Техинфо-М

Найти: на:

Рис. 1. Система "RAS"

Графическая модель процесса представлена на рис. 11.1. Изменения избыточной температуры в месте установки пожарного извещателя над источником тепла можно определить из выражения:

(1)
где: Qп - теплопроизводительность пожара, кДж/кг; Н - высота размещения теплового извещателя, м; R - расстояние от оси очага пожара до места установки извещателя, м.
Теплопроизводительность очага горения - величина зависящая от ряда параметров:
(2)
где η - коэффициент химического недожега; Fп -площадь пожара ко времени τi , м2; Qн - конвективный тепловой поток, кВт; Vм - массовая скорость выгорания, кг/с м2.

Имея количественную оценку теплопроизводительности очага пожара, можно определить изменение температуры в любой точке помещения, что является необходимым для оптимизации размещения тепловых пожарных извещателей.
Зона контроля пожарной сигнализации (пожарных извещателей) - совокупность площадей, объемов помещений объекта, появление в которых факторов пожара будет обнаружено пожарными извещателями.
Дымовой пожарный извещатель выдает сигнал о срабатывании при достижении концентрации дыма в месте его установки равной пороговому значению для данного извещателя. Дым — это совокупность твердых и жидких частиц, взвешенных в воздухе или другой газообразной среде. Частички дыма в большинстве случаев очень малы (0,1 – 1,0 мкм). Под влиянием движения частицы в облаке дыма сталкиваются друг с другом и слипаются (коагулируют), а средний размер частиц при этом увеличивается. Видимый человеческим глазом дым - это частицы размером от 0,4 мкм до 10 мкм и более. Концентрация дыма определяется массой частиц аэрозоля в измеряемом объеме и выражаться в кг/м3; счетным числом частиц, содержащихся в 1см3 дыма (n/м3); а также оптическими характеристиками: оптической плотностью (D) и показателем ослабления светового потока (a), проходящего в задымленной среде путь длиной L.

(3)

где I0, I - интенсивность измерительного светового потока в чистой и задымленной среде, соответственно.
Исследования показали, что характерный размер частиц дыма зависит от материала, подвергающегося горению и условий температурного (термического) воздействия. Пик максимальной счетной концентрации дыма достигается при горении древесины и целлюлозосодержащих материалов для частиц размером 0,45 - 0,50 мкм., для синтетическим рулонных материалов на основе ПВХ -1,5 мкм., для резины -4,0 мкм., для ПСБС -6,0 мкм.
Распространение дыма в объеме защищаемого помещения происходит под влиянием конвективных потоков от очага пожара. Существует несколько математических моделей, описывающих этот процесс.
Очевидно, что процесс увеличение концентрации дыма будет зависеть от линейной и массовой скорости выгорания материалов, их свойств, характеризующих способность к дымообразованию и расстояния до очага горения. При этом нарастание общей массы дыма Pд при пожаре в помещении описывается дифференциальным уравнением первого порядка
(4)
где Кд - коэффициент дымообразования, кг/кг; Сд - концентрация дыма, кг/м3; Qу - количество удаляемого дыма, м3/с.
При круговом развитии очага пожара, характерном для большинства пожаров, изменение концентрации дыма в точке с координатами Н и R определяется из выражения

(5)
где t – текущее время, с; H – высота установки извещателя, м; R – расстояние от оси очага пожара до места установки извещателя, м; Vм – массовая скорость выгорания, кг/(м2·с); Кд - коэффициент дымообразования, кг/кг; Vл – линейная скорость горения, м/с. f - коэффициент неравномерности заполнения дымом объёма помещения.
Часто в технической литературе при указании характеристики дымовых извещателей, в особенности оптико-электронных, используется понятие оптической плотности дыма, на которую реагирует дымовой извещатель. Эта величина в разных литературных источниках называется удельной оптической плотностью, или показателем ослабления светового потока (а) и имеет размерность 1/м. Взаимосвязь данного параметра и концентрации дыма выраженной, в мг/м3 была определена экспериментально (рис. 11.2) представляется в виде аналитического выражения
(6)

Рис. 11.2. Зависимость показателя ослабления светового потока от концентрации дыма

Параметр а позволяет производить оценку такого опасного фактора пожара, как например, потеря видимости в задымленной среде - Lвид. В первом приближении можно записать:
Lвид=1,698 / a (7)
Как показали эксперименты, конечная измеряемая величина aи связанная с ней величина Lвид существенно зависят от длины волны источника светового излучения. Например, при одной и той же концентрации дыма Сд=35 мг/м3, но для различного диапазона источника излучения (красный λ=0,61; зеленый λ=0,55; голубой λ=0,45), показатель ослабления светового потока оказался равен 0,02; 0,038 и 0,123. Что соответствует видимости в задымленной среде 77,3 м; 44 м; и 13,8 м.
Любой пожар сопровождается электромагнитным излучением в оптическом диапазоне. Оптический диапазон излучения в зависимости от длины волны подразделяется на ультрафиолетовый (0.01—0,38 мкм.), видимый (0,38—0,78 мкм) и инфракрасный (0,78—340 мкм).
Спектр излучения пламени содержит разный по интенсивности и диапазону состав, на который влияет большое количество факторов. На практике пламя обнаруживается на излучающем фоне, создаваемом естественным и искусственным освещением (рис. 11.3). Фоновое излучение имеет свой спектральный состав и интенсивность.

Рис. 11.3. Спектральные характеристики источников излучения.

Естественное освещение определяется спектром излучения солнца, прошедшего через атмосферу. В закрытых помещениях свет проходит через стекло, которое не пропускает УФ-излучения короче 0,33 мкм. Искусственное освещение, за исключением специальных светильников УФ излучения, не имеет в спектральном составе ультрафиолетовой составляющей. Лампы накаливания имеют сплошной спектр. Поток регистрируемого приемником излучения Фr определяется величиной потока излучения прошедшего непосредственно от источника пожара и рассеянного частицами и падающего на приемник Фc, Фs., а также диаграмм направленности излучателя и приемника Gτ и Gz.
(8)
где L - расстояние между источником и приемником излучения; p – счетная концентрация частиц; d - сечение поглощения частиц.
Интегральное значение энергии потока фотонов УФ излучения, принимаемых фотоприемником излучателя за интервал времени τ определяется из выражения

(9)
Интегральное соотношение имеет решение:

(10)
Чтобы создать оптимальную систему обнаружения пожара по оптическому излучению пламени, необходимо знать вид спектрального излучения и его интенсивность.

11.1.2.Основные показатели и структура пожарных извещателей.

Для обеспечения эффективной работы системы АПС необходимо определить влияющие на нее показатели пожарных извещателей. Номенклатура показателей состоит из нескольких групп (ГОСТ 4.188).

Показатели назначения. К этой группе относятся :
Чувствительность или порог срабатывания. Порог срабатывания - минимальное значение величины контролируемого параметра, при которой происходит срабатывание АПИ. Он измеряется в тех же единицах, что и контролируемый параметр.
Инерционность срабатывания, в некоторых литературных источниках ее называют постоянной времени. Инерционность - это время с момента воздействия на чувствительный элемент АПИ контролируемого параметра, величина которого равна или превышает порог срабатывания и до момента выдачи сигнала АПИ.
Контролируемая площадь (максимальная дальность действия, контролируемый объем). Для извещателей пламени в некоторых случаях так же угол обзора.

К этой группе показателей может быть отнесен и такой параметр, как время обнаружения пожара. Соотношение показателей назначения и времени обнаружения пожара в графической интерпретации показано на рис.11.4.

Показатели надежности. К ним относятся:
Средняя наработка на отказ, вероятность безотказной работы, вероятность возникновения отказа, приводящего к ложному срабатыванию и др. Все эти показатели характеризуют свойства безотказности и указываются в технической документации на изделия.

Кроме рассмотренных показателей, которые непосредственно влияют на эффективность систем АПС, есть еще ряд показателей, которые используют проектировщики и разработчики аппаратуры. К ним относятся: показатели экономного использования материалов, энергии; эргономические показатели; эстетические показатели; показатели транспортабельности; показатели технологичности; показатели стандартизации и унификации; патентно-правовые показатели; показатели безопасности; экономические показатели.
Совокупность представленных показателей позволяет судить о соответствии выпускаемых изделий требованиям Российских и международных стандартов, производить сравнение пожарных извещателей, изготовленных в различных регионах, давать оценку оптимальности применения на конкретных объектах.
Пожарный извещатель предназначен для преобразования изменения параметров окружающей среды при возникновении пожара в сигнал, удобный для передачи по каналу связи на приемную станцию, где он может быть воспринят и расшифрован человеком.

Чувствительный элемент пожарного извещателя и система обработки сигнала преобразовывают контролируемый параметр в электрический сигнал удобный для дальнейшей обработки и передачи.
Если пожарный извещатель преобразует входную величину без дополнительного источника энергии, то он называется генераторным (например: преобразование температуры окружающей среды в электродвижущую силу). Если для такого преобразования требуется дополнительный источник питания, то такой извещатель называется параметрическим. Очевидно, что параметрические извещатели выгодно отличаются от генераторных тем, что электрическая выходная величина может передаваться на значительные расстояния.
Весьма важной характеристикой извещателя является его чувствительность. Она характеризует способность извещателя реагировать на информационные параметры пожара и равна отношению приращения выходной величины к приращению входной величины извещателя. В АПИ рабочая точка выбирается таким образом, чтобы обеспечить нечувствительность к определенному значению параметра окружающей среды. Это делается в целях повышения уровня помехозащищенности и обеспечения надежности извещателя. Например для тепловых пожарных извещателей, работающих на обрыв цепи при достижении порога срабатывания рабочая точка выбирается в районе 70 0С . Если ее выбрать равной температуре помещения или ниже ее, то извещатель будет выдавать ложные срабатывания.

Конструктивные особенности современных типов
пожарных извещателей

По конфигурации измерительной зоны тепловые ПИ подразделяются точечные, многоточечные и линейные.
Существуют следующие типы тепловых пожарных извещателей.
ИП-101 - с использованием зависимости изменения величины термосопротивления от температуры контролируемой среды. ИП-102- с использованием возникающей при нагревании ТЭДС. ИП-103- с использованием линейного расширения тел. ИП-104- с использованием плавких или сгораемых вставок. ИП-105 - с использованием зависимости магнитной индукции от температуры.
Выполнены теоретические проработки возможности использования в средствах обнаружения пожара (по параметру температуры) эффекта Холла (ИП-106), объемного расширения газа (ИП-107), сегнетоэлектриков (ИП-108), зависимости модуля упругости от температуры (ИП-109), резонансно-аккустических методов (ИП-110), комбинированных методов (ИП-111), эффекта "памяти формы" (ИП- 114), термобарометрических изменений (ИП-131) и др.

Извещатель пожарный ИП-101

Извещатель представляет собой автоматическое термоэлектрическое устройство, осуществляющее электрическую сигнализацию и оптическую индикацию повышения температуры в защищаемом помещении. ИП-101-2 - максимально-дифференциальный извещатель срабатывает при достижении заданного порога срабатывания и в случае быстрого нарастания температуры. Температура срабатывания +50 оС. Инерционность срабатывания 60 с.
В основу работы извещателя положена зависимость величины термосопротивления (чувствительного элемента) от температуры R=f(Т). Основными узлами и элементами схемы являются терморезисторный делитель напряжения, компаратор напряжений, узел памяти (рис. 11.7).
В дежурном режиме все транзисторы извещателя закрыты. Проводимость мала и равна сумме проводимостей делителя R1-R6. Ток делителей формирует на стабисторах VD1,VD2 напряжения, запирающие транзисторы VT3,VT4 узла памяти, обеспечивая помехоустойчивость извещателя. При медленном повышении температуры сопротивления R1 и R2 уменьшаются пропорционально друг другу.
Напряжение на резисторе R3 и в точке соединения R1,R2. медленно растет и при достижении температуры 60 оС становится достаточным для открывания транзисторов компаратора (и включения узла памяти).

Извещатель срабатывает по максимальному каналу. При быстром повышении температуры сопротивление терморезистора R2 не успевает уменьшиться, напряжение в точке соединения резисторов R1,R2 достигает порога открывания транзисторов компаратора напряжения VT1,VT2 при температуре ниже температуры срабатывания. Извещатель срабатывает по дифференциальному каналу. Стабистор VD4 и развязывающий диод VD5 обеспечивают возможность работы нескольких извещателей с одним групповым выносным устройством оптической индикации срабатывания. Существуют извещатели и с другими электронными схемами.
Извещатели пожарные тепловые бесконтактные максимального действия ИП 101-20/1-70. ИП101-20/1-62 "МАК-1Т" с номинальной пороговой температурой срабатывания 70 оС или 62 °С. являются восстанавливаемыми, контролируемыми изделиями многократного действия и предназначены для применения в составе автоматических установок пожарной сигнализации для обнаружения загораний, сопровождающихся повышением температуры в закрытых помещениях.
В извещателях "МАК-1Т" применен в качестве теплочувствительного элемента специальный пленочный малоинерционный терморезистор с релейной температурной характеристикой, обладающей скачкообразным изменением сопротивления (проводимости) не менее чем на три порядка при температурах 70 оС и 62 оС соответственно. Извещатель имеет встроенный оптически индикатор срабатывания и формирует тревожное извещение о пожаре при достижению в защищаемом помещении температуры, соответствующей пороговой температуре срабатывания извещателя, путем скачкообразного снижения его внутреннего сопротивления, которое не зависит от величины напряжения в шлейфе в пределах от 3 до 30 В. Извещатели могут включаться в шлейфы любых пожарных и охранно-пожарных приемно-контрольных приборов, таких как ППК-2, "Топаз", "АРГУС", "ЛИГАРД" и другие.
Для защиты взрывопожароопасных помещений (категории помещений А и Б по НПБ 105), а также для установки во взрывоопасных u1079 зонах всех категорий (по классификации ПУЭ) извещатели выпускаются в специальном конструктивном исполнении (с дополнительной защитной крышкой и маркировкой "ИБ" ). Указанные извещатели, установленные во взрывоопасных помещениях и зонах необходимо включать только в искробезопаснуо цепь - шлейф пожарных или охранно-пожарных приемно-контрольных приборов (типа "КОРУНД-1И", Прибора УПКОП135-1-1 "Искробезопасная цепь" и др.).
Разновидностью полупроводниковых извещателей, основанных на изменении электрических параметров полупроводника при его нагревании является термочувствительный кабель (ТЧК). Он представляет собой гибкий коаксильный провод из нержавеющей стали с наружным диаметром 1,5-3 мм. Внутри оболочки проложен стальной проводник. Между оболочкой и проводником проложен полупроводниковый состав с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления
(11.11)
где А - постоянная, зависящая от материала изоляции, Ом/см; В - коэффициент, характеризующий температурную чувствительность кабеля, оС; L - длина кабеля, м.
При нагревании кабеля в любом месте изменяется его сопротивление. Такое изменение электрических параметров чувствительных полупроводниковых элементов преобразуется электронной схемой в сигнал тревоги. Примером такого устройства является линейная система сигнализации А1аrm1iпе LНD 4 (рис. 11.8) фирмы "KIDDE". Устройство обнаружения пожара имеет сенсорную длину чувствительного элемента 300 м (максимальная длина 1,5 км ), слабо чувствительного по отношению к механическим и химическим воздействиям, коррозии, влажности, пыли и пригодного для применения во взрывоопасных зонах. Данная система состоит из двух компонентов: сенсорной линии и блока обработки результатов измерения. Сенсорная линия системы состоит из четырех медных проводов. Они покрыты материалом цветного кодирования с отрицательным температурным коэффициентом и имеют огнестойкую наружную оболочку. Провода сенсорной линии в конце соединяются друг с другом и герметически уплотняются таким образом, что возникают две петли. Обе петли постоянно контролируются. Разрыв или короткое замыкание вызывают аварийный сигнал в блоке обработки результатов.
При повышении температуры изменяется электрическое сопротивление между обеими петлями; с повышением температуры сопротивление уменьшается. Это изменение распознается блоком обработки результатов, который при превышении установленной температуры реагирования включает аварийный сигнал.

К тепловому линейному извещателю относится, используемый в нашей стране, детектор PHSC фирмы "Ргоtесtоwire", который состоит из двух проводников, каждый из которых покрыт материалом, чувствительным к нагреву. Проводники скручены вместе для создания внутреннего напряжения между ними, затем покрыты защитной пленкой и закрыты внешней оболочкой для того, чтобы выдерживать воздействия окружающей cреды. При монтаже прибор подсоединяется к одному концу проводников таким образом, что при подключении питания через детектор и цепь управления проходит небольшой контрольный ток. При критической температуре (принятой равной 68, 88 и 138 оС) чувствительный к нагреву материал становится пластичным под давлением скрученных проводников, и они замыкаются. Этот процесс имеет место в точке нагрева, в любом месте по длине детектора.
Применение линейного теплового извещателя наиболее эффективно в кабельных каналах, электроподстанциях, высокостеллажных складах, морских судах, ангарах, фальшполах компьютерных залах. Линейный детектор точно определяет местонахождение точки перегрева, в любом месте этих сооружений, а также выдерживает агрессивное воздействие окружающей среды. Линейный извещатель подключается через интерфейсный модуль типа PIM-93 к приемно-контрольному прибору.

Таблица 11.1.

Извещатель монтируется непрерывными участками без отводов и разветвлений. Максимальная длина извещателя ограничивается лишь электрическими параметрам контрольной аппаратуры и составляет около 1000 м.
Импортные термочувствительные кабели относительно дороги, не согласуются с отечественными приёмно-контрольными приборами, восприимчивы к электромагнитным наводкам.
В связи с вышеизложенным представляет интерес использование в системах пожарной сигнализации волоконно-оптических световодов.
Первые сведения об использовании за рубежом волоконно-оптических световодов в качестве термодатчиков появились в 70-х годах прошедшего столетия. Датчики рекомендовалось применять в тех случаях, когда традиционные термопреобразователи подвержены влиянию микро – и высокочастотных волн, вихревых токов и т.д.
В середине 90-х годов, в США были внедрены волоконно-оптические линейные тепловые датчики различных наименований и принципов действия. Самым известным является датчик типа “Оптический с измерением коэффициента отражения методом совмещения прямого и отраженного испытательных сигналов” (Optical Time Domain Reflectomery, OTDR), работающий по принципу измерения процентного соотношения обратного рассеяния излучения по длине извещателя. Высокая стоимость микропроцессорных управляющих устройств в данном извещателе существенно ограничивает их область применения.
Достижения последних лет в области создания волоконно-оптических датчиков позволили институту «Гипроуглеавтоматизация» Комитета по угольной промышленности при Министерстве топлива и энергетики РФ комплексно подойти к созданию и организации производства волоконнооптических тепловых линейных пожарных извещателей и систем сигнализации, отличающихся:

невосприимчивостью к электромагнитным полям;
пожаро- и взрывозащищенностью;
электробезопасностью;
отсутствием ложных срабатываний;
встроенной самодиагностикой состояния системы;
простотой монтажа на объекте;
малыми эксплуатационными расходами;
высокой чувствительностью и стабильностью работы;

Принцип работы следующий: в волоконно-оптический кабель посылается световой импульс. В отсутствии заметных температурных градиентов вдоль кабеля импульс отражается от конца световода и возвращается через время, определяемое двойной длиной световода. При наличии температурных изменений на любом участке световода, часть энергии светового импульса отражается на другой длине волны. Регистрируя по принципу радиолокации время возврата импульса, определяется координата аномалии. Измеряя амплитуду сигнала отраженного импульса на смещенной частоте, определяется температура в месте аномалии и ее градиент.
Измеряемыми параметрами являются:

превышение градиента нарастания температуры по отношению к некоторой заданной величине;
абсолютное значение температуры в любом месте на длине волоконно-оптического кабеля;
координата места температурной аномалии.

Монтаж системы сводится к прокладыванию кабеля внутри и вне объекта и подключению его к блоку управления и регистрации. Это существенно упрощает монтаж системы противопожарной защиты, экономя множество медных проводов.
В настоящее время данная волоконно-оптическая система пожарной сигнализации успешно эксплуатируется по защите угольных конвейеров на шахтах Кузбаса.

Извещатель ИП-102

Извещатель предназначен для подачи сигнала о скачкообразном изменении температуры окружающей среды. Извещатель относится к числу генераторных. В качестве чувствительного элемента имеет батарею из термопар. Извещатель дифференциального действия. Электрическая схема представлена на рис. 11.9. При скачкообразном изменении температуры малоинерционные спаи быстро нагреваются за счет большей площади поверхности, а температура инерционных (обычных) спаев повышается значительно медленнее, т.е. спаи имеют разную температуру, за счет чего возникает ТЭДС. Возникновение ТЭДС обусловлено u1080 интенсивным переходом свободных электронов при изменении температуры концов термопар. Электрод из материала с электронной проводимостью (более нагретый конец) приобре тает положительный потенциал, а электрод из материала с дырочной проводимостью - отрицательный. Возникающая ТЭДС равна:
(11.12)
где aср- среднее значение коэффициента ТЭДС электродов, В/С0; Тр,Тсв.- температура свободного и рабочего спаев.
Извещатель ИП-102 (торговое название ДПС-038) применяют во взрывоопасных помещениях классов В-1а, В-1б, В-1г, В-П, В-Па согласно ПУЭ. Защищаемая площадь до 30 м2 . Инерционность срабатывания до 7 с.
Модификацией извещателя ИП-102 является автоматический пожарный извещатель ДПС-1АГ. Он также относится к группе дифференциальных. Чувствительным элементом у него служит батарея из 8 хромелькопелевых термопар, соединенных последовательно. При резком повышении температуры окружающей среды в датчиках появляется ТЭДС и выдаётся сигнал на исполнительный блок БИ-2АЮ. Система срабатывает при нарастании температуры со скоростью не ниже 25 0С/с и одновременном нагревании трех извещателей не выше 150 С.
Для защиты протяженных объектов, кабельных каналов, взрывоопасных помещений применяется извещатель пожарный тепловой многоточечный ИП-102-2х2. В конструкции чувствительного элемента извещателя используется комплект термопар, равномерно распределенных по длине на расстоянии до 150 м. ( на один блок сопряжения БС).

Шлейф АПС - искробезопасная цепь. Извещатель выпускается в термостойком (до +130оС) исполнении и с механической защитой провода.
Порог срабатывания по скорости роста температуры 5 и 10 оС/мин. Инерционность 30-180 с.

Извещатель ИП-103.

Извещатель предназначен для защиты резервуаров с ЛВЖ и ГЖ (ИП-103-1). Температура срабатывания по двум каналам извещателя от 70 оС до 140 _10 оС. Извещатель состоит из чувствительного элемента, защитной (вводной) коробки с крышкой и уплотнительных прокладок. Он устанавливается на резервуаре с помощью специального фланца с резьбой. Чувствительный элемент выполнен в виде двух биметаллических датчиков, настроенных на температуру срабатывания 140 оС. Чувствительный элемент крепится к вводной коробке и помещается в защитную втулку, выполненную из коррозионностойкой стали. Извещатель имеет взрывобезопасный уровень взрывозащиты типа "взрывонепроницаемая оболочка", маркировку по взрывозащите IЕхd11АТ3.При нагревании биметаллическая пластина изгибается и разрывает контакт электрической сигнализации. Инерционность извещателя не превышает 60с.
Для защиты взрывоопасных помещений, объектов с агрессивной средой также применяется извещатель ИП-103-2 (ТРВ-2). Нормальная работа извещателя (рис. 11.10) гарантируется при температуре окружающей среды от -30 до + 50 с. и относительной влажности воздуха до 98%.

Рис. 11.10. Конструкция извещателя ИП-103-2 (ТРВ)

Принцип действия извещателя основан на различии коэффициентов линейного расширения латунной трубки и инварового стержня, находящегося внутри нее, связанных с электрическими контактами. Извещатель имеет две контактные группы, которые обеспечивают срабатывание ИП при температурах 70 и 120 оС. с инерционностью не более 60 с. Окружающая среда может содержать взрывоопасные смеси газов с воздухом категорий IIа и IIб и групп Т1-Т4.
Взрывозащищенность извещателя достигается за счет заключения электрических частей во взрывонепроницаемую оболочку, которая выдерживает давление взрыва и исключает его передачу в окружающее пространство.
К этой же группе устройств относится автоматический биметаллический максимально-дифференциальный извещатель типа МДПИ-028. Чувствительным элементом извещателя являются две биметаллические спирали Архимеда, одна из которых расположена в закрытой камере, другая в открытой. При быстром изменении температуры окружающей среды (V=30 оС/мин) извещатель срабатывает как дифференциальный. При этом открытая спираль прогревается быстрее, чем закрытая, разрывая контактную группу. При медленном повышении температуры обе спирали прогреваются одинаково и извещатель срабатывает как максимальный при достижении порога срабатывания 70 или 90 оС. Инерционность извещателя составляет 120с.
Для защиты производственных помещений используется извещатель тепловой ИП-103-4/1. В извещателе в качестве чувствительного элемента используется миниатюрное термореле. Благодаря высокой надежности, относительно небольшой стоимости эта разработка, в различных модификациях, нашла широкое применение для зашиты объектов народного хозяйства.

Извещатель ИП 104.

Извещатель тепловой легкоплавкий длительное время широко применялся благодаря простоте конструкции и возможности подключения в установки охранно-пожарной сигнализации. Извещатель разового действия, не ремонтируемый. В качестве чувствительного элемента применены две под пружиненные металлические пластины соединенные сплавом Вуда с температурой плавления 70–74 оС. При нагревании сплав расплавляется и пружинящие контактные пластины размыкают цепь сигнализации.
К недостаткам извещателя следует отнести старение сплава в течение длительного времени эксплуатации, а значит увеличения его инерционности, невозможность проведения проверки работоспособности непосредственно контактной группы.

Извещатель тепловой магнитный ИП-105

Извещатель пожарный тепловой магнитный ИП-105-/1 (ИТМ) предназначен для работы в закрытых помещениях наземных объектов и рассчитан на непрерывную круглосуточную работу. Применяется в установках пожарной и охранно-пожарной сигнализации, воспринимающих сигнал о размыкании шлейфа сигнализации. Чувствительным элементом извещателя является геркон с закрепленной на нем магнитной системой, состоящей из по стоянного магнита и никель-цинковых ферритов (рис. 11.11). При нормальных условиях геркон под действием продольного магнитного поля, образуемого постоянными магнитами и стабилизируемого ферритами, замкнут.
Сила притяжения пластин Fм определяется величиной магнитного потока —Ф в зазоре разомкнутого магнитного контакта и площадью соприкосновения Sп.
(11.13)
При повышении температуры окружающей среды до 70 оС магнитная проницаемость ферритов резко падает, что ведет к ослаблению магнитного поля и размыканию контактов.
Исчезновение магнитных свойств ферритов при достижении температуры в "точке Кюри" объясняется тем, что энергия теплового движения становится больше, чем энергия ориентирующего внутреннего молекулярного поля. Температурный коэффициент магнитной проницаемости В - определяется по изменению проницаемости материала в зависимости от изменения его температуры по формуле
(11.14)
где м1,м2 - магнитная проницаемость материала при температуре t1,t2.

Извещатель устанавливается в помещениях и на элементах конструкций, не имеющих собственного магнитного поля. Температура срабатывания извещателя 70оС. Инерционность срабатывания до 120 с.
Эффективная инженерная разработка предложена фирмой "FITTICHSECURITON" для защиты протяженных объектов и помещений с помощью тепловых пожарных извещателей линейного типа "TRANSAFE ADW511" (ИП-107 по Российской классификации). Извещатель максимальнодифференциальный, предназначен для использования во взрывоопасных зонах и помещениях с агрессивной средой.
"TRANSAFE ADW511" состоит из мембранного датчика давления с электронным блоком обработки сигнала, к которому подключена медная измерительная трубка, выполняющая роль термочувствительного элемента. Принцип действия основан на увеличении объема газа (воздуха) в чувствительном элементе (ЧЭ) – медной сенсорной трубке диаметром D=4/5 мм (внутренний/наружный диаметр) и в герметичной пневмосистеме с последующим фиксированием увеличения давления датчиком контроля типа ADW 511 с программным обеспечением. Чувствительный элемент (сенсорная трубка) имеет длину от 20 до 130 м. Для удобства монтажа и технического обслуживания системы пожарной сигнализации рекомендуется подвеска ЧЭ с использованием крепежных хомутов и скользящих скоб. Подключение извещателя осуществляется к приемному пульту серии BMZ 345 или "SecuriPro" ("SECURITON").
Система обнаружения очага пожара особенно эффективна на объектах с экстремальными условиями работы (загазованность, загрязненность, низкие или высокие температуры, взрывоопасность, химическая активность и т.д.). "TRANSAFE ADW511@ можно успешно использовать также для защиты протяженных туннелей, метро, кабельных каналах, складах ЛВЖ и химикатов.

10.03.10

Дымовые пожарные извещатели

В начальной стадии пожара, когда имеет место процесс медленного горения с выделением большого количества дыма, наиболее эффективным является применение дымовых извещателей.
Дымовой пожарный извещатель (ДПИ) - пожарный извещатель, реагирующий на частицы твердых или жидких продуктов горения и (или) пиролиза в атмосфере (по НПБ 65).
По конфигурации измерительной зоны ДПИ подразделяются на точечные и линейные. По принципу действия существует два типа извещателей: ионизационные и оптикоэлектронные (фотоэлектрические).
Дымовые ионизационные ПИ подразделяются на радиоизотопные и электроиндукционные.
Дымовой ионизационный (радиоизотопный) извещатель – пожарный извещатель, принцип действия которого основан на регистрации изменений ионизационного тока, возникающих в результате воздействия на него продуктов горения.
Оптические ДПИ – реагир на продукты горения, способные воздействовать на поглощающ ии рассеивающ способн излучения и видим диап магнит спектра.
Тепловые извещатели устанавливаются:
1-контр объекте структура использ мат-ла такова, что при горение дает большие жара, чем дыма
2-когда распр дыма затрудн в следств либо тесноты, либо внешн условий,
3-когда в возд присут выс концентр каких-либо аэрозольных частиц, не имеющ никакого отн к горению.

Радиоизотопные ДПИ в качестве чувствительного элемента имеют дымовую камеру с размещенными в ней двумя электродами (анодом и катодом) и капсулы с радиоактивным элементом (плутоний -Pu или америций Am). В дежурном режиме воздух в камере ионизирован и между электродами возникает электрический ток (Iи). Работа ионизационной камеры показана на рис. 11.12.

При попадании в камеру частиц дыма ионизация уменьшается и ток между электродами пропадает. Блок обработки сигналов регистрирует изменение тока и вырабатывает сигнал "Пожар". Вольтамперная характеристика радиоизотопной камеры, полученная при постоянной интенсивности излучения радиоактивного элемента, показывает наличие трех основных участков.
Физическая сущность явлений, происходящих в радиоизотопной камере и выражающихся вольтамперной характеристикой (рис. 11.13), объясняется процессами рекомбинации ионов (образование нейтральных молекул из ионизированного газа при столкновении его частиц).
При увеличении напряжения на электродах ионизационной камеры от 0 до U1 происходит увеличение тока в цепи (участок -1). На этом участке существенное значение для рекомбинации имеет скорость движения ионов, которая зависит от величины напряжения.

С увеличением напряжения уменьшается число рекомбинирующих ионов. При достаточно высоких напряжениях (участок 2) вероятность столкновения ионов становится настолько малой, что практически можно считать, что все образующиеся в газе ионы достигают электродов и дальнейшее повышение напряжения не вызывает увеличения тока. Наступает явление насыщения. При дальнейшем повышении напряжения происходит резкое увеличение силы тока — это объясняется не только внешней ионизацией (от радиоактивного источника), но и вторичным процессом ионизации под действием ударов электронов и ионов о нейтральные молекулы (3 участок). Наибольшее распространение получили двухкамерные радиоизотопные извещатели, состоящие из открытой и закрытой камер. В открытую камеру свободно поступают продукты сгорания, закрытая камера предназначена для компенсации влияния окружающей среды (температуры, давления, влажность). При отсутствии дыма изменение параметров окружающей среды происходит медленно и компенсационная камера изменяет свои параметры аналогично измерительной камере. При пожаре дым попадает в камеру и на управляющем электроде происходит изменение напряжения в результате скачкообразного изменения ионизационного тока. Электронная измерительная схема преобразует это изменение в сигнал тревоги.
Оптико-электронные извещатели разработаны на основе использования оптических свойств дыма. Дымовой оптический пожарный извещатель - пожарный извещатель, реагирующий на продукты горения, способные воздействовать на поглощающую или рассеивающую способность излучения в инфракрасном, ультрафиолетовом или видимом диапазонах спектра (по НПБ 65).
Контролируя изменение оптических свойств среды, дым можно обнаружить двумя способами по ослаблению светового потока (оптико-электронные - за счет уменьшения прозрачности окружающей среды) и по интенсивности отраженного (рассеянного) светового потока частицами (фотоэлектрические ДПИ), из которых состоит дым. В первом случае ослабление светового потока происходит по закону Бугера-Ламберта
(11/15)
где Ф, Ф0 -световой поток выходящий из источника света и достигший приемника; к - коэффициент пропорциональности (поглощения); с - концентрация дыма; L -расстояние между излучателем и фотоприемником ДПИ.
Ослабление светового потока дымом зависит от свойств частиц дыма и от длины волны применяемого источника светового излучения. При фиксированном пороге срабатывания фотолучевых (линейных) извещателей по оптической плотности среды их чувствительность или обнаружительная способность с увеличением расстояния L (в пределах паспортных данных) будет возрастать. Во втором случае соотношение между первичным Ф0 и вторичным потоками света
(11.16)
где N - число частиц дыма в объеме дыма; V - объем частиц; β - угол рассеяния; λ - длина волны.
Оптико-электронный извещатель, работа которого основана на изменении интенсивности отраженного (рассеянного ) светового потока частицами дыма называется точечным.
В дымовой камере размещается источник светового излучения и фотоприемник под таким углом, чтобы индикатриса рассеяния падающего светового потока попадала на чувствительную площадь фотоприемника. Расположение фотодиода и светодиода под углом друг к другу в горизонтальной плоскости облегчает доступ дыма и следовательно, существенно увеличивает чувствительность извещателя. Для повышения уровня помехозащищенности фотодиода от внешних источников света используется схема сравнения модулированных световых потоков. Источник света модулируется с помощью модулятора колебаний и посылает световой поток в дымовую камеру. При отсутствии в ней дыма свет не попадает на фотоприемник. Извещатель находится в дежурном режиме.
Если в дымовую камеру поступает дым, модулированный поток света отражается от частиц дыма и попадает на фотоприемник, который превращает этот поток в электрический сигнал; затем электрический сигнал через усилитель проходит на схему сравнения, где сравнивается с электрическим сигналом от модулятора. При совпадении сигналов от фотоприемника и модулятора по частоте (что говорит об истинности поступившего сигнала) срабатывает схема сигнализации, и в цепь приемной станции подается сигнал тревоги. Если частоты сигналов от фотоприемника и модулятора не совпадают (что может быть лишь при воздействии постороннего источника света) сигнал тревоги не формируется.
Разновидностью оптического метода контроля задымленности является система раннего обнаружения пожара HART-HSSD фирмы "KIDDE DEUGRA" с помощью непрерывного лазерного зондирования анализируемых порций воздуха в специальной измерительной камере. Чувствительность прибора на порядок выше общепринятых методов измерения задымленной среды. Детектор откалиброван так, что реагирует на частицы размером 0,3-10 мкм., характерные только для дымов и таким образом, не реагирует на пыль, что повышает чувствительность измерения и надежность получения достоверной информации.
Другим способом обнаружения дыма при пожаре является искусственное "засасывание" дыма в специальную измерительную камеру, в которой установлен (один или два) точечный извещатель пожарный дымовой аспирационный (ИПДА). ИПДА– автоматический пожарный извещатель реагирующий на определенный уровень концентрации аэрозольных продуктов горения (пиролиза) веществ и материалов, которые подаются к блоку обнаружения при помощи специального трубопровода протяженной конструкции, имеющего в контролируемой зоне несколько отверстий для всасывания аэрозоля (дыма). Всасывающий трубопровод – составляющая часть ИПДА, предназначенный для доставки газообразной среды от контролируемой зоны к блоку обнаружения. Блок обнаружения - составная часть ИПДА, реагирующая на определенный уровень концентрации аэрозольных продуктов горения в доставленной от контролируемой зоны газообразной среде и выдающая выходной сигнал на внешнее устройство в зависимости от алгоритма работы.
В дымовых точечных извещателях применяются и другие логические схемы обработки информации от оптического узла. Цель использования схем обработки сигналов состоит в том, чтобы сохранить высокую чувствительность при максимальной помехозащищенности.

Дымовой пожарный извещатель ИП-211(РИД-6М)

Извещатель (рис. 11.14) предназначен для раннего обнаружения загораний при появлении дыма и подачи сигнала "ПОЖАР" по двухпроводному шлейфу сигнализации. Извещатель состоит из двух ионизационных камер. Одна из них открытая радиоизотопная камера, другая – компенсационная камера (рис. 11.15). В извещателе используются два альфа источника Pu239 общей активностью 10 мкКю .

Камера В1 - компенсационная, камера В2 - открытая, точка соединения камер подключена к затвору полевого транзистора VТ1. При попадании дыма в камеру В2 увеличивается ее сопротивление постоянному току за счет снижения степени ионизации и соответственно возрастает падение напряжения на ней, а следовательно и на резисторе R1. При достижении заданной величины напряжения на R1 открывается стабилитрон VD1,который пропускает ток на транзисторы VT2 и VT3, в результате транзисторы открываются.
Падение напряжения на цепочке: резистор - R4, переход база-эмиттер транзистора VT3 приведет к открыванию транзистора VT5 при этом произойдет резкое увеличение тока в цепи сигнализации и загорание индикатора и светодиода VD5. Кнопка S —предназначена для тестового контроля работоспособности извещателя с помощью съемника-пробника. Извещатель не рекомендуется устанавливать в жилых помещениях и детских учреждениях.
Порог срабатывания, 0,7дБ/м . Инерционность не более 10 с. Государственное унитарное предприятие «Институт физико-технических проблем» Минатома РФ ( г. Дубна) разработал и освоил технологию замены альфа-источников типа АИП-РИД в радиоизотопном дымовом пожарном извещателе типа РИД-6М, что позволяет продлить эксплуатацию извещателей РИД-6М, вместо их вынужденного демонтажа и захоронения.
Аналогом извещателя РИД-6М является ИП-01Л, в котором используется один альфа источник Am241 с активностью 0,8 мкКю. Извещатель имеет низкую активность, хорошо работает в условиях обычных производственных помещений (АТС, офисы, вычислительные центры). Извещатель имеетуниверсальную розетку и взаимозаменяем с извещателями ИП-101, ИП-212. Радиоизотопные извещатели эффективны для обнаружения дыма при горении любых веществ и материалов.

Дымовой пожарный извещатели ИП-211 –1, ИП-211-2

ФГУП «Институт физико-технических проблем» разработал и освоил в серийном производстве специальный пожарный извещатель типа ИП-211-1, имеющий уникальные технические характеристики, полностью соответствующие или превосходящие зарубежные аналоги, а именно: извещатель способен работать в диапазоне температур от -30 до +1000С и относительной влажности до 98%, а также может эксплуатироваться в включения системы автоматического пожаротушения. Как известно, все другие типы извещателей после аварийного включения системы подлежат замене.

Извещатели ИП-211-1 (рис. 11.16) имеют герметичное снование с клеммной колодкой для подключения двухпроводной линии через сальниковые вводы или полудюймовые резьбовые соединения.
В настоящее время «Институт физико-технических проблем» Минатома РФ разработал первый отечественный высокочувствительный аспирационный (проточно-ионизационный) пожарный извещатель типа ИП-211-2 (рис.11.17). Извещатель обеспечивает
сигнализацию при появлении микроколичеств дыма (до 0,1 мг/м3) в воздухе защищаемых помещений

Рис. 11.16. извещатель ИП-211-1

при принудительной прокачке воздуха через извещатель. Воздух забирается из контролируемых помещений с помощью трубок длиной до 100 метров с перфорационными отверстиями. Он способен осуществлять защиту технологических установок АЭС (ядерные реакторы, кабельные траншеи, центральные щиты управления и другие, наиболее ответственные узлы и агрегаты, где не могут быть установлены никакие другие типы пожарных извещателей. Извещатель так же предназначен для использования при защите высоких строительных конструкций (ангары, склады).
Использования аспирационных извещателей, как у нас в стране так и за рубежом показывает, что чувствительность и помехозащищенность таких извещателей выше чем у традиционных точечных оптико-электронных ДПИ..
Наиболее эффективно аспирационные системы используются на практике для защиты высокостеллажных складов, тоннелей, различного рода ангаров для стоянки и размещения транспорта, в том числе самолетов.

Дымовые извещатели полупроводниковые фотоэлектрические серии ИП-212–5М3(ДИП-3М3)

Дымовой пожарный извещатель ДИП-3М3 предназначен для круглосуточной непрерывной работы с пультом ППК-2, УОТС-1, "Сигнал-42" и др. Извещатель представляет собой единую конструкцию, состоящую из корпуса и крышки, соединенных винтами. В извещателе применена горизонтально вентилируемая оптическая система.
На лицевой поверхности извещателя расположен индикатор срабатывания. Некоторые разновидности конструкции ИП-212 имеют встроенную кнопку для проверки работоспособности ДПИ. Оптический узел конструктивно объединяет фотоприемник (фотодиод) VD1 и излучатель (светодиод) VD4, работающие в инфракрасном диапазоне таким образом, чтобы их оптические оси пересекались под углом 1200, а область, образуемая пересечением телесных углов поля зрения фотоприемника и излучателя, является областью, чувствительной к дыму. При отсутствии дыма в зоне обнаружения конструкция оптической системы должна обеспечить максимальное поглощение мощности излучателя и в идеале полное отсутствие, а в реальности минимальное попадание этого излучения на приемник. При попадании дыма в обнаружительную камеру инфракрасное излучение рассеивается (пере отражается, преломляется) его частицами, что приводит к значительному увеличению попадаемой на приемник мощности излучения, фиксируемое электронной схемой извещателя.
Основными узлами и элементами извещателя являются (рис. 11.18): задающий тактовый генератор D1,D2., усилитель тока светодиода VD4 на транзисторах VT3,5,7 , усилитель сигнала D2, ключевой элемент VT1, реверсивный счетчик В3, устройства формирования сигнала "Пожар4,6".
При наличии дыма в чувствительной области (оптическом узле) извещателя излучение светодиода VD4, отражаясь от частиц дыма, поступает на фотоприемник VD1, импульсный электрический сигнал с которого усиливается операционным усилителем D2. Импульсы отрицательной полярности с выхода D2 поступают на вход ключевого элемента VT1, который имеет уровень срабатывания около 400 мВ. Импульсы положительной полярности с коллектора VT1 поступают на вход 10 счетчика D3. При появлении первого импульса на входе 10 D3 на выходе 7 появляется логический сигнал "1".
При наличии последовательности из 4-х импульсов на входе 10 D3 срабатывает устройство формирования сигнала "Пожар". Возврат извещателя в дежурный режим из режима "пожар" осуществляется отключением напряжения питания на время не менее 1,5 с.
Порог срабатывания 0,05-0,2 дБ/м. Инерционность 5с. Допустимая скорость воздушных потоков до 10 м/с.
Модификациями извещателя являются разработки ИП-212-39; ИП-212-41; ИП-212-43; ИП-212-44; ИП-212-53; ИП-212-54, ИП-212-5СУ и др. В основе конструкции перечисленных ДПИ положен одинаковый принцип обнаружения дыма. Извещатели отличаются различной величиной напряжения питания и источниками питания, двух или четырехпроводными шлейфами АПС, наличием встроенной звуковой сирены, специальной розеткой подключения, различными габаритами, наличием монтажных устройств крепления, конструкциями отверстий дымозабора, параметрами помехозащищенности и др.
Серия извещатели ИП212-54Н (низковольтные), ИП212-54Р (релейные) и ИП212-54Т (токовые) с большим числом модификаций выполнены в едином малогабаритном типаже, при этом уменьшение размеров достигнуто за счет более компактного размещения печатной платы и элементов при сохранении размеров зоны обнаружения как у стандартных типов ДПИ. ИП-212-54 предназначен для применения в системах пожарной сигнализации в качестве точечного порогового извещателя дыма и совместим со всеми отечественными пожарными приемно-контрольными приборами, а с модулями МС-03 и МС-04 - еще и с большинством импортных охранно-пожарных приборов.

Отличительной особенностью ИП212-53 является наличие встроенной звуковой сирены и при срабатывании извещателя, наряду с формированием традиционных тревожных сигналов (электрического в шлейфе сигнализации и оптического на извещателе и выносном устройстве), дополнительно генерируется звуковой сигнал оповещения.