安科(kē)瑞 劉邁

　　摘(zhāi)要：化(huà)工(gōng)企業(yè)因(yīn)存在(zài)易(yì)燃(rán)易(yì)爆(bào)，腐蝕性(xìng)介(jiè)質(zhì)等特(tè)殊(shū)環境，電(diàn)氣(qì)火(huǒ)災風險顯(xiǎn)著高(gāo)於一(yī)般(bān)工業場所(suǒ)。本文(wén)聚(jù)焦電(diàn)氣火災(zāi)監控係統(tǒng)在化(huà)工(gōng)企業(yè)中的(dí)應用邏輯，分析其環境(jìng)特(tè)殊性(xìng)及傳(chuán)統防(fáng)護(hù)措施(shī)的(dí)局限(xiàn)性，明確係統建設的(dí)核(hé)心(xīn)價值；通過(guò)建立“場景－風(fēng)險(xiǎn)－監控(kòng)策略(lüè)"之間(jiān)的對應關係(xì)，闡述(shù)係(xì)統在爆炸(zhà)危險(xiǎn)區域，腐蝕環境(jìng)等關(guān)鍵場景(jǐng)下(xià)的(dí)具體(tǐ)應(yīng)用路徑；從(cóng)監控參(cān)數選(xuǎn)擇(zé)，設(shè)備選(xuǎn)型與係統架(jià)構設(shè)計等維度，提出適(shì)應化(huà)工環(huán)境(jìng)特(tè)點的(dí)核(hé)心設計(jì)要(yào)點；強(qiáng)調基(jī)於全(quán)生(shēng)命周(zhōu)期管理(lǐ)的運(yùn)維(wéi)保障機製(zhì)。本文旨在(zài)為化(huà)工企(qǐ)業(yè)構建電(diàn)氣(qì)火災(zāi)主(zhǔ)動防(fáng)御體係提供(gōng)係(xì)統(tǒng)性參考，以(yǐ)提升(shēng)生產連續性與(yǔ)人員安(ān)全(quán)保(bǎo)障水(shuǐ)平(píng)。

　　關鍵(jiàn)詞(cí)：電(diàn)氣火災監控係(xì)統；化(huà)工企(qǐ)業；防(fáng)爆設(shè)計；全生命(mìng)周期(qī)管理(lǐ)

　　1 引(yǐn)言

　　電氣火災(zāi)作為(wéi)工(gōng)業安(ān)全中(zhōng)的(dí)“隱(yǐn)形殺手"，在全國火災事(shì)故中(zhōng)占比較(jiào)高，嚴重威(wēi)脅社會穩(wěn)定和經(jīng)濟發(fā)展(zhǎn)。在化工企(qǐ)業(yè)中，由於存在(zài)大(dà)量易(yì)燃(rán)易(yì)爆和腐(fǔ)蝕(shí)性(xìng)物(wù)質(zhì)，電(diàn)氣(qì)火災(zāi)的風險(xiǎn)和(hé)後果尤為(wéi)突出(chū)。在(zài)此背景(jǐng)下，電氣(qì)火(huǒ)災(zāi)監(jiān)控係統通過(guò)實時監測溫度(dù)，剩(shèng)餘電(diàn)流(liú)等關(guān)鍵參數，構(gòu)建(jiàn)“早期預警－確認(rèn)定(dìng)位(wèi)－聯動處(chǔ)置(zhì)"一體(tǐ)化的(dí)主動(dòng)防(fáng)御(yù)機製，已成為化(huà)工企(qǐ)業(yè)安(ān)全體係(xì)中(zhōng)核(hé)心組成部分(fēn)。本文基(jī)於化工環(huán)境(jìng)的特殊屬性(xìng)，係統梳(shū)理該係(xì)統(tǒng)的(dí)應(yīng)用場景與設計(jì)邏(luó)輯，旨(zhǐ)在為(wéi)化工(gōng)企業安全設計(jì)與(yǔ)風(fēng)險(xiǎn)防控提供(gōng)實踐指導，有效(xiào)預(yù)防災(zāi)難性(xìng)事故，保障(zhàng)人(rén)員生命安(ān)全(quán)與(yǔ)企業(yè)生(shēng)產(chǎn)的連續穩(wěn)定運行。

　　2 電氣(qì)火(huǒ)災監(jiān)控係統概(gài)述及(jí)在(zài)化工企業中應用場景

　　2.1 係統(tǒng)核心構(gòu)成與功(gōng)能

　　電氣火災監控(kòng)係(xì)統是基(jī)於(yú)電(diàn)氣參(cān)數(shù)異(yì)常(cháng)監測的(dí)預防性(xìng)安(ān)全係統(tǒng)，核心功能是通過“感知(zhī)－分析(xī)－預警"閉環，識別絕緣劣化，局(jú)部過(guò)熱(rè)等(děng)火(huǒ)災前(qián)兆(zhào)。前端(duān)感知(zhī)層：由(yóu)溫度(dù)探(tàn)測器，剩餘(yú)電(diàn)流探測器，故障電(diàn)弧探測(cè)器(qì)等(děng)組成，負(fù)責(zé)采(cǎi)集實時(shí)數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)處(chǔ)理層(céng)：監控(kòng)單(dān)元對(duì)數據進(jìn)行分(fēn)析，對比閾(yù)值判(pàn)斷(duàn)異常狀態(tài)。終端展示(shì)層：報警控製(zhì)器(qì)通過聲光(guāng)信號(hào)，圖形化(huà)界麵呈(chéng)現(xiàn)預警信息，並可聯動消(xiāo)防(fáng)係(xì)統。與(yǔ)傳(chuán)統消防(fáng)係(xì)統相(xiāng)比，其(qí)核(hé)心優勢在於“事(shì)前幹預"。整(zhěng)個(gè)係(xì)統(tǒng)具備(bèi)24小時不間斷監(jiān)測和(hé)預警功能(néng)，能夠為化工企(qǐ)業的電氣(qì)安全(quán)提(tí)供可靠保(bǎo)障(zhàng)。

　　2.2 化(huà)工(gōng)企(qǐ)業(yè)關鍵應(yīng)用(yòng)場(cháng)景及適配策(cè)略

　　電(diàn)氣火災監控(kòng)係(xì)統(tǒng)在化工企(qǐ)業的各個關(guān)鍵(jiàn)場(cháng)景(jǐng)中(zhōng)都發揮著不(bù)可(kě)替(tì)代(dài)的作用。它(tā)通(tōng)過對(duì)不同區域有(yǒu)針(zhēn)對(duì)性的(dí)監測，能夠及(jí)時(shí)發現電氣(qì)火災隱患(huàn)，為(wéi)化工企業的安全生產提(tí)供有力(lì)保障。通(tōng)過分析這(zhè)些應(yīng)用場(cháng)景(jǐng)，能為後續係(xì)統(tǒng)的(dí)核心(xīn)設計要(yào)點(diǎn)提(tí)供明確方向，確(què)保係統能夠更加有效(xiào)地(dì)運(yùn)行。化(huà)工(gōng)企業(yè)需(xū)根(gēn)據區域(yù)風(fēng)險等級差異化配置(zhì)監控(kòng)方案(àn)。

　　3 化工企(qǐ)業(yè)電氣(qì)火(huǒ)災監控(kòng)係(xì)統的核心設(shè)計要點

　　3.1 監(jiān)控參(cān)數與對(duì)象(xiàng)的(dí)選(xuǎn)擇

　　在化(huà)工企業(yè)，電(diàn)氣(qì)火(huǒ)災監控係統(tǒng)的(dí)監(jiān)控(kòng)對(duì)象應(yīng)采(cǎi)用“點"“綫"結合的(dí)方(fāng)式。“點"即(jí)關(guān)鍵節點（如(rú)10kV開(kāi)關櫃(guì)母排接(jiē)頭，電機(jī)接(jiē)綫(xiàn)盒(hé)），“綫"即配(pèi)電回(huí)路(lù)整(zhěng)體(tǐ)（如從配電室到(dào)裝置(zhì)區的電纜(lǎn)綫路(lù)）。基礎參數：溫(wēn)度（點溫／溫升(shēng)速率）和(hé)剩餘(yú)電(diàn)流是(shì)必選(xuǎn)參數，前(qián)者(zhě)反映局(jú)部(bù)過熱，後者體現絕緣(yuán)破(pò)損。補充參數(shù)：在粉塵環境（如麵粉(fěn)車間(jiān)）增加故障(zhàng)電弧探測，其(qí)可識別綫路(lù)絕緣(yuán)擊穿(chuān)時的高(gāo)頻電(diàn)弧(hú)信號；在老舊(jiù)廠(chǎng)區增設諧波(bō)監測，避(bì)免(miǎn)諧波導(dǎo)致(zhì)的電纜(lǎn)過熱。化工環境的監(jiān)控(kòng)參數需(xū)滿足(zú)“雙重適(shì)配(pèi)"，既(jì)要(yào)覆(fù)蓋電氣(qì)故障特征(zhēng)，又要抵抗環境幹(gān)擾。在(zài)參數(shù)選擇(zé)上，溫度監(jiān)測和剩(shèng)餘電(diàn)流監測通常是(shì)基(jī)本，有(yǒu)效的組合。在化工環境中，溫度變(biàn)化(huà)往往(wǎng)是電氣(qì)故(gù)障的重要信號(hào)，尤(yóu)其(qí)是點(diǎn)溫(wēn)監測能夠及時發(fā)現局部(bù)過熱問題。剩餘(yú)電流監測可以檢(jiǎn)測綫(xiàn)路(lù)絕緣(yuán)是否受損(sǔn)，預防漏電引發的(dí)火(huǒ)災(zāi)。在特定(dìng)區(qū)域(yù)，如老(lǎo)舊綫(xiàn)路(lù)，有粉塵(chén)場所(suǒ)，可考慮增(zēng)加(jiā)故(gù)障電弧探測，以監測電(diàn)氣火災隱(yǐn)患。

　　3.2 設備(bèi)選型的(dí)環(huán)境(jìng)適配原則

　　3.2.1 防(fáng)爆性(xìng)能(néng)

　　在(zài)爆炸危(wēi)險區(qū)域(yù)，探測(cè)器的(dí)防(fáng)爆(bào)性能是(shì)首要考(kǎo)慮因素。選(xuǎn)用(yòng)符合該(gāi)區(qū)域防(fáng)爆(bào)等級(jí)的(dí)探(tàn)測器，如(rú)Exd，Exe，Exia等。不同(tóng)的防爆等級(jí)適用於不(bù)同(tóng)的危(wēi)險區(qū)域，如Exd適(shì)用(yòng)於(yú)1區(qū)和(hé)2區，Exe適用於(yú)1區和2區(qū)的部分場(cháng)所，Exia適用(yòng)於0區。這是(shì)設(shè)計(jì)的硬性(xìng)要求和(hé)安全(quán)底(dǐ)綫，一旦防爆等級不符(fú)合要(yào)求，探測器可能成(chéng)為(wéi)引(yǐn)發(fā)爆炸的源頭。

　　3.2.2 耐腐蝕(shí)性

　　探(tàn)測(cè)器(qì)需(xū)要具(jù)備(bèi)良(liáng)好(hǎo)的耐(nài)腐(fǔ)蝕(shí)性與環(huán)境適應性。其外(wài)殼材質(zhì)和(hé)密封(fēng)等級(IP等(děng)級）要(yào)滿足(zú)潮(cháo)濕，腐蝕(shí)，多塵(chén)等惡劣(liè)環(huán)境要(yào)求(qiú)。例如(rú)，在(zài)有腐(fǔ)蝕(shí)性(xìng)氣體的區(qū)域，探測器外(wài)殼(ké)應(yīng)采(cǎi)用耐腐(fǔ)蝕(shí)材(cái)料，防止(zhǐ)被(bèi)腐蝕(shí)損壞。

　　3.2.3 環(huán)境(jìng)適應(yīng)性

　　探測器(qì)的安裝(zhuāng)位(wèi)置(zhì)也至(zhì)關重要(yào)。點溫傳(chuán)感器(qì)緊貼被(bèi)測(cè)發(fā)熱(rè)點(diǎn)，如螺栓連接(jiē)處(chǔ)，銅排搭接(jiē)麵(miàn)等，以(yǐ)確保能夠(gòu)準確測量溫度(dù)。剩餘(yú)電流互感(gǎn)器要(yào)正確穿綫(xiàn)，避免誤報。同(tóng)時，探(tàn)測器(qì)安(ān)裝(zhuāng)位(wèi)置應便於維護且(qiě)不(bù)易被物(wù)理損壞，如(rú)不(bù)要安裝(zhuāng)在(zài)人員(yuán)經常走動或易受碰(pèng)撞(zhuàng)的(dí)地方。

　　4 係統架構的(dí)可靠性設計

　　4.1 獨(dú)立性(xìng)

　　電氣(qì)火災監控係統應相對獨立於(yú)生產(chǎn)控製係統(DCS/PLC),這樣可以避免相互(hù)幹擾(rǎo)，確保(bǎo)火災(zāi)預警的(dí)專用性和高(gāo)可靠性。係統應設計多(duō)級報(bào)警閾值(zhí)，如預警和(hé)報警。當監測參(cān)數達到(dào)預(yù)警(jǐng)閾(yù)值(zhí)時(shí)，及時(shí)提(tí)醒相(xiāng)關(guān)人(rén)員關注(zhù)；當達到(dào)報警(jǐng)閾值時(shí)，立即發(fā)出強烈的報警信號。報警信息(xī)應(yīng)清晰，及(jí)時(shí)地(dì)傳遞(dì)給(gěi)相(xiāng)關(guān)責(zé)任人，如(rú)值(zhí)班室(shì)，手機(jī)APP，消防控製室等(děng)。同時(shí)，係統(tǒng)應(yīng)考慮與工(gōng)廠(chǎng)火災(zāi)自動報(bào)警(jǐng)係統(FAS)聯(lián)動(dòng)，如提(tí)供幹接點信(xìn)號，以便在發生火(huǒ)災時能(néng)夠迅速采取應對(duì)措(cuò)施(shī)。

　　4.2 通(tōng)信(xìn)冗(rǒng)餘

　　爆炸危險區(qū)采(cǎi)用無綫Mesh網絡(luò)（如LoRa),非危險區(qū)用(yòng)工(gōng)業以(yǐ)太(tài)網(wǎng)，確保(bǎo)數據傳輸。在選(xuǎn)擇通(tōng)信(xìn)方式時(shí)，需(xū)要(yào)考慮防爆(bào)和可靠性(xìng)要(yào)求。例(lì)如，在爆(bào)炸危險區域，應(yīng)選擇(zé)符(fú)合(hé)防爆(bào)要(yào)求的(dí)無綫(xiàn)通信方式，確保(bǎo)數據(jù)傳輸(shū)的穩定性。

　　5 報警閾值設(shè)定的動(dòng)態(tài)優(yōu)化

　　5.1 設(shè)備(bèi)特(tè)性(xìng)

　　報警(jǐng)閾(yù)值設(shè)定是電氣(qì)火災(zāi)監(jiān)控(kòng)係統(tǒng)設計的(dí)關鍵(jiàn)，不(bù)能(néng)簡(jiǎn)單套(tào)用規範值。化工(gōng)企(qǐ)業每個(gè)回路的實際負荷，環境溫(wēn)度，設備(bèi)特性各(gè)異，歷史(shǐ)數據也(yě)能(néng)反(fǎn)映其運(yùn)行(háng)規律，因(yīn)此須(xū)結(jié)合這些(xiē)因(yīn)素進(jìn)行個性化(huà)設置。在(zài)係統(tǒng)運行初期，由於實際情況可(kě)能與預(yù)期(qī)存(cún)在差(chà)異，需(xū)對閾值進行(háng)調整(zhěng)優化(huà)，以確保(bǎo)係統(tǒng)的準確(què)性和(hé)可(kě)靠(kào)性，既能在(zài)出現火災(zāi)隱患(huàn)時(shí)及(jí)時報警，避(bì)免(miǎn)漏(lòu)報，又能(néng)減少不(bù)必要(yào)的(dí)誤報，提(tí)高(gāo)實用性(xìng)。

　　5.2 環境(jìng)幹擾

　　在化工(gōng)環境(jìng)中(zhōng)，大型(xíng)電機啟停(tíng)等常(cháng)見(jiàn)操作(zuò)會(huì)引入(rù)顯(xiǎn)著的電氣幹擾。例如，電機啟(qǐ)動瞬(shùn)間可能導致電流，溫(wēn)度等(děng)監(jiān)測參(cān)數出(chū)現短暫升高(gāo)，這類(lèi)波動屬(shǔ)於(yú)正常(cháng)現象，若報(bào)警閾(yù)值設(shè)置過(guò)於(yú)敏感，易觸發(fā)頻繁誤(wù)報，不僅幹擾(rǎo)工(gōng)作(zuò)人員判(pàn)斷，還會(huì)降(jiàng)低運維(wéi)效率(shuài)。因此(cǐ)，報警(jǐng)閾值(zhí)的(dí)設定(dìng)兼(jiān)顧(gù)靈(líng)敏性與穩(wěn)定性(xìng)，既要(yào)在真實(shí)隱患(huàn)出現時及時發出警(jǐng)報，又要有效規避因常規生(shēng)產(chǎn)幹擾導致的誤報(bào)。為實現(xiàn)這一(yī)目標(biāo)，可基(jī)於(yú)歷(lì)史(shǐ)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行(háng)分析(xī)，明確(què)大型設(shè)備啟停等(děng)常規工況下各參數(shù)的(dí)波動(dòng)範圍，據(jù)此對(duì)報(bào)警閾(yù)值(zhí)進行(háng)自適(shì)應(yīng)調(tiáo)整(zhěng)。通(tōng)過(guò)這種(zhǒng)方(fāng)式，電(diàn)氣火災(zāi)監(jiān)控係(xì)統能(néng)夠在復(fù)雜的(dí)化(huà)工環(huán)境中(zhōng)保持(chí)穩定，可靠的運(yùn)行狀態，提升安全監測(cè)的(dí)有(yǒu)效性(xìng)和(hé)實用性。

　　6 供(gōng)電與(yǔ)接地的安(ān)全(quán)性(xìng)保(bǎo)障(zhàng)

　　6.1 雙(shuāng)路(lù)供電

　　在化工(gōng)企(qǐ)業中，電氣火(huǒ)災(zāi)監控係統(tǒng)的供電(diàn)與接地(dì)設計直接影(yǐng)響(xiǎng)係統穩定(dìng)性和可(kě)靠性(xìng)。主監控設(shè)備需(xū)采用雙路電(diàn)源(yuán)（市電+UPS)供電，市電(diàn)作為(wéi)係(xì)統(tǒng)正(zhèng)常(cháng)運行的主要(yào)電(diàn)源，一旦因(yīn)電網故障，自然(rán)災害(hài)等突(tū)發(fā)情況中斷(duàn)，UPS（不(bù)間斷電(diàn)源）能迅速切換供(gōng)電(diàn)，確保(bǎo)係(xì)統在(zài)事故(gù)狀(zhuàng)態下持續(xù)運(yùn)行，不間斷監測電(diàn)氣(qì)設備(bèi)狀態，為火災(zāi)隱患的及(jí)時發(fā)現(xiàn)提供保障(zhàng)。

　　6.2 獨立(lì)接地

　　係統須(xū)具(jù)備獨(dú)立，良好的接(jiē)地(dì)，這是(shì)保(bǎo)證測(cè)量(liáng)精度與(yǔ)抗(kàng)幹擾(rǎo)能力(lì)的基礎。化工(gōng)企(qǐ)業電(diàn)磁(cí)環境(jìng)復雜，各類電氣設(shè)備和(hé)綫(xiàn)路(lù)會產生(shēng)電(diàn)磁(cí)幹擾(rǎo)，若(ruò)接地不良(liáng)，幹(gān)擾(rǎo)信號會影響(xiǎng)監(jiān)測數據(jù)的準(zhǔn)確性，導致係統(tǒng)誤判(pàn)或(huò)失(shī)效(xiào)，還可(kě)能(néng)引(yǐn)發設(shè)備(bèi)故(gù)障(zhàng)，縮(suō)短使用壽(shòu)命。因此(cǐ)，係統設計(jì)與(yǔ)安裝(zhuāng)時需(xū)注重接(jiē)地的可(kě)靠性，不僅要選(xuǎn)用合(hé)適的(dí)接地(dì)材(cái)料與方式(shì)，確保接地電阻(zǔ)達(dá)標，還需(xū)定期(qī)檢查(chá)維護(hù)接地係統，及時處(chǔ)理接(jiē)地不良問題，保障係統穩定運行(háng)。

　　7 係(xì)統(tǒng)功能

　　（1）監控設備能接收多(duō)台探測器的剩(shèng)餘電流(liú)，溫度信息(xī)，報警(jǐng)時發出聲(shēng)，光報警(jǐng)信(xìn)號(hào)，同時設(shè)備上紅色“報警(jǐng)"指示燈亮，顯示(shì)屏指(zhǐ)示報警(jǐng)部位及(jí)報警類(lèi)型(xíng)，記(jì)錄報警(jǐng)時間，聲光(guāng)報(bào)警一(yī)直(zhí)保(bǎo)持(chí)，直至按(àn)設備(bèi)的“復位"按(àn)鈕或觸(chù)摸屏的(dí)“復(fù)位(wèi)"按(àn)鍵遠(yuǎn)程對(duì)探測(cè)器實現復位(wèi)。對於聲(shēng)音(yīn)報(bào)警信號也可(kě)以(yǐ)使用(yòng)觸摸屏(píng)“消聲"按鍵手動消除。

　　（2）當被監(jiān)測(cè)回路報警(jǐng)時(shí)，控製輸出繼(jì)電器(qì)閉合，用於控製被保護(hù)電(diàn)路或其(qí)他設備，當(dāng)報警消除(chú)後，控製(zhì)輸(shū)出(chū)繼電(diàn)器釋放。

　　（3）通(tōng)訊故障報警：當(dāng)監控設(shè)備(bèi)與(yǔ)所(suǒ)接的任一台探(tàn)測(cè)器(qì)之(zhī)間發生(shēng)通訊故障或探(tàn)測器本(běn)身(shēn)發生故(gù)障(zhàng)時(shí)，監控畫(huà)麵中(zhōng)相應的(dí)探測(cè)器顯(xiǎn)示故(gù)障提(tí)示，同時設備(bèi)上的黃(huáng)色“故障(zhàng)"指示(shì)燈(dēng)亮，並發(fā)出故障報(bào)警聲(shēng)音。電源故(gù)障報警：當主(zhǔ)電源或備用(yòng)電源發生故障時，監(jiān)控設(shè)備也(yě)發出聲(shēng)光報(bào)警(jǐng)信號並(bìng)顯示故障(zhàng)信息(xī)，可(kě)進(jìn)入相應(yīng)的(dí)界麵查看詳(xiáng)細信息並可解除報警聲(shēng)響。

　　（4）當發(fā)生剩餘(yú)電流，超溫報警(jǐng)或通(tōng)訊，電源(yuán)故障(zhàng)時，將(jiāng)報警(jǐng)部位，故障信息，報警時間(jiān)等(děng)信(xìn)息(xī)存儲在數據(jù)庫(kù)中，當(dāng)報(bào)警解除(chú)，排除故(gù)障時(shí)，同樣(yàng)予以記錄。歷(lì)史(shǐ)數(shù)據(jù)提(tí)供多種(zhǒng)便捷，快速的(dí)查詢(xún)方法(fǎ)。

8 配置方(fāng)案

　　9 結(jié)語(yǔ)

　　電氣(qì)火(huǒ)災監(jiān)控係統在化工企(qǐ)業中(zhōng)的應(yīng)用，本(běn)質上(shàng)是通過(guò)技(jì)術(shù)手(shǒu)段將“不可(kě)控風(fēng)險"轉(zhuǎn)化(huà)為(wéi)可監測，可(kě)預警(jǐng)，可處置的可控(kòng)變(biàn)量。其核(hé)心價(jià)值(zhí)不(bù)僅(jǐn)在於降低(dī)火災發(fā)生概率(shuài)，還在於保(bǎo)障生(shēng)產過程(chéng)的連續(xù)性和(hé)穩定(dìng)性。未來，隨著物聯網技術的(dí)深度融合(hé)，該係統將(jiāng)逐(zhú)步向“智能診(zhěn)斷"方向升級(jí)。借(jiè)助AI算(suàn)法(fǎ)對歷史運(yùn)行(háng)數據(jù)進(jìn)行(háng)分(fēn)析(xī)，能夠提前(qián)研(yán)判電纜老化趨勢(shì)和(hé)設備故(gù)障(zhàng)概率(shuài)，從(cóng)而(ér)實現從“被(bèi)動預(yù)警(jǐng)"到“主動預(yù)測"的(dí)跨越。