Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Основные пожарные извещатели. Учебное пособие.pdf
41
Принцип действия изотопных дымовых извещателей основывается
на фиксации, регистрации изменений показателей электротока, проходящего через ионизированные молекулы воздушной среды в чувствительном элементе датчика, при воздействии на них мелких частиц летучих
продуктов реакции горения.
При попадании таких частиц в камеру датчика ионизационного дымового извещателя они за счет разности электрических потенциалов присоединяются к ионам, что снижает скорость их движения и, как результат,
силу тока; при снижении их количества, удалении из чувствительного
элемента устройства – сила тока начинает расти.
Уменьшение силы электрического тока, проходящего через ионизированный воздух, до порогового/критического значения, установленного
настройками изделия, воспринимается устройством как признак обнаружения очага пожара в контролируемой зоне, защищаемом помещении;
с формированием, передачей тревожного сообщения на приемноконтрольную аппаратуру установки АПС или блок управления системы
автоматического пожаротушения [11].
По своей эффективности, ионизационный пожарный извещатель –
одна из последних ступеней технического развития дымовых пожарных
извещателей, сравнимая по чувствительности, скорости обнаружения характерных признаков процесса горения с образованием дымов, минимальной инерционности лишь с газовыми, аспирационными и проточными системами. При этом основные характеристики ионизационных
пожарных извещателей превышают показатели оптико-электронных
устройств, предназначенных для таких же целей.
Ионизационные пожарные извещатели способны обнаруживать очаг
возгорания не только на самой ранней стадии по появлению летучих частиц реакции горения, но и реагируют на любой их размер; а также цвет,
зависящий от физико-химических параметров пожарной нагрузки в защищаемых помещениях, так называемый серый и черный дым; что недоступно большинству других автоматических устройств, фиксирующих
образование дымового потока [11].
Из-за сложности производства, технического контроля при создании
подобных устройств, необходимости утилизации и дезактивации, отслуживших свой срок ионизационных пожарных извещателей производство и
тестирование возможно только на специализированных предприятиях атомной промышленности. Это объясняет высокую стоимость данных изделий.
В силу наличия в них, пусть и в допустимых государственными нормами, небольшого количества радиоактивных веществ внутри миниатюрных
радиоизотопных излучателей, являющихся неотъемлемым элементом конструкции в большинстве моделей изделий и из-за сформировавшегося негативного общественного мнения к любым источникам ионизирующего излучения ионизационные пожарные извещатели серийно не производятся [11].
42
Рис. 18. Типовая конструкция ионизационного извещателя
Согласно определению, данному в ГОСТ Р 53325–2012, это автома-
тическое устройство обнаружения очага возгорания, способ действия которого основывается на изменении значений электрического тока, проходящего через искусственно ионизированный воздух, при появлении в них
дымовых частиц, образовавшихся в процессе горения твердых, жидких
материалов. Основные элементы и конструкция ионизационного извещателя представлена на рис. 18 [11].
По контролируемому признаку пожара, конструкции изделий, техническому устройству чувствительных элементов датчиков, способу обнаружения дымовых частиц к ионизационным пожарным извещателям относят два вида:
1) радиоизотопные;
2) электроиндукционные.
Дымовой ионизационный (радиоизотопный) извещатель – это по-
жарный извещатель, принцип действия которого основан на регистрации
изменений ионизационного тока, возникающего в результате воздействия
на него продуктов горения.
Радиоизотопные дымовые пожарные извещатели в качестве чувстви-
тельного 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 электро-
дами возникает электрический ток Iи. Работа ионизационной камеры показана на рис. 19 [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 интенсив-
43
Рис. 19. Принцип действия изотопной камеры извещателя
ности излучения радиоактивного элемента, показывает наличие трех основных участков.
На рисунке 20 представлена схема и внешний вид радиоизотопного
дымового извещателя КИ-1.
Подобный извещатель эффективен в дымах любой природы, но особенно эффективен для обнаружения возгораний, сопровождающихся появлением так называемых «черных» видов дыма, характеризующихся высоким уровнем поглощения света [11].
Однако наряду с описанными выше достоинствами радиоизотопные
извещатели имеют существенный недостаток, о котором не следует забывать. Речь идет об использовании в конструкции извещателей источника
радиоактивного излучения.
В связи с этим возникают проблемы соблюдения мер безопасности
при эксплуатации, хранении и транспортировке, а также утилизации
извещателей после окончания срока эксплуатации.
Принцип действия электроиндукционных извещателей несколько
отличается от принципа детектирования радиоизотопных извещателей.
Аэрозольные частицы перемещаются из окружающей среды в цилиндрическую трубку (газоход) при помощи электрического насоса и попадают в зарядную камеру.
Рис. 20. Схема и внешний вид дымового извещателя КИ-1
44
Под воздействием униполярного коронного разряда, частицы приоб-
ретают объемный электрический заряд и, двигаясь далее по газоходу,
попадают в измерительную камеру, где наводят на ее измерительном
электроде электрический сигнал, пропорциональный объемному заряду
частиц и, следовательно, их концентрации.
Сигнал с измерительной камеры попадает в предварительный усилитель и далее в блок обработки и сравнения сигнала. Датчик осуществляет
селекцию сигнала по скорости, амплитуде и длительности и выдает информацию при превышении заданных порогов в виде замыкания контактного реле.
Структурная схема электроиндукционного пожарного извещателя
представлена на рис. 21 [12].
Конструктивно, измерительная линия представляет из себя цилиндрический газоход, на входе которого расположена зарядная камера типа
игла-цилиндр, а на выходе измерительный электрод-кольцо и побудитель
расхода воздушной смеси.
Основным параметром электроиндукционного пожарного извещателя, который позволяет применить плавающий порог, является его чувствительность, которая позволяет обеспечить устойчивый уровень электрического сигнала, пропорционального весовой концентрации аэрозоля,
во всем его возможном диапазоне изменения.
В СП 5.13130.2009, о требованиях к проектированию систем АПС,
АУПТ, выбор точечных дымовых пожарных извещателей рекомендовано
выполнять в соответствии с их чувствительностью к различным типам
Рис. 21 Структурная схема электроиндукционного извещателя:
1 – высоковольтный модулятор; 2 – регулятор напряжения; 3 – блок питания;
4 – усилитель; 5 – блок обработки информации; 6 – зарядная камера,
электрод кольцо; 7 – зарядная камера, электрод игла; 8 – конденсатор;
9, 10 – резистор; 11 – стабилитрон; 12 – индукционный электрод; 13 – светодиод;
14 – побудитель расхода аэрозоля; F – формируемый выходной сигнал
45
дыма. По этому характерному показателю ионизационные пожарные
извещатели находятся вне конкуренции среди подобных устройств, в том
числе эффективно выявляют «черный» дым [11, 12].
3.2. Оптические дымовые извещатели
Оптический дымовой извещатель, по определению СП 5.13130.2009 –
это техническое устройство, реагирующее в автоматическом режиме на
появление летучих дымовых продуктов процесса горения, влияющих,
имеющих возможность изменять излучение в различных сегментах спектра – видимом свете, ультрафиолете, инфракрасном диапазоне.
Измеряемой характеристикой, фиксирующей появление признака
пожара в защищаемом помещении, является удельная оптическая плотность газовоздушной среды, вычисляемая как отношение оптической
плотности к оптической длине луча. Внешний вид современных оптикоэлектронных пожарных извещателей представлен на рис. 22 [11].
Оптико-электронный линейный пожарный извещатель – это двух-
компонентное устройство, состоящее из приемника и излучателя или единого блока излучателя/приемника, реагирующее на появление дымовых
газов между ними или блоком универсального датчика и отражателем.
По ГОСТ 53325–2012 линейный оптико-электронный извещатель –
это пожарный датчик, который формирует оптический луч, пронизывающий контролируемую зону газовоздушной среды помещения вне устройства, определяющий характерный признак пожара по ослаблению интенсивности луча при появлении задымления. Кроме того, в этом документе
даны следующие определения:
– передатчик – блок извещателя, генерирующий оптическое излу-
чение;
Рис. 22. Внешний вид современных
оптико-электронных пожарных извещателей
46
– отражатель – элемент линейного дымового извещателя, служащий для изменения направления оптического луча, генерируемого передатчиком;
– оптическая длина – самое короткое расстояние, по которой идет
луч от передатчика до приемника.
На рисунке 23 представлена схема работы линейного оптикоэлектронного дымового извещателя по схеме приемник–передатчик и
приемо-передатчик–отражатель [11].
Приемопередатчик линейного дымового извещателя – это универсальное устройство, объединяющее в одном корпусе изделия оба элемента. Излучатель/приемник, блок приемопередатчика жестко, неподвижно
устанавливают на стенах, столбах, колоннах, перегородках так, чтобы ось
оптического луча проходила на расстоянии не меньше 0,1 м, не больше
0,6 м от нижней точки конструкции перекрытия; а допустимые расстояния
между ними, так же, как и ширина контролируемой зоны, определяется
для каждого конкретного изделия, по данным технического паспорта.
Рис. 23. Схема работы линейного оптико-электронного дымового извещателя
по схеме приемник–передатчик и приемо-передатчик–отражатель
47
Дымовой оптико-электронный аналоговый – это датчик дыма, который отличается от пороговых моделей изделий, тем что он фиксирует
не достижение критического значения плотности газовоздушной среды
в защищаемом помещении, а ее изменения в реальном времени; что гораздо более эффективно для раннего обнаружения очага возгорания по
появлению летучих газообразных, аэрозольных смесей в результате пиролиза, тления твердых материалов в пожарной нагрузке [11].
Адресно-аналоговый оптико-электронный дымовой – это одно из самых новых устройств для эффективного обнаружения малейших признаков появления летучих продуктов горения в контролируемой зоне.
По сути, он является комбинированным дымовым пожарным извещателем, так как определяет характерные признаки очага горения не только
по достижению порового значения падения оптической плотности воздуха в помещении, но и по его дифференциальному изменению за установленный настройками период; что гораздо более надежно, ведь контроль
производится сразу по двум параметрам [11].
Дымовой оптико-электронный адресно-аналоговый извещатель –
это прибор, питаемый по шлейфу установки АПС, и имеющий встроенный звуковой пожарный оповещатель, рекомендован СП 5.13130 для
применения в качестве технического средства как для точного определения места возникновения очага возгорания по появлению дыма, так для
локального оперативного оповещения людей, находящихся в общественных зданиях, включая гостиницы, экспозиционные залы музеев, картинных галерей, читальные залы библиотек, объект торговли; а также для
установки в помещениях цехов промпредприятий, складов с постоянным,
сменным нахождением работников [11].
Использование дымовых оптико-электронных адресно-аналоговых
извещателей со встроенным звуковым извещателем о пожаре в составе
установок АПС, автоматического пожаротушения не означает возможности не проектировать, монтировать системы для оперативного оповещения людей, находящихся в зданиях на момент возникновения чрезвычайной ситуации [11].
Дымовой оптико-электронный пожарный извещатель – это прибор,
который с помощью чувствительного элемента датчика определяет появление очага возгорания, в т.ч. процесс пиролиза, тления, образования дымовых газов на самых ранних стадиях развития, намного раньше как максимальных, так и дифференциальных, максимально-дифференциальных
тепловых устройств [11].
Именно с этим связано объяснение нормативных требований о необходимости установки дымовых ИП на объектах с массовым пребыванием
людей – в торгово-развлекательных, музейно-выставочных, административных, деловых центрах; учебных заведениях любого уровня образования – от детских садов до университетов; спортивных сооружениях, развлекательных учреждениях; а также для защиты всех объектов независи-
48
мо от функционального назначения, количества посетителей, работников,
где пожарная нагрузка в помещениях при возникновении очагов возгораний склонна к дымообразованию [11].
Наибольшее распространение при проектировании, создании
схем/структур автоматических установок АПС, систем пожаротушения
различных объектов защиты получили оптико-электронные точечные
датчики дыма, которые по ГОСТ Р 53325–2012, способны поглощать,
отражать или рассеивать оптическое излучение в небольшом объеме;
намного меньшем, чем все пространство защищаемого помещения [11].
Другими словами, точечный оптико-электронный датчик дыма реа-
гирует на признаки/факторы появления очага возгорания в компактной,
ограниченной как его техническими возможностями, так и высотой установки на потолке, под перекрытием помещений защищаемого объекта.
Так, по табл. 13.3 СП 5.13130.2009, площадь, контролируемая точечным
дымовым датчиком, не превышает 85 м2 при высоте установки 3,5 м.
Принцип действия точечных оптико-электронных датчиков основан
на способности инфракрасного излучения рассеивать так называемый серый дым, выделяющий при горении большинства твердых материалов
(рис. 24) [11].
В то же время они, в отличие от ионизационных пожарных извещателей, практически не реагируют на «черный» дым, образующийся при горении тяжелых нефтепродуктов, многих полимеров, пластиков/пластмасс,
другой продукции предприятий органического синтеза [11].
Конструкция любого точечного дымового датчика предполагает
наличие разъемного основания с четырьмя контактами/клеммами, крепящегося к потолку, чаще всего называемого монтажной розеткой, необходимого как для удобства, быстроты установки извещателя, контроля его
работоспособности; так и для упрощения регламентных процедур при
проведении регулярного технического сервиса по проверке, очистке,
настройке при необходимости этих устройств обнаружения возможных
очагов пожара. Точечные оптико-электронные датчики дыма, маркируемые по НПБ 76-98 аббревиатурой ИП 212-ХХ, применяют для обнаруже-
Рис. 24. Принцип действия точечного оптико-электронного извещателя
49
ния признака возгорания эффект рассеивания луча светодиода в составе
конструкции на мельчайших дымовых частицах, попавших в измерительную камеру датчика [11].
3.3. Аспирационные дымовые извещатели
Аспирация – это принудительный отбор загрязненной воздушной
среды, газов, выбросов пыли от технологического оборудования, из производственных помещений за счет использования вентилятора, создающего разряжение в приемных трубопроводах. Является разновидностью
промышленной вентиляции.
Пожарный аспирационный извещатель – это автоматический пожар-
ный извещатель, обеспечивающий отбор через систему труб с воздухозаборными отверстиями и доставку проб воздуха (аспирацию) из защищаемого помещения (зоны) к устройству обнаружения признака пожара (дыма, изменения химического состава среды).
Приемный блок аспирационного извещателя, предназначенный для
определения наличия частиц дыма, комплектуется специальным сверхярким источником света и специальным фотоприемником. Также в блоке
монтируется аспиратор и система анализа состояния воздушной среды,
основанная на эмпирических моделях задымления.
На рисунке 25 показан принцип действия аспирационного дымового
извещателя [11].
Для работы блока извещателя необходим монтаж одного или
нескольких трубопроводов (по определенным топологиям) с расположенными на рассчитанном расстоянии калиброванными отверстиями, для
постоянного отбора проб воздушной среды из контролируемой зоны.
Общая схема системы установки аспирационного извещателя пока-
зана на рис. 26.
Рис. 25. Принцип действия аспирационного дымового извещателя:
1 – воздушный поток из контролируемой зоны; 2 – сверхяркий источник света;
3 – фотоприемник
50
Рис. 26. Схема системы контроля аспирационным извещателем
Блок автоматического пожарного извещателя, как правило, монтируется в удобном для контроля и обслуживания месте вне контролируемых
помещений, что дает ему максимальную защищенность от любых внешних воздействий. Длина приемного трубопровода современных аспирационных извещателей превышает 100 м [11].
Для очистки проб воздуха от пыли используются фильтры. Для удаления влаги воздуха используются специальные сборники конденсата.
Для работы во взрывопожароопасной среде используются специальные
пламягасители, взрывозащитные фильтры и мембраны и другое специальное взрывозащитное оборудование [11].
Главное достоинство аспирационных извещателей – это возможность
сверхранего обнаружения пожара.
На сегодняшний день аспирационные извещатели устанавливают на
объектах с такими сложными условиями эксплуатации, где установка традиционных датчиков пожара невозможна или нецелесообразна. Например, сильно запыленные или взрывоопасные зоны цехов, складов; помещения с очень высокой/низкой температурой, высокой скоростью воздушных потоков, с перекрытием сложной многоярусной или куполообразной конструкции, а также для контроля различного технологического
оборудования, вентиляционных систем. Требования к установке таких
устройств изложены в разделе 13.9 СП 5.13130.2009, где они именуются
ИПДА [11].
Сводом правил рекомендовано, чтобы ими защищались помещения
с большой высотой и объемом: атриумы, музеи, картинные галереи,
вокзалы, аэропорты, торговые, спортивные залы, цирки, склады, производственные цеха, а также серверные, ЦОД, причем высота монтажа воздухозаборных труб может достигать 21 м [11].