Перейти на Sec.Ru
Рейтинг@Mail.ru

21 сентября 2005

И. Неплохов. Линейные дымовые пожарные извещатели. Часть 1.

ЧАСТЬ 1

И. Неплохов

Грани безопасности № 3(33), 2005

Дымовые линейные извещатели широко используются в системах пожарной безопасности. Они незаменимы в помещениях с высокими потолками и большими площадями, имеют максимальную чувствительность по черным дымам. Отмечается более раннее обнаружение возгорания линейным извещателем по сравнению с точечными дымовыми извещателями в реальных условиях. В данной статье анализируются различные типы линейных извещателей, показаны преимущества однокомпонентных извещателей. Приводятся рекомендации по установке.

Основные положения

Существует несколько типов линейных дымовых пожарных извещателей. Наиболее распространенные двухкомпонентные линейные ПИ состоят из передатчика и приемника, которые размещаются на противоположных сторонах защищаемой зоны. Приемник принимает сигнал передатчика и сравнивает его уровень с величиной, соответствующей чистой среде. Появление дыма между приемником и передатчиком вызывает затухание сигнала и приводит к формированию сигнала ПОЖАР (рис. 1).

Рисунок 1 - Принцип действия оптико-электронного линейного дымового извещателя

Аспирационный дымовой пожарный извещатель состоит из системы трубок с отверстиями для забора воздуха и центрального блока, с вентилятором для обеспечения потока воздуха и лазерным дымовым пожарным извещателем (см. рис. 1). Определим различие в процессах дымоопределения при использовании аспирационного извещателя и точечного дымового извещателя.

По требованиям НПБ 82-99 "Извещатели пожарные дымовые оптико-электронные линейные. Общие технические требования. Методы испытаний" чувствительность линейного дымового извещателя должна устанавливаться в пределах от 0,4 дБ (снижение интенсивности луча на 9%) до 5,2 дБ (снижение интенсивности луча на 70%). В документации может указываться чувствительность в дБ или в процентах. Снижению сигнала на % соответствует ослабление на С дБ:

С = 10log[100/(100-%)] дБ

Рисунок 2 - Линейный извещатель 6424

Соответственно, измерение чувствительности линейного извещателя проводится с использованием набора фильтров, обеспечивающих различное затухание. Для проверки конкретного значения чувствительности достаточно наличия двух фильтров с затуханием ниже и выше порога. Например, для контроля порога срабатывания 30% можно использовать два фильтра с затуханием 25% и 35%. В комплект линейного извещателя 6424 (рис. 2) входят две пары фильтров для проверки чувствительности 30% и 55%. Фильтры должны иметь достаточную равномерную структуру, что бы величина затухания не зависела от положения фильтра.

Величина затухания фильтра в процентах равна отношению непроницаемой части площади к общей величине умноженной на 100. Рисунок может состоять из непрозрачных точек или наоборот прозрачных точек, диаметр которых по крайней мере на порядок меньше апертуры оптической системы приемника и передатчика (рис. 3).

Рисунок 3 - Фильтры линейного извещателя 6424

В простейшем случае можно использовать фильтр в виде периодической структуры из чередующихся прозрачных и непрозрачных полос определенной ширины. Величина его затухания равна отношению ширины непрозрачной полосы к суммарной ширине прозрачной и непрозрачной умноженной на 100. Фильтр устанавливается перед приемником или передатчиком (рис 4).

Рисунок 4 - Расположение компонент линейного извещателя и фильтров при измерении чувствительности

Расстояние между приемником и передатчиком должно соответствовать диапазону, указанному в технических характеристиках.

Таким образом достаточно просто проконтролировать чувствительность линейного извещателя (в отличии от точечных дымовых извещателей) в процессе эксплуатации, при изменении температуры окружающей среды, при накоплении пыли на оптических системах и т.д.

При сертификации чувствительность измеряется при установке приемника и передатчика на расстоянии 1 м, с использованием дополнительного фильтра, имитирующего затухание сигнала на соответствующем расстоянии. Уровень сигнала снижается по квадратичной зависимости при увеличении расстояния. Таким образом, для имитации расстояния 10 м необходимо обеспечить снижение сигнала в 100 раз, что соответствует 20дБ, для имитации 100 м - снижение сигнала в 104 раз, что соответствует 40дБ.

Сравнение эффективности линейных и точечных дымовых извещателей

Чувствительность линейных и точечных дымовых извещателей производится в различных единицах: линейных - в абсолютных единицах затухания, точечных - в удельных единицах, т.е. величина затухания на расстоянии один метр или один фут. В соответствии с НПБ 65-97 "Извещатели пожарные дымовые оптико-электронные" чувствительность точечных извещателей, определяется при испытаниях в аэродинамической трубе замкнутого типа где через извещатель проходит воздух с аэрозолью (НПБ 65-97 Приложение 1) и должна устанавливаться в пределах 0,05 - 0,2 дБ/м. Для перевода абсолютного значения затухания в удельные единицы оптической плотности среды необходимо его разделить на протяженность зоны в метрах. Соответственно, требованиям НПБ 82-99 по чувствительности линейного дымового извещателя от 0,4 дБ до 5,2 дБ при равномерном задымлении 10 метровой зоны соответствует удельная оптическая плотность в пределах от 0,04 дБ/м до 0,52 дБ/м, а при протяженности зоны 100 метров - в пределах от 0,004 дБ/м до 0,052 дБ/м. Теоретически при постоянной чувствительности эффективность линейного извещателя повышается с увеличением протяженности защищаемой зоны. В реальных условиях на первом этапе возгорания плотность задымления максимальна над очагом возгорания и уменьшается при удалении от него.

С другой стороны, чувствительность точечного дымового извещателя, измеренная в аэродинамической трубе не сопоставима с чувствительностью в реальных условиях. В месте расположения извещателя скорость воздушного потока увеличивается за счет уменьшения сечения трубы и возникает турбулентность, которые в отсутствуют при распространении дыма вблизи потолка. Для снижения этого эффекта необходимо увеличивать сечение аэродинамической трубы, что определяет габариты и стоимость данного оборудования. На рис. 5, в качестве иллюстрации, показана установка для испытаний дымовых пожарных извещателей в компании Систем Сенсор. Этот способ тестирования при производстве извещателей позволяет контролировать стабильность чувствительности.

Рисунок 5 - Установка для контроля чувствительности точечных дымовых извещателей

Однако для получения информации об эффективности извещателя в реальных условиях используются тестовые пожары, которые регламентированы европейским стандартом EN54-7:2001 и ГОСТ Р 50898-96 "Извещатели пожарные. Огневые испытания". Используя классификацию ПИ по чувствительности, приведенную в этих документах, можно провести более точное сравнение эффективности линейных и точечных извещателей.

Существует шесть типов тестовых очагов пожара: ТП-1 - открытое горение древесины, ТП-2 - тление древесины, ТП-3 - тление хлопка, ПТ-4 - горение полиуретана и ТП-5 - горение легковоспламеняющейся жидкости с выделением дыма, ТП-6 - горение легковоспламеняющейся жидкости. По результатам испытаний для каждого вида тестового очага извещатели разделяются на три группы, не считая не прошедших испытание: класс А (наиболее чувствительный) с предельными значениями Т1=15°С, m1=0,5дБ/м, Y1=1,5; класс В (средний) Т2=30°С, m2=1 дБ/м, Y2=3,0 и класс С (наименее чувствительный) Т3=60°С, m3=2,0дБ/м, Y3=6,0. Таким образом, допускается различие в оптической плотности внутри дымовой камеры и открытом пространстве более чем в 10 раз: наименьшая чувствительность по НПБ 65-97 в дымовом канале 0,2 дБ/м, а по тестовым пожарам 2,0 дБ/м. И противоречия здесь нет: в испытательном помещении по ГОСТ Р 50898-96 размером 10±1 м х 7±1 м и высотой 4±0,2 метра сказывается аэродинамическое сопротивление дымозахода ПИ. Неудачная конструкция дымозахода и дымовой камеры ПИ, относительно низкая площадь дымозахода по сравнению с внутренним объемом ПИ могут привести к снижению чувствительности в реальных условиях более чем в 10 раз. В той или иной степени этот эффект проявляется у любого точечного дымового извещателя с дымовой камерой и с конструктивными элементами для защиты от пыли.

В линейном дымовом извещателе этот эффект полностью отсутствует, так как дым поступает в контролируемую зону без преодоления каких-либо препятствий. Таким образом, линейный извещатель с порогом 3 дБ (50%) при равномерном задымлении на протяжении даже 10 метров обеспечивает чувствительность эквивалентную удельной оптической плотности среды 0,3 дБ/м. Т. е. по классификации точечных дымовых извещателей по ГОСТ Р 50898-96 соответствует самому чувствительному классу А. При пороге 1,25 дБ (25%) соответственно получаем эквивалентную удельную оптическую плотность среды 0,125 дБ/м, что в 4 раза выше нижней границы класса А.

Кроме того, линейный дымовой извещатель обеспечивает лучшую эффективность по обнаружению различных типов пожаров, по сравнению с точечными оптико-электронными, ионизационными и тепловыми извещателями (таблица 1).

Таблица 1 - Чувствительность пожарных извещателей к тестовым очагам пожара
(О - отлично обнаруживает; Х - хорошо обнаруживает; Н - не обнаруживает)

Кликните, чтобы увеличить масштаб

Необходимо также отметить, что все современные линейные извещатели имеют несколько порогов чувствительности и компенсацию запыления оптики и светофильтров, что позволяет учесть условия эксплуатации, исключить ложные срабатывания и снизить расходы на техническое обслуживание. У точечных извещателей данные функции реализованы только в адресно-аналоговых системах и в наиболее продвинутых пороговых, например в последних сериях Систем Сенсор ПРОФИ и Леонардо. Это объясняется жесткими ограничениями по массогабаритным характеристикам и по электропотреблению, налагаемыми на точечные пожарные извещатели.

Типы линейных извещателей

Линейные дымовые извещатели можно разделить на два крупных класса: двухкомпонентные, состоящие из отдельных блоков приемника и передатчика, и современные однокомпонентные - один блок приемо-передатчика с пассивным рефлектором. Построение линейного извещателя определяет требования к техническим характеристикам компонент, их конструкции и размещению. Для двухкомпонентного извещателя необходимо обеспечить стабильный уровень сигнала передатчика во всем диапазоне рабочих температур и напряжений питания, т.к. снижение уровня сигнала передатчика приводит к формированию ложного сигнала ПОЖАР. Приемник должен обеспечивать хранение значения уровня опорного сигнала в энергонезависимой памяти приемника и корректировку порога срабатывания при запылении оптики в процессе эксплуатации.

Кроме того, для увеличения энергетического потенциала в приемнике и передатчике используются оптические системы, обеспечивающие достаточно узкие диаграммы направленности. Такое построение определяет сложность настройки и эксплуатации линейных извещателей. Для обеспечения работоспособности необходимо проведение достаточно трудоемкой юстировки, при которой устанавливается положение приемника и передатчика, соответствующее приему максимума сигнала. Изменение положения приемника или передатчика в процессе эксплуатации вызывает отклонение диаграммы направленности, снижение уровня сигнала и формирование ложного сигнала ПОЖАР, который не сбрасывается без переюстировки извещателя. После сброса производится сравнение пониженного за счет разъюстировки уровня сигнала с уровнем сигнала при чистой оптической среде и выдается подтверждение сигнала ПОЖАР. Ситуация для извещателя не отличается от подтверждения сигнала ПОЖАР при наличии дыма. Соответственно, крепление приемника и передатчика допускается только на капитальные конструкции. Форму диаграммы направленности выбирают таким образом, чтобы незначительное смещение опорных конструкций не нарушало работоспособность линейного извещателя. Обычно допускается в процессе эксплуатации смещение максимума диаграммы направленности относительно оптической оси в пределах порядка ±0,5°, что соответствует при расстоянии между приемником и передатчиком 10 метров смещению луча на ±87 мм, а при расстоянии 100 метров - на ±870 мм.

Для обеспечения работы двухкомпонентных извещателей при различных дальностях обычно требуется использование нескольких уровней сигнала передатчика и регулировка усиления приемника, что создает дополнительные трудности при настройке и юстировки. Другой существенный недостаток - необходимость подключения и передатчика и приемника к источнику питания - это значительный расход кабеля обычно превышающий расстояние между приемником и передатчиком. Кроме того, при установке в одном помещении параллельно нескольких линейных извещателей необходимо исключить попадание на приемник сигналов от соседних передатчиков. Некоторые производители в этом случае рекомендуют устанавливать приемники и передатчики в шахматном порядке, что приводит к дополнительному увеличению расхода кабеля и монтажных работ. Причем монтаж этой части шлейфа обычно затруднен из-за высоких потолков, или из-за необходимости выполнения скрытой проводки.

Практически все эти недостатки отсутствуют у однокомпонентных дымовых линейных извещателей, в которых приемник и передатчик размещены в одном блоке, а на противоположной стороне располагается пассивный рефлектор не требующий питания (рис. 6). Он состоит из большого числа призм, структура которых обеспечивает отражение сигнала в направлении источника. Подобная конструкция используется в автомобильных катафотах. Таким образом, рефлектор не требует не только питания, но и юстировки. Соответственно в несколько раз сокращается расход кабеля, трудоемкость монтажа и юстировки.

Кликните, чтобы увеличить масштаб

Рисунок 6 - Внешний (вверху) и внутренний (внизу) вид однокомпонентного извещателя 6500R/6500RS и рефлектора

Более того, рефлектор может быть установлен на некапитальные и даже вибрирующие конструкции. Допускается изменение положения рефлектора в пределах ±10°. При больших углах появляется снижение уровня отраженного сигнала за счет уменьшения проекции рефлектора на плоскость перпендикулярную оптической оси, т.е. за счет уменьшения эквивалентной площади рефлектора.

Размещение приемника и передатчика в одном блоке обеспечивает возможность автоматического выбора диапазона измерения уровня сигнала при юстировке, автоматическую подстройку уровня излучения передатчика и коэффициента усиления приемника в зависимости от дальности контролируемой зоны.

Кроме того, дополнительно появляется возможность временной селекции сигналов, возможность использования одного рефлектора при близком расположении двух-трех извещателей, возможность компенсации изменения оптической плотности не связанной с возникновением пожароопасной ситуацией в течение суток для исключения ложных срабатываний и т.д.

Значительно упрощается и контроль чувствительности однокомпонентного линейного извещателя. Вместо использования оптических фильтров можно обеспечивать ослабление сигнала путем блокировки соответствующей площади рефлектора. Для случая равномерного облучения рефлектора имеется простая зависимость затухания сигнала от величины его площади. Этот способ реализован в однокомпонентном извещателе 6500 Систем Сенсор. На его рефлекторе нанесена шкала от 10% до 65% с дискретом 5%, по которой определяется величина затухания сигнала при изменении площади затенения (рис. 7). Таким образом, можно с высокой точностью измерить чувствительность извещателе 6500 на любом из четырех порогов 25%, 30%, 40%, 50%.

Рисунок 7 - Шкала проверки чувствительности извещателя

Рекомендации по размещению

Линейный дымовой извещатель защищает зону протяженностью до 100 - 200 метров и, соответственно, заменяет в зависимости от длины и высоты помещения более 10 - 20 точечных дымовых извещателей. Сложность монтажа, тестирования и технического обслуживания точечных дымовых извещателей при наличии высоких полков определяет дополнительные преимущества линейных извещателей. Причем установка точечных извещателей в помещениях высотой более 12 метров запрещена из-за резкого снижения их эффективности: дым при достижении потолка распространяется на большую площадь, соответственно снижается его удельная плотность и соответственно увеличивается время определения возгорания. Этот эффект практически не влияет на работоспособность линейного извещателя, т.к. снижение удельной оптической плотности компенсируется увеличением протяженности задымления (рис. 8). Высокая эффективность линейных извещателей в таких условиях определила возможность защиты помещений значительной высоты. По европейским рекомендациям линейные извещатели допускается устанавливать для защиты людей в помещениях высотой до 25 метров, а для защиты имущества - до 40 метров в один ярус. При этом расстояние между оптическими осями выбирается в пределах от 9 до 15 метров и не требуется его уменьшение при увеличении высоты помещения.

Рисунок 8 - Распределение дыма в помещении с высоким потолком

По российским требованиям, приведенным в НПБ 88-2001* "Установки пожаротушения и сигнализации. Нормы и правила проектирования") в помещениях высотой до 12 метров расстояния между оптическими осями не должны превышать расстояний между рядами точечных дымовых извещателей при той же высоте. Т.е. никаким образом не учитывается различие физических процессов при дымоопределении точечным и линейным извещателем. Более того в помещениях высотой от 12 до 18 метров предписана двухъярусная установка линейных дымовых извещателей. Требуется установка дополнительного яруса линейных извещателей на высоте 1,5 - 2 метра от уровня пожарной нагрузки, но не менее 4 метров от плоскости пола. Т.к. размещение линейных извещателей в помещениях выше 18 метров нормами вообще не предусмотрено, то на практике в некоторых случаях применяют трехъярусную установку, хотя увеличение высоты помещения с большим запасом можно компенсировать установкой более высокой чувствительности. Такое положение определяет в некоторых случаях к выбору более дешевого и менее эффективного оборудования.

YUM

По тем же причинам в некоторых случаях используются значительно более дешевые тепловые извещатели, несмотря на то что они вообще не пригодны для определения тлеющих пожаров (см. табл.1), а при обнаружении загорания на стадии открытого огня остановить дальнейшее его развитие обычно возможно лишь при использовании профессионального пожаротушения. Кроме того на этой стадии задымление помещения достигает такого уровня, что невозможно не только локализовать очаг, но и находиться в этом помещении без изолирующего противогаза опасно для жизни.

Хочется надеяться что, в процессе развития отечественной нормативной базы будет учтен опыт эксплуатации линейных дымовых извещателей и уточнены требования по их размещению, что позволит повысить эффективность противопожарной защиты значительно большего числа объектов в нашей стране.

Об авторе: Неплохов И. Г. к.т.н., System Sensor Fair Detector

Источник: www.systemsensor.ru

Просмотров: 1867

Ссылки по теме

System Sensor

Ваши комментарии:

Для того, чтобы оставлять коментарии, Вам нужно авторизоваться на Sec.Ru. Если У Вас еще нет аккаунта, пройдите процедуру регистрации.


Автор

Информация

  • Снимай крутую видеорекламу - выкладывай на Sec.Ru!

    Рекламный ролик - один из самых эффективных способов донесения информации. И он отлично подходит для рекламирования любой продукции, в т.ч. и продукции рынка систем безопасности.
    Поэтому редакция Портала решила составить свой рейтинг лучших рекламных видеороликов. Все они разные и все чем-то покоряют: красотой, задумкой, стилем съемки, посылом, необычным финалом.
    Некоторые из них язык не повернется назвать иначе как шедевром короткого метра. Смотрим, наслаждаемся, делаем заметки, учимся творить рекламу правильно.
    Если Вы хотите выложить видеоролик о своей продукции на Sec.Ru, пишите о своем желании на adv@sec.ru!

    Картинка: Jpg, 100x150, 16,47 Кбайт

    Мотор!

Отраслевые СМИ

Все права защищены 2002 – 2018
Rambler's Top100 �������@Mail.ru