GB／T 39173-2020标准规范下载简介
GB／T 39173-2020 智能工厂 安全监测有效性评估方法.pdf8.4CFD计算和输入
图3有毒气体风险层深度示意图
根据物理位置不同，工厂内可划分一个或多个区域。区域内部可能存在同一种或多种释放源，当分 析不同释放源的泄漏时.需分别执行
8.4.2泄漏量的定义
CECS 427：2016 接地装置放热焊接技术规程8.4.3泄漏位置定义
如无用户的补充需求，泄漏位置可定义如下： 气体压缩机和液体泵的动密封； 液体采样口和气体采样口； 液体或气体排液（水）口和放空口； 经常拆卸的法兰和经常操作的阀门组。在异常运行时可能泄漏甲类气体，液化烃的设备或 法兰，阀门组
8.4.4环境变量的定义
环境变量包括天气压力、风速、风向和平均温度 风向和风速对气体扩散影响显著.而大气压力和温度在一定范围内对气体扩散影响相对较小
气体探测器的场景分析应基于实例，其中每种情况具有固定的温度、大气压力、风速、风向、泄漏位 置和泄漏量等特定条件，对不同环境下的场景需要分开定义。 示例：某地区年平均气温为20℃，大气压力为标准大气压，且有8个风向和1个风速定义，环境定义数目为：8（风 向）×1（风速）=8环境定义，
用户应对每个区域的探测覆盖率要求予以定义。如没有提出具体要求时，在用户认可下可以 8中覆盖率目标值作为相关风险等级要求。
表8有毒气体探测器覆盖率且标值
9超声探测器安全监测有效性评估
1.1超声探测器有效性评估一般要求应遵循第5章内容 1.2超声探测器有效性评估需要在危险类型辨识、定义火灾区域、覆盖率计算等方面提出具体要
实施安全监测应对以下参数进行考虑： 一释放源 一释放源的压力、泄漏孔径和泄漏量。 注：释放源指压力不低于1MPa时，泄漏孔径不小于4mm，泄漏量不低于0.1kg/s的气体。常见气体种类可参见 GB/T50493一2019的附录A中常见易燃气体、蒸汽特性表。
9.3.1计算参数选择
采用空间法分析时需要考虑如下要素： 噪声区域； 报警阈值； 检测范围。
9.3.2目标区域设置
超声探测器的检测效果受背景噪声（包 操声区域、报警阈值直接决定了超声探测器的有效覆盖半径。按照声压级，背景噪声分为高背景噪声 中等背景噪声和低背景噪声，推荐按照表9进行分类（以测量氨气和甲烷为例）
GB/T 39173—2020
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表9噪声区域、探测器报警阅值与检测范围分
注1：超声探测器的报警阈值应考虑背景噪声，报警阅值至少要高于超声背景噪声6dB 注2：检测范围为超声探测器的有效覆盖半径
用户应对每个区域的探测覆盖率要求予以定义。如没有提出具体要求时，在用户认可下可以采 0中覆盖率目标值作为相关风险等级要求
表10超声探测器有效性评估且标值
A.1探测器覆盖评估技术特点
探测器覆盖评估技术特点
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附录A （资料性附录） 探测器覆盖评估技术
在ISATR84.00.07中，给出了2种不同的评估技术，一种称为空间分析法（GeographicAssess ment），另一种称为场景分析法（ScenarioAssessment）。空间分析法采用的是几何算法，比如火焰探测 器，通过计算其所能照射的锥体范围得出覆盖率；而对于气体探测器，则选择覆盖半径来计算覆盖率 空间分析法的特点是计算量小，比较容易执行，但缺点是精确性低，覆盖半径小，通常需要布置更多的探 则器来达到比较好的覆盖效果。场景分析法的特点是侧重于对气体探测器的设计布置分析，其计算量 大，实际执行时有一定的挑战性。优点是精确性高，直接针对目标气体，优化后的探测器配置方案包括 探测器数量和布置都会更贴近于实际工况。目前，场景分析法对于气体探测器是最先进的评估技术
空间分析法评估步骤如下： a）目标定义：目标是指装置中需要被保护的对象以及对象的属性。 示例：以一台氨气压缩机为例，这台压缩机本身就是需要被保护的目标。因为压缩机本身具有危险性，其危险 于氢气的毒性、爆炸性以及压缩机内部的高压。具体可参见氢气压缩机设备结构和危险源
注：图中阴影部分为氨气压缩机危险源，但压缩机体积可能较大，而其危险源不一定指整个压缩机，比如压缩机的 支撑钢架以及混凝土基座部分并不产生危险
图氨气压缩机设备结构和危险源
确定风险层：接照一定的距离，生成环绕覆盖危险源的风险层。例如工级风险层，可以是距离 保护目标的表面0m～2m的空间；相应地，II级风险层，可以是距离保护目标的表面2m~ 5m的空间。通常国外企业根据各自标准对“距离进行定义。具体可参见图A.1和图A.2。
图A.1氨气压缩机气体风险层和气体探测覆盖情况
b）火焰探测器覆盖情况
代表火焰探测器，阴影部分代表未被探测器覆盖到的风险
图A.2氮气压缩机火焰风 情况
c）探测器布局：配置保护目标周围的探测器数量、位置、类型、角度以及探测器参数（如垂直覆 角度、水平覆盖角度和距离）。 d）几何计算：通过算法公式计算出探测器对风险层的覆盖率，最后给出优化方案，
场景分析法的评估步骤如下 区域定义和目标气体定义：智能工厂通常由多个不同功能的装置区组成，这些装置区物理位置 不同，因其工艺流程差异，而产生的危险源也不相同。在开始分析之前，应综合考虑区域的物 理位置及危险源种类，将工厂分为各自独立的区域，并明确需要探测的泄漏气体种类。 b 环境定义：不同地区气候参数有所差异，环境是指一年之中当地的平均温度、大气压力、风向和 风速的历史数据。通常可通过风向玫瑰图获取风速和风向的信息。 c）泄漏定义：定义泄漏点、泄漏介质以及泄漏量
d）场景定义及CFD气云计算：场景是由环境定义和泄漏定义所组成，每一个场景下其环境和泄 漏都是确定的，因此其产生的气云也是确定的，所以每一个场景都有对应的气云分布。 探测器布局：配置保护目标周围的探测器数量、位置、类型、报警阈值及探测器参数。 分析计算：计算出气体浓度与气体探测器报警阅值的比值，以此了解不同场景下探测器对气云 的捕获情况，得出探测器覆盖率，给出优化方案。 示例：探测器对气云的捕获情况示意图
图探测器对气云的捕获情况
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附录B （资料性附录） 典型设备的泄漏频率
表B.1压力容器的泄露频率
压储罐的泄漏频率见表
表B.2常压储罐的泄漏频率
阀的泄漏频率见表B.3。
表B.3泵阀的泄漏频率
宿机的泄漏频率见表B.4
表B.4压缩机的泄漏频率
管路及管线的泄漏频率见表B.5
表B.5管路及管线的泄漏频率
过滤器的泄漏频率见表
表B.6过滤器的泄漏频率
其他设备的泄漏频率见表
表B.7其他设备的泄漏频率
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附录C （资料性附录） 三维数字化模型 智能工厂即贯穿了全生命周期的概念，在设计阶段采用数字化手段形成三维数字化模型，该模型能 够为数字化设计、工厂化预制、智能化施工提供统一来源的数据和驱动。三维数字化是通过人工搭建物 品的外形数据，将获得的数据信息进行加工、拼接，通过建模的方式加以整理，将各个孤立的单视角三维 数字模型无缝集成，经过遣染处理以后，形成三维数据文件。可通过以下3种方式建立三维模型： a）从已有三维模型导出 现在主流的工厂综合性设计软件中所包含的模型，既包含了工厂的设备、建筑、管路的几何模 型，同时也包含了设备管路的材质、工艺内部信息、物质的组分、温度压力等。但布点分析所需 的三维模型通常无需涉及工艺参数，因此，可以将数据模型输出为*.dwg、*.dgn、*.sat、 *.stl等格式，供后期计算使用。如图C.1～图C.3所示为*.dgn格式的三维模型图例
图C.1三维模型正面图（*.dgn格式）
维模型45°俯视图（*.dg
图C.3三维模型俯视图（*.dgn格式）
拾建维模型 参考总平面图、立面图及安装图等设计图纸，结合现场勘查的结果建立三维模型。 c 采用三维激光扫描等办法，形成智能工厂三维点云模型，将处理后的模型实体化，供后期计算 使用。 探测器布点所用三维模型颗粒度至少需要考虑以下儿个方面： 1）需要搭建装置建/构筑物主体，例如楼层、主要桥架、墙、装置内的主要设备、大型和中型管 道、阀门等； 2） 简化搭建小型管道及设备密集区域，例如大量小型管路阀门组成的、非常稠密拥挤的区域 不能随意忽略，需要简化考虑，比如采用整体的实体替代非常稠密但细小的管路和阀门组 成的密集区； 3）可不搭建较小尺寸的管路、法兰等设备，例如仪表风管路、法兰、螺丝螺母、管道设备支撑、 吊架等大量小部件，对布点设计的影响相对较小，可不搭建模型，以提高项目执行的可 行性； 4）模型搭建宜按照不同的区域分层，并按照设备、管路、结构、暖气通风管路等专业种类分 开。方便在进一步分析中灵活处理，即可以同时加载不同层统一考虑，也可以选择性加载 某些层方便观察或进行更细节的计算研究。 采用场景分析法，若工厂内各工艺设备区存在高差，对计算条件有所影响，三维模型搭建时还需要 虑引人三维数字化总图作为参考模型
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附录D （资料性附录） CFD计算流程和方法 CFD是流体力学的一个分支。CFD是近代流体力学、数值数学和计算机科学结合的产物，它以电 子计算机为工具，应用各种离散化的数学方法，对流体力学的各类同题进行数值实验、计算机模拟和分 析研究，以解决各种实际问题。 目前该技术已经广泛地应用于航空航天、汽车火车、暖气通风、机械设计、环境保护、燃烧控制等各 种领域内，全世界有很多知名企业提供各种CFD计算软件。气体探测系统安全监测有效性评估，便用 到的流体计算模块偏重于两种或多种气体混合的流体计算。 以海洋平台为例，典型的CFD计算的流程如下： a）原始三维模型 从其他三维模型软件中建立需要分析的CFD三维模型，生成流体域和固体域。 注1：流体域，是指搭建模拟对象的边界空间范围，以确保所有流体均能够在内部流动。 注2：固体域，是指搭建模型对象的边界范围或空间，能够为流固耦合计算提供固化模型 b）模型网格化 考虑到平台处于开阔空间，受到来自四面八方不同风速风向的影响，后续计算的方便性以及计 算模拟的真实性，计算区域长宽取值为平台长宽的5倍。对包裹平台的环境空间进行网格划 分作为流体域。对平台整体划分固体网格，由于几何结构较为复杂，采用四面体网格划分，并 对平台壁面附近的网格进行加密，如图D.1所示
附录D （资料性附录） CFD计算流程和方法
图D.1划分固体网格
模型网格化操作流程如下： 1）网格化软件导入原始三维模型文件； 建立流体接触界面，包括东、西、南、北、海平面和顶面，或东北、西北、东南和西南： 建立长度单位，设定最大值，设定临界面层，空气层网格设在1m～3m，固体层设在0.5m~ 2m； 4）通过尝试建立多面体网格群，建立的多面体网格数目控制在1500万格以内； 5）输出网格化模型
图D.2基于场景计算出的平均风速
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附录E （资料性附录） 智能工厂感温火灾探测器适用区域
（资料性附录） 智能工厂感温火灾探测器适用区域 智能工厂中感温探测作为火焰探测器的辅助检测手段使用时，其适用情况如下： 火焰探测器不适合检测的危险（如高度拥挤、设备密集度高的区域，由于阻挡视线，火焰探测器 无法覆盖）； 作为火焰检测的补充； GB50116—2013相关要求。 当考虑作为可供选择技术，感温火灾探测可布置于（但不限于）以下类型区域： 易燃液体处理和储存区域： 储油罐周边； 立管和井口； 设备高密度区域； 泵周围； 压缩机驱动端和非驱动端轴承外壳； 机罩内部（压缩机、发电机）； 非烃储存区； 气体承压区域，如燃料气系统； 可选的探测布置，如泵密封
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典型烃类装置的火灾区域分级见表F.1
附录F （资料性附录） 典型烃类装置的火灾区域分级表
表F.1典型烃类装置的火灾区域分级表
CECS 551-2018-T 硅岩保温板保温系统应用技术规程烃类装置的火灾区域风险层示意图见图F.1
图F.1烃类装置的火灾区域风险层示意图
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GB／T 37996-2019 动力锂电池用橡胶密封件图G.12.5kg/s甲烷释放示意图
在开放或部分封闭空间中有空气流动的情况下，对于定量泄漏，影响爆炸条件的因素还取决于空 集程度和空气流动的速度。空间越是密集、空气流速越低就越容易达到爆炸条件，空间越是开方 流速越高就越不易达到爆炸条件
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