Контакты
Подписка
МЕНЮ
Контакты
Подписка

Электроиндукционные пожарные извещатели: преимущества внедрения новой технологии

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

Электроиндукционные пожарные извещатели:преимущества внедрения новой технологии

Причиной большого числа пожаров с огромным материальным ущербом является позднее обнаружение очага, когда дежурный персонал уже не в состоянии пресечь дальнейшее развитие пожара. Для ликвидации пожароопасной ситуации на ранних стадиях требуется внедрение новых технологий автоматизированного контроля концентрации аэрозоля в воздухе. Это необходимо для раннего обнаружения пожара при низкотемпературном термическом разложении материалов. Разработанная в России технология сверхраннего обнаружения пожароопасной ситуации реализована в электроиндукционных дымовых пожарных извещателях (ИПДЭ)
Алексей
Голиков
Начальник отдела АО "НПП "Радар ммс", к.т.н.
Александр
Романов
Ведущий инженер АО "НПП "Радар ммс"
Игорь
Неплохов
Технический директор ГК "ПОЖТЕХНИКА", к.т.н.

Принцип работы ИПДЭ основан на индуцировании электрического потенциала частицами дыма (аэрозоля), получившими электрический заряд при прохождении через область ионизации. ИПДЭ позволяет обнаруживать перегрев силового электрооборудования, в том числе электропроводки, а также возникновение возгорания на начальной стадии до появления пламенного горения.

Сверхраннее обнаружение пожароопасной ситуации

Для решения задачи сверхраннего обнаружения пожароопасной ситуации необходимо учитывать основные принципы формирования аэродисперсной среды во время начала термической деструкции (разложения при воздействии нагрева) материалов и развития пожара. Известны следующие признаки возникновения пожароопасной ситуации:

  • первичные признаки пожара – пламя, локальное повышение температуры, излучение в ИК- или в УФ-части спектра;
  • факторы, являющиеся следствием пожара, – дым, частицы сгоревшего материала, повышение температуры в помещении, скорость нарастания температуры;
  • физические или химические признаки, свидетельствующие о большой вероятности возникновения пожароопасной ситуации или пожара, – концентрация определенных газов, запах, локальное повышение температуры вследствие нарушения технологических режимов работы энергетического оборудования, изменение характерного для данного помещения распределения аэрозольных частиц по размерам и т.д.

Для раннего обнаружения пожароопасного состояния (состояние объекта, при котором еще отсутствует открытое пламя) в охраняемом помещении предпочтительными являются пожарные извещатели, реагирующие на физические или химические признаки, свидетельствующие о большой вероятности возникновения пожароопасной ситуации или пожара. Только извещатели, реагирующие на эти признаки, способны обеспечить обнаружение пожаров на самых ранних стадиях их развития. Как показали результаты экспериментов, в образовавшемся при термической деструкции полимерных материалов аэрозольном облаке больше всего (до 90 %) частиц с размерами 0,01–0,1 мкм (рис. 1).


На рис. 2 приведены экспериментальные кривые дифференциального распределения частиц по размерам в зависимости от температуры нагрева образца (с вычетом фона окружающей среды). Как видно из этих кривых, аэрозольные частицы с размером, лежащим в указанном диапазоне, достигают счетной концентрации, на несколько порядков превышающей фон при температурах нагрева материалов, лежащих значительно ниже (на 250–300 °C), чем температура их воспламенения.


Следовательно, для сверхраннего обнаружения нештатной или пожароопасной ситуации необходимо применять пожарные извещатели с повышенной чувствительностью к высокодисперсной (менее 0,1 мкм) части спектра распределения частиц по размеру. Это позволит существенно сократить время обнаружения потенциального очага возникновения пожара по сравнению с оптическими дымовыми пожарными извещателями.

Действие извещателей различных типов

На рис. 3 показан относительный уровень чувствительности дымовых извещателей различного типа в зависимости от диаметра частиц при условии постоянства их суммарной массы. Линейные оптико-электронные детекторы, использующие технологию затухания света при прохождении через контролируемую зону, определяют как видимые крупные частицы, так и невидимые частицы минимальных размеров ("Двухдиапазонные дымовые пожарные извещатели", "Системы безопасности" № 3/2008, с. 186–190). Их чувствительность достаточно стабильна по отношению к изменению размеров частиц дыма.


Точечные дымовые оптико-электронные извещатели инфракрасного диапазона (ИК), которые выпускаются в настоящее время, имеют максимальную чувствительность по дымам с видимыми частицами размером порядка 0,5–1 мкм, диаметр которых соизмерим с длиной волны ИК-светодиода. По дымам с частицами более мелкого размера их чувствительность резко падает.

ИПДЭ определяют наличие дыма посредством ионизации молекул воздуха в зарядной камере, имеют линейную, обратно пропорциональную зависимость чувствительности от размера частиц. Для них характерна максимальная чувствительность по невидимым частицам дыма минимального размера, начиная с 0,01 мкм. Объясняется это тем, что с уменьшением размера частиц при постоянной массе увеличивается их суммарная поверхность, на которой происходит рекомбинация ионов и, соответственно, увеличивается суммарный индуцируемый заряд.

Как работают ИПДЭ?

Принцип действия ИПДЭ (рис. 4) основан на непрерывном принудительном отборе проб воздуха из защищаемой зоны. При наличии в пробе аэрозолей, возникших в результате появления пожароопасной ситуации, происходит индуцирование электрического потенциала частицами дыма (аэрозоля), получившими электрический заряд при прохождении через область ионизации. Уровень потенциала впоследствии контролируется электронной схемой извещателя. Это позволяет обнаруживать перегрев силового электрооборудования, в том числе электропроводки, а также возникновение возгорания на начальной стадии до появления пламенного горения.


Чувствительным элементом пожарного извещателя является измерительная линия. Аэрозоль поступает в измерительную линию, в которой последовательно по потоку установлены зарядная и измерительная камеры (рис. 5). Аэрозольные частицы получают в зарядной камере электрический заряд, пропорциональный размеру площади их поверхности. Проходя через измерительную камеру, заряженные частицы наводят на измерительный электрод заряд, величина которого зависит от их размера и счетной концентрации.


Измерительная камера электроиндукционных пожарных извещателей имеет линейные статические характеристики, поэтому выходной сигнал зависит только от величины суммарного объемного электрического заряда, приобретенного всеми аэрозольными частицами в зарядной камере.

Диапазон размеров контролируемых аэрозольных частиц у ИПДЭ лежит в интервале от 0,01 мкм до десятков мкм. Согласно теории зарядки аэрозольных частиц, в поле коронного разряда заряд для частиц менее 0,1 мкм определяется только диффузионной составляющей, для частиц более 2–3 мкм – только ударной составляющей, а для частиц диапазона 0,1–3 мкм – как сумма ударной и диффузионной зарядок.


Воспроизводимость результатов измерений зависит от постоянства распределения аэрозольных частиц по размеру. Стабильный по параметрам, но неизвестный аэрозоль может давать постоянный по величине заряд, и вследствие этого извещатели могут использоваться как измерители концентрации аэрозоля.

Результаты испытаний

В 2017 г. ВНИИПО МЧС России провел исследовательские испытания ИПДЭ по методикам ГОСТ Р 53325–2012 с целью определения порога срабатывания, эффективности обнаружения очага возгорания, достоверности формирования тревожного сигнала и обеспечения устойчивости к воздействию электромагнитных помех.

Для проведения испытаний извещатель по цифровой линии связи подсоединяли к персональному компьютеру с установленном на нем программным обеспечением. В процессе оказания воздействий контролировали значение формируемого извещателем сигнала. Порог срабатывания извещателей определялся программным обеспечением приемно-контрольного оборудования, функцию которого в процессе исследовательских испытаний выполнял персональный компьютер. В связи с этим основной целью испытаний было не определение порога срабатывания, а подтверждение способности извещателя контролировать задымленность среды (наличие аэрозолей) и возможности передавать корректную информацию о задымленности на приемно-контрольное оборудование.


Результаты испытаний ИПДЭ по тестовым очагам для дымовых аспирационных извещателей класса А показывают возможность формирования сигналов предварительных тревог на уровнях задымления менее 0,01 дБ/м и сигналов "Пожар" на уровне порядка 0,05 дБ/м. Для сравнения можно отметить, что широко распространенные в настоящее время дымовые извещатели активируются при уровне задымления в 20–40 раз выше – до 2 дБ/м.

По результатам исследовательских испытаний ИПДЭ ВНИИПО МЧС России сделал следующие выводы:

  • извещатель обеспечивает высокую точность преобразования уровня задымленности окружающей среды в сигнал, передаваемый на приемно-контрольное оборудование;
  • извещатель имеет высокую чувствительность, что позволяет использовать его для целей сверхраннего обнаружения возгораний в помещениях.

Сертификационные огневые испытания, проведенные в аккредитованной испытательной лаборатории по методикам ГОСТ Р 53325–2012, показали, что по времени срабатывания на тестовые очаги пожара ИПДЭ значительно превосходят требования стандарта (см. табл.).

Снижение рисков возникновения пожара

Электроиндукционные дымовые пожарные извещатели имеют на несколько порядков более высокую чувствительность, по сравнению со стандартными оптико-электронными, и позволяют обнаружить пожароопасную ситуацию задолго до возникновения пожара. Благодаря повышенной чувствительности к высокодисперсным (менее 0,1 мкм) аэрозольным частицам, выделяющимся на ранних стадиях термической деструкции материалов, ИПДЭ превосходит по времени обнаружения пожароопасной ситуации многие аспирационные дымовые извещатели.

Внедрение ИПДЭ позволит существенно снизить риски возникновения возгорания и избежать катастрофических последствий, вызываемых пожарами.

Опубликовано: Каталог "Пожарная безопасность"-2018
Посещений: 4492


  Автор
Алексей Голиков

Алексей Голиков

Начальник отдела АО "НПП "Радар ммс", к.т.н.

Всего статей:  1


  Автор
Александр Романов

Александр Романов

Ведущий инженер АО "НПП "Радар ммс"

Всего статей:  1


  Автор
Неплохов И. Г.

Неплохов И. Г.

Технический директор компании "Центр-СБ", к.т.н.

Всего статей:  89

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