许又滟洁

摘要：随着社会经济的不断提升，促使我国化工行业得到发展，社会各行各业开始大范围应用一些易燃、有毒气体，如果在其生产、运输、应用环节出现问题，将导致气体泄漏，进而造成中毒、爆炸等灾害。因此，可燃、有毒气体报警仪的作用就突显出来。本文主要根据报警仪系统设置来探讨存在的不足以及实际应用产生的问题，并以此提出了几点意见。

关键词：可燃有毒气体报警仪 系统设置 现状 应用

可燃有毒气体报警系统简称为GDS系统，具备实时监测、预警处理、远程控制、设备管理多功能一体化特点，能够对厂区危险气体泄露现象进行监测并实现智能分析与报警，同时报警方式多样化，相关工作人员在注意后能够及时处理。为使GDS系统具有高可靠性和在技术上达到国内领先水平，在系统设计上，应遵循技术先进、功能丰富、易于维护、使用方便的原则，对系统进行整体设计和实施。

1 GDS系统的设置规范

GDS系统设计主要遵循GB/T 50493-2019和原国家安全生产监督管理总局发布的《关于加强化工安全仪表系统管理的指导意见》执行，其中相关文献规定，GDS系统设置应独立存在，以及可燃、有毒气体报警系统在发挥检测与报警功能时，生产控制仪表不对其产生作用。就化工厂装置的特点与规模，文献中规定了可燃有毒气体报警仪的系统设置标准，具体如下。

（1）GDS系统应与FAS（火灾报警）系统相合并，目前一些工厂在可燃气体报警系统的设置中，GDS与FAS处在不同的控制系统中，相关的硬件软件是独立设置的，而将GDS和FAS合并设置的工厂较少，普及力度小。通常可燃有毒气体探测器、现场报警器、控制单元等是组成可燃气体检测系统的基本构件，从结构来看，GDS系统功能仅用于报警，联动设备不属于GDS组成部分。相关条约规定，可燃气体探测报警系统需独立存在，并且在火灾报警系统内安设的可燃有毒气体探测器，不能以直接形式接入，需要先获取到报警信号后，再接入自动报警系统^[1]。

（2）报警指示设备的控制器类装置也应相对独立。现阶段，大多数工厂以及相关装置，习惯于使用PLC、特定的可燃有毒气体检测仪来作为GDS控制器，这一定程度上降低了成本消耗，但功能有所限制，对于大型联合性工厂更加适用。

（3）使用通用模拟仪表作为指示报警装置，这种方式比较符合相关的规范标准与文件要求，不过对于将现场仪表机柜室和中心控制室融合的工厂并不适用。如果GDS系统中的显示报警装置用常规仪表来代替，就需要在工厂中设置中心控制室，但其远离生产设备，同时仪表信号范围限制，难以有效通过仪表信号来检

测生产设备现场存在的可燃有毒气体，并将其传递到GDS报警显示设备中。具体设计时要确保生产环节具备安全性、性价比等特点，针对系统中的程序编辑控制器、集散控制系统、安全仪表系统等要合理进行设置，保证GDS独立。如果工程建设规模较大，使用GDS系统时涉及较多的检测点数、火灾报警点数，对消防和联动控制存在一定要求时，考虑设计F&GS。

1. 在合并设置GDS与控制系统时，应独立设置输入、输出卡件，这种配置在使用后能够显现出较好效果，同时具备一定的经济性。不过属于独立设置，其中，安监总管三[2014]116号文件中对其设置有争议，具体表现在GDS在DCS中如何设置的问题，如果DCS控制器出现故障，GDS是否还能维持稳定功能。

（5）如果检测的有毒可燃气体信号将作用到SIS系统中，应为其设置独立的探测器，探测器输出信号应送至相应的安全仪表系统，并且接收信号的SIS系统要有对应的功能。探测器的硬件配置应满足《石油化工安全仪表系统设计规范》GB/T 50770有关规定。此规定说明GDS系统不需取得SIL认证，如果探测器信号用于安全仪表系统，应该独立设置^[2]。

（6）如果检测到可燃气体二级信号或报警单元出现故障信号，需要在消防控制室完成报警以及显示图形的功能，火灾报警控制器中的可燃气体探测器在接入时不能直接与输入回路相连。另外，相关规定说明，如果GDS系统不接入消防联动只发挥警示报警作用，只要选择以微处理器为核心的电子产品作为报警控制单元即可，如果GDS系统中可燃气体检测器信号需用于消防联动，则报警控制单元需要得到CCCF认证，同时将信号传输至消防控制室。

2 GDS系统设计与改造建议

GDS能够测量出特定环境存有多少浓度的可燃有毒氣体，并通过声光报警来提醒相关技术人员、管理人员。GDS由可燃有毒气体探测器、报警控制器及声光报警设备组成。在石油化工行业应用广泛，此系统很少被用来做联动应用，绝大多数主要被用于报警。可燃有毒气体探测仪多用于检测浓度方面的工作，由于制造技术、探测器功能、所处环境存在不同，进而导致可燃有毒气体探测仪存在误报、漏报的情况相比温度、流量等仪表更多一些，因此GDS系统受外部条件影响程度大。GDS不能作为故障安全仪表系统使用，其功能仅用于报警。与SIS系统相比，GDS无法起到防止可燃气体出现或确保施工生产等过程安全的作用，同样不能减低过程风险，基于这些原因，GDS不需要通过SIL等级进行衡量^[3]。

本文主要以某项案例来分析GDS系统设计思路，内容如下。首先，企业所使用的GDS系统与PLC系统公用，观察系统结构发现，CPU冗余、独立I/O卡件、环形网络结构，可燃及有毒气体探测器的供电电源选择冗余直流电源，通过电源分配器供电。现阶段存在电气侧短路现象，导致交流切换器空跳、PLC系统电力流失、GDS实效，现场CO浓度无法实现有效检测，应急处置工作受到制约，并且不久前曾出现CO泄漏现象。

从系统结构来看，冗余配置要求得到满足，不过不足有以下两点。其一是电源系统缺乏可靠性，虽然电源可分为UPS与GPS两路，但系统实际只采用一路电源，如果电源开关切换装置或I/O机架电源模块受损，就会导致系统从整体上丧失功能。其二则是难以有效进行系统维护工作，GDS系统管理体现在安全设施层面，管理要求严格，在设计与改造GDS系统时，可以考虑以下几点^[2]。

（1）独立原则，GDS系统在建设环节需要满足相关的标准规范，并且与分散控制系统、安全仪表系统相独立，在选择控制系统上依据原则可应用PLC系统、安全仪表系统等，同时能冗余控制器、电源等部件的DCS、SIS系统应被优先选择。其中的I/O背板在选择时也应具备冗余供电特点，选择双路电源进行供电，另外，I/O测点应根据风险分散原则来进行分布。（2）想要改造所使用设备的GDS系统，可以从以下两点考虑。其一，GDS系统中如果存在DCS、SIS控制系统，且一起共用DCS系统，就不需要改动，如果控制站接收信号来自可燃、有毒气体，应强化管理级别。其二，如果PLC系统不具备冗余特点，特别是网络、电源等部件，应实施整改工作。（3）是否使用SIS系统，需要通过SIF辨识，具备SIF功能，SIS系统在采用后应保持独立。不要过分注重节约经费而只用特定的SIS系统来检测所有的可燃有毒气体信号。因为GDS与SIS并不在同一个保护层中，而相关规定中有描写有关安全保护层的具体内容，GDS系统层次位于仪表减灾层以及工厂应急响应与撤离层次，在设备检修环节或故障时功能依然运行，对人员救援、应急、撤离工作进行指导，所以不可混用SIS系统，但能够通过SIS系统来实现GDS系统，如果系统不存在SIF功能，可采用DCS、PLC等系统^[4]。

3 应用管理

3.1常见问题

（1）现阶段存在较多的可燃有毒气体报警仪生产商，导致市场上存在多种品牌报警仪，并且质量不一，一些仪表有严重的零点漂移现象，造成信息误报，同时难以替换与储备备件，因此在规划环节选用产品应尽量品牌统一。日常工作环节需要按期检定报警仪，记录检定台账，同时不定期校准。

（2）在应用时常出现要区分报警声音的问题，在DCS中很常见，即为区分生产过程的报警与气体报警仪声音，最后报警提示功能没有发挥效果。

（3）分布图设置存在问题，画面未集中。报警仪在各流程中分散存在，同时未画现场分布图，画面位置不能真实显现出现场测点部位，操作人员在具体查看和做应急处理时受到阻碍。

（4）报警值不合理。工厂装置气体报警值设置不合理，气体日常浓度一直处于报警状态，进而仪器长期报警，导致工作人员思想麻痹，无法辨认真实危险^[5]。

3.2选型与安装

应选择安全、先进、可靠且性价比高的报警仪检测器，且制造、防爆、消防性能合格，同时确保其已被国家相关机构的计量器具认证。而一般会通过光学方法、电化学法来检测，确保检测器与被测介质相适应。

安装检测器的环境需要远离阳光直射或灰尘，如果检测器在使用时面临恶劣环境，需要做好保护措施，同时确保选型、安装符合标准。通常筒仓内部经常出现泥状物，容易腐蚀仪表密封圈，因此应选择分离式仪表。

3.3设定报警值

可燃有毒气体检测系统根据相关规定宜采用二级报警，其级别优于一级报警，且同一级别的报警信号，有毒气体报警具有优先权。GBZ/T 233-2009对报警值有明确的等级划分，可以设置预报、警报、高报3级，至少可设定报警值与高报值2级，或设定预报值与报警值2级。另外还有规定表述，如果爆炸可能性在25%以上，要将其设定为一级报警值，爆炸可能性在50%及以上要设置二级报警值，爆炸下限的测量范围为0%～100%。并且GB/T 50493-2019规定与GBZ/T 233-2009规定存在一定的差别。前者内容为：所设定的有毒气体以及报警值要在最高100%允许浓度或短时间接触容许浓度范围以下，如果测量有毒气体的范围不在测量要求中，测量有毒气体范围可在0%～30%直接致害浓度。而二级报警值设定不能超过10%致害浓度值，常规二级报警为182mg/m?。后者标准规定：5.2.2预报值为GBZ 2.1所规定的MAC的1/2，5.2.3报警值为GBZ 2.1所规定的MAC值，无PC-STEL的物质，为超限倍数值^[6]。

在具体设定报警值时需要考虑有毒气体毒性、事故后果、设备、工艺条件等多方面因素，确保报警作用的有效发挥。

3.4 GDS在应用场景中的设计探讨

3.4.1中央控制室

可燃有毒报警系统在独立设置后，如果存在较多的I/O控制点数，应采用PLC或DCS来发挥实时数据传输、记录、发出声光报警等功能，如果主要是根据生产车间或设备在控制室内分区摆放控制生产过程系统的上位机，GDS上位机也可以根据此规则进行布置，方便管理和操作。需要注意的是，GDS是通过专用声光报警设备来接受传输报警信息的，因此应从GDS机柜的I/O中输出触发信号，而仅依靠上位机内置声卡、屏幕、外接音箱来实现声光报警则无法满足要求。如果机柜室在各车间建筑物中布设，通常使用壁挂机来调节控制室温度，不过随着企业不断扩大管理规模，中央控制室开始显现出独立形式，能够更好地对温湿度进行控制，在这种条件下应用GDS系统，应注意将控制室的空调机组封口靠近可能出现可燃或有毒气体泄漏的位置，并在引风口位置设置探测器，引风管道所安设的切断隔离装置应和探测器实现报警连锁。

3.4.2气体分析仪小屋

在石油化工行业中明确地规定了气体分析仪小屋的布设条件，而GDS设计规范中也要求了气体分析仪小屋设置可燃有毒探测器的相关条件，以此避免发生爆炸现象，在其中如果气体分析仪小屋设置的并不属于密闭范畴的空间，依据具体情况可以省略设置GDS环节，但气体分析仪在安装后需要有人值班，为保证人员安全，防止出现通风不良而造成的安全隐患，还是需要设置GDS系统。

3.4.3不易确定泄漏点的开放式区域

现阶段，对于一些需要使用GDS系统的工程，比如车间的硫化浓度区、废渣储存仓库等，具有空间大、环境开放、不易查找有毒可燃释放源的区域特点，加大了GDS系统设计的难度，通过实践来看，可以采用一定的措施来有效改善这些设计问题，具体如下。

首先，将工艺流程与管理程序相结合，在类似操作平台等常有人经过的区域，应设置GDS系统观测可燃有毒气体。其次，做到点线结合，在生产设备的周围布设线型气体探测器，结合点式探测器实现合理覆盖被监测区域的目的。另外，工程应考虑为工作人员配置便携式气体探测器。最后，这种性质的区域可以将警报器设置在出入口位置^[7]。

4结语

企业、工厂在进行安全设施管理工作時需要保证可燃、有毒气体报警仪能够有效发挥报警检测功能，为企业利益以及员工安全提供保障，同时这种设施能够有效减灾，加大救援的及时性。其中GDS系统在现阶段的过程控制系统中应保持独立运作功能，而SIS系统是否应用则需要根据实际进一步分析，现阶段GDS系统设置以及安全保护措施存在问题，需要进一步改造，同时注意设定报警值时要保持慎重。

参考文献

[1]王博.最新标准对GDS中有毒气体的设置要求与消防控制GDS配置方案[J].化工自动化及仪表，2021，48（2）：162-165.

[2]刘子云.大型联合化工厂可燃气体和有毒气体检测报警系统设置探讨[J].石油化工自动化，2019，55（2）：6-10.

[3]毛钦晖.高安全性和可用性的控制模块设计与实现[D].杭州：浙江大学，2021.

[4]陈志飞.可燃有毒气体报警仪系统设置现状及应用探讨[J].安全、健康和环境，2020，20（3）：12-15.

[5]张新舜.硫化氢检测仪的研究[D].沈阳：沈阳工业大学，2020.

[6]景元杰.多元混合气体浓度测量方法研究及检测仪研制[D].哈尔滨：哈尔滨理工大学，2021.

[7]谢冬晖.有色金属工程中的GDS系统设计探讨[J].中国有色冶金，2020，49（6）：40-45.