毕业设计（论文）-某电厂火灾自动报警系统的设计.doc

专科毕业设计（论文）设计题目： 某电厂火灾自动报警系统的设计 系 部： 电气工程系 专 业： 工业企业电气自动化 班 级： 工企电气091301 姓 名： 学 号： 093905130130 指导教师： 职 称： 讲师 20 12 年6月 南京摘 要人类能够对火进行利用和控制，是文明进步的一个重要标志。人们在用火的同时，不断总结火灾发生的规律，尽可能地减少火灾及其对人类造成的危害。火灾自动报警系统是人们为了早期发现火灾，并及时采取有效措施，控制和扑灭火灾而设置在建筑物或其他可能发生火灾场所的一种自动消防设施，是人类同火灾作斗争的有力工具。火灾自动报警系统及消防联动系统能够在火灾发生的初期自动探测、报警、及时扑灭，从而保障了人身安全和财产安全。所以说，火灾自动报警系统在建筑消防中起到至关重要的作用。本文通过某火力发电厂的火灾自动报警系统的设计，介绍了火灾自动报警系统的组成结构，工作原理及功能。关键词 火灾自动报警系统 消防安全 烟感探测器 温感探测器abstract using and controlling fire of human is an important symbol of civilization and progress. the history of human using fire coexists with the history of fighting with fire. people use fire, at the same time, constantly sum up the law of fire to minimize fires and the harm caused to humans. automatic fire alarm system is an automatic fire-fighting facilities which set in the building or other possible fire place can detect fire early and take timely and effective measures to control and extinguish fires .it is a powerful tool for humans to fight the fire .automatic fire alarm system and fire linkage system can automatically detect the early stage of the fire occurred, alarm, timely put out, in order to protect the personal safety and property security. therefore, the automatic fire alarm system plays a crucial role in building fire. this essay introduces composition structure, working principle and function of automatic fire alarm system by casing analysis of a project briefly.keywords automatic fire alarm system fire safety smoke detector temperature sense detector目 录1 引言12系统工作原理12.1火灾自动报警系统的概述12.2火灾报警控制器的工作原理22.3火灾探测器的工作原理32.3.1温感探测器工作原理32.3.2烟感探测器的工作原理43某大型火力发电厂火灾自动报警系统的设计43.1工程概况43.1.1技术要求43.1.2设备要求73.2大型火力发电厂火灾自动报警系统的特点73.3系统设计73.3.1报警控制器选型73.3.2火灾探测选型73.3.4系统功能介绍93.3.5主厂房火灾报警系统图见附录1104火灾自动报警系统的调试104.1调试前的准备工作104.2调试的两个阶段114.3火灾报警控制器部分的调试114.4火灾自动报警系统电源部分的相关调试114.5系统联动试验调试12结 论13致 谢14参 考 文 献15附录1161 引言据中国统计年鉴显示，近年来全国每年的火灾伤亡人数不低于2000人，直接财产损失高达15亿元。火灾自动报警系统是人类与火灾做斗争的智慧结晶。它能够在火灾早期，通过火灾探测器，及时的将燃烧产生的烟雾、热量、火焰等物理量转化成电信号，传送到火灾报警控制器，并同时显示火灾发生的位置，时间等。让人们及早发现火灾，并及时采取安全措施，最大限度减少因火灾酿成的生命和财产损失。本文将通过某火力发电厂火灾自动报警系统的设计案例，使大家了解火灾自动报警系统的基本组成结构及功能。2系统工作原理2.1火灾自动报警系统的概述火灾自动报警系统实质上是“火灾探测报警和消防设备联动控制系统”的简称。它是根据主动防护对策，以被监测的各类建筑物为警戒对象，通过自动化手段实现早期的火灾探测、火灾自动报警和消防设备连锁联动控制。图1为火灾自动报警系统结构示意图，图2为火灾自动报警系及联动部分功能关系简图： 图1 火灾自动报警系统结构示意图1-火灾探测 2-火灾报警 3-火警判断 4-声光显示 5-火警通信图2 火灾自动报警系统及联动部分功能关系简图2.2火灾报警控制器的工作原理火灾报警控制器是一种能接收，显示和传递火灾报警信号的报警装置，它是火灾报警系统的主要组成部分。如果说火灾报警探测器是监视周围环境状况的感觉器官，那么火灾报警控制器则是系统的神经大脑，是整个系统的核心，火灾报警控制器担负着监视探测器及系统自身的工作状况，处理火灾探测器输出的报警信号，进行声光报警，指示报警的具体部位、时间及执行相应的辅助控制等任务。火灾报警系统控制器的硬件由电源模块和主控模块组成。电源模块用于对控制板上各电子元器件供电，并要保证在突然停止供电的一定时间内保持系统正常工作；主控模块具有火灾报警信息查、探测器管理、预报警火警处理、通信等功能。下图为火灾报警控制器工作流程图：图3 火灾报警控制器工作流程图程序开始运行时，首先，采集离子感烟探测器信号，经过信号处理以后，判断当前结果，是否可以明显判断有火灾发生。如果能判断起火，则输出火警信号，并将火警发生情况通知火灾报警控制器，在控制器上做相应处理；如果判断烟雾信号到达异常值则发出预警信号，进一步关注温度和烟雾信号的变化趋势，如果趋势继续升高则报警，否则取消报警。2.3火灾探测器的工作原理火灾探测器是探测火灾的仪器。由于在火灾发生的阶段，将伴随产生烟雾、高温和火光。这些烟、热和光可以通过探测器转变为电信号继而报警或使自动灭火系统启动，及时扑灭火灾。2.3.1温感探测器工作原理温感探测器工作原理主要是利用热敏元件来探测火灾的。在火灾初始阶段, 一方面有大量烟雾产生,另一方面物质在燃烧过程中释放出大量的热量,周围环境温度急剧上升。探测器中的热敏元件发生物理变化,从而将温度信号转变成电信号，并进行报警处理。感温火灾探测器种类较多,根据其感热效果和结构型式可分为定温式,差温式及差定温式三种。电子差定温探测器在设计中一般取两个性能相同的热敏电阻进行搭配，一个放置在金属屏蔽罩内,另一个放在外部，外部的热敏电阻感应速度快, 内部的由于隔热作用感应速度慢。利用它们的变化差异来实现差温报警,同时外部热敏电阻设置在某一固定温度(62为一级灵敏度,70为二级灵敏度,78为 三级灵敏度)，达到定温报警的目的。根据温感探测器工作原理，温感探测器可以分为以下3类： (1)定温式探测器。定温式探测器是在规定时间内，火灾引起的温度上升超过某个定值时启动报警的火灾探测器。它有线型和点型两种结构。其中线型是当局部环境温度上升达到规定值时，可使绝缘物熔化，导致两导线短路，从而产生火灾报警信号。点型定温式探测器是利用双金属片、易熔金属、热电偶、热敏半导体电阻等元件，感应温度变化，在超出规定的温度值后产生火灾报警信号的 。 (2)差温式探测器。差温式探测器是在规定时间内，火灾引起的温度上升速率超过某个规定值时启动报警的火灾探测器。它也有线型和点型两种结构。线型差温式探测器是根据广泛的热效应而动作的，点型差温式探测器是根据局部的热效应而动作的，主要感温器件是空气膜盒、热敏半导体电阻元件等。 (3)差定温式探测器。差定温式探测器结合了定温和差温两种作用原理并将 两种探测器结构组合在一起。 差定温式探测器一般多是膜盒式或热敏半导体电阻 式等点型组合式探测器 。2.3.2烟感探测器的工作原理 烟感探测器是通过监测烟雾的浓度来实现火灾防范的， 烟雾探测器内部采用离子式烟雾传感。离子式烟雾传感器是一种技术先进，工作稳定可靠的传感器，被广泛运用到各种消防报警系统中，性能远优于气敏电阻类的火灾探测器。它在内外电离室里面有放射源镅241，电离产生的正、负离子，在电场的作用下各自向正负电极移动。在正常的情况下，内外电离室的电流、电压都是稳定的。 一旦有烟雾窜逃外电离室，干扰了带电粒子的正常运动，电流，电压就会有所改变，破坏了内外电离室之间的平衡，于是无线发射器发出无线报警信号，通知报警控制器，将报警信息传递出去。 3某大型火力发电厂火灾自动报警系统的设计3.1工程概况该电厂位于江苏省北部苏中地区，全厂应配备有一套完整的火灾自动报警系统，包括主报警控制器、区域报警控制器、手自动报警器、探测器、信号模块、控制模块、探测模块、声光报警器、电话及插座等，并有相应的火灾自动报警及控制系统安装所需的所有安装材料（如通讯电缆、控制电缆、预制电缆及其穿管、安装支架等）。3.1.1技术要求 火灾探测报警及消防联动系统应完成火灾检测、报警及必须的消防联动控制功能，以满足各种场所不同环境下火灾探测、报警的要求。避免或减少火灾的损害，确保设备和人员的安全。（1）火灾报警控制系统应由一套中央报警控制器（包括主控机、lcd和打印机）和一台上位机操作员站、区域报警器、智能点式火灾探测器、缆式感温探测器、防爆感温探测器、手动报警按钮、警铃、电话插孔、终端接线箱、电源装置、打印显示设备、各类电缆等必须的设备、部件和材料构成。此外，还应包括控制自动喷水、泡沫灭火系统及气体灭火系统的联动信号发送装置，相应的反馈装置和必须的附件设备；（2）火灾检测报警装置应采用智能探头，系统易于组态，易于扩展。（3）控制系统的设计应有高度的可靠性，能够诊断各探测器的开路、短路以及各部分的故障，并能以声光信号予以明确的显示。（4）系统应设计成总线制分布智能系统，总线为数字传输，微功耗。设备投入率应达到100%。（5）在集中控制室内必须备有与现场火灾报警设备的对讲联系功能，在全厂各手动报警按钮中均应配置电话插孔。室外布置的手动报警按钮及设备应采用防雨型结构，爆炸危险场所的手动报警按钮及设备应采用隔爆型结构。火警探测采用智能感温、感烟点式探测器和缆式感温探测。（6）中央报警控制器a)本工程#1、#2机组共设一套中央报警控制器，中央报警控制盘安装于主厂房固定端控制楼内14.5米的集中控制室内。盘上应按照相关规范带有火灾报警信号显示屏及相应的操作及显示设备。通过显示屏可显示整个系统的火灾情况、设备状态和故障信息，通过相关的操作及显示设备可显示及手动操作规程规定的有关设备。b)报警主机采用智能型火灾报警机，系统采用智能型总线制网络，由控制盘自动设定探测装置的地址编码，并以两线制与火灾自动探测报警控制器进行数据通讯，通过报警主机可对火灾区域精确定位，并采用人机对话方式操作，具有人工智能分析功能。c)报警主机正常情况下可巡检每个测控点的现状，火灾或故障时自动显示该火灾地址或故障地址的中文信息，能自动或手动打印记录火灾或故障的时间（年、月、日、时、分、秒）及其它有关信息。采用rs485或以上性能的数据通道连接主控终端机构，如中央处理器、打印机、操作键盘等。d)报警主机对来自火灾自动探测器的火灾报警或故障信号应立即做出分析反应，经确认后发出火灾报警，并按编制程序联动控制（或手操）消防设备。该功能程序不会因事故停电而丢失信息。e)探测报警区域内，任何一点出现报警，显示屏上应能显示当前火警信号源种类、地址编码和实际火灾位置、火灾部位的名称以及发生火灾时间。并由控制盘发出报警信号。f)控制盘上应设置手动或自动操作方式的转换开关、每个灭火系统的远传启动开关、消防紧急电话的启动开关以及消防广播（呼叫）的分区选择开关。g)在中央报警控制盘上应设置规程规范规定的按钮及显示灯，如消防泵的启动与停止按钮，消防泵的故障、运行状态等显示灯等。h)中央报警控制盘和区域报警控制盘上的显示操作面板均应具有友好的人机界面，在显示屏上显示的所有内容一律采用中文显示，各操作面板和联动操作面板均采用中文标识。i)报警主机可对全厂的每个智能探头进行编程，系统中任一个探测器发生故障，应不影响其它探测器的正常工作。 j)报警主机应具有与各区域报警器的通讯接口，其中包括厂前区生产办公楼、脱硝系统、脱硫系统区域报警器的通讯接口，并负责全厂火灾报警系统的联调。k)报警主机应具有对控制系统自诊断能力，包括通讯网络，控制器、区域报警器，i/o信号模件，一旦发生故障应能及时报警。(7)区域报警器区域报警器要求采用墙挂式结构，区域报警器的主机应有现场运行的实绩，是由先进可靠的使用以微处理器为基础的硬件所构成。区域报警器显示功能要求：盘面板应设有功能键、基本控制键、液晶显示屏、绿色电源灯、红色警告灯、黄色故障灯、必需的键盘、控制按钮等；基本控制键的控制包括停止及启动报警扬声器，系统的复位，调校时间日期，控制主报警器等。能以中文详细显示所发生火灾的位置、时间、日期，宜采用lcd显示屏记录，存贮有关的信息。(8)火灾探测器、手动报警器及警铃根据工程设计要求，提供满足探测要求的各种探测器。(9)火灾对讲电话系统在火灾报警主控制盘内应设置一套独立的智能型总线制网络火灾专用对讲电话系统。消防紧急电话可以采用壁挂式消防电话分机或者插孔式消防电话。(10)火灾紧急广播系统在火灾报警主控制盘内应设置一套智能型总线制网络消防紧急广播（呼叫）系统，由智能型信号模块触发（或分配）消防紧急电话信号（或消防紧急广播信号）。系统设置分区手动/自动火灾紧急广播系统, 当火灾得到确认时，启动该系统。(11)电源电厂向火灾报警系统主盘提供两路220v50hzups交流电源，分别取自1/#2机电源系统。电厂向各火灾报警系统区域报警器提供一路220v 50hz电源，分别取自就近系统ups电源装置。3.1.2设备要求(1)在选择火灾探测器时，应根据火灾的特点及探测和控制点的空间环境来选择；(2)火灾报警控制器（包括主报警盘和区域报警控制盘）的容量和每一条总线回路所连接的火灾探测器及控制模块（或信号模块）的地址编码总数均应留有20%的余量，所有金属结构件应牢固地接到结构内指定的接地母线上；(3)灯光警报装置和音响警报装置中一种发生任何故障并不应影响另一种装置正常工作；(4)控制盘（箱、柜），应能防尘、防滴水、防腐、防潮、防结露、防昆虫及啮齿动物，能耐指定的高、低温度以及支承结构的振动，符合ip52标准（对于室内安装）和ip56（对于室外安装）或相应的标准。 3.2大型火力发电厂火灾自动报警系统的特点鉴于火力发电厂消防安全的重要性与可靠性，火灾探测报警控制系统设备及专用材料均必须经中国国家消防产品质量监督检验测试中心检测，获合格证书，并获当地消防局颁发的许可证，同时满足当地消防部门抽样送检要求。大部分的火力发电厂均选用进口产品，所进口产品还必须具有ul、fm或vds认证，并提供认证资料。消防系统在火灾初期发出报警信号，能进行火灾的集中、区域、就地监控和消防装置的远方和就地控制，并设有火灾一旦发生就足以扑灭的设备容量，该容量按同一时间内火灾数一次设计。3.3系统设计3.3.1报警控制器选型nfs-3030是一个具有多种功能的智能火灾报警控制系统（facp）。cpu-3030还可以配带 一个显示/键盘选件，在控制器上，通过它可以编程和浏览。nfs-3030火灾报警控制器是一个带有32位未微处理器的高性能大型火灾报警控制器。clip协议990个，flashscan协议1590个，可编制直线手动控制输入、输出回路96个。nfs-3030控制器可以单机使用，也可以接入nfn网络与onyx系列中小型控制器nfs-640以及网络显示控制设备nca和ncs一起组成集中和分散报警控制箱组合的火灾报警控制网络，从而满足任何规模的建筑物对火灾报警控制系统的要求。它可以容纳10个回路，5个主卡，5个拓展卡，共可以带316个探测点。本项目共有8个回路，共带240个左右的监测点，故选用nfs-3030的报警控制器。3.3.2火灾探测选型大型火力发电厂火灾检测报警控制系统覆盖的部位及探测器选型见下表：表1 某大型火力发电厂火灾检测报警控制系统设备列表序号建（构）筑物和设备火灾探测类型一、集控楼1电缆夹层缆式感温和点型感烟组合2工程师室和sis设备室点型感烟和点型感烟组合3控制室点型感烟4会议室及办公室点型感烟和点型感烟组合二、主厂房1汽机润滑油主油箱及油净化装置缆式感温2汽机房运转层下及中间层油管道缆式感温3汽机房架空电缆桥架缆式感温4汽机润滑油贮油箱缆式感温5氢密封油装置缆式感温6汽机轴承点型感温7给水泵汽机润滑油油箱缆式感温8锅炉房零米以上架空电缆桥架缆式感温9锅炉本体燃烧区缆式感温10磨煤机润滑油箱缆式感温11电气蓄电池室防爆点型感烟12电气继电器室点型感烟和点型感烟组合13汽机电子设备间点型感烟和点型感烟组合14锅炉电子设备间点型感烟和点型感烟组合15380v pc汽机段点型感烟和点型感烟组合16380v pc锅炉段点型感烟和点型感烟组合17主厂房6kv配电装置室点型感烟和点型感烟组合18柴油发电机室及油箱防爆点型感烟和点型感温组合19凝结水精处理电子设备间点型感烟和点型感烟组合20电除尘器配电间点型感烟21原煤仓缆式感温四、变压器1主变压器点型感温2启动备用变压器点型感温3高压厂变点型感温五、输煤系统1主厂房煤仓层缆式感温2运煤栈桥缆式感温3碎煤机室缆式感温4转运站缆式感温六、除灰、脱硫及输煤综合楼1控制室点型感烟2电缆主通道 缆式感温3配电间点型感烟4电子设备间点型感烟七、燃油泵房系统1燃油泵房防爆型点型感温2油罐区缆式感温八继保通讯楼1生产管理通信机房点型感烟和点型感烟组合2调度通信机房点型感烟和点型感烟组合3网络继电器室点型感烟和点型感烟组合4电缆夹层缆式感温和点型感烟组合5仿真机室九综合检修楼点型感烟3.3.4系统功能介绍(1) 对于#1汽机14.5米层，在火灾控制器自动的状态下，本层桥架中的感温电缆其中一根达到温度报警，或者任意一个棒式感温探测器达到温度报警，或者任意一个感烟探测器感测到烟雾报警，或者本层手动报警按钮按下报警后，报警主机接受到报警信号后联动本层声光报警器发出警报。(2) 双金属片型感烟探测器是应用两种不同膨胀系数的金属片作为敏感元件，一般制成差温和定温两种形式。定温式是当环境温度上升达到设定温度时定温部件立即动作发出报警信号；差温式是当环境温度急剧上升，其温升速率/min达到或超过探测器规定的动作温升速率时，差温部件立即动作发出报警信号。对于#1锅炉电子设备间，在火灾报警控制器自动的状态下，当感烟探测器感测到烟雾报警，报警主机接受到一路报警信号后，输出一路控制信号给气体控制盘，联动相关区域警铃发出警报，当第二路感烟探测器感测到烟雾报警，报警主机接受到第二路报警信号后，输出第二路控制信号给气体控制盘，联动相关区域声光发出警报，同时延时30s后启动相关区域电磁阀，喷出气体至相关区域灭火，同时压力开关动作发出报警信号至气体控制柜联动现场放气灯闪烁。(3) 对于#1润滑油集装装置及主机油净化装置，当两根感温电缆都达到温度报警后，报警主机接受到两路报警信号后，通过联动输出启动相关阀组的电磁阀，下腔水涌上由各自的区域开式喷头喷出洒水，相关区域阀组上警铃发出警报，同时压力开关动作发出报警信号至主机，主机发出命令联动喷淋泵启动。(4) #1主变上的感温电缆与棒式感温探测器都达到温度报警，报警主机接受到两路报警信号后，通过联动输出启动相关阀组的电磁阀，下腔水涌上由各自的区域开式喷头喷出洒水，相关区域阀组上警铃发出警报，同时压力开关动作发出报警信号至主机，主机发出命令联动喷淋泵启动。(5) 对于#1高厂变区域，任意一根感温电缆达到温度报警，或者本区手动报警按钮按下报警后，报警主机接受到报警信号后联动#1高厂变声光报警器发出警报。(6) #1高厂变上的感温电缆与棒式感温探测器都达到温度报警，报警主机接受到两路报警信号后，通过联动输出启动相关阀组的电磁阀，下腔水涌上由各自的区域开式喷头喷出洒水，相关区域阀组上警铃发出警报，同时压力开关动作发出报警信号至主机，主机发出命令联动喷淋泵启动。3.3.5主厂房火灾报警系统图见附录14火灾自动报警系统的调试火灾自动报警系统的调试，是整个火灾报警系统设计中的一个重要组成部分，由于现场情况的差异性，需要对各个系统进行专门的测试。下文主要就系统控制器、电源、系统联动等的调试进行介绍。4.1调试前的准备工作(1) 系统调试之前，应按照设计要求，检查设备的规格、型号、数量、备品备件等。(2) 系统调试之前， 调试人员应对系统的施工质量进行检查，对于错线，开路，虚焊和短路进行处理。(3) 系统调试之前，应分别对探测器、报警联动控制器、警铃和消防控制设备等逐一进行通电检查，正常后，方可进行调试。(4) 检查系统的施工质量，对属于施工中出现的问题，应会同有关单位协商解决，并有文字记录。4.2调试的两个阶段(1) 报警调试：应分别对探测器、集中报警器、火灾报警器等逐个检查实验。报警点的检查率要达到100%。(2) 联动控制设备调试：在报警系统调试结束，消防控制设备的单体运行正常后，对消防控制设备，分别进行联动控制的调试。4.3火灾报警控制器部分的调试 火灾报警控制器通电后，应按照现行国家标准的要求，对报警控制器进行下列能检查：(1) 火灾报警功能：能直接或间接的接受来自火灾探测器及其他报警触发器的火灾报警信号，发光声，光报警信号。(2) 二次报警功能：控制器第一次报警时，可手动消除声报警信号，此时如再有火灾报警信号输入时，应能重新启动。(3) 故障报警功能：当火灾探测器内部，控制器与火灾报警器、控制器与传输火灾报警信号的部件间发生故障时，应能在100s内发出火灾报警信号并有明显区别的声光故障信号。(4) 自检功能：控制器应有本机自检功能。(5) 火灾优先功能：当火灾和故障同时发生时，火灾应优先发出声光报警信号。(6) 记忆功能：具有显示或打印火灾报警信号和报警时间的功能。(7) 消音、复位功能：火灾报警状态时，可手动消除声光报警信号，并能手动复位。4.4火灾自动报警系统电源部分的相关调试 检查火灾自动报警系统的主电源和备用电源，应分别符合现行有关国家的规范及标准要求，具体如下：(1) 电源转换功能: 当主电源断电时，能自动切换到备用电源，当主电源恢复时，能自动转换到主电源。(2) 电源指示灯功能：主备电源自动转换时，主备电源指示灯功能应正常。(3) 备用电源自动充电功能：主电源恢复后，备用电源自动切除并能自动充电，充电达到额定值后，自动断开，处于备用状态。(4) 电源电性能：主电源应能在交流电网电压波动范围内和现场最大负载及最大线路电阻条件下可靠工作。(5) 将控制器备用电源切断，然后模拟电网电压波动范围，将控制器主电电压分别调至187v，242v，查看控制器能否正常运行。(6) 主备电源容量检验：控制器主电源容量应能在现场最大负载条件下连接正常工作1h，备用电源容量在正常监视状态下工作1h后，应能在现场最大负载条件下连续正常工作30min。(7) 分别用主电源和备用电源供电，检查火灾自动报警系统的各项控制功能和联动功能。4.5系统联动试验调试 系统联动试验，应符合以下要求：(1) 按规范规定，消防泵、喷淋泵、正压风机及防排烟风机必须以手动或自动方式，特别要进行多线制直接启动消防泵、喷淋泵、正压送风机及防排烟风机等功能试验。(2) 多线制直接启动方式的调试在其他章节进行。本处仅为自动方式的调试。 按防火分区分别用感烟、感温探测器专用测试仪输入模拟信号或按下手动报警按扭输入人工报警信号后，根据事先编辑好的联动逻辑关系，报警联动控制器应能准确发出执行信号、并能可靠的启动现场相关的设备：a) 确认火警后，启动正压风机、排烟风机、打开正压送风口、排烟风口、关闭空调风机、送风机、关闭防火阀、打开排烟阀。b) 确认火警后，应能自动切