контрольный журнал / контроль версий;
· историю данных;
· регистрацию последовательности событий;
· управление активами;
· моделирование технологического процесса;
· системы обучения.
Эта концепция управления аварийной безопасностью обеспечивает возможность принятия диспетчером дополнительных решений по устранению опасностей аварии и позволяет сократить расходы на инженерно-техническое обеспечение и обслуживание.
Определение требований к ПАЗ. В нефтегазовой отрасли РФ проектирование систем аварийной безопасности осуществляется в соответствии с требованиями следующих из большого числа нормативных документов. Поэтому ряд компаний в нефтегазовой отрасли вносят при выборе оборудования системы аварийной безопасности требование обязательного соответствия средств автоматизации противоаварийных защит и блокировок рекомендациям МЭК.
|
|
|
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПАЗ
Основная задача ПАЗ – это обеспечение перевода технологического процесса в безопасное состояние в случае аварийных нарушений параметров (функций) технологических режимов. Это логическая контрольно-измерительная система, которая обнаруживает ненормальные события в технологическом процессе (АС) и инициирует автоматические действия по размыканию энергии, срабатыванию клапанов и останову технологического объекта для приведения нарушения технологического режима к безопасному уровню.
Автоматизированная система пожарной сигнализации.
В нормативном документе «Приказ МЧС России от 30 июня 2009 года №382 "Об утверждении методики определения расчетных величин пожарного риска в зданиях, сооружениях и строениях различных классов функциональной пожарной опасности» приводятся методы расчета критериев взрывопожарной опасности, методы расчета интенсивности теплового излучения, методы оценки рисков. Автоматизация проектирования АСПС осуществляется с использованием САПР FireGuard 2 Professional —программы для определения категорий помещений и зданий по взрывопожарной и пожарной опасности, помещений и зданий и классификации пожароопасных и взрыво-
опасных зон по ПУЭ и ФЗ №123. Программа позволяет моделировать расчетный вариант аварии на объекте, производить расчеты избыточного давления для горючих газов, паров легковоспламеняющихся и горючих жидкостей, используя справочную базу материалов c возможностью добавления и редактирования собственных материалов. Демоверсию
для выполнения КП можно скачать по http://www.fireguard.su. Для возникновения и протекания процесса горения (взрыва) необходимы три условия: наличие горючего вещества, которое может быть в твердом, жидком и газообразном состоянии, наличие окислителя и наличие источника воспламенения. В условиях эксплуатации объектов магистральных нефте- и газопроводов исключительное значение имеет соединение горючих веществ с кислородом воздуха. Источником воспламенения могут служить открытый огонь, искра (электрическая, механическая или электростатическая) и высокая температура (от трения, от сжатия или нагретая поверхность). Если хотя бы одно из условий исключить, то воспламенения (взрыва) происходить не будет. Горючие газы и пары легковоспламенящейся жидкости способны образовывать в смеси с кислородом воздуха взрывчатые смеси. Автоматическая система пожарной сигнализация (АСПС) – это комплекс технических средств, предназначенный для обнаружения признаков возгорания на объекте и подачи сигнала тревоги на пульт охраны, а также управление системами оповещения, автоматического тушения пожара и инженерными системами здания. Обычно АСПС состоит из приемно-контрольного прибора (ПКП), соединенного шлейфами с пожарными извещателями (пожарными датчиками) различного типа, установленными по охраняемому объекту, и оповещателями. ПКП осуществляет контроль сопротивления шлейфов и при его значительном изменении выдает сигнал тревоги. Как правило, пожарные извещатели (ПИ) объединены в группы (шлейфы) согласно плана за-
|
|
|
щищаемых помещений. Для электропитания пожарной сигнализации используется резервированный источник питания, обычно встроенный в ПКП.
Принцип проектирования, монтажа и технического обслуживания пожарной сигнализации основан на требованиях соответствующих нормативных документов, отраслевых и ведомственных стандартов. Материалы и оборудование, применяемые для монтажа пожарной сигнализации должны быть сертифицированы (иметь пожарные сертифи-
каты). Примерами сертифицированных АСПС являются: автоматизированная система охранно-пожарной сигнализации, «Приток-А», автоматическая система пожарной сигнализации и пожаротушения «Спецэлек-тромеханика», адресная аппаратура пожарной сигнализации FD типа, адресная пожарная сигнализация «Промышленные новации», адресная система пожарной сигнализации АСПС 91-12-1000 «Юнитроник».
Выделяют следующие три класса АСПС:
|
|
|
·традиционная пороговая неадресная сигнализация - нижний класс АСПС;
·адресная пороговая - средний класс АСПС;
·адресно-аналоговая - наиболее эффективная и надежная АСПС.
В первом классе АСПС пожарные извещатели включаются в общий шлейф охранно-пожарной сигнализации, в котором в случае срабатывания одного из приборов охранно-пожарной сигнализации формируется обобщенный сигнал тревоги (номер датчика на станции не указывается, инициируется только номер шлейфа). Применение неадресных систем целесообразно для небольших объектов (не более 30-40 помещений).
В этом классе АСПС каждый пожарный извещатель (датчик) имеет прошитый на заводе-изготовителе порог срабатывания. Например, тепловой извещатель такой системы пожарной сигнализации сам примет решение о пожаре и сработает только при достижении определённой температуры, подав при этом сигнал. Место возгорания можно установить только с точностью до шлейфа, так как подобные системы представляют собой радиальную топологию построения шлейфов сигнализации, когда от контрольной панели в разные стороны идут кабели пожарных шлейфов –лучи. В каждый такой луч обычно включают порядка 20-30 датчиков, и при срабатывании одного из них контрольная панель отображает только номер шлейфа (луча) в котором сработал по- жарный извещатель. То есть в случае поступления тревожного сообщения необходимо осмотреть все помещения, через который тянется шлейф.
Преимущество – невысокая цена оборудования.
Недостатки:
·невозможно проверить правильность прихода тревожного сигнала без сброса питания со шлейфа сигнализации;
·отсутствие контроля работоспособности извещателей (система сообщает только о неисправности шлейфа);
·ограничение на площадь и количество защищаемых помещений;
·в шлейф сигнализации обязательно должны быть включены оконечные устройства;
·в каждом помещении должно быть установлено, как минимум, два извещателя;
·высокий уровень ложных тревог;
·большая зависимость от человеческого фактора (насколько оперативно будут проверены помещения, через которые пролегает шлейф, пославший сигнал тревоги) – позднее обнаружение пожара;
·дорогостоящий монтаж и техническое обслуживание, неэкономный расход монтажных материалов;
·при большом количестве шлейфов сигнализации на объекте невозможно контролировать систему сигнализации с одного прибора.
Во втором классе АСПС анализ состояния окружающей среды и формирование сигнала также производится самим датчиком, но в шлейфе сигнализации реализуется протокол обмена, позволяющий определить, какой именно ПИ сработал, что предоставляет более точную информацию о зоне пожара. В адресно-аналоговых системах используется центр сбора телеметрической информации, поступающей от извещателя. В такой системе
|
|
|
применяются «интеллектуальные» извещатели охранно-пожарной сигнализации, в которых текущие значения контролируемого параметра вместе с адресом передаются прибором по шлейфу охранно-пожарной сигнализации. Так, для теплового датчика станция постоянно контролирует температуру воздуха в месте его установки, для дымового - концентрацию дыма. По характеру изменения параметров типа пожара
именно станция, а не извещатель, как в случае адресных систем, формирует сигнал о пожаре. Такой способ мониторинга используется для раннего обнаружения тревожной ситуации, получения данных о необходимости технического обслуживания приборов вследствие загрязнения или других факторов. Кроме этого, адресно-аналоговые системы позволяют, не прерывая работу охранно-пожарной сигнализации, программно изменять фиксированный порог чувствительности извещателей при необходимости их адаптации к условиям эксплуатации на объекте. Основные этапы проектирования системы пожарной сигнализации сводятся к следующим:
·Оценка характеристик пожароопасности объекта.
·Оценка рисков пожарной опасности.
·Выбор норм и правил для проектирования системы.
·Принятие решения о соответствующей категории защиты и
размерах защищаемой зоны.
·Анализ возможных сценариев развития пожара.
·Выбор подходящих автоматических пожарных извещателей.
·Схемное размещение пожарных извещателей.
·Описание АСПС.
·Разрабртка рабочих чертежей проекта (структурной схемы,
схемы внешних соединений).
Пример проектирования АСПС цеха осушки газа. Объекты добычи, подготовки, транспортировки и переработки газа относятся к взрыво- и пожароопасным объектам нефтегазовой отрасли. В частности, на газовом промысле в цехе осушки газа опасными веществами являются природный газ. Природный газ –это смесь углеводородов гомологического ряда метана, а также неуглеводородных компонентов: азота, углекислого газа, сероводорода, гелия, аргона, криптона, ксенона и др. Метан, который является основным компонентом природного газа (около 98%), является горючим газом. Поэтому при взаимодействии природного газа с воздухом возможно образование взрывоопасной смеси категории IIA группы Т2 согласно ПУЭ. Источником воспламенения смеси природного газа с воздухом могут быть открытый огонь, искра (электрическая, механическая или электростатическая) и высокая температура (от трения, от сжатия или
нагревания поверхности). Пусть газовый промысел, на территории которого располагаются цех осушки газа, находится в нескольких десятках километров от насе- ленных пунктов, природных объектов, авто и железных дорог. Площадь цеха осушки газа, который расположен в здании, составляет 1200 м2. Данное здание согласно НПБ 110-03 относится к категории А по взрывопожарной опасности, и расчетов в САПР FireGuard 2 Professional к классу В-1а взрывоопасных и пожароопасных зон. В одноэтажном здании расположено технологическое оборудование, предназначенное для осушки газа абсорбционным методом, а именно 4 многофункциональных аппарата, 8 поршневых насосов (4 основных и 4 резервных) и 8 аппаратов воздушного охлаждения для снижения при необходимости температуры газа на выходе из абсорбера. Все оборудование цеха оснащено контрольно-измерительной аппаратурой и автоматикой. Особенностью объекта рассматриваемого типа является в первую очередь то, что как ложная тревога, так и пропуск тревоги ведет к большим материальным и возможным человеческим потерям. Основными физическими проявлениями аварий и сопровождающими их поражающими факторами в цехе осушки газа являются:
– разрыв технологического газопровода, разрушение аппарата, установки с природным газом под давлением с выбросом, в том числе с воспламенением газа и образованием струевых пламени или пожара в загроможденном пространстве, или с образованием зоны загазованности и последующим задержанным воспламенением и дефлаграционным
сгоранием газовоздушной смеси;
– утечка природного газа внутри помещения с образованием взрывоопасной газовоздушной смеси, воспламенением смеси и ее взрывное превращение по дефлаграционному типу с образованием волны сжатия и пожара колонного типа в загроможденном пространстве.
|
|
|
