大型火電廠智能式消防報(bào)警系統(tǒng)

　　作者從事十多年的火電廠的消防報(bào)警項(xiàng)目的工作，對(duì)大型火電廠消防報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和選型有一定經(jīng)驗(yàn)。本文從宏觀（消防報(bào)警產(chǎn)品發(fā)展的歷史）和微觀（現(xiàn)代消防報(bào)警產(chǎn)品內(nèi)在條件）兩個(gè)方面出發(fā)提出了產(chǎn)品選型和設(shè)計(jì)方面的有益意見。
　　
　　1產(chǎn)品的歷史和選型趨勢(shì)
　　
　　從八十年代后期起，隨著我國(guó)電力工業(yè)的發(fā)展，引進(jìn)了*的現(xiàn)代消防技術(shù)的概念。我國(guó)新建的大型火力發(fā)電廠（特別是引進(jìn)機(jī)組的項(xiàng)目），都建設(shè)了一套立足于自救的自動(dòng)消防報(bào)警控制系統(tǒng)以及與此配套的自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)、自動(dòng)水噴霧滅火系統(tǒng)、自動(dòng)氣體滅火系統(tǒng)和自動(dòng)泡沫滅火系統(tǒng)等。

　　
　　在我國(guó)火電廠的項(xiàng)目建設(shè)中取得了實(shí)際經(jīng)驗(yàn)以后，一九九六年七月，我國(guó)頒布了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《火力發(fā)電廠與變電所設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB50229—96），該規(guī)范規(guī)定了消防報(bào)警與滅火系統(tǒng)原則布置的范圍和系統(tǒng)類型，正式把先進(jìn)消防技術(shù)的運(yùn)用納入到火力發(fā)電廠的國(guó)家規(guī)范之中。
　　
　　近三十年以來，國(guó)內(nèi)外的消防報(bào)警和滅火技術(shù)有了長(zhǎng)足進(jìn)步，由于微電子技術(shù)和通訊技術(shù)的發(fā)展，使消防探測(cè)和控制技術(shù)得到了迅猛的發(fā)展。從技術(shù)上加以分類，世界上消防探測(cè)和控制技術(shù)的發(fā)展大致上可以分為三個(gè)時(shí)期，我們不妨把三個(gè)時(shí)期的產(chǎn)品稱之為*代產(chǎn)品、第二代產(chǎn)品和第三代產(chǎn)品。標(biāo)志著產(chǎn)品進(jìn)步的技術(shù)要素大致可以分為三項(xiàng)：
　　
　　1．1控制器的線制
　　
　　*代產(chǎn)品是多線制的產(chǎn)品（俗稱：硬拉線）。一個(gè)探測(cè)器（或者一個(gè)分區(qū)的探測(cè)器）需要一對(duì)線連接至控制器，在一個(gè)中型工程（2X300MW容量的機(jī)組相當(dāng)于一個(gè)中型工程）中，控制器連接到探測(cè)器的電纜往往有幾百對(duì)，甚至于上千對(duì)。*代產(chǎn)品的控制器內(nèi)沒有微處理器，如果有若干對(duì)線纜接錯(cuò)，要排除系統(tǒng)的此類故障是十分困難的。探測(cè)器報(bào)警輸出的手段主要是靠門電路。八十年代中期建設(shè)的廣東沙角某電廠當(dāng)時(shí)采用了進(jìn)口的*代消防報(bào)警產(chǎn)品。在集控室有三臺(tái)第—代產(chǎn)品的控制器并列安裝，三大捆電線連往各個(gè)探測(cè)分區(qū)。
　　
　　第二代和第三代產(chǎn)品是總兩線制的產(chǎn)品（俗稱：二線制）。幾十個(gè)地址碼的探測(cè)器和地址碼模塊只需一對(duì)線與控制器通訊。一個(gè)中型工程的控制器只需要幾對(duì)線與探測(cè)器和模塊通訊。無論是第二代還是第三代的控制器都采用了CPU微處理器。一九九O年建設(shè)的上海吳涇熱電廠（六期），一九九二年建設(shè)的深圳媽灣電廠（—期）以及以后建設(shè)的媽灣電廠（二期）都采用了第二代的消防報(bào)警系統(tǒng)。
　　
　　1．2探測(cè)器的智能化程度
　　
　　*代產(chǎn)品和第二代產(chǎn)品的探測(cè)技術(shù)基本上是一致的，都是運(yùn)用簡(jiǎn)單的門電路技術(shù)，達(dá)到觸發(fā)輸出的目的。工藝上都采用了分立的電子元件，*代產(chǎn)品運(yùn)用三極管組成門電路，第二代產(chǎn)品運(yùn)用了IC運(yùn)算放大器。第二代產(chǎn)品還利用二進(jìn)制撥盤或者十進(jìn)制撥盤來確定地址碼。在第二代產(chǎn)品中，有的地址碼撥盤設(shè)在底座上，有的地址碼撥盤設(shè)在探測(cè)器上。在工程實(shí)踐中，除了對(duì)使用環(huán)境的設(shè)計(jì)選型的原因以外，其產(chǎn)品方面的簡(jiǎn)陋，也決定了其尚有一定的技術(shù)性誤報(bào)率。
　　
　　第三代的產(chǎn)品在工藝上采用了貼片元件，其內(nèi)部設(shè)置了CPU微處理器以后，廢除了決定地址碼的撥盤。在探測(cè)器的內(nèi)置CPU芯片中，存儲(chǔ)了典型的火災(zāi)煙霧濃度曲線，每隔二秒鐘，探測(cè)器就采集空氣中的成份，分析煙霧濃度以及煙霧濃度上升的速率。探測(cè)器把多次采集到的煙霧濃度曲線，與存儲(chǔ)在芯片中的曲線相比較，只有當(dāng)環(huán)境煙霧濃度生成的速率超過CPU內(nèi)存的數(shù)據(jù)時(shí)，它才會(huì)發(fā)出一個(gè)預(yù)報(bào)警信號(hào)。因此，把這類探測(cè)器稱之為“傳感器”才較為妥貼。
　　
　　這類探測(cè)器還具有環(huán)境自動(dòng)補(bǔ)償功能，在使用環(huán)境的濕度、溫度、灰塵等因素變化時(shí)，自動(dòng)把靈敏度穩(wěn)定在設(shè)定的水平；有骯臟度報(bào)警功能，在探測(cè)器內(nèi)部的灰塵堆積到一定程度時(shí)，提醒值班人員采取清潔措施；有自診斷功能，在探測(cè)器自身?yè)p壞時(shí)，及時(shí)發(fā)出故障報(bào)警信號(hào)。探測(cè)器CPU記錄了探測(cè)器的生產(chǎn)日期，運(yùn)行日期以及zui后—次維修日期。
　　
　　1．3系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
　　
　　由于*代和第二代產(chǎn)品的限制，過去的項(xiàng)目時(shí)常采用集中式探測(cè)和控制方式。如果系統(tǒng)的探測(cè)點(diǎn)和控制點(diǎn)過多，系統(tǒng)過大，產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)不能容納，在需用兩個(gè)以上的控制器時(shí)，也往往在消防控制中心采用兩個(gè)以上的控制器并列的方式。九十年代以來，控制技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，無論是DCS系統(tǒng)，還是本文所述的消防報(bào)警控制系統(tǒng)，都已進(jìn)入了分散型控制的年代。這主要得益于網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的發(fā)展。
　　
　　在第三代的產(chǎn)品中，通過RS—485接口的環(huán)節(jié)，消防報(bào)警控制系統(tǒng)可以由多個(gè)控制器組成環(huán)路網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)盤對(duì)盤的對(duì)等通訊（peertopeer）。在*代和第二代產(chǎn)品的系統(tǒng)中，系統(tǒng)有一臺(tái)控制器或兩臺(tái)以上控制器，如果這臺(tái)控制器死機(jī)，整個(gè)系統(tǒng)就會(huì)癱瘓。假如一個(gè)系統(tǒng)有兩臺(tái)控制器（或兩臺(tái)以上的控制器），其中有一臺(tái)控制器死機(jī)，也會(huì)造成系統(tǒng)的部分癱瘓。在第三代盤對(duì)盤對(duì)等通訊的系統(tǒng)中，各臺(tái)控制器讀到的信息是一樣的。如果系統(tǒng)中有一臺(tái)主控制器死機(jī)，我們可以立即把另外的一臺(tái)區(qū)域控制器當(dāng)作主控制器，系統(tǒng)仍然照舊運(yùn)行，而不會(huì)造成癱瘓現(xiàn)象。新一代分散系統(tǒng)的通訊方式極大地提高了系統(tǒng)的可靠性，確實(shí)是一種成熟的系統(tǒng)。
　　
　　大型火電廠的廠區(qū)面積大，探測(cè)和控制的分區(qū)較為分散，應(yīng)用這種分散型的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是十分適宜的。近年以來，我國(guó)有不少大型火電廠，如云南宣威電廠、福建湄洲灣電廠就采用了這種網(wǎng)絡(luò)型的第三代產(chǎn)品。
　　
　　2系統(tǒng)設(shè)計(jì)的實(shí)例
　　
　　鑒于大型火力發(fā)電廠的廠區(qū)面積大、保護(hù)對(duì)象較為眾多，采用的滅火系統(tǒng)種類多、數(shù)量大，工業(yè)運(yùn)行環(huán)境相對(duì)民用建筑的環(huán)境惡劣，系統(tǒng)的自動(dòng)化程度的要求又較高。因此，在眾多的消防報(bào)警產(chǎn)品的選型以及系統(tǒng)的設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員和用戶不得不面對(duì)選擇的問題。
　　
　　我們認(rèn)為，新一代的智能化程度較高的，總兩線制的，網(wǎng)絡(luò)型的消防報(bào)警控制系統(tǒng)是設(shè)計(jì)人員和用戶的。
　　
　　容量為2X300MW機(jī)組的湖北某火力發(fā)電廠選用了美國(guó)愛德華公司的EST3型智能式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的消防報(bào)警控制系統(tǒng)。系統(tǒng)配置了消防報(bào)警主控制器、中央顯示盤、區(qū)域報(bào)警控制器、點(diǎn)式火災(zāi)探測(cè)器、線型感溫電纜、手動(dòng)報(bào)警器、聲光報(bào)警器、打印機(jī)等設(shè)備和器材。此外，還包括了對(duì)氣體滅火系統(tǒng)、水噴霧滅火系統(tǒng)、泡沫滅火系統(tǒng)、預(yù)作用噴水滅火系統(tǒng)、濕式噴水滅火系統(tǒng)的控制裝置以及空調(diào)通風(fēng)設(shè)備聯(lián)動(dòng)裝置和信號(hào)反饋裝置。
　　
　　2．1網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
　　
　　該系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)參見《網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成示意》（省略）
　　
　　報(bào)警主控制器（簡(jiǎn)稱1號(hào)盤）設(shè)置在集中控制室，報(bào)警主控制盤管理的范圍是集控樓、汽機(jī)房1號(hào)機(jī)組和2號(hào)機(jī)組以及鍋爐房。
　　
　　2號(hào)區(qū)域控制器設(shè)置在水泵房值班室，負(fù)責(zé)管理就近的辦公通訊樓、汽車庫(kù)以及水泵房。
　　
　　3號(hào)區(qū)域控制器設(shè)置在輸煤程控室，負(fù)責(zé)管理輸煤控制樓以及整個(gè)輸煤棧橋。
　　
　　通過RS485接口，報(bào)警主控制器與其他2個(gè)區(qū)域控制器以環(huán)路方式連接。環(huán)路內(nèi)設(shè)置線路監(jiān)視器，可以診斷網(wǎng)絡(luò)的開路、短路、通訊等各方面的故障，并能以聲光信號(hào)和文字信息予以明確的報(bào)警和顯示。即使在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)均斷路時(shí)，各個(gè)控制器仍能獨(dú)立運(yùn)行和操作。
　　
　　該系統(tǒng)為智能式總線制系統(tǒng)。報(bào)警主控制器（或區(qū)域報(bào)警控制器）通過一對(duì)線與每個(gè)帶CPU微處理器的智能式火災(zāi)探測(cè)器和智能式模塊連接，構(gòu)成了一個(gè)分布式系統(tǒng)。
　　
　　系統(tǒng)中的所有智能式探測(cè)器，由智能式模塊連接的普通感煙探測(cè)器、手動(dòng)報(bào)警器、緊急插孔、聲光報(bào)警器等外設(shè)裝置均能直接以兩線制方式分別連接至報(bào)警控制器。智能總線制系統(tǒng)的原理圖參見《消防報(bào)警系統(tǒng)示意圖。（省略）
　　
　　各個(gè)報(bào)警控制器能夠診斷各個(gè)探測(cè)器和模塊的開路、短路、通訊等各個(gè)方面的故障，并能在各個(gè)控制器和集中控制器上以聲光信號(hào)和文字信息予以明確的報(bào)警和顯示。
　　
　　在各個(gè)報(bào)警控制器進(jìn)出建筑物處，串接了浪涌電壓保護(hù)器，以防止直接雷擊、或者雷擊感應(yīng)電壓，或其他意外高電壓對(duì)系統(tǒng)的破壞。
　　
　　2．2報(bào)警控制器
　　
　　EST3網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是多優(yōu)先級(jí)無主令牌環(huán)網(wǎng)，令牌環(huán)網(wǎng)使系統(tǒng)有著優(yōu)異的報(bào)警響應(yīng)時(shí)間，不論網(wǎng)絡(luò)實(shí)際的結(jié)點(diǎn)總數(shù)多少，響應(yīng)時(shí)間均少于3秒。同時(shí)，該系統(tǒng)采用了分布式數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，以增強(qiáng)在火災(zāi)控制及火災(zāi)撲救時(shí)系統(tǒng)的再生能力。如果，總網(wǎng)絡(luò)內(nèi)有一個(gè)或者多個(gè)故障發(fā)生，系統(tǒng)將重新配置為多個(gè)網(wǎng)絡(luò)，使系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行。
　　
　　報(bào)警控制器可以接收智能探測(cè)器CPU微處理器發(fā)出的預(yù)報(bào)警和聯(lián)動(dòng)報(bào)警等信號(hào)，經(jīng)過信號(hào)處理之后，對(duì)被控對(duì)象（如：聲光報(bào)警器、聯(lián)動(dòng)設(shè)備等）發(fā)出控制信號(hào)。
　　
　　報(bào)警控制器的人機(jī)界面友好，面板上的高亮度LCD顯示屏，可以實(shí)現(xiàn)全中文化顯示，顯示屏可以顯示探測(cè)器（或者模塊）的報(bào)警（或者故障）、時(shí)間、編號(hào)、報(bào)警類別以及報(bào)警區(qū)域（或者房間、方位），還可以實(shí)時(shí)顯示時(shí)鐘。
　　
　　報(bào)警控制器面板具有功能鍵、基本功能鍵、綠色電源燈、紅色警告燈、黃色故障燈等，功能鍵和基本功能鍵的控制包括：接通緊急、接通緊急呼叫或廣播、啟停聲光報(bào)警器、系統(tǒng)的復(fù)位、調(diào)校時(shí)間日期等。
　　
　　報(bào)警控制器具備576條報(bào)警和故障檔案儲(chǔ)存器，用戶可以在屏幕上調(diào)看已漢化的檔案記錄。
　　
　　報(bào)警控制器對(duì)系統(tǒng)和控制器本身具有自動(dòng)巡檢功能，可以記錄并顯示故障的編號(hào)、故障部位的名稱以及故障的時(shí)間。火災(zāi)報(bào)警優(yōu)先予故障報(bào)警。
　　
　　報(bào)警控制器的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)回路可以連接125個(gè)智能式探測(cè)器和125個(gè)智能I／O模塊。在該系統(tǒng)中，主控制器設(shè)置了3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)回路，共有750個(gè)地址點(diǎn)的容量。網(wǎng)絡(luò)中的2個(gè)區(qū)域控制器分別設(shè)置了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)回路，分別有250個(gè)地址點(diǎn)的容量。整個(gè)系統(tǒng)具有1250個(gè)地址點(diǎn)的容量。
　　
　　報(bào)警主控制器可以設(shè)置一個(gè)緊急聲頻系統(tǒng)（可選件），其中包括一個(gè)電腦式聲頻控制器、一個(gè)緊急主機(jī)和一個(gè)緊急廣播主機(jī)。可以通過緊急主機(jī)與各個(gè)區(qū)域的手持聽筒的值班人員進(jìn)行通話。也可以通過緊急廣播主機(jī)向危險(xiǎn)區(qū)域進(jìn)行廣播（或呼叫）。
　　
　　主控制器通過電腦式聲頻控制器監(jiān)視和控制緊急系統(tǒng)和緊急廣播系統(tǒng)的工況。
　　
　　主控制器的貼—232接口，還連接了一臺(tái)打印機(jī)。
　　
　　EST2型智能式消防報(bào)警控制系統(tǒng)是一種積木式的可以靈活配置的系統(tǒng)。設(shè)計(jì)人員和用戶可以根據(jù)防火規(guī)范的要求，可以對(duì)應(yīng)滅火系統(tǒng)的設(shè)置，可以根據(jù)建筑物的規(guī)模等具體情況實(shí)施系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和配置。本文僅根據(jù)2X300MW機(jī)組火力發(fā)電廠的情況僅提出了一個(gè)較為合適的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，施工設(shè)計(jì)的詳細(xì)情況，就不在本文贅述了。