ESD误触发事件分析可燃气体探测器的设计缺陷

左玉菲

摘 要：2018年年底某长输管道站场新安装一批可燃气体探测器，运行至2019年年初，由于人员设备检修和探测器配置原因导致中间站场发生一次可燃气报警导致触发全线ESD，导致全线停输事件。按照国家标准规范，可燃气体探测器断线后应报故障，而现场设备却发生报警。根据设备实际情况，与厂家进行沟通，将探头的控制器更换，加强对人员和设备的管理，最终提升系统的安全可靠性。

关键词：可燃气体探测器 高高报警 ESD触发

2018年某管道公司对站场可燃气体探测其进行更新改造，运行至2019年年初，由于人员检修，拆除其中com公共线，导致站场发生两台以上的可燃气体探头报警，最终触发全线ESD逻辑，导致全线停输。经查分析，MSA探头存在设计缺陷。

1 事件过程

2019年3月某管道公司某中间站场SCADA系统出现原油区可燃气体探测器故障报警，可燃气体报警主机显示故障代码为F1，查阅报警主机说明书，含义为：“供电线路存在故障”。站内值班人员立即将此情况反映给上级调度。随后站内技术员对可燃气体报警主机接线进行排查，但故障无法消除；对报警控制器的29号、13号端子与可燃气体探头负极相连的接线进行紧固，报警消除。3min后，报警主机再次报警。站内人员对报警控制器和可燃气探头的所有负极进行排查，并将可燃气体探头24V供电的公共负极线摘除，计划逐一对探头接线端子进行紧固；摘除瞬间，站控室SCADA同时出现多个可燃气体探头高高报故障；报警延时40秒后触发ESD全线停输。

2 故障排查和分析

某管道公司某输油站2018年新安装和使用设备为MSA设备厂家提供的控制器和可燃气体探测器。控制器的型号为MSA 9020，探测器的型号为Primax IR pro可燃气体探测器，异丁烷标定。

现场进行反复排查，始终无法找到触发ESD的逻辑原因，利用24V开关电源和万用表对MSA探头本体进行深入排查。

可燃气体探头24V负极导通后测试电流为3.95mA（对应可燃气体浓度为0%LEL）。

可燃气体探头24V负极断开测试电流为16.8～20mA（对应可燃气体浓度84%～100%LEl）。

终于发现触发ESD的原因为：在处理报警主机故障时，将机柜内8个可燃气体探头24V供电的公共负极摘除，导致其中两个以上可燃气体探头输出高高报警，触发站场ESD保护。ESD触发逻辑为：两个可燃气体高高报警持续40s触发ESD全线停输。

3 相关规范及标准要求

规范一：根据《石油天然气工程可燃气体检测报警系统安全规范》SY 6503-2016中6.3.1条：指示报警设备应具备以下功能。e）在下列情况下，指示报警设备应能发出与可燃气体浓度报警信号有明显区别的声、光故障报警信号；

1）指示报警设备与探测器之间连线断路或短路。

2）探测器设备故障。

3）指示设备故障。

规范二：《石油化工可燃气体和有毒气检测报警设计规范》GB 50493中5.3.1条：指示报警设备应具备以下基本功能：（8）下列情况下，指示报警设备应能发出与可燃气体或有毒气体浓度报警信号有明显区别的声、光故障报警信号：

1）指示报警设备与探（检）测器之间连线断路。

2）探（检）测器内部元件失效。

3）指示报警设备主电源欠压。

4）指示报警设备与电源之间连接线路的短路或断路。

因此，两本权威规范的要求一致：探测器与控制器之间的控制电缆断路时应发出与报警信号有明显区分的故障报警信号（电缆断路应包括电源正端、信号正端、公共端3路信号电缆）。

问題分析：

现场控制器与现场探测器采用三线制接线方式，接线回路图如下：

当公共端com接线电缆断路时回路图如下：

测试过程后，也对迪创等其他品牌的气体可燃气体探测器进行断线测试，其他探测器发生断线后发出小于4mA的信号，控制器会报出故障，并不报警，负荷国家标准规范。

4 分析总结

1.现场安装的可燃气体探测器设置不符合国家标准规范，且多个探头公共端一起汇集到一点，导致触发报警风险大大增加，最终发生ESD事件。

2.为保证设备安全可靠运行，将所有探测器公共负极单独接入接地排，保证误触发报警不会连续两个一起触发。

3.现场探头的设置不合乎国家相关的标准规范，立即协调MSA厂家处理，厂家已经于事件发生7天内完成全部探头内部控制器的更换，测试后正常，故障消除。

4.对于重要的新选用的探测器，应该充分熟悉设备性能，必要时候进行检查测试，在充分了解设备性能的基础上再安装使用。