某海上石油钻采设施消防系统火气探测器与紧急报警装置回路故障检测技术研究

某海上石油钻采设施消防系统火气探测器与紧急报警装置回路故障检测技术研究

向阳  李星卓

中海石油（中国）有限公司深圳分公司  518000

摘要：随着海上石油钻采设施的不断发展，消防安全问题日益凸显。火气探测器与紧急报警装置回路故障检测技术作为消防安全的重要组成部分，对于预防和及时控制火灾具有重要意义。本文通过对海上石油钻采设施消防系统火气探测器与紧急报警装置回路故障检测技术的研究，分析了现有技术的不足，提出了一种新型的故障检测方法，并对其进行了实验验证。

关键词：海上石油钻采设施；消防系统；火气探测器；紧急报警装置；回路故障检测

一、引言

海上石油钻采设施由于其特殊的生产环境，火灾风险较高。据统计，近年来我国海上石油钻采设施火灾事故时有发生，造成了人员伤亡和严重的财产损失。因此，研究海上石油钻采设施消防系统火气探测器与紧急报警装置回路故障检测技术，对于预防和及时控制火灾具有重要意义。

    二、现有技术分析

（一）常见故障及危害

    相关的统计数据和经验，海上石油钻采设施消防系统火气探测器与紧急报警装置回路故障在总故障中的比例通常在20%左右。其中主要的常见故障如下表：

表1：常见故障分析表

（二）火气探测器故障检测技术

    目前，海上石油钻采设施消防系统中的火气探测器主要采用点式探测器、线式探测器和红外烃式探测器等。这些探测器在火灾检测方面具有较高的灵敏度和可靠性，但存在以下不足：

    1、故障检测方法不完善

现有的火气探测器故障检测主要依靠人工巡检，这种方式无法实时监测探测器的运行状态，且检测效率较低，易受人为因素影响。多数火气探测器仅能检测到火灾发生的烟雾、温度等参数，而对于其他火灾特征如气体、辐射等检测手段较少，无法全面掌握火灾发展状况[1]。由于火气探测器故障类型多样，现有技术在故障诊断方面存在一定局限性，准确性不足，可能导致故障的延误处理。部分火气探测器在发现故障时无法立即向相关人员发送报警信息，从而导致故障处理不及时。火气探测器与其他消防设备、报警系统等之间的集成程度较低，故障检测信息难以实现共享，增加了故障诊断和处理的难度。

2、故障报警准确性较低

火气探测器可能出现的故障种类较多，包括设备故障、传感器故障、通信故障等。现有技术在识别故障类型时可能存在一定局限性，导致故障报警准确性降低。火气探测器故障可能存在不同程度的严重性，现有技术在判断故障程度时可能存在误差，从而导致报警准确性降低[2]。部分火气探测器在发现故障时，报警响应速度较慢，可能导致故障发展过程中无法及时报警，增加火灾风险。由于环境因素、设备老化等原因，火气探测器可能出现误报（如正常情况下的误报）和漏报（如火灾发生时的未报警）现象，降低故障报警的准确性。部分火气探测器在报警时，提供的报警信息较为模糊，可能导致相关人员无法迅速了解故障的具体情况，从而影响故障的处理速度。

（三）紧急报警装置回路故障检测技术

    现有紧急报警装置回路故障检测技术主要采用电压监测、电流监测和信号传输等技术。这些技术存在以下不足：

    1、检测范围有限

目前，紧急报警装置回路故障检测主要针对局部区域进行检测，对于整个系统或大范围区域的故障检测能力较低。这可能导致局部故障得不到及时发现和处理，从而增加整个系统的安全风险。紧急报警装置回路故障检测技术通常针对特定类型的故障进行检测，如短路、断路等。而对于其他类型的故障，如接触不良、线路老化等，检测能力较弱。紧急报警装置回路故障检测技术在检测故障深度方面存在局限性。例如，当故障处于初期或轻度时，可能无法及时检测到，从而导致故障不断发展，增大安全风险。部分紧急报警装置回路故障检测技术受环境因素（如温度、湿度、电磁干扰等）影响较大，可能导致故障检测的准确性降低，进一步限制了检测范围。

2、故障检测准确性不高

目前，紧急报警装置回路故障检测主要依赖于人工巡检和局部检测设备，这些手段在检测范围和准确性方面存在局限性。紧急报警装置回路故障可能包括短路、断路、接触不良等多种类型，而现有技术在识别故障类型时可能存在一定误判率，导致故障处理不及时或过度处理。部分故障可能处于初期或轻度阶段，现有技术在检测故障深度方面存在局限性，可能导致故障不断发展，增大安全风险。紧急报警装置回路故障检测技术受环境因素（如温度、湿度、电磁干扰等）影响较大，可能导致故障检测的准确性降低。紧急报警装置回路故障检测系统与其他消防设备、报警系统等之间的集成程度较低，故障检测信息难以实现实时共享，增加了故障诊断和处理的难度。部分紧急报警装置回路故障检测技术在发现故障时，报警响应速度较慢，可能导致故障发展过程中无法及时报警，增加安全风险。

三、新型故障检测技术研究

    （一）火气探测器故障检测技术

     针对海上石油钻采设施消防系统，火气探测器故障检测技术研究可以集中在以下几个方面，首先是集成多种火灾检测手段，为了提高火灾检测的准确性，可以研究将多种火灾检测手段（如烟雾、温度、气体等）集成到一个系统中的方法。通过综合分析多种检测信号，可以有效降低误报和漏报的风险。不同类型的火灾检测手段具有不同的检测原理和特性，它们在火灾检测过程中可以互相补充。例如，烟雾探测器对于烟雾浓度的检测灵敏度高，而温度探测器则在温度上升时发出警报。将这两种探测器结合使用，可以提高火灾检测的准确性。单一火灾检测手段可能会受到环境因素、设备故障等因素的影响，导致误报或漏报。而将多种火灾检测手段集成在一起，可以综合分析多种检测信号，有效降低误报和漏报的风险。通过综合分析多种检测信号，可以更准确地判断火灾发生地位置、火灾类型和火灾发展阶段。

多种火灾检测手段的集成可以实现火灾报警的快速响应，提高应对火灾的效率。在火灾发生时，集成系统可以迅速识别火灾类型和位置，为灭火和救援工作提供有力支持。将多种火灾监测手段集成到一个系统中，可以提高整个火灾检测系统的可靠性和稳定性。多种检测手段之间的相互验证和补充，有助于确保火灾检测系统的持续稳定运行。通过集成多种火灾监测手段，可以实现资源共享和优化配置，降低成本。同时，一体化系统可以减少设备占地面积，提高设施的空间利用率。利用大数据分析、机器学习和人工智能等技术，开发智能故障诊断算法，实现对火气探测器的实时监控和故障诊断。这种算法可以对海量数据进行高效处理，提高故障检测的准确性和实时性。研究将无线通信和物联网技术应用于火气探测器故障检测的方法，实现远程监控和实时数据传输。这可以降低人工巡检的频率和工作量，提高故障检测的效率。研究新型传感器，提高火气探测器在复杂环境下的检测性能。新型传感器应具有较高的灵敏度、稳定性和抗干扰能力，以适应海上石油钻采设施的特殊环境。研究将火气探测器与其他消防设备、报警系统等高效集成在一起的方法，实现故障检测信息的实时共享和联动响应。这可以提高火灾应对速度，降低火灾风险。在火气探测器故障检测技术中，研究故障预警方法，以及对故障的应急处理措施[3]。

（二）紧急报警装置回路故障检测技术

    针对海上石油钻采设施消防系统，紧急报警装置回路故障检测技术研究并开发新型传感器，用于实时监测紧急报警装置回路的运行状态。新型传感器应具有较高的灵敏度、稳定性和抗干扰能力，以适应海上石油钻采设施的特殊环境。在研究并开发新型传感器时，需要考虑以下几个关键因素，以确保新型传感器在适应海上石油钻采设施特殊环境的同时，具备高灵敏度，根据紧急报警装置回路的特点和海上石油钻采设施的环境条件，选择合适的检测原理。例如，采用电磁感应、电阻变化、电容变化等原理，以便在恶劣环境下保持稳定的检测性能。选用高性能、耐腐蚀、抗磨损的材料，以保证传感器在海上石油钻采设施的特殊环境下具有较长的使用寿命[4]。同时，采用紧凑的结构设计，降低传感器的体积和重量，便于安装和维护。通过优化传感器的设计和技术参数，提高传感器的灵敏度和响应时间。这将有助于及时发现并报警紧急报警装置回路的故障，提高火灾防控能力。针对海上石油钻采设施的复杂电磁环境，采用抗干扰技术，如滤波、屏蔽等，以提高传感器的抗干扰能力。同时，设计具有自适应功能的传感器，以便在环境条件变化时保持稳定的检测性能。集成无线通信模块，实现远程监控和实时数据传输。这将有助于提高紧急报警装置回路故障检测的效率，便于实时了解设备运行状态，并及时处理故障。考虑将新型传感器与其他消防设备、报警系统等高效集成在一起，实现故障检测信息的实时共享和联动响应。同时，确保新型传感器与现有系统的兼容性，降低系统升级的难度和成本。开发智能传感器，利用大数据分析、机器学习等技术，实现对紧急报警装置回路的实时监测和故障诊断。这将有助于提高传感器的智能化水平，降低人工干预的依赖。在传感器设计、生产和测试过程中，注重可靠性和安全性。通过采用冗余设计、故障自检测等技术，降低传感器故障的风险，确保系统的稳定运行。应用无线通信和物联网技术实现紧急报警装置回路的远程监控和实时数据传输，提高故障检测的效率[5]。

四、实验验证

五、（一）实验目的

验证火气探测器故障检测方法和紧急报警装置回路故障检测方法的有效性和实时性。

（二）实验步骤：

（1）选择搭建实验区域：在设施现场挑选合适区域，组建一个实验测试区域，包括高温、高湿、电磁干扰等恶劣条件。

（2）安装火气探测器故障检测系统和紧急报警装置回路故障检测系统：在实验区域中安装火气探测器故障检测系统和紧急报警装置回路故障检测系统，并与该实验区域其他消防设备、报警系统等集成在一起。

（3）模拟火灾实验：在实验区域中模拟火灾场景，包括烟雾、高温等因素，并触发火灾检测系统。

（4）数据采集和分析：在实验过程中，采集火灾检测系统和紧急报警装置回路故障检测系统的数据，并进行分析。

（5）实验结果：根据数据分析结果，评估火灾检测系统和紧急报警装置回路故障检测系统的检测准确性和实时性。

（三）实验结果：

在模拟火灾实验中，火气探测器故障检测系统和紧急报警装置回路故障检测系统能够准确识别各种故障类型，如短路、断路、接触不良等，并实现实时报警，及时响应模拟火灾发生时的故障。同时，实验结果表明，本文提出的检测方法具有较强的抗干扰能力，能够在恶劣环境下保持稳定运行。通过模拟火灾实验，验证了本文提出的故障检测方法在实际应用中的故障处理效果。

表2：实验结果汇总表

通过本次实验，验证了火气探测器故障检测方法和紧急报警装置回路故障检测方法的有效性和实时性。实验结果表明，本文提出的检测方法在模拟火灾实验中能够准确识别各种故障类型，并实现实时报警，具有较高的检测准确性和实时性。同时，本文提出的检测方法具有较强的抗干扰能力，能够在恶劣环境下保持稳定运行。

五、结论

    本文对海上石油钻采设施消防系统火气探测器与紧急报警装置回路故障检测技术进行了研究，提出了一种新型的故障检测方法。实验验证表明，该方法具有较高的准确性和实时性，有助于提高海上石油钻采设施的消防安全水平。后续研究可在此基础上，进一步优化检测算法和提升系统性能，为海上石油钻采设施提供更可靠的消防安全保障。

参考文献：

[1]常委.一种石油钻采设备上的动力装置:CN201821715752.6[P].CN209053570U[2023-11-09].

[2]李小平,陈粤,祁晓明,等.提高火气探测器可靠性的探索与实践[J].中国石油和化工标准与质量, 2021, 41(24):2.

[3]孙浩文.火气探测器信号一键旁通及一键解除在控制系统中的应用[J].天津科技, 2021(008):048.

[4]程林,王琼,陈平,等.泄放回路故障检测方法,装置,存储介质及设备:202211117472[P][2023-11-10].

[5]黄波,魏春先,杜银昌,等.一种基于局放检测技术的海上石油平台电气巡检装置:CN202020548111.7[P].CN211924136U[2023-11-10].