В рубрику "Пожарная безопасность" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
Имеются объекты или зоны с тяжелыми условиями эксплуатации, с повышенной или пониженной температурой, с химически агрессивной средой, высокой влажностью, высокой концентрацией пыли, повышенным загрязнением и т.д. К таковым объектам относятся предприятия нефтегазового комплекса, металлургические и химические производства, предприятия по переработке древесины, цементные и углеобогатительные предприятия, электростанции и кабельные сооружения, автомобильные и железнодорожные тоннели. Конструкция линейного теплового извещателя позволяет защищать оборудование путем контроля температуры при непосредственном контакте с объектом. Таким образом защищаются различные сооружения, например нефтехранилища, высоковольтные трансформаторы, кабельные трассы и др.
Введенный в действие в 2014 г. ГОСТ Р 53325– 2012 "Техника пожарная. Технические средства пожарной автоматики. Общие технические требования. Методы испытаний" разработан с учетом отдельных положений международного стандарта ISO 7240 Fire Detection and Alarm Systems и европейских стандартов серии EN 54 Fire Detection and Fire Aarm Systems. В части тепловых извещателей – это стандарт EN 54 часть 5 Point-type Heat Detectors ("Точечные тепловые детекторы"). По ГОСТ Р 53325–2012 тепловые извещатели в зависимости от температуры срабатывания подразделяются на классы A1, A2, A3, B, C, D, E, F, G и H (табл. 1).
Как видно из табл. 1, классификация извещателей охватывает широчайший диапазон температур. Извещатели класса А1 с температурой срабатывания от +54 до +65 °С предназначены для помещений и оборудования с условно нормальной температурой +25 °С и максимально нормальной +50 °С. Извещатели класса G с температурой срабатывания от +144 до +160 °С предназначены для помещений и оборудования с условно нормальной температурой +115 °С и максимально нормальной +140 °С. В отличие от зарубежных стандартов ISO 7240 и EN 54-5 в отечественном ГОСТ Р 53325–2012 дополнительно содержится класс А3 с температурой срабатывания от +64 до +76 °С и класс H для извещателей с температурой срабатывания выше +160 °С.
Необходимо отметить, что ни в одном из перечисленных стандартов не допускается активация теплового пожарного при температуре ниже +54 °С, так же как не допускается активация точечных дымовых извещателей при оптической плотности менее 0,05 дБ/м для исключения ложных срабатываний. При нарушении этих требований, какими бы благими намерениями это ни объяснялось, устройство не может считаться пожарным извещателем и не может быть сертифицировано ни по ГОСТ Р 53325–2012, ни по EN 54-5, ни по ISO 7240. В системах пожарной сигнализации не могут использоваться тепловые извещатели других классов, кроме указанных в табл. 1. Никаких тепловых пожарных извещателей класса А0 в природе существовать не может, равно как не могут указываться в технических характеристиках на пожарный извещатель пороги срабатывания ниже +54 °С, поскольку они не отвечают требованиям стандартов ГОСТ Р 53325–2012, EN 54-5 и ISO 7240. Это не исключает возможности формирования тепловым извещателем класса А1 сигналов предтревоги с выходом на дежурного без запуска пожарной автоматики и СОУЭ.
Более раннее обнаружение очага в общем случае обеспечивают тепловые извещатели с дифференциальным каналом, который реагирует на скорость повышения температуры. По ГОСТ Р 53325–2012 время срабатывания дифференциальных и максимально-дифференциальных ИПТТ при повышении температуры от 25 °С в зависимости от скорости повышения температуры должно находиться в пределах, указанных в табл. 2.
Исходя из минимального времени срабатывания дифференциального канала извещателя, сигнал "Пожар" должен формироваться при повышении температуры не менее чем на 10 °С. С другой стороны, исходя из определения в табл. 2 требований для минимальной скорости повышения температуры равной 5 °С/мин, пороговая скорость срабатывания дифференциального канала извещателя не может быть менее 5 °С/мин с учетом технологического запаса. Однако максимальные значения времени срабатывания, приведенные в табл. 2, настолько большие, что при данных скоростях к этому времени температура повышается на 40–50 °С, и уже может сработать максимальный канал в соответствии с данными табл. 1.
Следует отметить, что в зарубежных стандартах отсутствуют дифференциальные тепловые извещатели без максимального канала, очевидно, для исключения пропуска медленно развивающихся очагов, особенно в высоких помещениях, но определены максимальные извещатели с индексом S. Эти извещатели не реагируют на резкие изменения температуры ниже порога срабатывания, что исключает выпуск тепловых максимальных извещателей, формирующих ложные тревоги при скачках температуры. Проще говоря, тепловые детекторы с индексом S являются прямой противоположностью дифференциальных тепловых извещателей с индексом R. Если дифференциальные тепловые извещатели должны активироваться при достаточно быстром нарастании температуры, до достижения максимального порога, то детекторы с индексом S не должны срабатывать при любых скачках температуры, если ее значение не достигает порога. Детекторы испытываются на перепад температуры, ориентировочно равный 45 °С. Например, детекторы класса A1S сначала выдерживают при температуре 5 °C, а затем, не более чем через 10 с, помещают в воздушный поток со скоростью 0,8 м/с, с температурой 50 °C и выдерживают не менее 10 мин. То есть воздействие на детектор класса A1S увеличения температуры на 45 °C не должно вызывать ложного срабатывания. Этим требованиям отвечают тепловые извещатели, анализирующие текущее значение температуры, например адресно-аналоговые извещатели и лазерные линейные тепловые извещатели с оптоволоконным кабелем. Такие извещатели рекомендуется использовать в зонах, где возможны значительные перепады температуры в нормальных условиях.
В ГОСТ Р 53325–2012 приведены определения: "извещатель пожарный тепловой линейный; ИПТЛ: ИПТ, чувствительный элемент которого расположен на протяжении линии" и "извещатель пожарный тепловой многоточечный; ИПТМ: ИПТ, чувствительные элементы которого дискретно расположены на протяжении линии". Таким образом, по сути, тепловой многоточечный извещатель представляет собой совокупность точечных извещателей, уже включенных в шлейф обычно через равные расстояния. Соответственно при проектировании необходимо соблюдать требования по расстановке чувствительных элементов многоточечного извещателя, как для точечных пожарных извещателей в соответствии со сводом правил СП 5.13130.2009 с изменениями № 1 "Системы противопожарной защиты. Установки пожарной сигнализации и пожаротушения автоматические. Нормы и правила проектирования". То есть расстояния между чувствительными элементами в линии не должны превышать 4–5 м, а расстояния от стен – соответственно 2–2,5 м и в зависимости от высоты защищаемого помещения. Как правило, подключение таких извещателей к ППКП производится через блок обработки. При значительно меньших расстояниях между чувствительными элементами в линии, порядка 0,5–1 м, при одновременной обработке информации от нескольких чувствительных элементов возможно образование кумулятивного теплового извещателя. При этом тепловое воздействие от очага на несколько сенсоров складывается, за счет чего несколько повышается эффективность извещателя. В своде правил СП 5.13130.2009 с изменениями № 1 указано, что "размещение чувствительных элементов извещателей кумулятивного действия производится в соответствии с рекомендациями изготовителя данного извещателя, согласованными с уполномоченной организацией".
В случае плоского горизонтального перекрытия, при отсутствии препятствий и дополнительных воздушных потоков каждый чувствительный элемент теплового многоточечного извещателя защищает площадь в виде круга в горизонтальной проекции. При расстановке чувствительных элементов через 5 м в помещении высотой до 3,5 м, средняя площадь, контролируемая одним сенсором, составляет 25 кв. м, а радиус защищаемой площади равен 2,5 м х √2 = 3,54 м (рис. 1).
В отличие от многоточечного теплового извещателя, у линейного теплового извещателя каждая точка на всей его протяженности является чувствительным элементом. Соответственно защищаемая зона представляет собой симметричную относительно линейного извещателя площадь, ширина которой в √2 больше шага расстановки точечных извещателей. Однако в наших нормах этот эффект не учитывается, и при размещении линейного теплового извещателя на нормативных расстояниях защищаемые площади соседних участков извещателя накладываются (рис. 2), что обеспечивает большую эффективность от его применения в общем случае.
Важно сказать, что зарубежные стандарты определяют значительно большую площадь, защищаемую линейными тепловыми извещателями, например по стандарту UL максимальная ширина защищаемой термокабелем площади равна 15,2 м, по требованиям FM – 9,1 м, что в 2–3 раза превышает отечественные нормативные 5 м.
В настоящее время наиболее широкое распространение среди линейных тепловых извещателей получил термокабель благодаря надежности работы в любых условиях, простоте монтажа, отсутствию затрат на техническое обслуживание и рекордному сроку службы – более 25 лет. Изобретенный более 80 лет назад, современный термокабель сохранил принцип действия, но значительно продвинулся в спектре используемых технологий и материалов. Он представляет собой двух- или трехжильный кабель с изоляцией из термочувствительного полимера.
При его нагревании до порогового значения температуры изоляция разрушается, и проводники замыкаются между собой. В зависимости от типа полимера температура сработки термокабеля может быть 57, 68, 88, 105, 138 и даже 180 °С. Трехжильный термокабель состоит из двух тепловых линейных извещателей на различные температуры срабатывания, например на 68 и 93 °С. Для удобства использования термокабель выпускается в оболочке различного цвета в зависимости от температуры срабатывания с маркировкой ее значения по всей длине термокабеля (рис. 3). В зависимости от условий эксплуатации используется оболочка различного типа: ПВХ-оболочка для универсального применения, оболочка из полипропилена – огнестойкая и устойчивая к агрессивным средам, полимерная оболочка для использования в условиях экстремально низких температур до - 60 °С, высококачественная огнестойкая оболочка из фторполимера с пониженным дымо- и газовыделением и т.д.
Термокабель может непосредственно подключаться к большинству приемно-контрольных приборов. В этом случае для корректной работы ППКП необходимо обеспечить соответствие сопротивления шлейфа режиму "Пожар" при закоротке линейного извещателя в начале и в конце. Для этого требуется включение в шлейф последовательного резистора на входе извещателя и соответствующее уменьшение номинала оконечного резистора шлейфа. В этом случае длина термокабеля ограничивается максимальным значением сопротивления шлейфа, при котором формируется сигнал "Пожар". Для увеличения протяженности термокабеля используются специальные интерфейсные модули. В простейшем варианте модуль обеспечивает светодиодную индикацию режима работы одного линейного извещателя и формирует на ППКП сигналы "Пожар" и "Неисправность" посредством переключения контактов реле. Более сложные модули позволяют подключать два однопороговых термокабеля или один двухпороговый термокабель и, кроме того, по сопротивлению термокабеля при активации вычислять и индицировать расстояние до очага вдоль термокабеля в метрах (рис. 4). При защите взрывоопасных зон термокабель подключается к интерфейсному модулю через барьер искрозащиты.
Протяженность термокабеля может достигать нескольких километров, что удобно при его использовании для защиты протяженных объектов, например автомобильных и железнодорожных тоннелей, кабельных трасс, и для защиты оборудования значительных размеров.
Для возможности монтажа термокабеля на объектах различного типа и на оборудовании выпускается широкая номенклатура крепежных изделий (рис. 5). На многих объектах удобно использовать модификацию термокабеля с несущим тросом.
Конечно, современные технологии значительно расширяют функциональные возможности линейного теплового извещателя. Наибольшие результаты были получены при использовании лазерного оптического рефлектометра и волоконно-оптического кабеля. При нагревании оптического волокна происходит изменение его структуры, и соответственно изменяется антистоксовская полоса Рамана в отраженном сигнале (рис. 6). Это позволяет контролировать температуру каждой точки оптоволоконного кабеля на всей его протяженности до 10 км для одного канала, до 8 км для двух каналов и до 6 км для 4 каналов. Участки кабеля каждого канала могут разбиваться на 256 зон, и в каждой из зон могут быть запрограммированы любые значения температуры срабатывания, от класса A1 до G и H, максимально-дифференциальные – от класса A1R до класса GR и HR. Измеритель позволяет контролировать температуру окружающей среды во всем диапазоне от - 273 до +1200 °C, и его ограничения определяются только типом оболочки оптического волокна. Можно настроить сработку каждой зоны по 5 критериям, причем не только на повышение температуры, но и на ее снижение. Например, можно запрограммировать два порога при температурах вблизи нуля градусов для оповещения о возможности появления гололеда в тоннеле. Начало, конец и протяженность каждой зоны задаются индивидуально. Причем один и тот же участок оптического волокна может входить в состав различных зон. При необходимости могут быть выделены участки кабеля, которые не контролируются совсем, и т.д.
Используется маломощный лазер до 20 мВт (класс 1М), неопасный для глаза человека и безопасный при обрыве оптоволоконного кабеля во взрывоопасной зоне. Этот тепловой линейный извещатель может монтироваться во взрывоопасных зонах, включая зону 0, без какой-либо дополнительной взрывозащиты. С другой стороны, использование лазера на малых мощностях гарантирует стабильную работу извещателя в течение нескольких десятков лет.
Этот извещатель (рис. 7) довольно просто подключается к любому приемно-контрольному прибору благодаря программируемым 43 реле "Пожар" и 1 реле "Неисправность"; для расширения могут дополнительно использоваться внешние блоки с 256 реле на каждый канал. Может быть легко интегрирован в SCADA через Modbus-протокол, по RS-232, RS-422, RS-485 и по TCP/IP. Подключение к компьютеру обеспечивается через USB и LAN.
Подробные технические характеристики извещателей пожарных тепловых линейных и многоточечных различных производителей приведены в техническом обозрении на стр. 104.
Опубликовано: Журнал "Системы безопасности" #1, 2014
Посещений: 16959
Автор
| |||
В рубрику "Пожарная безопасность" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
