Контакты
Подписка
МЕНЮ
Контакты
Подписка

Пожарные извещатели: газовые и комбинированные с газовым каналом

Пожарные извещатели: газовые и комбинированные с газовым каналом

В рубрику "Пожарная безопасность" | К списку рубрик  |  К списку авторов  |  К списку публикаций

Пожарные извещатели: газовые и комбинированные с газовым каналом

Независимо от кризисных явлений в экономике вопросам пожарной безопасности объектов в России и за рубежом уделяется все большее внимание. Современные системы безопасности постоянно совершенствуются, и раннее обнаружение возгораний и других опасных процессов является обязательным условием для исключения последствий пожара, таких как гибель людей, нарушение экологии среды, нанесение серьезного материального ущерба и иных негативных явлений от воздействия данного — без преувеличения — стихийного бедствия.


В.П. Ситников

Начальник ОРиМС3 ЗАО "ПО "Спецавтоматика"

Благодаря современному развитию техники и технологий появляются новые сенсорные датчики, что, в свою очередь, дает новые возможности, позволяя внедрять новые способы обнаружения пожара. Особое значение приобрели полупроводниковые газочувствительные сенсоры, реагирующие на изменение состава газовоздушной среды и используемые в газовых извещателях, которые позволяют обнаруживать процесс возникновения пожара на его ранней стадии. Данные извещатели заслуживают особого внимания, так как наряду с уникальными возможностями имеют определенные особенности применения.

Газовые извещатели: максимально раннее обнаружение пожара

Газовоздушная среда состоит из множества различных веществ и газов (кислород, углекислый газ, азот), пыли, а также опасных токсичных веществ и взрывоопасных газообразных и пылевых смесей. Возникновение пожара и других опасных процессов сильно меняет состав газовоздушной окружающей среды, характеризуемый как фактор этих процессов. В пожарных извещателях, основывающихся только на контроле роста температуры, рассеяния света на частицах дыма, изменения ионного тока за счет влияния радиоактивной ионизации дыма, достоверная регистрация пожара обеспечивается только на стадии горения - при появлении открытого пламени, то есть когда физические свойства окружающей среды сопровождаются сильным изменением. На данной стадии пожар носит характер бедствия и в современных условиях пока не может быть ликвидирован только техническими мерами. Одним из достоверных способов раннего обнаружения и предупреждения пожара можно считать комплексный контроль химического состава газовоздушной смеси, существенно изменяющегося из-за термического разложения (пиролиза) перегретых горючих веществ. Использование газовых извещателей, обладающих избирательной чувствительностью к различного вида факторам, дает возможность с высокой достоверностью выполнять обнаружение опасного процесса на стадии его возникновения. На этой стадии следует и крайне необходимо использовать адекватные меры для ликвидации данного процесса: например, при перегреве электрооборудования и кабелей автоматически отключить их питание.

В большинстве газовых извещателей для обнаружения возникновения пожара с помощью заложенной программы в микроконтроллере осуществляется непрерывный адаптивный мониторинг концентрации контролируемого газообразного вещества путем измерения поверхностного сопротивления полупроводникового чувствительного элемента, изменяющегося под его действием. К газовым извещателям, согласно действующим нормам, предъявляются требования по диапазону чувствительности. По этому параметру газовые извещатели подразделяются на классы:

  • СО2- 1000-1500 ррm;
  • СО - 20-80 ррm (1-й класс - 20-40 ррm; 2-й класс - 41-80 ррm);
  • СxHy- 10-20 ррm.

Адаптация к условиям эксплуатации в ряде извещателей выполняется с помощью встроенных ступенчатых коммутаторов, переключающих их чувствительность. Для повышения точности и скорости обнаружения используются специальные алгоритмы, учитывающие предысторию концентрации контролируемого газообразного вещества, его динамику развития, температуру сенсора и контролируемой газовоздушной среды. Все чаще в газовых полупроводниковых извещателях не просто используется пороговый метод сравнения с заданным уровнем концентрации, а сравнивается массив априорных данных с массивом получаемых в ходе контроля. В зависимости от назначения и области применения извещатель имеет различные алгоритмы выдачи сигналов оповещения. Токопо-требление газовых извещателей во многом зависит от времени измерения и алгоритма процесса регенерации чувствительного сенсора. Цикл регенерации чувствительного кристалла полупроводника обычно сопровождается принудительным нагревом, что приводит к повышенному значению токопотребления (6-100 мА) по сравнению с дымовыми извещателями (50-100 мкА). Напряжение питания современных газовых извещателей обычно 9-27 В. Причем для извещателей с импульсным встроенным стабилизатором при увеличении напряжения питания ток потребления снижается при сохранении уровня потребляемой мощности. Следует отметить, что и в этой области намечается прогресс. Появились первые газовые сенсоры с пассивным питанием, что позволяет выполнять газовые полупроводниковые извещатели с потребляемым током в дежурном режиме 1-100 мкА. Газовые пожарные извещатели могут с успехом применяться для обнаружения возгорания на стадии пиролиза (тления) веществ, например, при пиролизе электроизоляционных и радиотехнических материалов, кабельной продукции и электронной аппаратуры, когда медленное окисление используемых материалов приводит к образованию высокой концентрации СО (угарного газа).

В последнее время появился особый вид газовых извещателей - извещатели, реагирующие на комплекс газов СхHy. Фактически данный вид извещателей, обладающий рядом преимуществ, может заменить дымовые оптические извещатели. Газовые извещатели обеспечивают важные технические достоинства: регулируемую чувствительность к условиям применения, высокую скорость обнаружения возгорания, нечувствительность к пыли и сильным воздушным потокам, высокие характеристики по электромагнитной совместимости, длительный срок непрерывной работы без обслуживания, автоматический контроль работоспособности.

Сферы применения газовых извещателей

Газовые извещатели вместе с дымовыми пожарными извещателями можно применять в офисах, жилых помещениях, мастерских, гаражах, гаражных боксах (то есть в местах с постоянным пребыванием людей), поскольку они могут выявить появление самого незначительного содержания концентрации СО. Это позволяет обнаружить возникновение пожара намного раньше, чем при использовании точечного дымового или теплового пожарного извещате-ля, и дополнительно обеспечить безопасность находящихся в защищаемом помещении людей, своевременно уведомив их о превышении концентрации угарного газа сверх установленных норм. Особенностью газовых извещателей является то, что они прекрасно работают при наличии пыли, сильных воздушных потоков, высокой освещенности, высокого уровня электромагнитных помех и, следовательно, могут использоваться в самых сложных условиях. Рекомендуемый перечень объектов, где возможно применение газовых пожарных извещателей:

  • производственные объекты (здания и сооружения, предназначенные для обработки изделий из древесины, для производства синтетических смол, синтетических волокон полимерных материалов, текстильных, табачных, целлюлозно-бумажных изделий);
  • складские помещения (для хранения различного вида сырья и изделий из хлопка, льна, шерсти, бумаги, картона, тары из картона, дре-весно-стружечных плит, торфа, угольной пыли и других видов измельченного твердого топлива, сыпучих материалов сельскохозяйственного назначения, например муки и зерна);
  • помещения с бытовой и вычислительной техникой, радиоаппаратурой;
  • помещения объектов нефтепереработки и нефтехимии;
  • автоматические телефонные станции;
  • стойки и шкафы с электронной аппаратурой;
  • специальные сооружения (кабельные тоннели, галереи и другие закрытые объекты, подземные хранилища, убежища, помещения для кораблей и лодок);
  • объекты с пребыванием людей (библиотеки, архивы, книжные хранилища, торговые залы, вокзалы, гаражные боксы).

Специфика монтажа газовых извещателей

Монтаж извещателей должен проводиться в соответствии с руководством по эксплуатации завода-изготовителя. Данный вид извещателей использует конвекционный и диффузионный способы обнаружения продуктов возгорания, вследствие чего меньше сказывается влияние застойных зон и проницаемых перегородок, а обнаружение возгорания в данных зонах происходит до появления дыма. При установке газовых извещателей рекомендуется выбирать места возможного несанкционированного возникновения повышенной концентрации газа. Для обнаружения повышенной концентрации угарного газа СО в помещениях с возможным пребыванием людей извещатели следует устанавливать в двух ярусах на расстоянии 1,5 м от пола и не более 0,2 м от потолка. Обычно один такой извещатель контролирует до 80 м2. В случае если контролируемое пространство помещения разделено на несколько зон, то извещатели должны быть установлены в каждой зоне.

Важнейшие особенности газовых извещателей

Как и все пожарные извещатели, газовые извещатели относятся к изделиям длительного непрерывного использования, но газочувствительные сенсоры (чувствительные элементы), которые входят в их состав, могут "стареть", "отравляться" химически активными для полупроводника веществами и, как следствие, менять свою чувствительность. Данная особенность делает необходимым требование по периодической проверке на работоспособность и проведению технического обслуживания по инструкции предприятия-изготовителя. Следует отметить еще одну важную особенность газовых полупроводниковых извещателей -это способность обнаруживать опасные к воспламенению или даже взрыву вещества, например: пары спирта, аммиака или других подобных веществ. При проектировании систем пожарной сигнализации и пожаротушения следует учитывать, что некоторые материалы и химические вещества, основанные, например, на силиконе и входящие в состав аэрозолей, могут постепенно вызывать засорение фильтрующего элемента сенсора извещателя и каталитическое отравление чувствительного элемента, что требует проведения профилактики и ремонта извещателя.

Комбинированные извещатели: комплексный контроль

До настоящего времени в системах пожарной сигнализации и пожаротушения хорошо "прижился" и используется пороговый метод обнаружения отдельных факторов пожара (это нашло отражение и в нормативной базе), что приводит в итоге к серьезным ошибкам при обнаружении самого пожара. То есть пока не сработает любой извещатель (газовый, тепловой, дымовой и т.д.), а значит, пока не превышен порог их срабатывания, процесс возникновения пожара не рассматривается и не классифицируется по степени опасности. Это оправдано, если опасный процесс или пожар характеризуется только одним фактором, но в реальности при пожаре начинают изменяться в той или иной степени значения всех факторов, то есть факторы изменяются с различной скоростью за разные промежутки времени и между ними чаще всего сохраняется корреляция. В пороговом методе при обнаружении пожара с учетом инерционности самих извещателей происходит усечение реального хода процесса, приводящее к возникновению существенной погрешности. Пожар при этом обнаруживается либо с запозданием, либо при заниженном пороге, с постоянными ложными тревогами, что приводит к немалым потерям. Для повышения достоверности обнаружения пожара, а не отдельного его фактора необходима не просто пороговая оценка, а совокупная комплексная количественная оценка всех факторов и всех их временных, скоростных показателей (особенно важны динамические оценки температуры, концентрации газов, оптической плотности среды и т.д.), что дает возможность значительно повысить точность при обнаружении возгорания. Появление данного вида извещателей делает возможным переход от одномерного принципа обнаружения опасного процесса к многомерному подходу, который характеризуется не только более быстрым и точным обнаружением пожара, но и адекватным воздействием на очаг возгорания. Интересно появление на рынке комбинированного сертифицированного извещателя для обнаружения пожара, в котором осуществляется непрерывный адаптивный мониторинг процесса одновременно по нескольким факторам:

  • по концентрации монооксида углерода (угарного газа или СО) и скорости ее нарастания путем измерения поверхностного сопротивления чувствительного элемента, возникающего под действием газа;
  • по концентрации двуокиси углерода (углекислого газа или СО2) и скорости ее нарастания путем измерения поверхностного сопротивления чувствительного элемента, возникающего под действием газа;
  • по концентрации газов группы СхНу и скорости ее нарастания путем измерения поверхностного сопротивления чувствительного элемента, возникающего под действием газа;
  • по оптической плотности среды и скорости ее нарастания путем регистрации отраженного от частиц дыма оптического излучения;
  • по температуре газовоздушной смеси и скорости ее нарастания путем измерения сопротивления тепловых датчиков;
  • по скорости газовоздушного потока.

В извещателе на основе данных факторов по рекуррентной формуле рассчитывается функция опасности с учетом априорных данных, формируются сигналы о степени опасности развития контролируемого процесса ("Внимание", "Пожар 1", "Пожар 2" и т.д.), в соответствии с которыми выдаются специальные команды для исполнительных механизмов и формируются команды сигнализации и оповещения. При таком подходе есть возможность не только обнаруживать опасное развитие процесса на ранней стадии, но и классифицировать данный процесс, адекватно угрозе воздействовать на него, то есть в зависимости от того, что горит, есть возможность потенциально выбирать огне-тушащее вещество, включая (и выключая) необходимые исполнительные устройства с помощью встроенных реле. Необходимо отметить появление на рынке комбинированных аспирационных пожарных извещателей, которые перед классическими точечными и аспирационными дымовыми извещате-лями имеют следующие неоспоримые преимущества:

  • уменьшают время обнаружения пожара по сравнению с аналогичными точечными средствами обнаружения, прежде всего за счет "кумулятивного" обнаружения, когда воздух забирается дистанционно из многих точек в пределах защищаемой зоны, поскольку практически для всех видов пожара происходит выделение и/или дыма, тепла, газообразных продуктов (например, СО, СО2) различной интенсивности;
  • повышают вероятность обнаружения как пожара, при котором доминирующим является один из обнаруживаемых факторов (дым, тепло или газ), так и пожара, при котором эти факторы присутствуют, но недостаточно интенсивны, что позволяет повысить достоверность обнаружения пожара;
  • расширяют функциональные возможности извещателя и его область применения.

На рынке пожарных извещателей все больше заметен прогресс с точки зрения современных технических решений и все больше технических достижений находит применение в области безопасности и предотвращения пожаров, и, следовательно, потенциальным потребителям, то есть всем нам, нужно больше внимания уделять новинкам, появляющимся в данной области.                                               

Опубликовано: Журнал "Системы безопасности" #5, 2009
Посещений: 8808


  Автор
Ситников В. П.

Ситников В. П.

Начальник ОРиМС3 ЗАО "ПО "Спецавтоматика"

Всего статей:  3

В рубрику "Пожарная безопасность" | К списку рубрик  |  К списку авторов  |  К списку публикаций