Главная

Найти:

на:

tehinfo-m.narod.ru Narod.RU Яндексе

 

Лекция №1                                                                                                                                    Основные сведения об устройствах пожарной и охранно-пожарной сигнализации.
*Краткая историческая справка:         
Прототипом современной пожарной сигнализации в прошлом была пожарная каланча. Со штатом пожарных служителей, которые оповещали о возникновении пожара в какой-либо части населенного пункта. С ростом городов и этажности зданий каланча утратила свое назначение. И ей на  смену стали приходить механические и электрические приспосбления, предназначенные для обнаружения и сигнализации о пожаре. Первые попытки создать автоматические устройства оповещения относятся к 40 гг 19 века.
В 1846г российский журнал «Отечественные записки» поместило описание некого устройства, изобретенного в Англии. Оно предназначалось для использования в жилых домах и включало в себя металлическую горю, подвешенную на протянутый через комнату шнур. При резком повышении  температуры шнур перегорал, а гиря падала на взрывное устройство и звук взрыва извещал всех жителей дома о опасности. Подобного рода извещатели использовались и в промышленности.  В фабричных помещениях под потолком протягивали тонкий жгут, на одном конце которого подвешивали все тот же груз, правда при падении груза происходил не взрыв, а приводился в действие пружинный колокол, подавая сигнал о тревоге. На одну из подобных конструкций в 1867г была выдана привелегия(аналог современных патентов) изобретателю Карлу Геону.
Механические системы применялись недолго, за сравнительно короткий промежуток был создан ряд электрических систем, основанных на изменении формы, объема жидкости или пружине. Эти системы использовались для прерывания цепи электрического тока. Одна из подобных конструкций в 1884 была предложена жителям Санкт-Петербурга Гельбортом. На сосуд с жидкостью навинчивали металлический полушар с расположенной в нем контактной системой. Сам сосуд закрывали пробкой со стержнем, который при обычной температуре не касался контактной системы. При повышенной температуре жидкость закипала и, расширяясь, давила на пробку со стержнем, который и замыкал контактную систему извещателя. Из известных такого типа извещателей того времени наибольшую известь получили извещатели фирмы Siemens. Извещатели, срабатывающие при повышении критической температуры, относились к сигнализаторам максимального действия. Имелись еще и дифференциальные сигнализаторы, вырабатывающие сигнал тревоги при определенной скорость нарастания температуры охраняемого помещения.
В 1886г выдается патент на электроавтоматический аппарат для подачи сигналов о пожаре. Среди изобретателей данного аппарата значились двое российских подданых: Шламбаун и Стыкульковский. Аппарат представлял собой комбинированный извещатель, который срабатывал как при определенной скорости нарастания температуры, так и при повышении температуры в помещении. Первый образец был выполнен из циллиндрического сосуда, в нижней части которого герметически крепилось одно из колен U-образной трубки. Эта камера до определенной высоты наполнялась ртутью, сосуд сверху плотно закрывался крышкой с небольшим отверстием. А отверстие закрывалось пробкой из пористого материала. Через пробку вставляли стержень, один конец которого плотно прижимался к электрическому контакту, а другой конец погружался в ртуть по U-образной трубке. При нормальной температуре ток проходил через извещатель, если же температура поднималась даже на незначительную величину, то воздух расширялся, не производя давление на ртуть, так как выходил через пористую крышку, а при резком повышении температуры нагретый воздух не успевал выйти из сосуда и давил на ртуть, в результате чего ее уровень опускался ниже конца стержня, цепь при этом размыкалась.
В 1897г аналогичная конструкция появилась в Вейхе(Германия). В 80х годах 19 столетия испанцы предложили извещатели, основанные на использовании деформации биметаллических пластинок под воздействием тепла.
Русский ученый в 1899 году Яков Козаков получил патент на автоматический пожарный контакт, выполненный из цинковой рамы и закрепленной на ней пластины того же материала. При плавных изменениях температуры изменения пластины и рамы были одинаковыми. При резком повышении температуры пластина принимала температуру окружающей среды и расширялась, но так как она была закреплена на пассивной раме, она изгибалась, замыкая электрическую цепь.(Например «Теплозвон» Рис. 1.1)
*Развитие и современное состояние средств пожарной сигнализации.
Соответственно с наиболее характерными признаками возникновения пожара все автоматические средства обнаружения принято делить на 4 основных типа:
1)Средства обнаружения аэрозольных продуктов термического разложения.(Например, дымовые пожарные извещатели).
2)Средства обнаружения невидимых газообразных продуктов термического разложения.(Например, газовые извещатели).
3)Средства обнаружения конвективного тепла от очага пожара.(Например, тепловые извещатели).
4)Средства обнаружения оптического обнаружения пламени очага пожара.(Например, пожарные извещатели пламени).
В тех случаях, когда невозможно применение автоматических систем, применяют ручные. Наибольшее распространение получили тепловые и дымовые пожарные извещатели. Это объясняется спецификой начальной фазы процесса горения большинства пожароопасных веществ. И, наконец, простотой конструкции этих извещателей.
В тепловых пожарных извещателях широко используется термоэлектрический эффект. Это явление изменения при определенных температурах магнитных свойств ферромагнитных материалов или механических свойств легкоплавких спаев, либо линейных размеров металлов.
Первый отечественный автоматический пожарный извещатель массового применения был разработан в 60х годах 20 столетия во ВНИИПО пожарной обороны. Назывался он ДТЛ(Рис. 3). Он сигнализировал о повышении температуры воздуха в помещении выше 72?. И относился к ????? однократного действия. Принцип действия такого извещателя на разрушении под воздействием температуры легкосплавного соединения двух пружинящих пластин, которые спаяны сплавом вуда, реагирующие на температуру. На этапе остановления отечественной автоматической сигнализации ДТЛ сыграл значительную роль благодаря простоте своей конструкции. В 1984г этот извещатель был модернизирован в целях устранения недостатков.(Невозможность тестирования и инерционность). ИП-104 пришел на смену(ИТМ – извещатель термомагнитный). Далее – модернизирован и массово выпускался ИП105. Пожарный извещатель ИТМ является извещателем мноократного действия, что позволяет осуществлять контроль его работоспособность в установках пожарной сигнализации. В качестве термочувствительного элемента в извещателе применяется герметизированный магнитоуправляемый контакт(геркон). Это объединенный в единый конструктиынй узел с термочувствительной магнитный системой, состоящей из 2х кольцевых магнитов и расположенного между ними термочувствительного ферритового магнитопровода.
Дальнейшим развитием стало создание максимально дифференциального теплового пожароизвещателя. Эти извещатели срабатывали как при повышении температуры окруж воздуха до некоторого порогового значиния, определяемого его настройкой, так и при достижении определенной скорости повышения температуры в воздухе. Такие пожарные обладали малой инерционностью и способны обнаруживать малые очаги пожара. К максимально дифференциальным извещателям относился ИП101-2. Он же имел встроенный оптический сигнализатор срабатывания. В дымовых пожароизвещателях в основном используется фотоэлектрический принцип действия, заключающийся в регистрации оптического излучения, отраженного от частичек дыма, попадающего в дымовую камеру.
На смену морально и техническо устаревшим пожарным извещателям были разработаны и освоены новые модели пож извещателей и контрольных приборов со значительно лучшими экксплуатационными показателями долговечности, надежности и экономичности, выполненные на современной элементной базе, к таким извещателям относились:
Радиоизотопный пожарный извещатель РИД6Н;
Фотоэлектрические дымовые извещатели ДИП1, ДИП2, ДИП3;
Световой пожарный извещатель ультрафиолетового излуения пламени ИП329(аметист);
Взрывозащиенные тепловые извещатели ИП103.
Отличительной особенностью новых извещателей являлось наличие в их конструкции встроенного кнопочного имитатора для проверки работоспособности извещателей при регламентных работах. Проверку извещателя стали проверять нажатием кнопки, расположенной на центральной части извещателя. Эти извещатели более чем в 100 раз превосходили по экономичности извещатели первого поколения, в несколько раз повышали предел чувствительности, долговечности и надежности и не требовали отдельного источника питания. Электрическое питание этих извещателей осуществлялось непосредственно по двухпроводному шлейфу пожарной сигнализации, что значительно повышало их надежность и сокращало расходы на монтаж пожарной сигнализации.
При создании нового комплекса технических средств пожарной сигнализации особое внимание было уделено разработке линейных дымовых оптико- и электронных устройств обнаружения загорания. Разработанные в 80х годах два КИПа пожарных извещателей типа серии ИДПЛ позволило восполнить существенный недостаток в средстве обнаружения пожара в повещении с высотой перекрытия более 12м, где применение точечных дымовых или тепловых извещателей малоэффективно.
Особенности конструкции и технические возможности линейных дымовых пожарных извещателей позволяют полностью герметизировать или изолировать от влияния среды тот объем, где расположены основные элементы его электрической схемы, подверженные разрушительному действию паров агрессивных сред или агрессивных веществ. Это обстоятельнство позволяет эксплуатировать оптикоэлектронные извещатели не только на промышленных объектах, но и в помещениях животноводческих, птицеводческих комплексов, где обычные пожарные извещатели не способны функционировать длительное время в специфических условиях агрессивных сред.
Разработанные световые пожарные извещатели ультрафиолетового излучения(аметист)превосходили в 80е годы зарубежные аналоги по экономичности, чувствительности и, в первую очередь помехозащищенности. Конструктивные особенности извещателей «аметист» позволяли эксплуатировать его в производственных помещениях с содержанием пыли. Пожарные извещатели, реагирующие на излучение открытого пламени, наибольшее развитие получили применительно к отраслям промышленности, где обращаются взрывчатые материалы, ЛВЖ, горючие газы. Основным преимуществом этих извещателей является повышенное быстродействие а также независимость времени срабатывания от направления воздушных потоков в защищаемом помещении, а также перепадов температур, высоты потолка, перекрытий, конфигураций помещения.
Вместе с тем для извещателей  пламени в большей степени проявляется проблема обеспечения требуемой помехозащищенности от прямого и отраженного источником искусственного и естественного освещения(например, от грозовых разрядов. Решение этой проблемы приводит к усложнению схемных и конструктивных решений извещателей. Извещатели данного класса разрабатываются на основе фотопреобразователей, чувствительных к излучению пламени ультрафиолетового и инфракрасного областей спектра. Преобразователи видимого излучения практически не используются в связи с существенными трудности по помехозащищенностями. Аибольшей чувствительностью обладают извещатели пламени на основе УФ фотопреобразователей. Однако, использование этих преобразователей накладывает ряд ограничений на эксплуатационные характеристики извещателей. Это проблемы и низкого значения фоновой освещенности, малого срока службы, высокого напряжения питания. К недостаткам можно отнести также невозможность регистрации низкотемпературных очагов и повышенную чувствительность к ионизирующим излучениям.
В последнее время при разработке тепловых извещателей широкое применение получили материалы с эффектом памяти формы. В основе этого эффекта лежат термоупругие реакции, характерные для ряда металлических сплавов, например никерид-титан. Условия этих реакций позволяют использовать простые тепловые извещатели многоразового действия. В 90х ряд разработанных дымовых извещателей, в основу которых положен принцип регистрации ионизационного тока в воздушной среде при проявлении в нем частичек дыма. Ионизация в воздушной среде в ионизационных камерах таких извещателей осуществляется, как правило, источником радоактивного излучения. Известны другие источники и способы ионизации газовоздушной среды дымовых пожарных извещателей, например, ионизации в поле высоковольтного электрического заряда. Использование этого принципа при разработке извещателей позволяет существенно повысить их чувствительность, однако реализация связана со значительными трудностями технологического характера. В данный момент созданы источники, которые используются в пожарных извещателях, так называемые счетчики фотонов, которые позволяют уменьшить диапазон температур чувствительности датчика, например до +40?С.
В извещателях пламени инфракрасного диапазона в качестве приемников излучения наибольшее применение получили фотодиоды и фоторезисторы. Анализ спектральных характеристик пламени различных горючих материалов (а также характеристика помех) показал, что для устойчивой работы извещателей (к световым помехам) максимум спектральной чувствительности должен находиться в области 2,7-4,3 мкм. А большинство же серийных выпускаемых ИК-приемников общего применения имеют спектральные характеристики более короткого излучения.
Принимались попытки создания комбинированного ИК и УФ – извещателя пламени, структура которого была быпредназначена для максимальной защищенности и являлачь бы оптимальной, но существенная разница в чувствительности применяемых на сегодняшний день известных разработок ИК и УФ  - преобразователей не позволило в полной мере реализовать преимущества такой структуры.
В последнее время получили наибольшее распространение работы по созданию извещателей, реагирующие на газообразные продукты горения.  Поскольку для начальной стадии развития очагов возгорания характерно интенсивное газообразование, сопровождающееся выделением окиси углерода, углеводорода, двуокиси углерода, водорода, применение газовых пожароизвещателей может оказаться весьма эффективным. Наиболее эффективными сейчас являются разработки газоывых пожарных извещателей, реагирующих на окись и двуокись углерода. В газовых пожарных извещателях в основном применяется полупроводниковые газовые сенсоры и датчики на основе электрохимических преобразователей. Работа полупроводниковых сенсоров основана на доокислении газов на поверхности, нагретой до 400? полупроводниковой пленки окислов металлов, имеющей при этом внутренне активное сопротивление. В датчиках на основе электрохимического преобразователя под воздействием газов изменяется проходящий через него ток при постоянном потенциале. Основная проблема при создании газовых пожароизвещателей является их токопотребление.
Накопленный отечественный и зарубежный опыт применения систем пожарной сигнализации свидетельствует о том, что проблема пожарной безопасности в настоящее время не может быть успешно решена с помощью только одного типа пожарных извещателей. Поэтому единственно правильным путем максимального использования возможностей автоматических систем пожарной сигнализации является создание и широкое применение комплекса средств обнаружения загораний по всем информационным факторам и признакам пожара.
Одним из первых пунктов отечественнных пожарных сигнализаций, который заменил громоздкие и с ограниченными тактическими возможностями и ненадежные в эксплуатации станции пожарной сигнализации стал десятилучевой пункт пожарной сигнализации ППС-1. Отличительной особенностью этого прибора явились повышенная информативность о состоянии линий связи и пожарных извещателей. Также наличие встроенного сервисного блока для проведения оперативного диагностического контроля функционирования основных узлов пульта и возможность индивидуального трехпозиционного программирования режимов его работы по каждому из 10 учений. С целью снижения вероятности случайного запуска установки автоматического пожаротушения в пульте ППС-1 было предусмотрено формирование сигналов о пожаре при срабатывании не менее двух пожарных извещателей в соответствующем режиме, что почти на порядок снижало вероятность ложных срабатываний одиночных пожарных извещателей. Однолучевые приемные контрольные устройства, разработанные в 1974 году в силу чрезвычайного потребления народного хозяйства на автономных объектах установками автоматического пожаротушения было создано для обеспечения электропитания и обработки информации от дымовых извещателей.
Общим техническим недостатком ППК периода 60-70х гг являлось то обстоятельство, что они были рассчитаны на совместное применение только с одним, реже с двумя типами пожарных извещателей. Учитывая ограниченые технческие и тактические возможнсти таких средств пожарной сигнализации, а также возросшую номенклатуру производимых средств, в 80х гг был создан и пущен в промышленное производство шестидесятилучевой универсальный ППК и на его основе пожароизвещательная установка РУПИ1. Оба этих прибора были рассчитаны на своместную эксплуатацию с любым типом электроконтактны х тепловых пожарных извещателей с бесконтактными дымовыми пожарными извещателями, а также с извдещателями, произвоимыми, например, в странах восточной Европы.
ППС-3 осущ прием и  сигнал, а также обеспечивал электопитание активных пожароизлучателей в каждом из 6 независимых лучей, конструкцией прибора был предусмотрен сервисный блок полуавтоматического диагностического контроля. Также он выпускался в 3х модификациях: на 20, 40 и 60 лучей. Характерной особенностью созданных в конце 80х годов средств автоматики отличалось применение линейных и цифровых интегральных микросхем.
Переход на интегральные микросхемы являлся только первым этапом совершенствования противопожарной защиты.
Следующим шагом стал переход на качественно новую ступень, заключающуюся на переходе на цифровые методы преобразования и кодирования информации.
Большинство находящихся в настоящее время в эксплуатации систем пожарной сигнализации, как отечественных, так и зарубежных производителей, имеют радиально-лучевую структуру построения. Такая структура оправдана наиболее простой схемотехнической реализацией, обеспечивающей однозначность расшифровки вида и адреса тревожного сообщения.
В настоящее время получила развитие новая концепция построения систем пожарной сигнализации, в соответствии с которой следует осуществить переход на полностью цифровые методы обработки информации от средств обнаружения загорания и использования микросхем с большой степенью интеграции. Такая система характеризуется тем, что пожарный извещатель заменяется сенсорным чувствительным элементом, функции которого ограничиваются измерением контролируемых параметров окружающей среды и передачей этих данных по каналу связи на устройство обработки информации, которая по оптимальным статистическим алгоритмам преобразования и оценкам параметров сигналов делает вывод об обстановке в помещении по нескольким каналам связи одновременно. Серийно выпускаемые в настоящее время отечественные ППК, как правило, имеют жесткую структуру и работают лишь с радиальными шлейфами и с неадресуемыми пожарными извещателями. Они не позволяют обеспечить документирование информации о загорании и техническом состоянии пожарных извещателей. Таким образом, на основе анализа систем развития пожарной сигнализации, а также последние дотижения радиоэлектронных и информационных технологий, можно сформулировать основные требования, которым должна удовлетворять современная пожарная сигнализация.

Для пожарных извещателей:
1)Повышенная надежнсть и достоверность предоставляемая надежность тревожного извещения.
2)Наличие автоматической регулировки усиления.
3)Возможность ступенчатой регулировки чувствительности.
4)Резкое сокращение радиоактивности ионизационных извещателей.
5)Уменьшение габаритов извещателей.
6)Введение идентификации каждого отдельного извещателя.
Для станции пожарной сигнализации:
1)Использование микропроцессорной элементной базы и цифровых методов обработки информации.
2)Возможность передачи информации с нескольких ППК на центральный диспетчерский пульт.
3)Автоматический контроль состояния пожарных извещателей. И определение неисправных.
4)Возможность программирования работы станции и управления различными техническими средствами в зависимости от конкретных условий эксплуатации.
5)Автоматический контроль линий связи с определением участка, на котором произошло повреждение.
6)Автоматический контроль работоспособности оснвных узлов системы.