浮顶式储罐火警布防及消防联动系统的制作方法

本实用新型涉及一种浮顶式储罐火警布防及消防联动系统。

背景技术：

当前，在石油化工储罐的火灾信号探测方面，还没有一种合适的自动火警探测装置能够直接联动其消防控制系统，受限制的主要原因是火警探测器误报率高、可靠性差。对于报警信息的核实很重要，误报警通常会让操作人员“虚惊一场”，因此确定报警信息真实性就显得尤为重要。通过本实用新型可将火警信号与视频监控技术相结合，迅速联动图像报警和启动消防设备。

目前，国内绝大多油品仓储企业在大型储罐上应用光纤光栅感温报警系统，在实际应用中存在以下缺点：

1.光纤光栅感温探头是点型布置，每个探头之间的最小安装距离约为3米，存在监测盲区；

2.由于光纤光栅感温系统存在较高的误报率、故障率，尤其在夏季和冬季出现故障频发，因此，对每一次报警信号是否真实仍然依靠人工确认，因人工辨识火警信号需要一定时间，而且不确定因素较多，将可能延误最佳的灭火时机；

3.光纤光栅感温报警系统的安装和维护成本较高，如：10万立方储罐安装一套光纤感温报警系统分摊成本约为20万元。鉴于费用较高，当前《石油库设计规范GB50074-2014》仅对3万立方以上的储罐作强制安装要求，因此3万立方以下的储罐一般都没安装光纤光栅感温报警系统，处于无防控状态，在火灾初期阶段不能及时发现，存在安全隐患。

当前应用于大型储罐的光纤光栅报警系统因技术局限性，普遍存在较高的误报率和故障率，效果不良。因保护对象的设置部位与爆炸性气体场所固有特殊性条件，使各类探测器受到严苛限制，至今尚没有一种传感器较好应用于储罐二次密封处用作火灾报警探测，对储罐的初期火灾如何采取快速、有效的探测方法，一直是困扰大型油库安全运行的“老大难”问题，也是石油化工、仓储企业亟待解决并持续探索的技术问题。

有鉴于上述的缺陷，本设计人积极加以研究创新，以期创设一种本安型探火线、自动火警信号发送装置，使其更具有产业上的利用价值。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本实用新型的目的是提供一种结构简单、成本低廉、免维护等优势，是一套可靠稳定的浮顶式储罐火警布防及消防联动系统。

本实用新型浮顶式储罐火警布防及消防联动系统，包括本安型探火线布防单元、防爆型火警信号发送单元、消防自控系统，其中，

所述本安型探火线布防单元，包括二根本安型探火线，所述的探火线设置在储罐浮盘的二次密封挡板上方，所述探火线一端固定在储罐浮盘处，所述探火线绕所述储罐内壁圆周一圈设置，所述探火线另一端伸出至储罐外部；

所述防爆型火警信号发送单元，包括支架、滑轨、所述支架上设有两个行程开关以及与两个行程开关一一对应的定滑轮，所述滑轨上设有重力张紧器，所述重力张紧器上连接有与所述的定滑轮一一对应的动滑轮，所述行程开关的触头通过连接线与所述重力张紧器连接，所述探火线的另一端分别穿过一定滑轮以及所述定滑轮对应的动滑轮连接行程开关；

所述消防自控系统，包括与所述的行程开关连接的报警门电路、联动门电路，以及与所述的报警门电路、联动门电路连接的控制器，其中，两个行程开关，一个具有常开触点，另一个具有常闭触点，所述的行程开关的常开触点和常闭触点分别与所述的报警门电路、联动门电路连接。

进一步地，所述报警门电路为：行程开关的常开触点I1与行程开关的常闭触点I2经非门后一起连接一与门；

所述联动门电路为：常开触点I1经一延时器，非门后的输出与常闭触点I1一起作为一第一与门的输入，输出后经过第三与门；常开触点I2经非门输出后进入作为第二与门的输入，常闭触点I2经一延时器延时后，进入非门，经非门输出后输入第二与门，第二与门的输出作为第三与门的输入；手动开关I0作为第三与门的输入。

进一步地，在浮盘的二次密封挡板上安装多个用于支撑探火线的双孔穿线环，所述双孔穿线环为片状结构，其上设有两个供所述探火线穿过的通孔，两根探火线沿罐壁平行环绕一圈，形成二条环线。

进一步地，所述滑轨包括两个分体底座，各底座上分别设有两根滑动杆，所述重力张紧器上设有滑动孔，所述的滑动杆穿设在所述滑动孔内，所述滑动杆的上部设有限位座。

进一步地，所述控制器为PLC。

借由上述方案，本实用新型至少具有以下优点：

探火线为非电启动原理设计，其本质安全，能适用浮顶式石油储罐的0区气体防爆场所，报警信息稳定、可靠。

储罐与浮盘之间的二次密封处(任何点位)一旦发生火灾，本安型探火线受热后快速熔断，使重力张紧器的配重包因自重力作用快速跌落，配重包跌落后拉动防爆行程开关，行程开关动作后改变开关状态，使常开触点接通、常闭触点断开，通过行程开关将断线位移信号转换成电信号传递至消防自控系统(SCADA)，电信号输入消防自控系统后经PLC逻辑判断，根据断线信号的数量，输出声光报警信号和联动控制信号，消防自控系统(SCADA)按照预先设定的程序启动相关消防设备、设施。

储罐火灾报警信号的可靠性和快速响应，可大大提高油库消防系统自动化控制程度，将有利于及早发现储罐初期火情，实现消防联动控制，第一时间启动油库固定式消防设施，起到快速扑救火灾，减少损失的目的，为油库消防增添一道安全防线。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本实用新型的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1是本实用新型浮顶式储罐火警布防及消防联动系统的防爆型火警信号发送单元示意图；

图2是本实用新型浮顶式储罐火警布防及消防联动系统的报警门电路图；

图3是本实用新型浮顶式储罐火警布防及消防联动系统的联动门电路图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

参见图1至3，本实用新型一较佳实施例所述的一种浮顶式储罐火警布防及消防联动系统，包括本安型探火线布防单元、防爆型火警信号发送单元、消防自控系统，其中，

所述本安型探火线布防单元，包括二根本安型探火线，所述的探火线设置在储罐浮盘的二次密封挡板上方，所述探火线一端固定在储罐浮盘处，所述探火线绕所述储罐内壁圆周一圈设置，所述探火线另一端伸出至储罐外部；

所述防爆型火警信号发送单元，包括支架1、滑轨2、所述支架上设有两个行程开关5以及与两个行程开关一一对应的定滑轮6，所述滑轨上设有重力张紧器3，所述重力张紧器上连接有与所述的定滑轮一一对应的动滑轮4，所述行程开关的触头通过连接线与所述重力张紧器连接，所述探火线7的另一端分别穿过一定滑轮以及所述定滑轮对应的动滑轮连接行程开关；

所述消防自控系统(SCADA)，安装在防火堤内或外，包括与所述的行程开关连接的报警门电路、联动门电路，以及与所述的报警门电路、联动门电路连接的PLC控制器，其中，两个行程开关，一个具有常开触点，另一个具有常闭触点，所述的行程开关的常开触点和常闭触点分别与所述的报警门电路、联动门电路连接，当在设定的时差范围内，将常开触点变成接通状态，且常闭触点变成断开状态，联动门电路的联动控制信号被有效触发。

本实施例中，有二个防爆型行程开关，信号电缆采用三线制传递方式，二路报警信号分别由两个防爆型行程开关提供，分别采用一对常开和一对常闭触点与一输入非门和一输入或门相互组成复合型双因素门槛电路，如要PLC控制器输出联动控制信号，必须满足两个条件：在设定的时差范围，将常开触点变成接通状态，将另一个行程开关的常闭触点变成断开状态。也即在设定的时差范围，第一个条件是将常开触点变成接通状态，第二个条件是将常闭触点变成断开状态，只有当两对行程开关状态被相互置反后方能触发非门和或门控制逻辑，联动控制信号被有效触发。

为提高火警信号的可靠性和精确性，避免误报，本实用新型采用二条本安型探火线与PLC控制器组成复合型双因素控制逻辑，实现无人控制的消防联动系统。其探测原理是：由于雷击或静电等其它因素，一旦引起储罐与浮盘间的二次密封处着火，本安型探火线受热后快速熔断，当第一根探火线熔断后，该位移信号经火警信号发送装置转换成电信号，迅速输入消防自控系统(SCADA)，经PLC控制器判断，发出声光报警信号，同时联动摄像头预置位，后台自动弹出画面，在第一时间警示消控室操作人员对报警罐进行火情检查和确认处理，以可视化手段提高值守人员处理问题的能力；当第二根探火线在设定的时差范围(PLC在接收到第一根探火线断线信号后开始计时)熔断，PLC接收到两个断线信号时，通过程序判断自动开出联动信号(信号可设延时)，按消防管网灭火流程快开启相关电动阀门、消防冷却水泵、消防泡沫水泵、泡沫比例混合装置，以及其它消防附属设施，及时将消防冷却水、泡沫混合液送达着火罐，起到快速灭火作用。

联动信号可靠性说明：尽管本安型探火线有上述特点，在工作状态时不易发生断线机率，也不受任何干扰信号影响。但作为大型储罐的消防联动控制信号来讲，必须要求每个细节做到慎密严谨和可靠，基于其它因素或人为不慎可能会导致其中一根探火线断线的机率，即考虑非着火原因引起其中一根探火线断线的可能性，也就是当其中任何一根探火线断线时不能完全证明是着火原因的问题。故本实用新型已针对该问题采取冗余加容错的设计思路来解决，即应用两根探火线布防方案，当第一根断线时只作用于火灾报警信号，只有当两根探火线几乎在同一时间或设定的时差内(如10分钟内)同时发生断线时，即可有效判定着火因素，经可编程控制器(PLC)逻辑判断，发送消防联动控制信号。

所以，本实用新型设计二根本安型探火线与PLC控制器组成了一种复合型双因素控制逻辑，从而提高了消防联动信号的可靠性和真实性，是一种有效防止火警误报的探测手段。

本实施例中，火警信号发送装置整体以防爆标准进行设计，由防爆型行程开关、重力张紧器、导向滑轮、滑轨、手动按键、支架、壳体等部件组成，根据实际操作需要，可安装在防火堤内、外。其主要功能如下：

一是，将本安型探火线触发的机械位移信号转换成电信号，发送至消防自控系统(SCADA)；

二是，将火警信号发送装置集成手动报警按键功能，设计一款双按键一体式报警装置，使报警信号可以对应储罐编号实现点对点的控制方式。如某个储罐发生着火时，在现场有人发现后可第一时间按下防爆型火警信号发送装置上的二个手动报警按钮(按1个按钮即报警，按2个按钮即可联动。)，通过防爆型火警信号发送装置将前端的两路火警信号及时发送至消防控制中心的消防自控系统(SCADA)。本实用新型以点对点的布防形式设计火灾报警按钮，具有双键冗余电路，完全提高了火灾报警信号的可靠性和准确性，应用手动火灾报警信号实现了消防联动控制功能，从而填补了当前大型油库的区域手动报警按钮的局限性(区域式手动报警信号采用总线制，发送至消控室的报警信号，需依靠消防操作人员通过工业电视或目视方式来辨识具体的罐号和火情确认，较为耗时)。同时通过本实用新型的手动报警按钮，也可定期对火警信号发送装置及信号回路进行测试，提高了报警装置的可靠性和有效率。

基于本安型探火线的材料随环境温度变化存在热胀冷缩特性，同时也为解决浮盘在上下活动时产生波动性伸缩或位移问题，因此在火警信号发送装置内特设置了重力张紧器，在重力张紧装置的作用下，既能对本安型探火线起到长度补偿作用，又能起到恒力张紧作用，确保本安型探火线在一定活动范围内自由伸缩，使本安型探火线时刻处于绷紧状态，即处于在线实时监测的工作状态。

重力张紧器是利用重力作为动力源，为非电式设计，无需其它能源，结构简单，整体按防爆要求进行设计，在使用过程中不会因碰擦产生打火，安全可靠，因此，可适用于各类防爆场所。

如图1所示，二路报警信号分别由两个防爆型行程开关提供，电路由一路常开和一路常闭组成，信号电缆采用三线制传递方式(其中一芯为公共端)；PLC逻辑设计成一输入或门和一输入非门，组成复合型双因素门槛电路，确保消防火警和联动信号的可靠性。

如图1所示，电路原理利用行程开关的一对常开和一对常闭触点分别与PLC一输入非门和一输入或门相互组成复合型双因素门槛电路，如要PLC输出联动控制信号，必须满足两个条件：在设定的时差范围，第一个条件是将常开触点变成接通状态，第二个条件是将常闭触点变成断开状态，只有当两对行程开关状态被相互置反后方能触发PLC的非门和或门控制逻辑，联动控制信号被有效触发。本实用新型设计的电路及逻辑最大特点是：当此电路因电缆线路受外力损坏或其它原因，造成开路或短路故障时，不仅不会触发联动控制信号(预防误动)，而且还可以第一时间在消防自控系统上进行报警(及时发现回路故障)，即可具备实时自诊断功能。本电路设计思路恰好填缺了传统设计中选取的常开或常闭触点的缺陷问题：若取常开触点，不能发现线路断线故障；若取常闭触点，一旦线路出现断线故障，会触发联动控制信号。所以，本电路及PLC逻辑设计巧妙，回路简单，可靠性强，不受干扰，无误报，适用视频监控系统、消防设备联动控制信号。

本实施例是一种主动式防火技术措施，是利用本安型探火线热熔断原理监测初期火灾的手段，可以迅速的发出火警信号，采用二根探火线冗余设计，大大提高了火灾探测的可靠性和稳定性，可应用消防设施联动控制信号，有利于储罐火灾的早探测、早发现、早扑灭，克服了传统光纤光栅探测器报警迟缓和较高误报率、故障率的问题。

将火警信号与视频系统、消防自控系统有机结合，通过视频来监控现场情况，这样接警人员就可以迅速准确的确定是否是真实警情，并第一时间对所发生的警情进行处理，从而提高油库安全防范的监控水平。还能继续监控事件发展进程，及时调配相应处警力量，就可有效减少误警事件发生的处理成本，提高实警的处理进度及效果；有效减少值守人员的工作强度，并能提供可靠的视频物证也有着重要意义；充分发挥安防系统的集成设计效能，可作为火灾的先期预报，起到火灾的及时扑灭、保障人身安全和减少财产损失的作用。

在浮盘的二次密封挡板上安装多个用于支撑探火线的双孔穿线环，所述双孔穿线环为片状结构，其上设有两个供所述探火线穿过的通孔，两根探火线沿罐壁平行环绕一圈，形成二条环线。

所述滑轨包括两个分体底座，各底座上分别设有两根滑动杆，所述重力张紧器上设有滑动孔，所述的滑动杆穿设在所述滑动孔内，所述滑动杆的上部设有限位座。

所述本安型探火线布防单元，包括二根本安型探火线，本实施例中，本安型探火线采用柔性可弯曲的防静电探火线作为火灾的探测报警部件，柔性的探火线布防方便，可以安装到浮盘密封挡板处，贴近每一个潜在的着火点，保护范围无死角。

采用二根本安型探火线冗余设计，在浮盘的二次密封挡板上安装双孔穿线环，用于支撑探火线，两根探火线沿罐壁平行环绕一圈，形成二条环线，分别布防在二次密封挡板上方(潜在着火点)，探火线终端固定在浮盘上，另一端通过导轮和导管从浮梯引到罐外，接至火警信号发送装置，实现全线贯通。

本安型探火线特点：为非电启动，无需供电，本质安全。不仅具有抗老化、防静电、有较强的拉断能力和良好的热熔性能，可以迅速探测火灾信号，而且不受防爆场所、磁场干扰、信号衰减、环境和温度等影响。

本实用新型在中化兴中石油转运(舟山)有限公司进行了试验性应用，取得了良好的实际效果，可靠性强，安全性能良好。实践证明，以本安型探火线及自动火警信号发送装置组成消防报警和联动控制系统，是一种简单有效、成本低廉的解决方案，具有较高的可靠性、灵活性和经济适用性。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，并不用于限制本实用新型，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本实用新型的保护范围。