城市综合管廊气体在线监测解决方案

应用背景

地下综合管廊是指在城市地下用于集中敷设电力、通信、广播电视、给水、排水、热力、燃气等市政管线的公共隧道,被称为“城市的主动脉”。有效解决反复开挖路面、架空线网密集、管线事故频发生等问题,有利于保障城市安全、完善城市功能、美化城市景观、促进城市集约高效和转型发展,有利于提高城市综合承载能力和城镇化发展质量,有利于增加公共产品有效投资、拉动社会资本投入、打造经济发展新动力。

气体类别

管廊环境里产生常见的可燃及有毒有害气体

如硫化氢(H2S)、甲烷(CH4)、氧气(O2)、一氧化碳(CO)等。

执行国家标准

GB50493-2019《石油化工可燃气体和有毒气体检测报警设计标准》

GB 41616-2022印刷工业大气污染物排放标准》

检测原理

催化燃烧原理

催化燃烧传感器是利用催化燃烧的热效应原理,由检测元件和补偿元件配对构成测量电桥,在一定温度条件下,可燃气体在检测元件载体表面及催化剂的作用下发生无焰燃烧,载体温度就升高,通过它内部的铂丝电阻也相应升高,从而使平衡电桥失去平衡,输出一个与可燃气体浓度成正比的电信号,通过测量铂丝的电阻变化的大小,就知道可燃性气体的浓度。

电化学原理

电化学传感器通常由三个部分组成: 电极、电解质和半导体电极是传感器的核心部分,它是由金属或半导体材料制成的,可以与气体分子发生化学反应。电解质是一种导电液体,可以将电极与半导体连接起来,形成一个完整的电路。半导体是一种特殊的材料可以将电极和电解质之间的电流信号转换为数字信号,从而实现气体浓度的检测。

监测要求

可燃气体监测:舱内设置的可燃气体探测报警系统,联动启动舱内事故段分区及其相邻分区的事故通风设备。管廊按照 200m 设置一个防火分区,设置甲烷传感器实现天然气管廊的可燃气体在线探测,并配置超限报警;当天然气管廊的可燃性气体达到爆炸下限值时,启动事故段分区及其相邻分区的通风机。

有毒有害气体监测:舱内设置的有毒有害气体探测报警系统,主要对环境中的氧气、硫化氢、一氧化碳及温湿度进行检测。每个舱室作为一个防火区间,长度约200米,每个防火分区对应一个监控及报警区间,是多种信号与传输对象交汇的场所,为了充分保障管廊内环境安全,需要对其内部环境进行监测,以达到实时、自动监测数据报警传输。

监测方式

燃气舱、污水舱和综合舱分别安装可燃气体探测器和有毒气体探测器,通过4-20mA电流信号、RS485数字信号、光纤或无线通信(GPRS)方式接入PLC或DCS系统。

探测器的设置应符合下列规定:

  • a、燃气舱室的顶部、管道阀门安装处、人员出入口、吊装口、通风口、每个防火分区的最高点气体易积聚处应设置可燃气体探测器,设置间隔15 米左右;当探测器安装于管道阀门处时,探测器的安装高度应高出释放源0.5m~2m。
  • b、污水舱室和综合舱室内的硫化氢、一氧化碳气体探测器安装于离地面30-60厘米位置,氧气探测器和温湿度变送器安装于离地面1.5米高位置。设置间隔7.5米左右。
  • c、探测器需配置声光报警灯及监控中心人员值班的场所应设置声光报警灯。
  • d、探测器的报警信号应上传至气体报警控制器或监控中心,且联动防火分区事故通风设备;

在线式气体探测器

将在线式气体探测器固定在现场,连续自动检测可燃或有毒气体,气体超限自动报警,还可自动联动排风机、电磁阀等设备,可以通过RS485总线制数字信号、4-20mA三线制电流信号或4G/GPRS无线传输形式,将检测到的气体浓度数据实时传到气体报警控制器或PLC、DCS系统或监控中心,数据大屏上集中呈现。

气体报警控制器

气体报警控制器安装于监控中心,可适用于标准4~20mA电流信号以及RS485总线制信号的控制与通讯,控制器采用高性能单片机进行控制及处理,整机工作状态稳定。数据记录、报警记录、系统日志以及报警通道均可通过菜单查询,并可通过继电器输出来控制外部设备,如排风系统或其它外部设备。

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