中国先进研究堆火灾自动报警及联动控制系统的

　　1 概述
　　1.1 工程概况
　　中国先进研究堆工程是中国核工业系统的重点项目，也是原子能研究院的重点项目，其中分为反应堆厂房、中子导管大厅、运行楼、辅助设施厂房、通风中心、周界共计6个子项。消防系统是整个建筑物中十分重要的一部分。不同于一般的民用或办公用建筑工程，中国先进研究堆是重要的核设施，它的火灾自动报警及消防联动控制系统必须要保证技术先进、性能稳定、可靠。
　　1.2 火灾自动报警及联动控制系统简介
　　中国先进研究堆消防系统分为火灾自动报警系统和消防联动控制系统。
　　火灾自动报警系统包括火灾自动报警控制器SIGMA M、手动报警开关SMF1120、消火栓按钮SMF1120、智能感烟探测器SPF2101、智能感温探测器SDT1101、感温电缆、红外光束探测器、火焰探测器等。
　　消防联动系统包括防排烟系统、消防灭火系统、消防通讯系统、疏散系统、消防照明系统。防排烟系统包括排烟风机、正压送风机、防火阀、排烟防火阀等；消防灭火系统包括气体灭火系统、消火栓系统、水喷雾系统、手提式灭火器等；消防通讯系统包括消防电话系统、消防广播系统；疏散系统包括消防电梯、消防通道、疏散指示等。
　　在整个系统的设计中，采用了德国西门子SIGMASYS专家型智能火灾安全网络系统，同时选用了质量可靠的声光报警、自动喷淋、七氟丙烷气体灭火、细水雾灭火、消火栓、防烟及通风空调、电梯回降、消防电话、火灾应急广播等九个消防子系统，通过优化设计和合理的连接，形成了一个大型综合系统。另外，采用了微机电子地图显示、联动设备的近程和远程显示与控制，实时直观的显示，方便了火警、故障及各种操作事件的观察和记录。
　　2 火灾自动报警系统工程调试
　　2.1 信号线的处理
　　2.2.1 信号线要求
　　根据国家标准：火灾自动报警系统导线敷设后，应对每回路的导线用500 V的兆欧表测量绝缘电阻，其对地绝缘电阻值不应小于50 MΩ[2]。
　　西门子火灾自动报警设备要求：火灾自动报警系统信号线对地绝缘电阻值不应小于50 MΩ。所以在施工过程中，对信号线的绝缘要求非常高，每敷设一段电缆，必须要有摇测绝缘记录。在设备安装及接线时，要求必须对接头部位进行良好的绝缘处理（设备安装后，不能用兆欧表进行绝缘测试）。
　　2.2.2 提高信号线对地电阻的方法
　　调试过程中，发现很多信号线绝缘程度不够，一般在几兆欧，甚至更低，尤其是地下室，经过多次处理分析，确认许多线头未镀锡。而地下室的环境潮湿、部分房间温度较高，促使绝缘胶布老化、绝缘程度降低，线路问题暴露出来。为了保证先进研究堆火灾自动报警及联动控制系统的顺利调试，并保障该系统将来的稳定运行，及时让施工方整改，把全部子项所有的火灾自动报警线路都重新做了绝缘处理，将线接头镀锡，用质地合格的绝缘胶布进行包裹，再用防水胶布包裹，外层用热缩管加强绝缘措施，及时解决了线路绝缘低的问题，使调试得以顺利进行，并做到防患于未然，给将来先进研究堆火灾自动报警及联动系统的稳定运行奠定了基础。
　　2.3 火灾自动报警系统的调试方法
　　（1）第一步线路检查。
　　（2）第二步对报警设备检查。
　　（3）第三步报警设备编程。
　　（4）第四步设备试运行。
　　2.4 调试技术改进措施
　　SIGMASYS M控制器的特点是初使化时间比较长，SIGMASYS M控制器的初始化时间比SIGMASYS C控制器更长，所接的环路越多，初使化时间越长。在环路有故障的情况下，初使化时间也相应的加长。SIGMASYS M控制器在环路有故障的情况下，每次复位后初使化的时间约为3分钟[1]，控制器每次复位就等于初使化从新开始，在调试过程中经常遇到线路故障、现场设备故障以及现场实际与编程不符的现象，经常要将SIGMASYS M控制器复位和修改程序。这样无形中加长了调试时间，为了提高调试效率，在先进研究堆调试中，采用了下面四个技术措施：
　　2.4.1 用SIGMASYS C小点数控制器替代SIGMASYS M控制器调试
　　首先SIGMASYS C控制器初使化时间要比SIGMASYS M控制器短很多，在工程调试中编制一环路或支路程序，用SIGMASYS C控制器先进行各个独立环路或支路的调试，并且很灵活、方便地将SIGMASYS C控制器移至先进研究堆各个子项的现场进行测试，这样大大地提高了调试的效率。
　　其次SIGMASYS C控制器的成本相当于SIGMASYS M控制器成本的四分之一，有时在调试过程中可能会遇到设备损坏的情况，因此用SIGMASYS C控制器替代SIGMASYS M控制器进行先期调试则从成本上大大地降低了风险。
　　2.4.2 将环路调试改用支路调试
　　由于SIGMASYS M控制器支路的初使化时间要比环路的初使化时间短很多，所以在调试过程中为了节省时间，提高效率，采用将环路分为若干支路的方法。用SIGMAPLAN先编制支路程序，用支路程序进行分段调试。采取先支路调试的方法，可以将SIGMASYS C控制器移至现场进行调试。这样也减少了通讯联络的时间，处理故障的时间也缩短。支路调通后，再编制环路程序进行综合测试。
　　2.4.3 编制一个全部是感烟探测器的支路进行调试
　　在对系统进行调试时，有时实际安装的设备与图纸不一定相符，这些设备包括感烟探测器、感温探测器、手动报警开关、转发器等。在编程时往往依据系统图再结合平面图，与实际安装不符时，调试时就会有错位或类型不符的故障。因此，就会不断修改程序进行调整，修改程序和向控制器中输入程序就会加长调试时间，降低效率。
　　经过实际的操作，确定编制一全部探测器支路程序进行调试，这是一个通用调试程序，对于各个支路或环路都适用。这就节省了调试不同的环路编制不同的环路程序的时间。这一思路是基于将支路的各个总线设备都作为探测器来处理，在实际测试中，在线路正常的情况下，类型相符的就会被控制器识别作为正常的部位，类型不符的就会在控制器上以故障的形式显示，这时用SIGMADAIG诊断调试程序进行诊断，那些类型不符的设备能够准确、清晰地显示出来，并被标示以红色显示。根据诊断结果，只要修改一次程序就将环路调试成功。每修改一次程序就要向控制器输入一次程序，意味着每输入一次程序控制器就要重新初使化一次，在编程、输入程序及控制器初使化上要占用很多时间，降低调试的效率，采 取这一方法后，调试效率明显得到提高。
　　2.4.4 运用专门SIGMADAIG诊断软件调试
　　SIGMADAIG诊断调试程序是一款西门子智能安全网络系统的专用调试程序，利用它可以对SIGMAPLAN所编的程序进行智能跟踪查询。在目前的国产设备调试中，其他火灾自动报警设备厂家很少有达到这一水平的专用工具。在先进研究堆调试中采取按子项分路调试的办法，从反应堆厂房至通风中心按顺序进行。每个环路单独用SIGMASYS C报警控制器调试，输入用SIGMAPLAN所编的程序后进行测试，在测试过程中专门使用SIGMADAIG诊断调试程序，对于环路中的总线故障部位、总线设备故障部位，在SIGMADAIG诊断调试程序中清晰、直观地显示出来，在显示界面以断点的方式形象地显示。
　　根据显示出来的故障部位采取相应的处理措施。SIGMADAIG诊断调试程序还能自动识别环路总线中所连接的各个设备的类型，如果在编程中设置的类型有错误，通过诊断程序找到错误点，从而再对程序进行修改。在分路调试成功后，将各个环路的设备进行整体考虑，用SIGMAPLAN编制先进研究堆工程系统的完整程序，输入到SIGMASYSM控制器中对系统进行整体调试。在SIGMASYS M火灾自动报警及消防联动控制系统各个环路测试过程中，用SIGMADAIG诊断调试程序进行诊断。
　　3 消防联动控制系统调试
　　3.1 调试方法
　　3.1.1 单点调试
　　中国先进研究堆消防联动系统调试过程中，本人先采取独立系统调试，把消火栓系统、水喷雾系统、气体灭火系统、正压送风系统等都单体调试完毕，联动控制系统主要是转发器SPF3500和输出模块SPF2040的调试。
　　3.1.2 编程输入逻辑关系
　　根据系统设计的逻辑关系方式，对整个火灾自动报警及联动系统进行按环路顺序编程，将编制好的程序输入到SIGMASYS M控制器进行系统调试。
　　3.1.3 联合调试
　　编程输入逻辑关系后，按照编程进行现场各种控制设备的动作试验。
　　4 西门子系统与电子仪器厂产品关联解决方案
　　先进研究堆火灾自动报警系统采用西门子SIGMASYS，气体灭火直接控制盘选用电子仪器厂J3012气体灭火控制盘，二者之间无直接关联。为了实现探测器报警自动联动气体灭火系统，必须增加中间转换装置。因此在调试中，我经过对西门子产品性能和我厂自主研发产品性能的分析和研究，专门设计、安装、调试了一套实现关联的自动灭火控制模块箱。
　　（1）报警信号被SIGMASYS M报警及联动控制器采集处理后经过编制的联动逻辑控制转发器动作，转发器发出命令给所连接的输出模块SPF2040。
　　（2）直流24 V启动信号经输出模块SPF2040的动合触点Z0，Z2，传送到气体灭火控制盘的请求输入端Q，气体灭火控制盘启动相应的回路进行灭火喷酒。
　　气体灭火模块控制箱实物图见图1所示。
　　5 调试结果
　　作为消防系统调试负责人，负责组织实施先进研究堆火灾自动报警系统、联动系统的调试工作，在调试过程中独立解决了不少技术问题，从2008年10月开始调试，历时15个月，于2009年12月调试成功，并投入运行。作为先决条件，确保了中国先进研究堆的工程进度。在2010年5月顺利通过了消防部门的检测和验收，为中国先进研究堆实现首次临界奠定了坚实的基础，且为先进研究堆的安全运行提供了有力的安全保障，检验报告详见证明材料。
　　6 结论
　　火灾自动报警及联动控制系统为中国先进研究堆的运行提供了可靠的消防安全保障。经过两年多的运行考验，证明先进研究堆消防系统稳定可靠。
　　系统稳定运行，降低了运行维护的成本，大大提高了经济效益。
　　7 相关证明材料（见图2）
　　参考文献
　　[1] 中国原子能科学研究院电子仪器厂. SIEMENS西格玛专家系统应用设计手册[Z].
　　[2] 消防技术标准规范汇编[M].中国计划出版社，2007.