Deteksi dini kebakaran integrator sistem. Sistem deteksi dini kebakaran

Di Federasi Rusia, sekitar 700 kebakaran terjadi setiap hari, di mana lebih dari 50 orang meninggal. Oleh karena itu, pelestarian kehidupan manusia tetap menjadi salah satu tugas terpenting dari semua sistem keamanan. Belakangan ini topik deteksi dini kebakaran semakin ramai diperbincangkan.

Pengembang peralatan pemadam kebakaran modern bersaing dalam meningkatkan sensitivitas detektor kebakaran terhadap tanda-tanda utama kebakaran: panas, radiasi optik dari nyala api, dan konsentrasi asap. Banyak pekerjaan sedang dilakukan ke arah ini, tetapi semua detektor kebakaran dipicu ketika setidaknya api kecil telah dimulai. Dan hanya sedikit orang yang membahas topik mendeteksi kemungkinan tanda-tanda kebakaran. Namun, perangkat yang dapat mencatat bukan kebakaran, tetapi hanya ancaman atau kemungkinan kebakaran, telah dikembangkan. Ini adalah detektor api gas.

Analisis perbandingan

Diketahui bahwa kebakaran dapat terjadi baik dari keadaan darurat yang tiba-tiba (ledakan, korsleting), dan dengan akumulasi bertahap dari faktor-faktor berbahaya: akumulasi gas yang mudah terbakar, uap, panas berlebih dari suatu zat di atas titik nyala, isolasi listrik yang membara. kabel kabel dari kelebihan beban, pembusukan dan pemanasan biji-bijian dan lain-lain.

pada gambar. Gambar 1 adalah grafik respons detektor api gas yang khas terhadap kebakaran yang dimulai dengan rokok yang terbakar yang dijatuhkan di atas kasur. Grafik menunjukkan bahwa detektor gas bereaksi terhadap karbon monoksida setelah 60 menit. setelah rokok yang terbakar mengenai kasur, dalam kasus yang sama, detektor asap fotolistrik bereaksi setelah 190 menit, detektor asap ionisasi - setelah 210 menit, yang secara signifikan meningkatkan waktu untuk membuat keputusan untuk mengevakuasi orang dan menghilangkan api.

Jika Anda memperbaiki serangkaian parameter yang dapat menyebabkan kebakaran, maka Anda dapat (tanpa menunggu munculnya nyala api, asap) mengubah situasi dan menghindari kebakaran (kecelakaan). Jika sinyal dari detektor kebakaran gas diterima lebih awal, personel pemeliharaan akan memiliki waktu untuk mengambil tindakan untuk mengurangi atau menghilangkan faktor ancaman. Misalnya, itu bisa menjadi ventilasi ruangan dari uap dan gas yang mudah terbakar, jika terjadi panas berlebih pada isolasi, mematikan daya kabel dan beralih ke penggunaan saluran cadangan, jika terjadi korsleting pada papan elektronik komputer dan mesin yang dikendalikan, memadamkan api lokal dan memindahkan unit yang rusak. Jadi, orang yang membuat keputusan akhir: memanggil pemadam kebakaran atau menghilangkan kecelakaan itu sendiri.

Jenis detektor gas

Semua detektor kebakaran gas berbeda dalam jenis sensor:
- oksida logam,
- termokimia,
- semikonduktor.

Sensor oksida logam

Sensor oksida logam diproduksi berdasarkan teknologi mikroelektronik film tebal. Alumina polikristalin digunakan sebagai substrat, di mana pemanas dan lapisan sensitif gas oksida logam diendapkan di kedua sisi (Gbr. 2). Elemen penginderaan ditempatkan di rumah yang dilindungi oleh selubung permeabel gas yang memenuhi semua persyaratan keselamatan kebakaran dan ledakan.

Sensor oksida logam dirancang untuk menentukan konsentrasi gas yang mudah terbakar (metana, propana, butana, hidrogen, dll.) di udara dalam rentang konsentrasi dari seperseribu hingga satuan persen dan gas beracun (CO, arsin, fosfin, hidrogen sulfida, dll.) pada tingkat konsentrasi maksimum yang diizinkan, serta untuk penentuan konsentrasi oksigen dan hidrogen secara simultan dan selektif dalam gas inert, misalnya, dalam teknologi roket. Selain itu, mereka memiliki rekor daya listrik rendah yang dibutuhkan untuk pemanasan (kurang dari 150 mW) untuk kelas mereka, dan dapat digunakan dalam detektor kebocoran gas dan sistem alarm kebakaran, baik stasioner maupun portabel.

Detektor gas termokimia

Di antara metode yang digunakan untuk menentukan konsentrasi gas yang mudah terbakar atau uap cairan yang mudah terbakar di udara atmosfer, metode termokimia digunakan. Esensinya terletak pada pengukuran efek termal (peningkatan suhu tambahan) dari reaksi oksidasi gas dan uap yang mudah terbakar pada elemen sensor aktif katalitik dan selanjutnya mengubah sinyal yang diterima. Sensor alarm, menggunakan efek termal ini, menghasilkan sinyal listrik yang sebanding dengan konsentrasi gas dan uap yang mudah terbakar dengan faktor proporsionalitas yang berbeda untuk zat yang berbeda.

Selama pembakaran berbagai gas dan uap, sensor termokimia menghasilkan sinyal dengan besaran yang berbeda. Tingkat yang sama (dalam % LEL) dari berbagai gas dan uap dalam campuran udara sesuai dengan sinyal keluaran sensor yang tidak sama.

Sensor termokimia tidak selektif. Sinyalnya mencirikan tingkat ledakan, ditentukan oleh kandungan total gas dan uap yang mudah terbakar dalam campuran udara.

Dalam kasus kontrol satu set komponen, di mana konten individu, komponen mudah terbakar yang diketahui sebelumnya berkisar dari nol hingga konsentrasi tertentu, dapat menyebabkan kesalahan kontrol. Kesalahan ini juga ada dalam kondisi normal. Faktor ini harus diperhitungkan untuk menetapkan batas kisaran konsentrasi sinyal dan toleransi untuk perubahannya - batas kesalahan absolut dasar yang diizinkan dari operasi. Batas pengukuran perangkat pensinyalan adalah nilai terkecil dan tertinggi dari konsentrasi komponen yang ditentukan, di mana perangkat pensinyalan mengukur dengan kesalahan yang tidak melebihi yang ditentukan.

Deskripsi sirkuit pengukuran

Rangkaian pengukuran konverter termokimia adalah rangkaian jembatan (lihat Gambar 2). Elemen B1 dan kompensasi B2 sensitif yang terletak di sensor termasuk dalam rangkaian jembatan. Cabang kedua jembatan - resistor R3-R5 terletak di unit pensinyalan saluran yang sesuai. Jembatan diseimbangkan oleh resistor R5.

Selama pembakaran katalitik dari campuran udara dari gas dan uap yang mudah terbakar pada elemen penginderaan B1, panas dilepaskan, suhu naik dan, akibatnya, resistansi elemen penginderaan meningkat. Tidak ada pembakaran pada elemen kompensasi B2. Resistansi elemen kompensasi berubah dengan penuaannya, perubahan arus suplai, suhu, kecepatan campuran yang dikontrol, dll. Faktor yang sama bekerja pada elemen sensitif, yang secara signifikan mengurangi ketidakseimbangan jembatan yang disebabkan olehnya (zero drift) dan kesalahan kontrol.

Dengan kekuatan jembatan yang stabil, suhu yang stabil, dan kecepatan campuran yang terkontrol, ketidakseimbangan jembatan menghasilkan tingkat akurasi yang signifikan dari perubahan resistansi elemen penginderaan.

Di setiap saluran, catu daya jembatan sensor memberikan suhu optimal elemen yang konstan dengan mengatur arus. Sebagai sensor suhu, sebagai aturan, elemen sensitif B1 yang sama digunakan. Sinyal ketidakseimbangan jembatan diambil dari diagonal jembatan ab.

Sensor gas semikonduktor

Prinsip pengoperasian sensor gas semikonduktor didasarkan pada perubahan konduktivitas listrik lapisan sensitif gas semikonduktor selama adsorpsi kimia gas di permukaannya. Prinsip ini memungkinkan mereka untuk digunakan secara efektif dalam perangkat alarm kebakaran sebagai perangkat alternatif untuk perangkat sinyal optik, termal dan asap (detektor) tradisional, termasuk yang mengandung plutonium radioaktif. Dan sensitivitas tinggi (untuk hidrogen dari 0,00001% berdasarkan volume), selektivitas, kecepatan, dan biaya rendah dari sensor gas semikonduktor harus dipertimbangkan sebagai keunggulan utama mereka dibandingkan jenis detektor kebakaran lainnya. Prinsip-prinsip fisik dan kimia dari deteksi sinyal yang digunakan di dalamnya dikombinasikan dengan teknologi mikroelektronika modern, yang mengarah pada biaya produk yang rendah dalam produksi massal dan karakteristik teknis yang tinggi.

Sensor sensitif gas semikonduktor adalah elemen berteknologi tinggi dengan konsumsi daya rendah (dari 20 hingga 200 mW), sensitivitas tinggi, dan peningkatan kecepatan hingga sepersekian detik. Oksida logam dan sensor termokimia terlalu mahal untuk penggunaan ini. Pengenalan ke dalam produksi detektor kebakaran gas berdasarkan sensor kimia semikonduktor yang diproduksi menggunakan teknologi grup memungkinkan untuk secara signifikan mengurangi biaya detektor gas, yang penting untuk penggunaan massal.

Persyaratan peraturan

Dokumen peraturan untuk detektor kebakaran gas belum sepenuhnya dikembangkan. Persyaratan departemen yang ada dari RD BT 39-0147171-003-88 berlaku untuk fasilitas industri minyak dan gas. NPB 88-01 tentang penempatan detektor kebakaran gas mengatakan bahwa mereka harus dipasang di dalam ruangan di langit-langit, dinding dan struktur bangunan lainnya dari bangunan dan struktur sesuai dengan instruksi operasi dan rekomendasi dari organisasi khusus.

Namun, bagaimanapun, untuk menghitung secara akurat jumlah detektor gas dan memasangnya dengan benar di fasilitas, Anda harus terlebih dahulu mengetahui:
- parameter di mana keamanan dikendalikan (jenis gas yang dilepaskan dan menunjukkan bahaya, misalnya CO, CH4, H2, dll.);
- volume ruangan;
- tujuan tempat;
- ketersediaan sistem ventilasi, tekanan udara berlebih, dll.

Ringkasan

Detektor kebakaran gas adalah perangkat generasi berikutnya, dan oleh karena itu mereka masih memerlukan studi penelitian baru dari perusahaan domestik dan asing yang terlibat dalam sistem kebakaran untuk mengembangkan teori emisi gas dan distribusi gas di ruangan dengan tujuan dan operasi yang berbeda, serta untuk melakukan eksperimen praktis untuk pengembangan rekomendasi untuk penempatan rasional detektor tersebut.

(cahaya, panas, asap) hanya mampu menyampaikan pesan: “Kami terbakar! Saatnya memadamkan api!" Tetapi tidak mungkin sebaliknya, karena pengoperasian sensor mereka didasarkan pada prinsip-prinsip fisik seperti deteksi cahaya, panas atau asap. Dapatkan pesan "Perhatian! Kebakaran mungkin terjadi di sini!” hanya mungkin dengan menetapkan kontrol konstan atas komposisi gas-dinamis dari udara dalam ruangan. Kontrol semacam itu akan memungkinkan untuk mengambil tindakan yang memadai untuk mencegah kebakaran dan menghilangkannya sejak awal. Inilah yang membuat metode deteksi dini kebakaran dikembangkan oleh para ahli Gamma menggunakan sensor kimia semikonduktor, yang dianugerahi diploma dan medali emas pada pameran internasional Brussel-Eureka 2000 dan Jenewa 2001.

Dengan demikian, cara yang dapat diandalkan untuk mencegah kebakaran pada tahap awal, sebelum penyalaan, adalah dengan mengontrol komposisi kimia udara, yang berubah secara dramatis karena dekomposisi termal bahan mudah terbakar yang terlalu panas atau membara. Pada tahap ini, tindakan pencegahan masih efektif. Misalnya, jika peralatan listrik terlalu panas (besi atau perapian listrik), mereka dapat dimatikan secara otomatis tepat waktu oleh sinyal dari sensor gas.

Komposisi gas yang dilepaskan selama pembakaran

Sejumlah gas yang dilepaskan pada tahap awal pembakaran (pembakaran) ditentukan oleh komposisi bahan-bahan yang berpartisipasi dalam proses ini. Namun, dalam banyak kasus, komponen gas karakteristik utama juga dapat diidentifikasi dengan pasti. Studi serupa dilakukan di Institut Keselamatan Kebakaran (Balashikha, Wilayah Moskow) menggunakan ruang standar dengan volume 60 m 3 untuk mensimulasikan api. Komposisi gas yang dilepaskan selama pembakaran ditentukan dengan kromatografi. Percobaan memberikan hasil sebagai berikut.

Hidrogen (H2) merupakan komponen utama gas yang dikeluarkan pada tahap smoldering sebagai hasil pirolisis bahan yang digunakan dalam konstruksi, seperti kayu, tekstil, dan bahan sintetis. Pada tahap awal kebakaran, dalam proses membara, konsentrasi hidrogen adalah 0,001-0,002%. Di masa depan, ada peningkatan kandungan hidrokarbon aromatik dengan latar belakang adanya karbon teroksidasi - karbon monoksida (CO) - 0,002-0,008%. Ketika nyala api muncul, konsentrasi karbon dioksida (CO 2) naik ke tingkat 0,1%, yang sesuai dengan pembakaran 40-50 g kayu atau kertas di ruangan tertutup dengan volume 60 m 3 dan setara sampai 10 batang rokok. Tingkat CO2 ini juga dicapai sebagai hasil dari kehadiran dua orang di dalam ruangan selama 1 jam.

Eksperimen telah menunjukkan bahwa ambang deteksi untuk sistem peringatan dini kebakaran di udara atmosfer dalam kondisi normal harus berada pada tingkat 0,002% untuk sebagian besar gas, termasuk hidrogen dan karbon monoksida. Diinginkan bahwa kecepatan sistem tidak lebih buruk dari 10 detik. Kesimpulan ini dapat dianggap sebagai dasar untuk pengembangan sejumlah detektor gas kebakaran peringatan.

Alat analisis gas lingkungan yang ada (termasuk yang berbasis elektrokimia, katalitik termal dan sensor lainnya) terlalu mahal untuk penggunaan tersebut. Pengenalan detektor kebakaran berdasarkan sensor kimia semikonduktor yang diproduksi menggunakan teknologi batch ke dalam produksi akan secara dramatis mengurangi biaya sensor gas.

Sensor gas semikonduktor

Prinsip pengoperasian sensor gas semikonduktor didasarkan pada perubahan konduktivitas listrik lapisan sensitif gas semikonduktor selama adsorpsi kimia gas di permukaannya. Keadaan ini memungkinkan untuk menggunakannya secara efektif dalam perangkat alarm kebakaran sebagai perangkat alternatif untuk alarm optik, termal, dan asap tradisional, termasuk yang mengandung plutonium radioaktif. Dan sensitivitas tinggi (untuk hidrogen - dari 0,000001%!), Selektivitas, kecepatan, dan biaya rendah sensor gas semikonduktor harus dianggap sebagai keunggulan utama mereka dibandingkan jenis detektor kebakaran lainnya. Prinsip fisik dan kimia dari deteksi sinyal yang digunakan di dalamnya dikombinasikan dengan teknologi mikroelektronika modern, yang menentukan biaya rendah produk dalam produksi massal dan karakteristik teknis dan hemat energi yang tinggi.

Agar proses fisik dan kimia berlangsung di permukaan lapisan sensitif dengan cukup cepat, memberikan kecepatan beberapa detik, sensor dipanaskan secara berkala hingga suhu 450-500 °C, yang mengaktifkan permukaannya. Oksida logam yang terdispersi halus (SnO 2 , ZnO, In 2 O 3 , dll.) dengan dopan Pl, Pd, dll biasanya digunakan sebagai lapisan semikonduktor yang sensitif. Karena porositas struktural dari bahan yang terbentuk, dicapai dengan menggunakan metode teknologi tertentu, luas permukaan spesifiknya sekitar 30 m 2 /g. Pemanas adalah lapisan resistif yang terbuat dari bahan inert (Pl, RuO 2 , Au, dll.) dan diisolasi secara elektrik dari lapisan semikonduktor.

Dengan kesederhanaan yang tampak, metode pembentukan seperti itu telah memusatkan semua pencapaian terbaru dalam ilmu material dan teknologi mikroelektronika. Hal ini menyebabkan daya saing sensor yang tinggi, yang dapat beroperasi selama beberapa tahun, secara berkala berada dalam kondisi "tekanan" ketika dipanaskan hingga 500 ° C, sambil mempertahankan karakteristik kinerja tinggi, sensitivitas, stabilitas, selektivitas, dan konsumsi daya rendah (a beberapa puluh miliwatt rata-rata). Produksi industri sensor semikonduktor dikembangkan secara luas di seluruh dunia, tetapi pangsa utama pasar dunia jatuh pada perusahaan Jepang. Pemimpin yang diakui di bidang ini adalah Figaro dengan produksi tahunan sekitar 5 juta sensor. dan produksi skala besar perangkat berdasarkan mereka, termasuk basis elemen dan solusi sirkuit dengan perangkat yang dapat diprogram.

Namun, sejumlah fitur dalam produksi sensor semikonduktor membuatnya sulit untuk kompatibel dengan teknologi silikon tradisional dalam loop tertutup. Ini dijelaskan oleh fakta bahwa sensor tidak diproduksi secara massal seperti sirkuit mikro, dan memiliki penyebaran parameter yang lebih besar karena spesifikasi kondisi operasi (seringkali di lingkungan yang agresif). Produksi mereka membutuhkan pengetahuan yang sangat spesifik dalam kimia fisik, ilmu material, dll. Oleh karena itu, kesuksesan di sini menyertai perusahaan besar khusus (misalnya, Instrumen Mikrokimia - anak perusahaan Motorola Eropa), yang tidak terburu-buru untuk berbagi perkembangan mereka di bidang teknologi tinggi. Sayangnya, industri ini tidak pernah berkembang dengan baik di Rusia dan CIS, meskipun ada cukup banyak kelompok penelitian - RRC "Kurchatov Institute", Universitas Negeri Moskow, Universitas Negeri Leningrad, Universitas Negeri Voronezh, IGIC RAS, N.I. Karpov, Universitas Saratov, Universitas Novgorod, dll.

Perkembangan domestik sensor semikonduktor

Teknologi paling maju untuk produksi sensor semikonduktor diusulkan di RRC "Kurchatov Institute". Ini telah mengembangkan sensor semikonduktor berukuran kecil untuk menganalisis komposisi kimia gas dan cairan. Mereka diproduksi menggunakan teknologi mikroelektronika dan menggabungkan keunggulan perangkat mikroelektronika - biaya rendah dalam produksi massal, miniaturisasi, konsumsi daya rendah - dengan kemampuan untuk mengukur konsentrasi gas dan cairan pada rentang yang luas dan dengan akurasi yang cukup tinggi. Perangkat yang dikembangkan dibagi menjadi dua kelompok: oksida logam dan sensor semikonduktor struktural.

sensor oksida logam. Diproduksi menggunakan teknologi film tebal. Alumina polikristalin digunakan sebagai substrat, di mana pemanas dan lapisan sensitif gas oksida logam disimpan di kedua sisi. Elemen sensitif ditempatkan di rumah permeabel gas yang memenuhi persyaratan ledakan dan keselamatan kebakaran.

Sensor dapat menentukan konsentrasi gas yang mudah terbakar (metana, propana, butana, hidrogen, dll.) di udara dalam kisaran 0,001% hingga beberapa persen, serta gas beracun (karbon monoksida, arsin, fosfin, hidrogen sulfida, dll.) pada tingkat konsentrasi maksimum yang diizinkan (MAC). Mereka juga dapat digunakan untuk penentuan konsentrasi oksigen dan hidrogen secara simultan dan selektif dalam gas inert, misalnya, untuk teknologi roket. Untuk pemanasan, perangkat ini membutuhkan rekor daya listrik rendah untuk kelasnya - kurang dari 150 mW. Sensor oksida logam dirancang untuk digunakan dalam pendeteksi kebocoran gas dan sistem alarm kebakaran (baik stasioner maupun saku).

Sensor semikonduktor struktural. Ini adalah sensor berdasarkan struktur silikon logam-dielektrik-semikonduktor (MIS), logam-padat elektrolit-semikonduktor dan dioda Schottky.

Struktur MIS dengan gerbang paladium atau platinum digunakan untuk menentukan konsentrasi hidrogen di udara atau gas inert. Ambang deteksi hidrogen adalah sekitar 0,00001%. Sensor telah berhasil digunakan untuk menentukan konsentrasi hidrogen dalam pendingin reaktor nuklir untuk menjaga keamanannya. Struktur dengan elektrolit padat (lanthanum trifluoride, menghantarkan lebih dari ion fluor) dirancang untuk menentukan konsentrasi fluor dan fluorida (terutama hidrogen fluorida) di udara. Mereka bekerja pada suhu kamar, memungkinkan untuk menentukan konsentrasi fluor dan hidrogen fluorida pada tingkat 0,000003%, yaitu sekitar 0,1 MPC. Pengukuran kebocoran hidrogen fluorida sangat penting untuk menentukan situasi lingkungan di daerah dengan produksi aluminium, polimer, dan bahan bakar nuklir yang besar.

Struktur serupa yang dibuat berdasarkan silikon karbida dan beroperasi pada suhu sekitar 500 °C dapat digunakan untuk mengukur konsentrasi freon.

Indikator karbon monoksida dan hidrogen CO-12

Sebuah metode yang diakui secara internasional untuk deteksi dini kebakaran menyediakan pemantauan simultan dari konsentrasi udara relatif dari dua atau lebih gas, seperti hidrokarbon aromatik, hidrogen, karbon monoksida dan karbon dioksida. Nilai yang diperoleh dibandingkan dengan yang ditetapkan, dan jika cocok, alarm dibuat. Kontrol dan perbandingan konsentrasi relatif komponen gas dilakukan dengan frekuensi tertentu. Kemungkinan alarm palsu dari alat pengukur dengan peningkatan konsentrasi salah satu gas dikecualikan jika tidak ada pengapian.

Sebagai alat pengukur, indikator CO-12 diusulkan, dirancang untuk mendeteksi gas karbon monoksida dan hidrogen di atmosfer udara dalam kisaran konsentrasinya dari 0,001 hingga 0,01%. Perangkat ini adalah indikator proporsional sembilan tingkat dalam bentuk garis LED tiga warna - hijau (rentang konsentrasi rendah), kuning (tingkat sedang) dan merah (tingkat tinggi). Tiga LED sesuai dengan setiap rentang. Saat LED merah menyala, sinyal suara diaktifkan untuk memperingatkan orang akan bahaya keracunan.

Prinsip pengoperasian indikator didasarkan pada pencatatan perubahan resistansi (R) dari sensor sensitif gas semikonduktor, yang suhunya stabil pada 120 °C selama proses pengukuran.

Dalam hal ini, elemen pemanas termasuk dalam umpan balik dari penguat operasional - pengontrol suhu - dan secara berkala, setiap 6 detik, dianil selama 0,5 detik pada suhu 450 ° C. Ini diikuti oleh relaksasi isotermal dari resistansi R pada interaksi dengan karbon monoksida. R diukur sebelum anil berikutnya (Gbr. 3, titik C, diikuti oleh anil O). Proses pengukuran dan output ke indikator data dikendalikan oleh perangkat yang dapat diprogram.

Karakteristik teknis utamanya:

Indikator dapat digunakan secara efektif sebagai perangkat alarm kebakaran baik di tempat tinggal maupun fasilitas industri. Rumah pedesaan, pondok, pemandian, sauna, garasi dan rumah ketel, perusahaan dengan produksi berdasarkan penggunaan api terbuka dan perlakuan panas, perusahaan di pertambangan, industri pengolahan metalurgi dan minyak dan gas dan, akhirnya, transportasi jalan - ini bukan daftar lengkap objek di mana indikator CO adalah 12 mungkin bisa membantu.

Detektor kebakaran deteksi dini seperti itu, disatukan dalam satu jaringan dan mengendalikan pelepasan gas selama bahan membara sebelum menyala, ketika ditempatkan di fasilitas industri, memungkinkan untuk mencegah keadaan darurat tidak hanya di fasilitas proteksi kebakaran tanah, tetapi juga di struktur bawah tanah, batu bara tambang, di mana, sebagai akibat dari panas berlebih, peralatan pengangkut batu bara, debu batu bara dapat menyala. Setiap sensor, yang memiliki sinyal peringatan cahaya dan suara, tidak hanya dapat menginformasikan tentang tingkat kontaminasi gas di wilayah tersebut, tetapi juga untuk memperingatkan personel yang berada di dekat tempat ekstrem tentang bahaya tersebut. Detektor kebakaran stasioner yang dipasang di tempat tinggal dapat mencegah ledakan gas rumah tangga, keracunan karbon monoksida, dan kebakaran karena kegagalan fungsi peralatan rumah tangga atau pelanggaran berat terhadap kondisi pengoperasiannya dengan memutuskan sambungan secara otomatis dari jaringan.

Elektronik 4, 2001

Biaya kerusakan dari kebakaran, bahkan dalam satu ruangan, dapat mencapai jumlah yang mengesankan. Misalnya, ketika ada peralatan di tempat, yang harganya secara signifikan melebihi biaya perangkat proteksi kebakaran. Metode pemadaman api tradisional tidak cocok dalam kasus ini, karena penggunaannya mengancam kerusakan yang tidak kalah dari api itu sendiri.

Itulah mengapa ada kebutuhan yang meningkat akan sistem deteksi dini kebakaran yang dapat mendeteksi tanda-tanda kebakaran pada masa pertumbuhannya dan mengambil tindakan segera untuk mencegahnya. Peralatan deteksi dini api melakukan fungsinya karena sensor ultra-sensitif. Ini adalah sensor suhu, sensor asap, serta sensor kimia, spektral (responsif api) dan optik. Semuanya adalah bagian dari satu sistem yang ditujukan untuk deteksi dini dan lokalisasi api yang super efisien.

Peran paling penting di sini dimainkan oleh properti perangkat deteksi kebakaran dini untuk pemantauan terus menerus komposisi kimia udara. Saat membakar plastik, kaca plexiglass, bahan polimer, komposisi udara berubah secara dramatis, yang harus dicatat oleh elektronik. Untuk tujuan tersebut, sensor sensitif gas semikonduktor banyak digunakan, bahan yang mampu mengubah hambatan listrik dari paparan bahan kimia.

Sistem yang menggunakan semikonduktor terus meningkat, pasar semikonduktor terus berkembang, sebagaimana dibuktikan oleh kinerja pasar keuangan. Sensor semikonduktor modern mampu menangkap konsentrasi minimum zat yang dilepaskan selama pembakaran. Pertama-tama, ini adalah hidrogen, karbon monoksida dan dioksida, hidrokarbon aromatik.

Ketika tanda-tanda pertama kebakaran terdeteksi, pekerjaan sistem pemadam kebakaran baru saja dimulai. Peralatan pendeteksi beroperasi secara akurat dan cepat, menggantikan beberapa orang dan mengecualikan faktor manusia saat memadamkan api. Perangkat ini idealnya terhubung ke semua sistem bangunan yang dapat mempercepat atau memperlambat penyebaran api. Sistem deteksi dini, jika perlu, akan sepenuhnya mematikan ventilasi ruangan, dalam jumlah yang diperlukan - elemen catu daya, menyalakan alarm, dan memastikan evakuasi orang yang tepat waktu. Dan yang paling penting - luncurkan kompleks pemadam kebakaran.

Pada tahap awal, memadamkan api jauh lebih mudah daripada tahap selanjutnya dan mungkin hanya memakan waktu beberapa menit. Pemadaman api pada tahap awal dapat dilakukan dengan menggunakan metode yang mengecualikan penghancuran fisik benda-benda yang terletak di dalam ruangan. Metode seperti itu, misalnya, memadamkan dengan mengganti oksigen dengan gas yang tidak mudah terbakar. Dalam hal ini, gas cair, ketika menjadi mudah menguap, menurunkan suhu di dalam ruangan atau di area tertentu, dan juga menekan reaksi pembakaran.

Pintu kebakaran adalah bagian integral dari sistem keselamatan kebakaran apa pun. Ini adalah elemen struktural yang mencegah penyebaran api ke kamar tetangga untuk waktu tertentu.

Perangkat deteksi dini kebakaran sangat diperlukan untuk memastikan keselamatan orang. Kebutuhan mereka telah dibuktikan dengan pengalaman yang banyak dan pahit. Kebakaran adalah salah satu bencana alam yang paling sulit diprediksi, terbukti dari seluruh sejarah peradaban manusia. Di zaman kita, faktor ini tidak menjadi kurang relevan. Sebaliknya, saat ini bahkan kebakaran lokal dapat menyebabkan kerugian besar yang terkait dengan kegagalan peralatan dan mesin yang mahal. Itulah mengapa menguntungkan untuk berinvestasi dalam sistem deteksi dini seperti itu.

Sistem ini dirancang untuk mendeteksi tahap awal kebakaran, mengirimkan pemberitahuan tentang tempat dan waktu terjadinya, dan, jika perlu, menyalakan sistem pemadam kebakaran dan penghilangan asap otomatis.

Sistem peringatan kebakaran yang efektif adalah penggunaan sistem alarm.

Sistem alarm kebakaran harus:

* - cepat mengidentifikasi tempat api;

* - mengirimkan sinyal api dengan andal ke perangkat penerima dan kontrol;

* - mengubah sinyal kebakaran menjadi bentuk yang nyaman untuk persepsi oleh personel fasilitas yang dilindungi;

* - tetap kebal terhadap pengaruh faktor eksternal selain faktor api;

* - dengan cepat mendeteksi dan mengirimkan pemberitahuan malfungsi yang mencegah fungsi normal sistem.

Bangunan industri kategori A, B dan C, serta objek kepentingan nasional, dilengkapi dengan otomatisasi pemadam kebakaran.

Sistem alarm kebakaran terdiri dari detektor kebakaran dan konverter yang mengubah faktor pemicu kebakaran (panas, cahaya, asap) menjadi sinyal listrik; stasiun kontrol yang mentransmisikan sinyal dan menyalakan alarm cahaya dan suara; serta instalasi pemadam kebakaran dan pembuangan asap otomatis.

Mendeteksi kebakaran pada tahap awal membuatnya lebih mudah untuk dipadamkan, yang sangat bergantung pada sensitivitas sensor.

Sistem pemadam kebakaran otomatis

Sistem pemadam kebakaran otomatis dirancang untuk memadamkan atau melokalisasi api. Pada saat yang sama, mereka juga harus menjalankan fungsi alarm kebakaran otomatis.

Instalasi pemadam kebakaran otomatis harus memenuhi persyaratan berikut:

* - waktu respons harus kurang dari waktu maksimum yang diizinkan untuk pengembangan api secara gratis;

* - memiliki durasi aksi dalam mode pemadaman yang diperlukan untuk menghilangkan api;

* - memiliki intensitas pasokan (konsentrasi) agen pemadam kebakaran yang diperlukan;

* - keandalan fungsi.

Di tempat kategori A, B, C, instalasi pemadam api stasioner digunakan, yang dibagi menjadi aerosol (halokarbon), cair, air (sprinkler dan banjir), uap, dan bubuk.

Yang paling luas saat ini adalah instalasi sprinkler untuk memadamkan api dengan air yang disemprotkan. Untuk melakukan ini, jaringan pipa bercabang dipasang di bawah langit-langit, di mana sprinkler ditempatkan pada tingkat irigasi dengan satu sprinkler dari 9 hingga 12 m 2 luas lantai. Harus ada setidaknya 800 alat penyiram di satu bagian sistem air. Area lantai yang dilindungi oleh satu sprinkler tipe CH-2 tidak boleh lebih dari 9 m 2 di ruangan dengan bahaya kebakaran yang meningkat (jika jumlah bahan yang mudah terbakar lebih dari 200 kg per 1 m 2; dalam kasus lain - tidak lebih dari 12 m 2. Outlet di kepala sprinkler ditutup dengan kunci fusible (72 ° C, 93 ° C, 141 ° C, 182 ° C), ketika meleleh, percikan air mengenai deflektor. Intensitas irigasi area adalah 0,1 l / s m 2

Jaringan sprinkler harus diberi tekanan untuk menghasilkan 10 l/dtk. Jika setidaknya satu alat penyiram terbuka selama kebakaran, alarm akan diberikan. Katup kontrol dan sinyal terletak di tempat yang terlihat dan dapat diakses, dan tidak lebih dari 800 sprinkler terhubung ke satu katup kontrol dan sinyal.

Di tempat berbahaya kebakaran, disarankan untuk segera memasok air ke seluruh area tempat. Dalam kasus ini, instalasi aksi kelompok (drencher) digunakan. Drencher adalah alat penyiram tanpa kunci melebur dengan lubang terbuka untuk air dan senyawa lainnya. Pada waktu normal, saluran keluar air ke jaringan ditutup oleh katup aksi kelompok. Intensitas pasokan air adalah 0,1 l / s m 2 dan untuk ruangan dengan bahaya kebakaran yang meningkat (dengan jumlah bahan yang mudah terbakar 200 kg per 1 m 2 atau lebih) - 0,3 l / s m 2.

Jarak antara drenchers tidak boleh melebihi 3 m, dan antara drenchers dan dinding atau partisi - 1,5 m. Luas lantai yang dilindungi oleh satu drencher tidak boleh lebih dari 9m 2. Selama satu jam pertama memadamkan api, setidaknya 30 l / s harus disuplai

Unit memungkinkan pengukuran otomatis parameter yang dipantau, pengenalan sinyal di hadapan situasi ledakan, konversi dan penguatan sinyal ini, dan penerbitan perintah untuk mengaktifkan aktuator perlindungan.

Inti dari proses penghentian ledakan adalah penghambatan reaksi kimia dengan memasok komposisi pemadam kebakaran ke zona pembakaran. Kemungkinan berhentinya ledakan disebabkan oleh adanya interval waktu tertentu dari saat kondisi ledakan muncul hingga perkembangannya. Periode waktu ini, secara kondisional disebut periode induksi (f ind), tergantung pada sifat fisikokimia campuran yang mudah terbakar, serta pada volume dan konfigurasi peralatan yang dilindungi.

Untuk sebagian besar campuran hidrokarbon yang mudah terbakar, f ind adalah sekitar 20% dari total waktu ledakan.

Agar sistem proteksi ledakan otomatis memenuhi tujuannya, kondisi berikut harus dipenuhi:< ф инд, то есть, время срабатывания защиты должно опережать время индуктивного периода.

Kondisi penggunaan peralatan listrik yang aman diatur oleh PUE. Peralatan listrik dibagi menjadi tahan ledakan, cocok untuk area berbahaya kebakaran, dan kinerja normal. Di area berbahaya, hanya diperbolehkan menggunakan peralatan listrik tahan ledakan, dibedakan berdasarkan tingkat dan jenis perlindungan ledakan, kategori (ditandai dengan celah aman, yaitu diameter maksimum lubang di mana nyala api yang mudah terbakar diberikan campuran tidak bisa lewat), kelompok (yang dicirikan oleh T dengan campuran mudah terbakar yang diberikan).

Di ruang ledakan dan area instalasi eksternal, peralatan penerangan listrik khusus digunakan, dibuat dalam versi anti-ledakan.

menetas asap

Lubang asap dirancang untuk memastikan bahwa ruangan yang berdekatan bebas asap rokok dan mengurangi konsentrasi asap di zona bawah ruangan tempat kebakaran terjadi. Dengan membuka palka asap, kondisi yang lebih menguntungkan diciptakan untuk evakuasi orang dari gedung yang terbakar, dan pekerjaan pemadam kebakaran difasilitasi.

Untuk menghilangkan asap jika terjadi kebakaran di ruang bawah tanah, norma mengatur pemasangan jendela dengan ukuran setidaknya 0,9 x 1,2 m untuk setiap 1000 m 2 area ruang bawah tanah. Lubang asap biasanya ditutup dengan katup.

Sayangnya, jauh dari semua orang di negara kita memahami keuntungan yang diberikan sistem pengalamatan analog, dan beberapa umumnya mengurangi keuntungan mereka untuk "menjaga perokok." Oleh karena itu, mari kita lihat juga apa yang diberikan oleh sistem analog yang dapat dialamatkan kepada kita.

Penting tidak hanya untuk mendeteksi tepat waktu, tetapi juga untuk memperingatkan tepat waktu.

Biarkan saya mengingatkan Anda bahwa ada tiga kelas sistem alarm kebakaran: konvensional, dapat dialamatkan, analog yang dapat dialamatkan.

Dalam sistem non-alamat dan alamat, "keputusan kebakaran" diambil langsung oleh detektor itu sendiri dan kemudian ditransmisikan ke panel kontrol.

Sistem alamat-analog pada dasarnya adalah sistem telemetri. Nilai parameter yang dikendalikan oleh detektor (suhu, kandungan asap di dalam ruangan) ditransmisikan ke panel kontrol. Panel kontrol terus-menerus memantau keadaan lingkungan di semua area gedung dan, berdasarkan data ini, membuat keputusan tidak hanya untuk menghasilkan sinyal "Api", tetapi juga sinyal "Peringatan". Kami secara khusus menekankan bahwa "keputusan" dibuat bukan oleh detektor, tetapi oleh panel kontrol. Teori mengatakan bahwa jika Anda membuat grafik intensitas api tergantung pada waktu, maka itu akan terlihat seperti parabola (Gbr. 1). Pada tahap awal perkembangan api, intensitasnya rendah, kemudian meningkat dan kemudian siklus seperti longsoran dimulai. Jika Anda membuang puntung rokok yang belum padam ke dalam sekeranjang kertas, mereka pertama-tama akan membara dengan keluarnya asap, kemudian nyala api akan muncul, itu akan menyebar ke furnitur, dan kemudian pengembangan api yang intensif akan dimulai, yang tidak lagi mudah diatasi.

Ternyata jika api terdeteksi pada tahap awal, mudah untuk menghilangkannya dengan segelas air atau alat pemadam api konvensional dan kerusakan darinya akan minimal. Inilah yang dapat dilakukan oleh sistem analog alamat. Jika, misalnya, detektor panas konvensional (atau dapat dialamatkan) memberikan pembentukan sinyal "Api" pada suhu 60 ° C, maka hingga nilai ini tercapai, petugas jaga tidak melihat informasi apa pun pada panel kontrol tentang apa yang terjadi di dalam ruangan. Namun, ini sudah menyiratkan sumber api yang signifikan. Situasi serupa diamati dengan detektor asap, di mana tingkat asap yang diperlukan harus dicapai.

Beralamat tidak berarti analog yang dapat dialamatkan

Sistem alamat-analog, terus-menerus memantau keadaan lingkungan di dalam ruangan, segera mendeteksi awal perubahan suhu atau asap dan mengeluarkan sinyal peringatan kepada petugas jaga. Oleh karena itu, sistem yang dapat dialamatkan analog menyediakan deteksi dini kebakaran. Artinya, api dapat dengan mudah dipadamkan dengan kerusakan minimal pada bangunan.

Kami menekankan bahwa "daerah aliran sungai" tidak terletak oleh sistem non-alamat, di satu sisi, dan dengan alamat dan sistem analog alamat, di sisi lain, tetapi dengan alamat-analog dan sistem lainnya.

Dalam perangkat analog yang dapat dialamatkan, ada prinsip. kemampuan untuk mengatur secara individual tidak hanya tingkat pembangkitan sinyal "Api" dan "Peringatan" untuk setiap detektor, tetapi juga menentukan logika operasi gabungan mereka. Dengan kata lain, kami mendapatkan alat di tangan kami yang memungkinkan kami untuk secara optimal membentuk sistem deteksi dini kebakaran untuk setiap objek, dengan mempertimbangkan karakteristik individualnya, mis. kita punya prinsip. kemampuan untuk membangun sistem keselamatan kebakaran fasilitas secara optimal.

Sepanjang jalan, sejumlah tugas penting juga diselesaikan, misalnya, memantau kinerja detektor. Jadi, dalam sistem pengalamatan analog, pada prinsipnya, tidak mungkin ada detektor yang salah yang tidak terdeteksi oleh panel kontrol, karena detektor harus mengirimkan sinyal tertentu sepanjang waktu. Jika kita menambahkan diagnostik mandiri yang kuat dari detektor itu sendiri, kompensasi debu otomatis, dan deteksi detektor asap berdebu, menjadi jelas bahwa faktor-faktor ini hanya meningkatkan efisiensi sistem analog yang dapat dialamatkan.

Fitur Utama

Komponen penting dari perangkat analog yang dapat dialamatkan adalah konstruksi loop alarm. protokol loop adalah pengetahuan perusahaan dan merupakan rahasia dagang. Namun, dialah yang sangat menentukan karakteristik sistem. Mari kita pelajari fitur paling khas dari sistem alamat-analog.

Jumlah detektor dalam loop

Biasanya berkisar antara 99 hingga 128 dan dibatasi oleh catu daya detektor. Pada model awal, detektor ditangani menggunakan sakelar mekanis, pada model selanjutnya tidak ada sakelar, dan alamat disimpan dalam memori sensor yang tidak mudah menguap.

Lingkaran alarm

Pada prinsipnya, sebagian besar perangkat yang dapat dialamatkan analog mampu beroperasi dengan rintisan. tetapi ada kemungkinan "kehilangan" sejumlah besar detektor karena loop putus. Oleh karena itu, ring loop adalah sarana untuk meningkatkan survivabilitas sistem. Saat rusak, perangkat menghasilkan pemberitahuan yang sesuai, tetapi memastikan operasi dengan setiap setengah dering, sehingga mempertahankan kinerja semua detektor.

Perangkat pencari sirkuit pendek

Ini juga merupakan sarana untuk meningkatkan "kemampuan bertahan" sistem. Biasanya, perangkat ini dipasang melalui 20-30 detektor. Jika terjadi korsleting dalam loop, arus di dalamnya meningkat, yang dideteksi oleh dua perangkat pelokalan, dan bagian yang rusak dimatikan. hanya segmen loop dengan dua perangkat pelokalan hubung singkat yang gagal, dan sisanya tetap beroperasi karena organisasi cincin koneksi.

Dalam sistem modern, setiap detektor atau modul dilengkapi dengan perangkat lokalisasi hubung singkat bawaan. Pada saat yang sama, karena penurunan harga komponen elektronik yang signifikan, biaya sensor tidak benar-benar meningkat. Sistem seperti itu praktis tidak mengalami korsleting loop.

Set detektor standar

Ini termasuk optoelektronik asap, suhu maksimum termal, diferensial maksimum termal, gabungan (asap plus termal) dan titik panggilan manual. Detektor ini biasanya cukup untuk melindungi tipe utama ruangan dalam sebuah bangunan. Beberapa pabrikan juga menawarkan jenis sensor yang cukup eksotis, misalnya, detektor linier analog yang dapat dialamatkan, detektor asap optik untuk ruangan dengan tingkat polusi tinggi, detektor asap optik untuk ruang ledakan, dll. Semua ini memperluas cakupan analog yang dapat dialamatkan sistem.

Modul kontrol sub-loop non-alamat

Mereka memungkinkan penggunaan detektor konvensional. Ini mengurangi biaya sistem, tetapi, tentu saja, properti yang melekat pada peralatan analog yang dapat dialamatkan akan hilang. Dalam beberapa kasus, modul tersebut dapat berhasil digunakan untuk menghubungkan detektor asap linier konvensional atau membuat loop tahan ledakan.

Modul perintah dan kontrol

Mereka terhubung langsung ke loop alarm. Biasanya jumlah modul sesuai dengan jumlah detektor dalam loop, dan bidang alamatnya tambahan dan tidak tumpang tindih dengan alamat detektor. Dalam beberapa sistem, bidang alamat detektor dan modul dibagi.

Jumlah total modul yang terhubung bisa beberapa ratus. Properti inilah yang memungkinkan, berdasarkan sistem alarm kebakaran analog yang dapat dialamatkan SPS, untuk mengintegrasikan sistem proteksi kebakaran otomatis bangunan (Gbr. 2).

Selama integrasi, perangkat eksekutif dikendalikan dan operasinya dipantau. Jumlah poin kontrol dan manajemen hanya beberapa ratus.

Logika bercabang untuk menghasilkan sinyal kontrol

Ini adalah atribut yang sangat diperlukan dari panel kontrol analog yang dapat dialamatkan. Ini adalah fungsi logis yang kuat yang memastikan pembangunan sistem terpadu proteksi kebakaran otomatis bangunan. Di antara fungsi-fungsi ini adalah logika menghasilkan sinyal "Api" (misalnya, oleh dua detektor yang dipicu dalam satu kelompok), dan logika menyalakan modul kontrol (misalnya, dengan setiap sinyal "Api" dalam sistem atau dengan sinyal "Api" di grup ini), dan prinsip . kemampuan untuk mengatur parameter waktu (misalnya, ketika sinyal "Api" menyalakan modul kontrol M setelah waktu T1 untuk waktu T2). Semua ini memungkinkan untuk secara efektif membangun sistem pemadam kebakaran gas yang kuat berdasarkan elemen standar.

Dan tidak hanya deteksi dini

Prinsip membangun sistem analog yang dapat dialamatkan memungkinkan, selain deteksi dini kebakaran, untuk mendapatkan sejumlah kualitas unik, misalnya, peningkatan kekebalan kebisingan sistem. Mari kita jelaskan ini dengan sebuah contoh.

pada gambar. Gambar 3 menunjukkan beberapa siklus pemungutan suara berturut-turut (n) oleh perangkat detektor analog yang dapat dialamatkan termal. Untuk memudahkan pemahaman, di sepanjang sumbu ordinat, kami tidak akan menunda durasi sinyal dari detektor, tetapi segera nilai suhu yang sesuai dengannya. Biarkan sinyal palsu dari detektor atau distorsi durasi respons detektor di bawah pengaruh interferensi elektromagnetik terjadi pada siklus pemungutan suara 4, sehingga nilai yang dirasakan oleh perangkat sesuai dengan suhu 80 °C. sesuai dengan sinyal palsu yang diterima, perangkat harus menghasilkan sinyal "Api", mis. peralatan akan tidak berfungsi.

Dalam sistem analog yang dapat dialamatkan, ini dapat dihindari dengan memperkenalkan algoritma rata-rata. Misalnya, kami memperkenalkan rata-rata lebih dari tiga pembacaan berturut-turut. nilai parameter untuk "membuat keputusan" tentang kebakaran akan menjadi jumlah nilai untuk tiga siklus, dibagi 3:

• untuk siklus 1, 2, 3 =60:3=20 °С – di bawah ambang batas;
• untuk siklus 2, 3, 4 =120:3=40 °С – di bawah ambang batas;
• untuk siklus 3, 4, 5 =120:3=40 °С – di bawah ambang batas.

Artinya, ketika hitungan palsu datang, sinyal "Api" tidak dihasilkan. Pada saat yang sama, saya ingin memberikan perhatian khusus pada fakta bahwa karena "keputusan" dibuat oleh panel kontrol, tidak diperlukan pengaturan ulang dan permintaan ulang detektor.

Perhatikan bahwa jika sinyal yang masuk tidak salah, maka pada siklus 4 dan 5 nilai parameter sesuai dengan 80 °C, maka dengan rata-rata ini sinyal akan dihasilkan, karena T=180:3=60 °C, yang berarti itu sesuai dengan ambang generasi sinyal "Api".

Apa hasilnya?

Jadi, kita telah melihat bahwa, karena sifatnya yang unik, sistem alamat analog adalah cara yang efektif untuk memastikan keamanan objek dari kebakaran. Jumlah detektor dalam sistem semacam itu bisa mencapai beberapa puluh ribu, yang cukup untuk proyek yang paling ambisius.

Pasar sistem alamat-analog di luar negeri selama beberapa tahun terakhir memiliki tren kenaikan yang stabil. Pangsa sistem yang dapat dialamatkan analog dalam total volume produksi dengan yakin melebihi 60%.Produksi massal detektor yang dapat dialamatkan analog menyebabkan penurunan biayanya, yang merupakan insentif tambahan untuk memperluas pasar.

Sayangnya, menurut berbagai perkiraan, pangsa sistem analog yang dapat dialamatkan di negara kita adalah dari 5 hingga 10%. Kurangnya sistem asuransi dan peraturan saat ini tidak berkontribusi pada pengenalan peralatan berkualitas tinggi dan peralatan termurah sering digunakan. Namun demikian, pergeseran tertentu telah digariskan, dan tampaknya kita berada di ambang perubahan mendasar di pasar. Hanya dalam beberapa tahun terakhir, biaya detektor analog beralamat asap optik di Rusia telah menurun sekitar 2 kali lipat, yang membuatnya lebih terjangkau. Tanpa sistem alamat-analog, tidak terpikirkan untuk memastikan keamanan gedung bertingkat, kompleks multifungsi, dan sejumlah kategori objek lainnya.