GB/T 39173-2020 智能工厂 安全监测有效性评估方法

ICS25.040.40

N10

中华人民共和国国家标准

/—

GBT391732020

智能工厂安全监测有效性评估方法

—

SmartfactorTheeffectivenessassessmentmethodsofsafetmonitorin

yyg

2020-10-11发布2021-05-01实施

国家市场监督管理总局

发布

国家标准化管理委员会

/—

GBT391732020

目次

前言…………………………Ⅲ

引言…………………………Ⅳ

1范围………………………1

2规范性引用文件…………………………1

3术语和定义………………1

4缩略语……………………3

5一般要求…………………3

5.1目的…………………3

5.2开展有效性评估的阶段……………3

5.3人员要求……………3

5.4探测器评估要求……………………4

5.5评估技术……………4

5.6评估流程……………4

5.7评估工具……………6

5.8数据收集……………6

5.9评估报告……………6

6火焰探测器安全监测有效性评估………………………7

6.1评估要求……………7

6.2危险类型辨识………………………7

6.3定义火灾区域………………………7

6.4覆盖率目标定义……………………8

7可燃气体探测器安全监测有效性评估…………………8

7.1评估要求……………8

7.2危险类型辨识………………………8

7.3定义风险区域………………………9

7.4CFD计算和输入……………………9

7.5覆盖率目标定义……………………10

8有毒气体探测器安全监测有效性评估…………………10

8.1评估要求……………10

8.2危险类型辨识………………………11

8.3定义风险区域………………………11

8.4CFD计算和输入…………………12

8.5覆盖率目标定义……………………13

9超声探测器安全监测有效性评估………………………13

9.1目的…………………13

9.2危险类型辨识………………………13

Ⅰ

/—

GBT391732020

9.3定义风险区域………………………13

9.4覆盖率目标…………………………14

()……………

附录资料性附录探测器覆盖评估技术

A15

()……………

附录资料性附录典型设备的泄漏频率

B18

()…………………

附录资料性附录三维数字化模型

C20

()……………

附录资料性附录计算流程和方法

DCFD22

()……………

附录资料性附录智能工厂感温火灾探测器适用区域

E25

()………………

附录资料性附录典型烃类装置的火灾区域分级表

F26

()……………………

附录资料性附录场景分析法中的泄漏量定义

G28

参考文献……………………29

图安全监测有效性评估流程……………

15

图风险层深度示意图……………………

29

图有毒气体风险层深度示意图………………………

312

图A.1氨气压缩机气体风险层和气体探测覆盖情况…………………16

图A.2氨气压缩机火焰风险层和火焰探测覆盖情况…………………16

图C.1三维模型正面图(*.dn格式)…………………20

g

图三维模型俯视图(格式)………………

C.245°*.dn20

g

图C.3三维模型俯视图(*.dn格式)…………………21

g

图D.1划分固体网格……………………22

图D.2基于场景计算出的平均风速……………………23

图F.1烃类装置的火灾区域风险层示意图……………27

图/甲烷释放示意图………………………

G.12.5ks28

g

表火灾区域等级…………………………

17

表火焰探测器覆盖率目标值……………

28

表可燃气体气云尺寸……………………

39

表风险层深度……………

49

表可燃气体探测器覆盖率目标值……………………

510

表有毒气体云团尺寸…………………

611

表有毒气体风险层深度………………

711

表有毒气体探测器覆盖率目标值……………………

813

、………

表9噪声区域探测器报警阈值与检测范围分类14

表10超声探测器有效性评估目标值……………………14

表B.1压力容器的泄漏频率……………18

表B.2常压储罐的泄漏频率……………18

表B.3泵阀的泄漏频率…………………18

表B.4压缩机的泄漏频率………………18

表B.5管路及管线的泄漏频率…………19

表B.6过滤器的泄漏频率………………19

表B.7其他设备的泄漏频率……………19

表F.1典型烃类装置的火灾区域分级表………………26

Ⅱ

/—

GBT391732020

前言

本标准按照/—给出的规则起草。

GBT1.12009

。。

请注意本文件的某些内容可能涉及专利本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任

本标准由中国机械工业联合会提出。

(/)。

本标准由全国工业过程测量控制和自动化标准化技术委员会SACTC124归口

:、

本标准起草单位中国石油管道局工程有限公司设计分公司机械工业仪器仪表综合技术经济研究

、()、、、

所梅思安中国安全设备有限公司上海合含科技有限公司北京能源集团有限责任公司中国石油化

、、

工股份有限公司青岛安全工程研究院中国石油天然气股份有限公司安全环保技术研究院中石化广州

、、、

工程有限公司中石化石油工程设计有限公司郑州吉地艾斯仪器有限公司北京力拓节能工程技术有

、、、

限公司北京星火博安智能科技有限公司华测检测认证集团股份有限公司北京市劳动保护科学研究

、、、、

所南京航空航天大学清华大学中石油管道有限责任公司西气东输分公司中国石油天然气股份有限

、。

公司西部管道分公司中国石油天然气股份有限公司西南管道分公司

:、、、、、、、、、、、

本标准主要起草人卜志军李麟刘瑶朱明露汪涛戴叶潘宇李玉明张志凌王怀义史学玲

、、、、、、、、、、、、、

文科武纪志军杨炳雄刘海峡关天罡金生祥梅东升马万军徐德腾罗方伟梁爽马云鹂沙蓓裔

、、、、、、、、、、、、、。

陈涛王永福刘攀超李锴肖连陈超声陈小华靳江红赵劲松张黎明姜巍巍张卫华王刚柳晓菁

Ⅲ

/—

GBT391732020

引言

。

本标准的目的是给出智能工厂的安全监测有效性评估的方法该方法采用计算机模拟仿真等智能

,,。

手段保障探测器满足智能工厂使用环境的需求为今后开展安全监测有效性评估提供适当的参考安

,、、,

全监测有效性评估采用定量的方法计算火焰可燃气体有毒气体等探测器的覆盖率对探测器布点设

、。。:

计进行验证优化是预防危险事故发生及控制后果严重性的有效手段它的优点是

———,,

与定性分析相比较可以提供量化的覆盖率及布局方案避免主观因素对安全监测有效性的

影响;

———,,

虽然定量分析过程复杂但其结果精确在定性分析之后可以应用该方法对分析结论进行

优化;

———,。

利用三维设计成果开展评估并提供可视化的分析过程和结果

,

安全监测有效性是进行安全监测系统功能安全完整性评估的先决条件是安全监测系统有效性的

重要组成部分。

、、、。

通过安全监测有效性评估能实现对涉及火焰可燃气体有毒气体泄漏的行业的可靠及时的监测

Ⅳ

/—

GBT391732020

智能工厂安全监测有效性评估方法

1范围

,、、

本标准规定了安全监测有效性评估方法的一般要求火焰可燃气体有毒气体和超声探测器安全

监测有效性评估的方法。

、、、、

本标准适用于石油石油化工天然气领域的智能工厂对火焰可燃气体有毒气体和超声的安全监

。。

测进行有效性评估其他领域的智能工厂可参照执行

2规范性引用文件

。,

下列文件对于本文件的应用是必不可少的凡是注日期的引用文件仅注日期的版本适用于本文

。,()。

件凡是不注日期的引用文件其最新版本包括所有的修改单适用于本文件

—火灾自动报警系统设计规范

GB501162013

/—石油化工可燃气体和有毒气体检测报警设计标准

GBT504932019

3术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

3.1

可燃气体flammableas

g

、。

甲类气体或甲乙类可燃液体汽化后形成的可燃气体或可燃蒸气

A

:。

注又称易燃气体

1

:/—,。

注改写定义

2GBT5049320192.0.1

3.2

有毒气体toxicas

g

,

劳动者在职业活动过程中通过皮肤接触或呼吸可导致死亡或永久性健康伤害的毒性气体或毒性

蒸气。

[/—,]

GBT504932019定义2.0.2

3.3

释放源sourceofrelease

、。

可释放并能形成爆炸性气体环境毒性气体环境的位置或地点

[/—,]

GBT504932019定义2.0.3

3.4

探测器detector

、。

将可燃气体有毒气体或氧气的浓度转换为电信号的电子设备

:。

注又称检测器

1

:/—,。

注改写定义

2GBT5049320192.0.4

3.5

安全监测safetmonitorin

yg

、、。

智能工厂中用于火焰可燃气体有毒气体的监视和检测

1

/—

GBT391732020

::

注安全监测具备以下两个基本功能

———、;

检测火焰可燃气体和有毒气体的泄漏

———为触发报警及后续动作提供依据。

3.6

安全监测系统safetmonitorinsstem

ygy

、、、、,、,

智能工厂中由火焰可燃气体有毒气体检测器警报器控制系统构成具有报警联锁保护功能

实现降低工厂安全风险的系统。

3.7

场景scenario

,、、、,。

物质在即定位置受温度压力流速及风向风速影响的条件下发生的泄漏

3.8

探测器空间覆盖率detectoreorahiccoverae

ggpg

探测器有效保护区域与目标保护区域的体积比率。

:。

注也称探测器静态覆盖率

3.9

探测器场景覆盖率detectorscenariocoverae

g

探测器有效捕获泄漏场景与所有泄漏场景的比率。

:。

注也称探测器动态覆盖率

3.10

安全监测有效性theeffectivenessofsafetmonitorin

yg

通过覆盖率计算得出有效性的量化结果。

3.11

封闭空间enclosedareaormostl-enclosedarea

y

与外界隔绝或空气流通不畅的空间。

3.12

部分封闭空间art-enclosedareaorconestedarea

pg

有两个或两个以上敞开面的空间。

:。

注格栅式的地板和天花板按照敞开面考虑

3.13

开放空间oenarea

p

,。

不属于封闭空间和部分封闭空间的三维空间并且其尺寸足以容许人员进入

3.14

探测器布局main

ppg

,,。

根据已确定的危险场景采用模拟仿真等方法量化探测器的覆盖率优化探测器的布局

3.15

风险层risklaer

y

距离释放源目标设备表面一定距离以内的空间。

3.16

职业接触限值;

occuationalexosurelimitsOELs

pp

,。

劳动者在职业活动中长期反复接触对绝大多数接触者的健康不引起有害作用的容许接触水平

:、。

注化学因素的职业接触限值分为最高容许浓度短时间接触容许浓度和时间加权平均容许浓度三种

1

:—,。

注改写定义

2GBZ2.120193.5

2

/—

GBT391732020

3.17

最高允许浓度;

maximumallowableconcentrationMAC

、。

工作地点在一个工作日内任何时间有毒化学物质均不应超过的浓度

[/—,]

GBT504932019定义2.0.15

3.18

短时间接触容许浓度;

ermissibleconcentration-shorttermexosurelimitPC-STEL

pp

在遵守时间加权平均容许浓度()前提下容许短时间()接触的浓度。

PC-TWA15min

[/—,]

GBT504932019定义2.0.17

3.19

时间加权平均容许浓度;

ermissibleconcentration-timeweihtedaveraePC-TWA

pgg

以时间为权数规定的工作日、工作周的平均容许接触浓度。

8h40h

[/—,]

GBT504932019定义2.0.16

3.20

智能工厂smartfactor

y

,,、

在数字化工厂的基础上利用物联网技术和监控技术加强信息管理和服务提高生产过程可控性

,。,、

减少生产线人工干预以及合理计划排程同时集智能手段和智能系统等新兴技术于一体构建高效

、、、。

节能绿色环保舒适的人性化工厂

3.21

气体浓度asconcentration

g

每立方米大气中气体的摩尔质量数。

33

:—,(/)(/)。

注也称为质量体积浓度单位为毫克每立方米mm或克每立方米m

gg

4缩略语

下列缩略语适用于本文件。

:()

CFD计算流体动力学ComutationalFluidDnamics

py

:()

LEL爆炸下限LowerExlosiveLimit

p

:(,,)

从中取表示某个区域内用于表决逻辑的探测器的数量

1ooNN11outofNN

:(,,)

从中取表示某个区域内用于表决逻辑的探测器的数量

2ooNN22outofNN

5一般要求

5.1目的

,、、、、、、

安全监测有效性评估方法需在适用阶段人员探测器选用技术流程工具数据收集和报告等

,、。

方面提出要求从而保证安全监测有效性评估的可操作性以及评估结果的真实有效可追溯

5.2开展有效性评估的阶段

,。

5.2.1新建工程安全监测有效性评估应在初步设计阶段或施工图阶段进行实施并在投产前确认

:。

注有效性评估具体实施阶段受限于项目数据收集及输入条件

,。

5.2.2改扩建工程涉及安全监测对象或监测区域发生变化时应进行安全监测有效性评估

,。

5.2.3每隔五年应至少进行一次定期复审确保安全监测在整个生命周期内满足有效性要求

5.3人员要求

,

5.3.1有效性评估组成员应独立于项目组成员项目设计的人员和运行人员应配合评估组参与评估

3

/—

GBT391732020

活动。

,。

5.3.2有效性评估组成员应掌握安全监测有效性评估方法并按照本标准要求开展评估工作

5.4探测器评估要求

,。

5.4.1结合智能工厂需求应合理选用探测器是安全监测有效性评估实施的前提

火焰探测器其选型及适用范围按照—执行。

5.4.2GB501162013

(、、)、(、

5.4.3可燃气体探测器红外原理催化燃烧原理激光原理等有毒气体探测器电化学金属氧化物

、),/—。

半导体激光原理等其选型及适用范围应按照GBT504932019执行

,。

5.4.4带压气体泄漏可采用超声探测器对声压等级变化进行监测其选型应采用声学传感器

5.5评估技术

、。。

5.5.1安全监测有效性评估技术有空间分析法场景分析法这两种技术的详细说明参见附录A

,

5.5.2空间分析法根据探测器参数或设计要求采用计算机辅助方法确定探测器在工厂下的空间覆

盖率。

,/、、

5.5.3场景分析法应根据探测器参数结合设备及建构筑物布置释放源的理化特性泄漏频率和空

,。

气流动等特点采用数值模拟及计算机辅助分析方法确定探测器在工厂下的场景覆盖率典型设备的

泄漏频率参见附录B。

、。

5.5.4火焰探测器超声探测器应采用空间分析法进行有效性评估

、。

5.5.5可燃气体探测器有毒气体探测器宜采用场景分析法进行有效性评估空间分析法仅适用于需

,。

要保护区域或设备本身泄漏的覆盖率分析不适用于扩散气体泄漏覆盖率分析

:,、、,

注空间分析法在不深入考虑空气流动影响的场景下执行适用于室内设备密集的场所装置内空间狭小的地方

,。

结构简单的设备但对存在空气流动的场景下完全用空间分析可能产生误导

5.6评估流程

安全监测有效性评估流程参考图1。

4

/—

GBT391732020

图1安全监测有效性评估流程

5

/—

GBT391732020

5.7评估工具

:、()

安全监测有效性评估工具应包括三维数字化模型搭建软件计算流体动力学CFD仿真软件和探

测器布局软件。

(),

探测器布局软件能够利用三维数字化模型和计算流体动力学CFD仿真结果开展计算将探测器

,。,

的位置和覆盖范围进行可视化展示并输出量化分析结果三维数字化模型的搭建方法参见附录计

C

算流体动力学计算方法参见附录D。

5.8数据收集

,:

在进行安全监测有效性评估前应收集以下资料

———工艺及仪表控制流程图;

———介质参数及工艺参数表;

———物料平衡组分报告;

———工厂总图;

———爆炸危险区域划分图;

———防火分区图;

———、;

设备设施平面布置图

———探测器安装高度;

———探测器平面布置图;

———安全监测系统设置原则;

———、、;

风险量化报告风险量化表事件树图

———工厂三维模型;

———/;

已运行工厂历史安全事件事故信息采集

———探测器性能参数;

———();

探测器安装角度适用于火焰探测器开展有效性评估

———、、(、

大气压力平均温度风向和风速的历史数据适用于可燃有毒气体探测器采用场景分析法开

展有效性评估);

———(