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1 引言
液化烴球罐在工業(yè)裝置中一般作為中間罐或成品罐，因其為承壓罐，危險(xiǎn)性很大。在國內(nèi)外曾出現(xiàn)過多起爆炸事故，造成生命和財(cái)產(chǎn)的重大損失。因此，球罐的消防設(shè)計(jì)要求很嚴(yán)格。
球罐消防設(shè)計(jì)，要求球罐表面溫度與雨淋閥進(jìn)行聯(lián)鎖。當(dāng)達(dá)到設(shè)定溫度時(shí)，聯(lián)鎖打開雨淋閥進(jìn)行消防噴淋。對(duì)于球罐表面溫度的檢測，在以往的設(shè)計(jì)中，經(jīng)常采用閉式噴頭（又稱感溫玻璃泡）。感溫玻璃泡安裝在凈化風(fēng)管線上，在球罐外構(gòu)成多個(gè)環(huán)狀，在罐底凈化風(fēng)總管上設(shè)壓力開關(guān)。當(dāng)球罐外表面溫度超過68℃時(shí)，感溫玻璃泡破裂，壓力降低，壓力開關(guān)動(dòng)作輸出信號(hào)，通過控制系統(tǒng)聯(lián)鎖開啟雨淋閥，實(shí)現(xiàn)消防噴淋。
這種設(shè)計(jì)方案在我國沿續(xù)了很長時(shí)間，其特點(diǎn)是反應(yīng)快、投資少，缺點(diǎn)是施工量大、容易誤動(dòng)作。一旦因?yàn)橥饨缭蚴垢袦夭Ａ莸钠屏眩斐陕?lián)鎖動(dòng)作，往往使操作人員虛驚一場，同時(shí)造成水資源浪費(fèi)。
采用線形定溫火災(zāi)探測器，也只能對(duì)已發(fā)生的火災(zāi)進(jìn)行探測，而在火災(zāi)發(fā)生之前，環(huán)境溫度為－40～68℃時(shí)，無法發(fā)出報(bào)警。
如果能夠檢測出真實(shí)的罐外表面溫度，在事故或火災(zāi)未發(fā)生時(shí)發(fā)出報(bào)警，在確定的條件下才進(jìn)行聯(lián)鎖動(dòng)作，就能解決誤動(dòng)作的問題。同時(shí)，使操作人員具有充分時(shí)間采取相應(yīng)
2 測溫電纜測量原理
測溫電纜又稱“連續(xù)”熱電偶或“尋熱”熱電偶，它利用熱電效應(yīng)原理，能夠連續(xù)產(chǎn)生與其長度所及范圍內(nèi)的最高點(diǎn)溫度相對(duì)應(yīng)的毫伏信號(hào)，它與普通熱電偶不同之處在于它的熱接點(diǎn)不固定，而是始終與線纜上的最高溫度點(diǎn)相對(duì)應(yīng)。當(dāng)線纜上任何一點(diǎn)T1的溫度高于其它部分的溫度時(shí)，該處的熱電偶導(dǎo)線之間的絕緣電阻R降低，導(dǎo)致出現(xiàn)“臨時(shí)”熱電偶接頭，其作用與常規(guī)單接點(diǎn)熱電偶接頭相同，當(dāng)線纜上另外一點(diǎn)T2的溫度高于T1點(diǎn)時(shí)，該處的熱電偶導(dǎo)線之間的絕緣電阻會(huì)變的低于T1點(diǎn)的電阻，導(dǎo)致出現(xiàn)新的“臨時(shí)”熱電偶接頭。
常規(guī)單接點(diǎn)熱電偶原理如圖1所示。
圖1 常規(guī)單接點(diǎn)熱電偶原理
測溫電纜在某點(diǎn)受熱、兩點(diǎn)受熱時(shí)的情況如圖2所示。
圖2 某點(diǎn)受熱、兩點(diǎn)受熱時(shí)的情況
3 測溫電纜在球罐上的安裝設(shè)計(jì)
由于測溫電纜獨(dú)特的功能，現(xiàn)已在各個(gè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，在石油化工領(lǐng)域應(yīng)用如：電纜通道、氣化爐、反應(yīng)罐、油罐等。其安裝設(shè)計(jì)已有成熟的經(jīng)驗(yàn)。但是，在液化烴球罐上的安裝設(shè)計(jì)還很少。
藍(lán)星石化天津石化廠液化烴罐區(qū)原有4個(gè)400m3球罐，內(nèi)徑為9 200mm，壁厚34mm。新建2個(gè)1 000m3球罐，內(nèi)徑為12 300mm，壁厚40mm。設(shè)計(jì)中選用FTLD型測溫電纜。
安裝設(shè)計(jì)過程如下：
先計(jì)算400m3球罐：內(nèi)徑9 200mm球罐，罐壁厚34mm。
(1) 確定在罐上敷設(shè)的環(huán)數(shù)
根據(jù)樣本中介紹的測溫電纜布線距離要求：“測溫電纜布置位置離被保護(hù)處所不應(yīng)超過2米”，這樣，兩環(huán)電纜之間最大間距應(yīng)不超過4米。
用球罐半周長除以4米：
從而得到電纜在400m3球罐上布置大于3.6環(huán)，即至少4環(huán)。
(2) 確定電纜的安裝位置
確定角度：將球罐表面布置4環(huán)電纜，即將球心分成8個(gè)角，每個(gè)角設(shè)為α°
α°＝360／8＝45°
確定每兩環(huán)測溫電纜之間的間距：
根據(jù)計(jì)算公式：弧長＝直徑×角度α°×π／360
或弧長＝半徑×角度α°×π／180
弧長＝半徑×角度α°×π／180＝(4600+34) ×45×π／180≈3638mm
如圖3所示。
圖3 400m3球罐測溫電纜安裝位置
現(xiàn)場施工時(shí)，由球罐最高點(diǎn)開始定位，每兩環(huán)之間的電纜間距約3 638mm。安裝方法為用帶凹槽的強(qiáng)磁鐵每隔0.5～1米固定一點(diǎn)。
(3) 確定電纜長度與磁鐵個(gè)數(shù)：
由上面的弧長3 638mm，可以將電纜在球罐上的位置確定下來。下面，需將一個(gè)罐上所需的電纜總長度確定下來。只要知道每個(gè)電纜環(huán)的半徑，就能計(jì)算出每環(huán)電纜長度，將每環(huán)長度相加，即得出總長度。
如圖4所示。
第一環(huán)電纜半徑BC=OC×sin（45°/2）=（半徑+壁厚）×sin22.5°≈1774mm
第一環(huán)電纜長度＝BC×2×π＝1774×2×π≈11141mm≈11.5m
圖4 400m3球罐測溫電纜長度計(jì)算
第二環(huán)電纜半徑ED=OE×sin（45°/2＋45°）=（半徑 +壁厚）×sin67.5°≈4282mm
第二環(huán)電纜長度＝ED×2×π＝4282×2×π≈26891mm≈27m
第三環(huán)電纜長度＝第二環(huán)電纜長度
第四環(huán)電纜長度＝第一環(huán)電纜長度
400m3球罐上的電纜總長＝11.5×2+27×2+球罐半周長=77+15=92m
安裝所需磁鐵約180個(gè)。
參照以上計(jì)算步驟，可以計(jì)算出1 000m3球罐的測溫電纜安裝位置與長度：
(1) 確定在罐上敷設(shè)的環(huán)數(shù)
用球罐半周長除以4米：
電纜在1 000m3球罐上布置大于4.86環(huán)，即至少5環(huán)。
(2) 確定電纜的安裝位置
α°＝360／10＝36°
確定每兩環(huán)測溫電纜之間的間距：
弧長＝半徑×角度α°×π／180＝(6150+40) ×36×π／180≈3888mm
如圖5所示。
圖5 1000m3球罐測溫電纜安裝位置
現(xiàn)場施工時(shí)，由球罐最高點(diǎn)開始定位，每兩環(huán)之間的電纜間距約3 888mm。
(3) 確定電纜長度與磁鐵個(gè)數(shù)。
如圖6所示。
圖6 1000m3球罐測溫電纜長度計(jì)算
第一環(huán)電纜半徑BC=OC×sin（36°/2）=（半徑+壁厚）×sin18°≈1913mm
第一環(huán)電纜長度＝BC×2×π＝1913×2×π≈12014mm≈12.1m
第二環(huán)電纜半徑ED=OE×sin（36°/2＋36°）=（半徑+壁厚）×sin54°≈5008mm
第二環(huán)電纜長度＝ED×2×π＝5008×2×π≈31451mm≈32m
第三環(huán)電纜半徑FO=半徑+壁厚=6190mm
第三環(huán)電纜長度＝FO×2×π＝6190×2×π≈38873.2mm≈39m
第四環(huán)電纜長度＝第二環(huán)電纜長度
第五環(huán)電纜長度＝第一環(huán)電纜長度
1 000m3球罐上的電纜總長＝12.1×2 + 32×2 + 39 + 球罐半周長=129+19.5≈160m
根據(jù)樣本中介紹的測溫電纜長度要求：“一般情況下，測溫電纜長度＜150米。如長度＞150米可分多個(gè)區(qū)域進(jìn)行監(jiān)測”，這樣，需將1 000m3球罐上的電纜分為兩根。一根敷設(shè)在第一環(huán)、第二環(huán)、第三環(huán)的一半，另一根敷設(shè)在第三環(huán)的另一半、第四環(huán)與第五環(huán)。其電纜長度分別為：
第一根電纜長度＝第一環(huán)+第二環(huán)+第三環(huán)/2+球罐半周長=12.1+32+39/2+19.5=84m
第二根電纜長度＝第三環(huán)/2＋第四環(huán)＋第五環(huán)+球罐半周長/2 =39/2+32+12.1+19.5/2=74m
安裝所需磁鐵約320個(gè)。
圖7 測溫電纜在400m3球罐安裝位置
圖8 測溫電纜在1000m3球罐安裝位置
北京市公安局海淀分局備案號(hào)：11010802023656號(hào)