Hệ thống Fire and Gas (FGS) được trang bị để phát hiện rò rỉ khí, phát hiện tia lửa và nguồn nhiệt nguy hiểm trong nhà máy, cơ sở kho chứa hóa cháy dễ cháy nổ.

FGS thông qua phát hiện rò rỉ khí đốt và cháy nổ để tạo ra các cảnh báo, hành động ngăn chặn, tắt máy và các hoạt động khẩn cấp khác.

Hình 1: Mô hình nghiên cứu lập bản đồ F&G cho hệ thống đường ống LNG.

Nghiên cứu lập bản đồ F&G thường được thực hiện để đảm bảo thiết kế và triển khai hiệu quả hệ thống F&G để ngăn ngừa cháy nổ trong công trình.

1. Tại sao phải thực hiện nghiên cứu lập bản đồ Fire and Gas?

 Trước khi Gas Mapping ra đời, hệ thống F&G được thực hiện theo những quy tắc hoặc kinh nghiệm chung dẫn đến nhiều nhược điểm như:

- Không đủ số lượng/phạm vi bao phủ đầu báo.

- Vị trí kém.

- Sai hướng đo/hướng gió.

-> Do thiếu phương pháp đánh giá tính hiệu quả của hệ thống.

Do đó, ngay từ trong giai đoạn thiết kế nhằm đảm bảo hệ thống F&G hoạt động hiệu quả, đáp ứng các chức năng đề ra cần phải tiến hành nghiên cứu lập bản đồ F&G, từ đó xác định được:

- Khu vực nguy hiểm.

- Số lượng đầu báo cần thiết.

- Vị trí, phương hướng bố trí đầu báo.

- Nâng cao mức độ an toàn vị trí làm việc.

- Giảm thiểu chi phí lắp đặt.

Trong quá trình hoạt động, nghiên cứu lập bản đồ F&G nên được thực hiện thường xuyên để xem xét, đánh giá và cải thiện tính phù hợp với tình trạng vận hành của cơ sở.

2. Cơ sở nghiên cứu và phương án thực hiện.

 a. Gas mapping

FGS có thể được dùng để phát hiện sự rò rỉ của các loại khí hidrocacbon lẫn non-hidrocacbon.

Dựa trên tiêu chuẩn ISO10156, các loại khí này có giới hạn cháy nổ tính theo nồng độ % của nó trong không khí.

Các cảnh báo sẽ được hệ thống đưa ra khi xảy ra sự rò rỉ khí đạt ngưỡng: 20%LEL, 50% LEL, 100%LEL,…

Hình 2: Giới hạn cháy nổ của Methane (thành phần chính của khí LNG)

Dựa trên các khảo sát, báo cáo HSE OTO-93-002 xác định kích thước của một đám khí khi xảy ra cháy nổ sóng áp suất mà nó tạo ra sẽ có mức độ nghiêm trọng thấp nhất.

Từ đó các tiêu chuẩn của BP/Shell đã đưa ra khuyến nghị về kích thước của đám khí/ khoảng cách bao phủ đầu báo tiêu chuẩn để tăng độ chính xác cho các nghiên cứu Gas Mapping.

Ví dụ: Methane - Nồng độ trong không khí đạt 5% = 100% LEL là giới hạn cháy nổ dưới, tương ứng với kích thước đám khí có đường kính D = 5m.

Hình 3: Phương pháp đám mây điểm (Point Gas Cloud Method)

Dựa vào đó, phương pháp đám mây điểm (Point Gas Cloud Method) sẽ xác định được kích thước đám khí tại các mức nồng độ rò rỉ để hệ thống F&G đưa ra các cảnh báo thích hợp.

b. Fire mapping

Dựa vào thông số của thiết bị cần phải lựa chọn các loại Flame Detector phù hợp với cơ sở. Độ nhạy của đầu báo thay đổi tùy thuộc vào loại chất cháy, khoảng cách đến đám cháy và thời gian phản hồi đám cháy.

Hình 4: Kích thước đám cháy, khoảng cách đọc và thời gian đáp ứng (FS24X-Methane)

→  

Hình 5: Điều chỉnh vị trí, hướng đặt của Flame Detector.

Dựa trên phần mềm mô phỏng, điều chỉnh vị trí của các Flame Detector để đạt được độ bao phủ cao nhất, tránh các vật cản, nâng cao hiệu suất sử dụng của đầu báo.