В рубрику "Проблемы и решения" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
И.Г. Неплохов
Начальник отдела техподдержки ООО "Систем Сенсор Фаир Детекторс", к.т.н.
Современные разработки последних лет в области пожарных извещателей позволяют организовать эффективную пожарную защиту любых самых сложных и специальных объектов с трудными условиями эксплуатации. Все спецобъекты можно разделить на группы, для которых существуют готовые технические решения, соответствующие нормативной базе
Объекты с повышенным электромагнитным фоном
На объектах с повышенным электромагнитным фоном система пожарной сигнализации (СПС) в процессе эксплуатации подвергается воздействию помех естественного и искусственного происхождения: электростатическими разрядами во время грозы, сетевыми помехами, электромагнитными помехами (импульсными и непрерывными).
Импульсные помехи возникают при включении/выключении различного оборудования, непрерывные – при работе различных радиопередающих устройств, в том числе при работе сотовых телефонов. Воздействие импульсных помех на СПС может привести к функциональному сбою, полному или частичному отказу аппаратуры. Причем причины отказа изначально скрыты от проектировщика, монтажника и заказчика: об их местонахождении можно только догадываться, их появление трудно предсказать, а устранить можно только в процессе эксперимента.
Общие требования
Общие требования помехоустойчивости и помехоэмиссии, предъявляемые к автоматическим средствам противопожарной защиты (ПА), изложены в НПБ 57–97. Все ПА должны быть устойчивы к электромагнитным помехам, распространяющимся по проводам и проводящим конструкциям, и согласно НПБ пройти обязательные испытания на соответствие степени жесткости 2-го класса (амплитуда импульса напряжения 1 кВ).
Влияние электромагнитных помех значительно увеличивается при повышении чувствительности традиционного (порогового) извещателя из-за запыления его дымовой камеры. Проблема эта настолько актуальна, что многие производители контрольных приборов ввели функцию перепроверки срабатывания пожарного извещателя, которая требует дополнительных затрат времени. Многие производители зачастую "загрубляют" чувствительность датчиков до уровня ниже требований НБП в 2–3 раза. В обоих этих случаях время обнаружения возгорания увеличивается и снижается пожарная безопасность объектов. Воздействие высоковольтных импульсов при отсутствии достаточной защиты приводит к отказу извещателя.
Пути решения
Реальное повышение помехоустойчивости пожарного датчика обеспечивается как схемотехническими и конструктивными решениями, так и путем использования сложных алгоритмов обработки информации, обеспечивающих постоянный уровень чувствительности. В моделях датчиков последнего поколения используются специализированные микросхемы высокой степени интеграции, за счет которых сокращается длина проводников, максимально подверженных электромагнитным наводкам. Кроме того, снижение количества электронных компонентов позволяет выполнить монтаж в одном слое печатной платы и использовать второй слой для экранировки.
Большое внимание также уделяется экранировке самых чувствительных цепей – входов усилителя сиг
нала фотодиода оптопары. Для получения высокой чувствительности извещателя усилитель должен иметь достаточно большой коэффициент усиления.
Кроме того, для повышения помехоустойчивости и исключения ложных срабатываний используются аналоговая и цифровая фильтрация сигналов и компенсация увеличения чувствительности при запылении дымовой камеры извещателя в процессе эксплуатации (рис. 1).
Остается отметить, что на объектах этого типа очень важным является также грамотная разводка кабеля, системы заземления и экранирования.
Объекты с возможным появлением "черных дымов"
Вероятность появления при пожаре "черных дымов" определить с помощью обычных дымовых оптико-электронных извещателей затруднительно. Такие дымы могут образовываться при горении резины, изоляции кабелей и т.п. в кабельных тоннелях, шахтах, резинотехнических производствах, на складах битумных материалов, в трансформаторных и коллекторных сооружениях, помещениях с легковоспламеняющимися веществами и т.п.
Радиоизотопные извещатели
Самым эффективным решением пожарной защиты данных объектов являются дымовые радиоизотопные извещатели (в США они завоевали 30% рынка). Однако в России, особенно после событий в Чернобыле, ошибочно сложилось негативное отношение к этому очень эффективному типу извещателей: во-первых, из-за субъективного ощущения некой незримой опасности в виде радиоизотопа, во-вторых, из-за предубеждения, что применение радиоизотопных извещателей непременно связано с проблемами регистрации, перемещения, хранения, инсталляции.
В настоящее время в России есть сертифицированный радиоизотопный извещатель, комплексную экспертизу на радиационную безопасность которого провели Госатомнадзор и Госсанэпиднадзор с выдачей заключения, что специального разрешения (лицензии) на работу с примененными источниками не требуется, то есть источники полностью освобождаются от радиационного учета и контроля.
Еще одно преимущество радиоизотопных извещателей: повышенная устойчивость к запылению дымовой камеры по сравнению с оптико-электронным вследствие иного принципа дымоопределения. Поэтому их можно применять в помещениях с повышенным содержанием пыли белого цвета, например на деревообрабатывающих предприятиях, табачных фабриках и других.
Принцип действия
В извещателях этого типа используется изотоп (например, америций-241), излучение которого ионизирует молекулы воздуха в чувствительной камере. Под действием электрического поля положительные и отрицательные ионы создают ток, величина которого постоянно контролируется. При поступлении дыма в чувствительную камеру происходит уменьшение тока из-за объединения части ионов на поверхности частиц дыма. При снижении величины тока до порогового уровня происходит активизация извещателя. Ионизационный источник находится в герметичном корпусе, а его активность настолько низка, что не увеличивает уровень естественного фона и не фиксируется бытовыми дозиметрами.
Таким образом, в ряде случаев применение дымовых радиоизотопных извещателей не только наиболее эффективно для объектов этого типа, но и предписано ведомственными нормами. Например, документом ВСН (Ведомственные строительные нормы) П.21.6 для объектов ядерной энергетики, утвержденным Минатоммаш от 17.04.89.
Взрывоопасные зоны
Взрывоопасные зоны есть на любом современном производстве. К ним относятся склады горюче-смазочных материалов и лакокрасочных изделий, участки гальванической и высокой температурной обработки, покрасочные цеха и т.п. К взрыво- и пожароопасным относятся не только предприятия и объекты химической, горнорудной, нефтегазодобывающей, атомной промышленностей, но и мукомольные, кондитерские, винноводочные производства, деревообрабатывающие и целлюлозно-бумажные комбинаты, цементные и железобетонные заводы и т.д. Определенная концентрация в воздухе таких бытовых веществ, как мучная пыль, чай, цикорий, крахмал картофельный, сахар свекловичный, какао и других, также представляет собой взрывоопасную смесь.
В случае нарушения технологического процесса, при аварии и т.д. на таком объекте есть вероятность взрыва, поэтому все электротехническое оборудование, устанавливаемое во взрывоопасной зоне, в том числе оборудование систем безопасности, должно быть выполнено в специальном взрывозащищенном исполнении.
По экспертным оценкам, в России насчитывается около 350 тысяч взрывоопасных зон, из них в Москве – около 3,5 тысяч.
В настоящее время в России для защиты взрывоопасных зон в основном выпускаются максимальные (контактные) пороговые тепловые пожарные извещатели, которые срабатывают при достижении в помещении температуры +70 °С. Пожар при этом переходит в стадию открытого огня, его появление во взрывоопасной зоне, как правило, приводит к катастрофическим последствиям.
Метод искробезопасной электрической цепи
Одним из наиболее надежных методов пожарной защиты данных объектов в настоящее время признан метод искробезопасной электрической цепи, основанный на принципе ограничения энергии, для того чтобы цепь не генерировала электрическую дугу, искру или тепло, которые могут вызвать взрыв опасной смеси.
В системе, где присутствует искробезопасность шлейфа, соблюдаются требования по допустимым значениям емкости и индуктивности, обеспечивающие при его обрыве или коротком замыкании возникновение искры такой интенсивности, энергии которой недостаточно для возникновения взрыва.
Кроме автоматических пожарных извещателей, во взрывоопасных зонах должны устанавливаться ручные пожарные извещатели. Конструкция извещателей и технология их изготовления, а также используемые высоконадежные переключатели, рассчитанные на многократное включение и выключение, обеспечивают в конечном итоге безотказную работоспособность в течение практически неограниченного времени. Извещатели могут включаться в шлейф сигнализации как с нормально замкнутыми, так и с нормально разомкнутыми контактами. Конкретная схема подключения извещателей зависит от типа ПКП.
Все вышеупомянутые извещатели должны подключаться непосредственно к ПКП с искробезопасной электрической цепью или в обычном исполнении через барьер искрозащиты.
Барьер искрозащиты обеспечивает ограничение входного напряжения на уровне 24 В, гальваническую развязку между входными и выходными цепями, ограничение тока и напряжения на выходе устройства. При использовании барьера номинал оконечного резистора шлейфа должен быть уменьшен для сохранения эквивалентного сопротивления в дежурном режиме.
Нормативные ограничения
Низкая эффективность максимальных тепловых извещателей определила введение ограничений на их использование. Исходя из п. 12.5 НПБ 88–01, максимальные тепловые извещатели не рекомендуется применять в помещениях, где хранятся материальные и культурные ценности. Согласно п. 4.1 НПБ 85–2000 тепловые извещатели с температурой срабатывания +70 °С относятся к классу А3 с условно нормальной температурой среды +35 °С. Кроме того, по п. 17.6 НПБ 76–98 "…пожарные извещатели должны содержать встроенный оптический индикатор красного цвета, включающийся в режиме передачи тревожного извещения".
Наиболее эффективными во взрывоопасных зонах являются дымовые оптико-электронные и радиоизотопные, а также тепловые максимально-дифференциальные пожарные извещатели, в которых использован метод взрывозащиты типа "искробезопасная электрическая цепь".
Объекты с постоянным наличием конденсата
К объектам с постоянным наличием конденсата, как правило, относятся неотапливаемые ангары, склады и хранилища с перепадами температуры и влажности.
Новое поколение дымовых камер пожарных извещателей позволяет надежно защитить чувствительную к агрессивным воздействиям элементную базу. В современных моделях разработана специальная двойная эластичная прокладка крышки дымовой камеры (рис. 2), выполненная методом двухкомпонентного литья, которая надежно герметизирует печатную плату. Это гарантирует работоспособность извещателей в самых жестких условиях эксплуатации: от -30 до +70 °C.
Возможно также использование монтажного комплекта с герметичными верхней и боковой стенками, защищающей контакты базы и извещатель от конденсата и возможных протечек с потолка. Конструкция монтажного комплекта рассчитана на использование открытой и скрытой проводки. Таким образом, извещатель полностью и внутри и снаружи защищен от воздействия влаги.
Подвижные объекты
Объекты транспорта (например, электрички, поезда дальнего следования), а также здания, расположенные в сейсмоопасных зонах, и другие относятся к подвижным. Специфика этих объектов должна учитывать следующие особенности:
Ряд проблем пожарной защиты подвижных объектов транспорта близок к задачам контроля пожарной ситуации в зонах повышенной сейсмоактивности, где необходимо обеспечить гарантированное и сверхраннее обнаружение возгорания в условиях, когда вследствие вибраций и подземных толчков может нарушиться соединение датчика с розеткой.
В настоящее время современные технологии поверхностного монтажа и комплексного тестирования обеспечивают точную юстировку элементов пожарных извещателей на плате, в том числе оптопары, и повторяемость всех параметров в процессе многолетней эксплуатации. Некоторые модели базовых оснований имеют защитную функцию от отключения датчика при механических воздействиях в виде ударов, тряски, вибраций. В базовом основании извещателя установлена защелка, которая обеспечивает надежную фиксацию извещателя относительно базы в рабочем положении а также препятствует несанкционированному снятию.
Запыленные объекты
Запыленными считаются объекты с постоянным наличием в воздухе твердой либо водяной взвеси, например: мукомольные комбинаты, пилорамы, кондитерские, мыльные, мебельные фабрики, предприятия по переработке отходов, целлюлозно-бумажная индустрия и другие. В таких условиях не может работать ни один дымовой извещатель. Дымовая камера обычных дымовых извещателей быстро заполняется пылью, а постоянные ложные срабатывания делают систему полностью неработоспособной.
Данную проблему можно решить с помощью дымового оптико-электронного извещателя, оснащенного микропомпой для нагнетания воздуха в дымовую камеру и двумя 32-микронными фильтрами. Один фильтр установлен в крышку извещателя и является сменным.
Другой защищает извещатель при замене первого фильтра. При работе извещателя взвесь остается на поверхности первого фильтра, а для оценки в дымовую камеру поступает воздух с частицами дыма, свободно проходящими через 32-микронную ячейку фильтра. Схема работы извещателя для запыленных сред представлена на рис. 3.
Вентиляционные каналы
Воздухозаборники вытяжной вентиляции обычно расположены на потолке помещения, то есть в той части помещения, где происходит накопление дыма на ранней стадии развития пожара. Это положение определяет эффективность контроля дыма в воздуховодах. Однако сложность и дороговизна установок, использовавшихся для контроля дыма в воздуховодах, препятствовали повышению пожарной безопасности объектов.
Регламентируют пожарную защиту вентиляционных каналов нормативы ВСН для объектов ядерной энергетики, утвержденные Минатоммашем от 17.04.89, П.21.7 "Применение канальных извещателей в воздуховодах общеобменной и приточно-вытяжной вентиляции закрытых помещений".
Контроль дыма в воздуховодах
Конструкция устройства контроля дыма в воздуховодах, основанная на законах аэродинамики, является результатом серьезных теоретических и экспериментальных исследований. Устройство не требует использования принудительной вентиляции и дополнительных энергозатрат, оно обеспечивает простоту установки на воздуховоды практически любого сечения (шириной от 0,3 до 3,7 м) и минимальные требования по техническому обслуживанию, а также высокую эффективность работы.
Воздухозаборная трубка имеет отверстия, равномерно расположенные по ширине воздуховода и направленные навстречу воздушному потоку. Вследствие этого, за счет движения воздуха в воздуховоде, он поступает в герметично закрытую часть устройства, а затем в дымовой извещатель через специальные фильтры.
Для пожарной защиты вентиляционных каналов рекомендуется использовать дымовые радиоизотопные извещатели, как наименее подверженные влиянию пыли, адресные дымовые извещатели с автокомпенсацией и контролем уровня запыления, а также адресно-аналоговые дымовые извещатели.
"Чистые зоны" и важные хранилища информации
"Чистыми зонами", как правило, называются объекты, в которых вследствие пожара ущерб от упущенной выгоды во много раз превышает прямой ущерб. К таким объектам относятся банки, станции сотовой связи и телекоммуникаций и другие. Например, ущерб от сгоревшего коммуникационного узла, связывающего европейскую и азиатскую часть России, будет несоизмеримо больше стоимости утраченной мебели и оборудования.
Пожарная защита на таких объектах может быть организована с помощью:
В последнем случае прибор имеет в 1 00 раз более высокую чувствительность по сравнению с оптико-электронными извещателями. Яркость излучения лазера обеспечивает высокий уровень отражений от частиц дыма минимальной плотности*.
Помещения большой площади
Часто в помещениях большой площади с высотой потолка свыше 12 м выполнение монтажных работ либо требует услуг верхолазов, либо очень затруднено. Такие объекты, как правило, имеют протяженные зоны, сводчатые либо стеклянные потолки, например, атриумы, стадионы, выставочные залы, музеи, ангары, цеха и прочие.
Линейные извещатели
Уже при небольших высотах (до 12 м) удачным решением является применение линейных извещателей вместо то
чечных, поскольку они позволяют получить ощутимую экономию как на стоимости оборудования, так и на монтаже. При больших же высотах установка точечных извещателей вообще не дает должной защиты. Почему?
НПБ88–2001 регламентирует высоту установки точечных пожарных извещателей до 12 м, что обусловлено физикой процесса распространения и обнаружения дыма. Причем на линейный извещатель в меньшей степени, чем на точечный, влияет рассеивание дыма с увеличением высоты помещения.
Ранее практиковавшийся метод установки точечных извещателей на тросах, когда датчик спускался до разрешенной высоты, был абсолютно бесполезен так же, как и использование датчиков так называемого двухстороннего действия, поскольку и в том и другом случае, пока дым не заполнит весь объем от потолка до датчика, последний не сработает. А когда это произойдет, определить невозможно. Следовательно, эффективность СПС в данном случае не зависит ни от типа системы (традиционная адресная, неадресная или адресно-аналоговая), ни от мощности и интеллекта ПКП: результат будет одинаковый – нулевой.
НПБ 88–2001 "Установки пожаротушения и сигнализации. Нормы и правила проектирования" введены правила установки линейных извещателей, что, безусловно, дало новый импульс к их применению. При ярусной установке линейных извещателей высота защищаемого помещения может достигать 18 м. В этом случае первый ярус извещателей следует располагать на расстоянии 1,5–2 м от верхнего уровня пожарной нагрузки, но не менее 4 м от плоскости пола, а второй ярус – на расстоянии не более 0,4 м от уровня перекрытия.
Однако привлекательность линейных извещателей определяется не только возможностью защиты помещений с высотой более 12 м, но и обеспечением лучшей эффективности по обнаружению разных типов пожаров. Только комбинированные извещатели (дым – тепло) превосходят линейные по эффективности обнаружения.
Еще одним преимуществом является тот факт, что один оптико-электронный линейный извещатель заменяет несколько десятков точечных. На практике это означает, что экономию можно получить и на стоимости оборудования, и на кабеле. Еще большая экономия получается при применении однокомпонентных линейных извещателей. Кроме того, современные линейные извещатели просты в установке и эксплуатации.
В заключение хочется добавить, что производство и установка СПС всегда были консервативным бизнесом, неграмотные решения в котором могут привести к непредсказуемым последствиям. Поэтому всегда необходимо применять проверенное оборудование, уже доказавшее надежность и безотказность.
Опубликовано: Каталог "ОПС. Охранная и охранно-пожарная сигнализация. Периметральные системы"-2005
Посещений: 7839
Автор
| |||
В рубрику "Проблемы и решения" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
