В рубрику "Пожарная безопасность" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
М.В. Трубаева
Специалист технической поддержки ООО "ППП "КБ Прибор"
В процессе эксплуатации различных типов извещателей стало ясно, что дымовые, тепловые, газовые датчики невозможно применять на всех объектах. Для контроля пожарной обстановки в помещениях большой площади, с высокими потолками и на открытых площадках, а также на особо ответственных объектах нефтеперерабатывающей промышленности требуются датчики, реагирующие на первичный фактор многих возгораний — огонь. Так появились извещатели пламени, популярность которых растет с каждым днем. Как научиться выбирать необходимый извещатель и на что при этом нужно обращать внимание? Попробуем разобраться вместе.
Начнем, пожалуй, с главного - c очага возгорания. Согласно ГОСТ Р53325-2009 извещатель пожарный пламени (ИПП) - это автоматический пожарный извещатель, реагирующий на электромагнитное излучение пламени или тлеющего очага.
Электромагнитное излучение пламени можно разложить на области ультрафиолетового, видимого и инфракрасного (ИК) спектра (рис. 1). Каждый спектр занимает определенный диапазон и содержит волны определенной длины. К ультрафиолетовой (УФ) области относится излучение с длинами волн от 0,1 до 0,4 мкм. Видимой области соответствует диапазон длин волн от 0,4 до 0,76 мкм, что составляет ничтожную часть электромагнитного спектра. Диапазон ИК-излучения (примерно от 0,8 до 100 мкм), рассматривают как три области: коротковолновая область (ближнее ИК-излучение), средневолновая и длинноволновая (дальнее ИК-излучение).
Пламя горючих газов, паров и жидкостей является источником электромагнитного излучения, имеющим свои особенности в различных областях спектра. Отличие спектров друг от друга породило разновидности типов датчиков, способных оптически улавливать электромагнитное излучение и преобразовывать его внутри прибора в электрическую энергию. Каждый очаг горения имеет свою индивидуальную спектральную характеристику, поэтому выбор типа датчика необходимо проводить с учетом особенностей источников излучения, расположенных в поле его зрения.
Согласно ГОСТ Р53325-2009 очаги тестовых пожаров классифицируют на следующие типы: ТП-1 - открытое горение древесины; ТП-2 - пиролизное тление древесины; ТП-3 - тление со свечением хлопка; ТП-4 - горение полимерных материалов; ТП-5 - горение ЛВЖ с выделением дыма; ТП-6 - горение ЛВЖ без выделения дыма. Сертификационные испытания, а также проверка работоспособности извещателей пламени проводятся с помощью очагов ТП-5 и ТП-6. Хорошо обнаруживаются извещателями очаги горения ТП-1 и ТП-4, а вот обнаружить тлеющие очаги (ТП-2 и ТП-3) с помощью датчиков пламени на практике оказалось очень сложно. Причиной этого является отсутствие пульсаций, характерных для открытого очага пламени, и особенности спектральной характеристики тлеющего очага, распознать который известными на сегодняшний день методами обнаружения, используемыми у извещателей пламени, затруднительно.
Четкая классификация типов извещателей пламени представлена в ГОСТ 53325-2009, однако алгоритм обнаружения открытого огня сугубо индивидуален у каждого производителя. Нормативные документы не оговаривают, каким образом извещатели пламени должны обнаруживать очаг пожара, поэтому я попробую рассказать о типах датчиков, используя основополагающие принципы идентификации пламени, которые применяют большинство специализированных предприятий. Это принципы спектрального, частотного анализа и принцип спектральной селекции.
Итак, по области спектра электромагнитного излучения, воспринимаемого чувствительным элементом, извещатели пламени можно условно разделить на:
Ультрафиолетовые датчики
Этот вид датчиков стал использоваться в системах пожарной сигнализации не так давно, однако с каждым днем он становится все популярнее. Чаще всего производители УФ-датчиков используют диапазон от 185 до 280 нм -область жесткого ультрафиолета. Земная атмосфера Земли защищает нас от жестких солнечных УФ-лучей, в результате до земной поверхности никогда не доходят лучи с длиной волны меньше 286 нм. Именно поэтому ультрафиолетовые датчики не реагируют на солнечное излучение, которое является мощным источником оптических помех. Доля ультрафиолета в общем потоке излучения нагретого тела сильно зависит от его температуры. Так, практически все излучение в сильно разогретых телах (лампах накаливания, галогенных и люминесцентных лампах, печах и др.) приходится на видимую и инфракрасную области спектра. Вот почему ультрафиолетовые извещатели довольно помехоустойчивы к нагретым телам и частям оборудования. Еще одним преимуществом УФ-датчиков можно считать быстроту реагирования от 0,5 с (за счет чего ими можно контролировать взрыв) и большую дальность обнаружения - до 80 м. Однако стоит помнить о том, что расстояние до очага пламени прямо пропорционально площади, охваченной огнем, то есть чем больше дальность обнаружения, тем больше должна быть площадь возгорания. Согласно ГОСТ Р53325-2009 извещатели 1-го класса чувствительности обнаруживают очаги ТП-5 и ТП-6 на расстоянии 25 м - это оптимальная зона контроля. УФ-излучение интенсивно поглощается дымом, газами и парами многих горючих веществ, таких как аммиак, нитробензол, ацетон, бензол, фенол, этанол, сероводород и др., поэтому при горении, например, очага ТП-5 большая дальность обнаружения теряет всякий смысл. Ложное срабатывание УФ-извещателей могут вызвать рентгеновские лучи, гамма-излучение, а также излучение, возникающее при электродуговой сварке, разряде молнии и высоковольтной дуге. Ультрафиолетовые датчики чувствительны к запыленности помещения, поэтому требуют постоянного ухода за чувствительным оптическим элементом. Нецелесообразно использовать их в помещениях, где в процессе производства выделяется пыль и горючие газы, в зонах резки металла, а также в покрасочных камерах и зонах В-I, В-II. Выбирая УФ-извещатель для своего объекта, поинтересуйтесь у производителя, каким образом решается проблема с воздействием на извещатель такого рода помех.
Инфракрасные датчики
Энергия в спектре у различных горючих веществ распределяется неравномерно - более 80% ее приходится на инфракрасную часть - самую большую часть спектра излучения. Все тела без исключения, твердые и жидкие, нагретые до определенной температуры, излучают энергию в инфракрасном спектре. При этом длины волн, излучаемые телом, зависят от температуры нагревания: чем выше температура, тем короче длина волны и выше интенсивность излучения. Мощным источником ИК-излучения является солнце, поэтому однодиапазонные извещатели пламени могут выдать ложный сигнал о пожаре из-за воздействия солнечных лучей. Такие датчики применяют только в простых условиях -там, где нет мощных источников помех: теневых зонах помещения или на складах хранения различных материалов, к тому же эти извещатели имеют очень доступную цену. Выделяя переменную составляющую интенсивности пламени (с помощью приемника излучения, который фиксирует низкочастотные колебания пламени в диапазоне от 2 до 20 Гц), можно с большей достоверностью судить об источнике пожара, так как в большинстве случаев в очагах возгорания присутствуют малые колебания. К тому же с помощью такого (частотного) метода обработки сигнала можно уйти от некоторых фоновых воздействий на извещатель. Однако попадание в поле зрения чувствительного элемента колеблющихся с аналогичной частотой световых приборов (мерцание мигалок, вращающиеся маячки на погрузчиках и спецтехнике) создает оптическую помеху для приборов этого типа. Проблема решается путем установки микропроцессорной обработки сигнала с использованием более сложных алгоритмов. Многодиапазонные датчики Использование в одном устройстве двух-трех ИК-каналов, работающих в разных диапазонах, решает проблему с мощными оптическими помехами. Логично, что, получив подтверждающую информацию из нескольких каналов, можно сделать правильный вывод об источнике излучения, поэтому комбинация нескольких ИК-каналов и микропроцессорной обработки делает многодиапазонные датчики наиболее совершенными и помехоустойчивыми. ИК-излучение хорошо проникает сквозь дым, пыль, гарь, копоть, загрязнения чувствительного элемента -такой тип датчиков незаменим в производственных цехах, ремонтных депо, на промышленных и особо ответственных объектах, в зо-нах В-I, В-II.
Многоспектральные датчики
Чтобы свести к минимуму количество ложных срабатываний, часть производителей выпускают датчики, реагирующие на два спектра излучения - ультрафиолетовый и инфракрасный. Здесь используется принцип спектральной селекции. Для реализации этого метода выбираются несколько приемников (или один матричный многодиапазонный), способных реагировать на излучение в различных участках спектров излучения источника. Как правило, такие датчики имеют высокую степень защиты оболочки, взрывобезопасное исполнение и используются на особо ответственных объектах нефтегазового комплекса.
Не секрет, что главным элементом каждого извещателя является фотоприемник. От его характеристики будет зависеть обнаружительная способность извещателя, его спектральная чувствительность, конструктивные и эксплуатационные особенности и, конечно, стоимость прибора. Поэтому при выборе извещателя уделите пристальное внимание этому важнейшему элементу. Различные химические соединения, на основе которых изготовлен преобразователь, определят тип очага пламени, который будет обнаруживаться устройством. Стоимость чувствительного фотоэлемента будет зависеть от фирмы-производителя, а также от диапазона длин волн, улавливаемых им: чем больше длина волны в ИК-диапазоне, тем выше его стоимость, а соответственно и стоимость прибора. И еще: технические характеристики фотоприемника во многом определят устойчивость извещателя к перепадам температур, так как на сегодняшний день одним из главных преимуществ из-вещателей пламени (в специальном исполнении) остается возможность размещения их в неотапливаемых помещениях и на открытых площадках.
Хотелось бы коснуться объектов, вызывающих большое количество вопросов. Согласно СП 5.13130-2009, в зданиях с массовым пребыванием людей, помещениях с вычислительной техникой, радиоаппаратурой, на АТС рекомендуется установка дымовых датчиков. Однако практика показывает, что в таких местах обязательно необходима комбинация дымовых датчиков и извещателей пламени. Здесь подойдут простые, однодиапазонные ультрафиолетовые и инфракрасные извещатели. В помещениях с хранением щелочных металлов и металлических порошков тот же документ рекомендует установку толь ко приборов контроля пламени. Однако достоверной информации о проведении испытаний на обнаружение очагов возгорания металла на сегодняшний день нет. Малоисследованными остаются и очаги возгорания газа, спектральные характеристики которого резко отличаются от очагов горения ЛВЖ. Поэтому, устанавливая датчики пламени в таких помещениях, обязательно обсудите все тонкости с представителями выбранного вами предприятия-изготовителя.
Возгорание различных материалов - очень сложный, непредсказуемый и постоянно изменяющийся процесс, поэтому производители сегодня сосредоточились на решении проблемы обеспечения нечувствительности извещателя к различным видам помех. Решить эту проблему раз и навсегда пока невозможно. Главное понять - ничего идеального нет. Нужно просто научиться грамотно выбирать датчик для своего объекта, учитывая все его особенности. Консультируйтесь с производителями - они всегда будут рады вам ответить! ¦
Опубликовано: Журнал "Системы безопасности" #4, 2009
Посещений: 25075
Автор
| |||
В рубрику "Пожарная безопасность" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
