Detect3D火气探测系统布置优化

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石油石化装置具有结构复杂且危险性高的特点，所加工物料多为易燃易爆有毒物质，且工艺单元之间集成度高。一旦发生可燃物泄漏若无法及时探测到，则易形成气液聚积，甚至发生火灾爆炸后果。因此，火气系统作为安全关键系统，如何快速可靠的实现对可燃气体泄漏的探测显得尤为重要。

火气探测系统有效性取决于探测器覆盖率、火气联锁系统的可用性和减缓有效性。火气探测系统的有效性不仅取决于单个探头的有效性，更取决于整个探测网络的布局策略。目前，有关（碳氢或有毒）气体探测系统的相关技术规范和标准，主要是采用等间距布局或者泄漏源监测等工程经验方法。根据英国HSE委员会公布的数据，发生的所有气体泄漏事件中，仅有62%的泄漏事件被气体探测系统监测到。因此，通过系统的方法对火气探测系统的覆盖率进行评估分析是十分必要的。

Detect3D软件

概述

Detect3D是用于设计和评估探测器布局的最准确和最可信的三维火灾和气体映射工具。使用集成设计环境，视线火焰检测器以及点和开放路径气体检测器可以在任何几何形状内交互定位和定向。用户可以高亮显示零可见区，并且交互式地调整检测器的位置或方向，并且接收实时反馈。

Detect3D是一款基于Windows的现代火灾与气体映射分析软件产品。利用遗传算法优化探测器布局：自动最小化实现目标覆盖所需的探测器数量。

Detect3D的目的是通过以下方式将未探测到泄漏火灾风险降至最低：

使用快速准确的光线投射技术计算实际探测器覆盖布局；
提供一个三维场景，用于查看火灾区域的覆盖范围并识别盲点（零覆盖区域）；
允许用户快速轻松地根据结果修改探测器布局。

软件优势

提供的用于火焰和气体探测器绘图的专用桌面软件应用程序；
第一个利用遗传算法优化探测器布局的火气布置优化软件；
在全三维环境中，它可以解释所有类型的障碍物；
使用独特的自适应光线投射算法，允许用户快速获得准确的结果，通常不到2秒；
可以与多种CAD格式（dgn、dwg、dxf、iges、step、obj、stl）交互；
探测器可以从数据库中导入，也可以使用Detect3D Modeler创建自定义探测器；
可以使用相同的CAD几何图形和防火区，在单个项目中进行火灾和气体测绘研究；
结果可以导出到PDF和Excel。可以使用高质量的PNG文件生成布局的图像，以增强项目团队之间的通信。

软件缺点

计算时未采用CFD方法对流体进行复杂分析。

软件算例

一、火灾探测分析

1 导入几何模型

（1）在Add Item选项卡中，Select Item选择Geometry ，Select Method选择Import 3D CAD File。

（2）单击Browse To File按钮，选择Simple Module.obj文件，导入几何模型。

2 定义火区

（1）在Add Item选项卡中，Select Item选择Zone，Name填入Main Fire Zone，Type选择Fire Mapping Only。

（2）在Point 1中，坐标位置填入（1,1,0），在Point 1中，坐标位置填入（16.5, 21, 4.5），单击Add Item确认。

3 布置火焰探测器

（1）设置第一个火焰探测器。

在Add Item选项卡中，Select Item选择Flame Detector，Name填入Flame Detector 01，在Location中，坐标位置填入（-0.26,-0.09,3.59）。

azimuth angle输入45，declination输入10，单击Add Item确认。

（2）同步骤（1）设置第二和第三个火焰探测器。

第二个火焰探测器坐标位置填入（18.03, 22, 3.59），azimuth angle输入-135，declination输入10。

第三个火焰探测器坐标位置填入（-0.14, 22.01, 3.59），azimuth angle输入-45，declination输入10。

4 有效性统计分析

（1）单击工具栏中Show Coverage Results 按钮，可以看到火区内被不同数量探测器监测到的区域百分比。

5 二维云图

（1）在Add Item选项卡中，Select Item选择Contour，Zone选择Fire Zone: Main Fire Zone，On Plane选择XY Plane，Offset at: Z=填入3.5，Relative to选择Global，Converage Range选择0 and 3，单击Add Item确认。

6 三维视图

（1）在Add Item选项卡中，Select Item选择Isovolume，Zone选择Fire Zone: Main Fire Zone，At Converage选择0，单击Add Item确认。

二、气体探测分析

1 导入几何模型

（1）在Add Item选项卡中，Select Item选择Geometry ，Select Method选择Import 3D CAD File。

2 定义气体扩散区

（1）在Add Item选项卡中，Select Item选择Zone，Name填入Main Fire Zone，Type选择Gas Mapping Only。

（2）在Point 1中，坐标位置填入（1,1,0），在Point 1中，坐标位置填入（17, 21, 4.5），单击Add Item确认。

3 布置点式气体探测器

（1）在Add Item选项卡中，Select Item选择Point Gas Detector，Name填入Point Gas Detector 01，在Location中，坐标位置填入（10,8,3）。

（2）在Array中，Spacing填入5，Number中y填入2，单击Add Item确认，创建两个探测器。

（3）创建第三个探测器。第三个火焰探测器坐标位置填入（6, 10, 3）。

4 二维云图

（1）在Add Item选项卡中，Select Item选择Contour，Zone选择Gas Zone: Main Gas Zone，On Plane选择ZX Plane，Offset at: Y=填入12，Relative to选择Global，Converage Range选择0 and 3，单击Add Item确认。

（2）在Add Item选项卡中，Select Item选择Contour，Zone选择Gas Zone: Main Gas Zone，On Plane选择YZ Plane，Offset at: X=填入8，Relative to选择Global，Converage Range选择0 and 3，单击Add Item确认。

（3）在Add Item选项卡中，Select Item选择Contour，Zone选择Gas Zone: Main Gas Zone，On Plane选择XY Plane，Offset at: Z=填入3，Relative to选择Global，Converage Range选择0 and 3，单击Add Item确认。

（4）在Project Items选项卡中，Contour中取消勾选y=12 m Contour，在z=3 m Contour中，Opacity调至140。

5 布置开路式气体探测器

（1）在Add Item选项卡中，Select Item选择Open-Path Gas Detector，Name填入Open-Path Gas Detector 01，在Point1中Location坐标位置填入（0,0,3），在Point2中Location坐标位置填入（0,22,3），单击Add Item确认。