Systeemintegrator vroege branddetectie. Vroege branddetectiesystemen

In de Russische Federatie vinden er elke dag ongeveer 700 branden plaats, waarbij meer dan 50 mensen omkomen. Daarom blijft het behoud van mensenlevens een van de belangrijkste taken van alle beveiligingssystemen. De laatste tijd komt het onderwerp vroege branddetectie steeds meer ter sprake.

Ontwikkelaars van moderne brandblusapparatuur concurreren in het verhogen van de gevoeligheid van branddetectoren voor de belangrijkste tekenen van brand: hitte, optische straling van de vlam en rookconcentratie. Er wordt hard gewerkt in deze richting, maar alle brandmelders worden geactiveerd als er in ieder geval al een kleine brand is ontstaan. En weinig mensen bespreken het onderwerp van het detecteren van mogelijke tekenen van brand. Er zijn echter al apparaten ontwikkeld die niet een brand kunnen registreren, maar alleen de dreiging of waarschijnlijkheid van een brand. Dit zijn gasbrandmelders.

Vergelijkende analyse

Het is bekend dat een brand kan ontstaan ​​zowel door een plotselinge noodsituatie (explosie, kortsluiting), als met de geleidelijke ophoping van gevaarlijke factoren: de ophoping van brandbare gassen, dampen, oververhitting van een stof boven het vlampunt, smeulende isolatie van elektrische kabeldraden tegen overbelasting, rotting en verhitting van graan en etc.

Op afb. Figuur 1 is een grafiek van een typische reactie van een gasbranddetector op een brand die begint met een brandende sigaret die op een matras is gevallen. De grafiek laat zien dat de gasdetector na 60 minuten reageert op koolmonoxide. nadat een brandende sigaret de matras raakt, reageert in hetzelfde geval de foto-elektrische rookmelder na 190 minuten, de ionisatierookmelder - na 210 minuten, wat de tijd voor het nemen van een beslissing om mensen te evacueren en het vuur te elimineren aanzienlijk verlengt.

Als u een reeks parameters vastlegt die tot het ontstaan ​​van brand kunnen leiden, kunt u (zonder te wachten op het verschijnen van een vlam, rook) de situatie veranderen en een brand (ongeval) voorkomen. Als een signaal van een gasbranddetector vroegtijdig wordt ontvangen, heeft het onderhoudspersoneel tijd om maatregelen te nemen om de dreigingsfactor te verminderen of te elimineren. Het kan bijvoorbeeld ventilatie van de kamer zijn tegen brandbare dampen en gassen, in het geval van oververhitting van de isolatie, het uitschakelen van de kabelstroom en het overschakelen naar het gebruik van een back-uplijn, in het geval van een kortsluiting op het elektronische bord van computers en gecontroleerde machines, het blussen van een lokale brand en het verwijderen van de defecte unit. Het is dus de persoon die de uiteindelijke beslissing neemt: de brandweer bellen of het ongeval zelf verhelpen.

Soorten gasdetectoren

Alle gasbrandmelders verschillen in het type sensor:
- metaaloxide,
- thermochemisch,
- halfgeleider.

Metaaloxide sensoren

Metaaloxidesensoren worden vervaardigd op basis van micro-elektronische dikkefilmtechnologie. Als substraat wordt polykristallijn aluminiumoxide gebruikt, waarop aan beide zijden een verwarmer en een metaaloxidegasgevoelige laag zijn aangebracht (Fig. 2). Het sensorelement is geplaatst in een behuizing beschermd door een gasdoorlatende mantel die voldoet aan alle brand- en explosieveiligheidseisen.

Metaaloxidesensoren zijn ontworpen om de concentraties van brandbare gassen (methaan, propaan, butaan, waterstof, enz.) in de lucht te bepalen in het concentratiebereik van duizendsten tot procenten en giftige gassen (CO, arsine, fosfine, waterstofsulfide, enz.) op het niveau van maximaal toelaatbare concentraties, evenals voor de gelijktijdige en selectieve bepaling van de concentraties van zuurstof en waterstof in inerte gassen, bijvoorbeeld in rakettechnologie. Bovendien hebben ze een record laag elektrisch vermogen nodig voor verwarming (minder dan 150 mW) voor hun klasse, en kunnen ze worden gebruikt in gaslekdetectoren en brandalarmsystemen, zowel stationair als draagbaar.

Thermochemische gasdetectoren

Van de methoden die worden gebruikt om de concentratie van brandbare gassen of dampen van brandbare vloeistoffen in de atmosferische lucht te bepalen, wordt de thermochemische methode gebruikt. De essentie ervan ligt in het meten van het thermische effect (extra temperatuurstijging) van de oxidatiereactie van brandbare gassen en dampen op het katalytisch actieve sensorelement en het verder omzetten van het ontvangen signaal. De alarmsensor genereert met behulp van dit thermische effect een elektrisch signaal dat evenredig is met de concentratie van brandbare gassen en dampen met verschillende evenredigheidsfactoren voor verschillende stoffen.

Tijdens de verbranding van verschillende gassen en dampen genereert de thermochemische sensor signalen van verschillende groottes. Gelijke niveaus (in % LEL) van verschillende gassen en dampen in luchtmengsels komen overeen met ongelijke sensoruitgangssignalen.

De thermochemische sensor is niet selectief. Zijn signaal kenmerkt het explosiviteitsniveau, bepaald door het totale gehalte aan brandbare gassen en dampen in het luchtmengsel.

Bij regeling van een set componenten, waarbij het gehalte aan afzonderlijke, voorheen bekende brandbare componenten varieert van nul tot een bepaalde concentratie, kan dit leiden tot regelfouten. Deze fout bestaat ook onder normale omstandigheden. Met deze factor moet rekening worden gehouden om de limieten van het bereik van signaalconcentraties en de tolerantie voor hun verandering in te stellen - de limiet van de toelaatbare absolute basisfout van de werking. De meetlimieten van het signaleringsapparaat zijn de kleinste en hoogste waarden van de concentratie van de bepaalde component, waarbinnen het signaleringsapparaat meet met een fout die de gespecificeerde niet overschrijdt.

Beschrijving van het meetcircuit

Het meetcircuit van de thermochemische omvormer is een brugcircuit (zie afb. 2). Gevoelige B1- en compenserende B2-elementen in de sensor zijn opgenomen in het brugcircuit. De tweede tak van de brug - weerstanden R3-R5 bevinden zich in de signaleringseenheid van het overeenkomstige kanaal. De brug wordt gebalanceerd door weerstand R5.

Bij katalytische verbranding van een luchtmengsel van brandbare gassen en dampen op het sensorelement B1 komt warmte vrij, de temperatuur stijgt en daarmee de weerstand van het sensorelement. Er is geen verbranding op het compensatie-element B2. De weerstand van het compenserende element verandert met zijn veroudering, veranderingen in de voedingsstroom, temperatuur, snelheid van het gecontroleerde mengsel, enz. Dezelfde factoren werken op het gevoelige element, wat de door hen veroorzaakte onbalans van de brug (zero drift) en de besturingsfout aanzienlijk vermindert.

Met stabiel brugvermogen, stabiele temperatuur en gecontroleerde mengselsnelheid, resulteert brugonbalans met een aanzienlijke mate van nauwkeurigheid door veranderingen in de weerstand van het sensorelement.

In elk kanaal zorgt de voeding van de sensorbrug voor een constante optimale temperatuur van de elementen door de stroom te regelen. Als temperatuursensor wordt in de regel hetzelfde gevoelige element B1 gebruikt. Het brugonbalanssignaal wordt genomen van de brugdiagonaal ab.

Halfgeleidergassensoren

Het werkingsprincipe van halfgeleidergassensoren is gebaseerd op een verandering in de elektrische geleidbaarheid van een halfgeleidergasgevoelige laag tijdens chemische adsorptie van gassen op het oppervlak. Dankzij dit principe kunnen ze effectief worden gebruikt in brandalarmapparatuur als alternatief voor traditionele optische, thermische en rooksignaleringsapparatuur (detectoren), inclusief apparaten die radioactief plutonium bevatten. En de hoge gevoeligheid (voor waterstof vanaf 0,00001% per volume), selectiviteit, snelheid en lage kosten van halfgeleidergassensoren moeten worden beschouwd als hun belangrijkste voordeel ten opzichte van andere soorten branddetectoren. De fysische en chemische principes van signaaldetectie die erin worden gebruikt, worden gecombineerd met moderne micro-elektronische technologieën, wat leidt tot lage kosten van producten in massaproductie en hoge technische kenmerken.

Gasgevoelige halfgeleidersensoren zijn hightech elementen met een laag stroomverbruik (van 20 tot 200 mW), een hoge gevoeligheid en een verhoogde snelheid tot fracties van een seconde. Metaaloxide- en thermochemische sensoren zijn hiervoor te duur. De introductie in de productie van gasbranddetectoren op basis van chemische halfgeleidersensoren vervaardigd met behulp van groepstechnologie maakt het mogelijk om de kosten van gasdetectoren aanzienlijk te verlagen, wat belangrijk is voor massaal gebruik.

Wettelijke vereisten

Regelgevende documenten voor gasbrandmelders zijn nog niet volledig ontwikkeld. De bestaande afdelingsvereisten van RD BT 39-0147171-003-88 zijn van toepassing op installaties in de olie- en gasindustrie. NPB 88-01 over de plaatsing van gasbranddetectoren zegt dat ze binnenshuis moeten worden geïnstalleerd op het plafond, muren en andere bouwconstructies van gebouwen en constructies in overeenstemming met de bedieningsinstructies en aanbevelingen van gespecialiseerde organisaties.

Om het aantal gasdetectoren nauwkeurig te berekenen en correct in de faciliteit te installeren, moet u echter eerst weten:
- parameter waarmee de veiligheid wordt geregeld (soort gas dat vrijkomt en een gevaar aangeeft, bijv. CO, CH4, H2, enz.);
- het volume van de kamer;
- bestemming van het pand;
- beschikbaarheid van ventilatiesystemen, luchtoverdruk, etc.

Overzicht

Gasbranddetectoren zijn apparaten van de volgende generatie en daarom vereisen ze nog steeds nieuwe onderzoeksstudies van binnen- en buitenlandse bedrijven die betrokken zijn bij brandsystemen om een ​​theorie te ontwikkelen over gasemissie en -distributie van gassen in ruimtes met verschillende doeleinden en werking, en om praktische experimenten tot de ontwikkeling van aanbevelingen voor de rationele plaatsing van dergelijke detectoren.

(licht, hitte, rook) zijn alleen in staat tot de boodschap: “We branden! Het is tijd om het vuur te blussen!" Maar het kan niet anders, want de werking van hun sensoren is gebaseerd op fysische principes als de detectie van licht, warmte of rook. Krijg de melding "Let op! Hier is brand mogelijk!” is alleen mogelijk door een constante controle over de gasdynamische samenstelling van de binnenlucht. Een dergelijke beheersing maakt het mogelijk om adequate maatregelen te nemen om brand te voorkomen en in de kiem te smoren. Dit is de reden waarom de methode van vroege branddetectie is ontwikkeld door Gamma-specialisten met behulp van chemische halfgeleidersensoren, die diploma's en gouden medailles heeft gewonnen op de internationale tentoonstellingen Brussel-Eureka 2000 en Genève 2001.

Een betrouwbare manier om een ​​brand in een vroeg stadium, voorafgaand aan de ontsteking, te voorkomen, is dus het beheersen van de chemische samenstelling van de lucht, die drastisch verandert door de thermische ontleding van oververhitte of smeulende brandbare materialen. In dit stadium zijn preventieve maatregelen nog steeds effectief. Zo kunnen bij oververhitting van elektrische apparaten (ijzer of elektrische haard) deze op tijd automatisch worden uitgeschakeld door een signaal van een gassensor.

De samenstelling van gassen die vrijkomen bij verbranding

Een aantal gassen dat vrijkomt bij de beginfase van de verbranding (smeulvorming) wordt bepaald door de samenstelling van juist die materialen die aan dit proces deelnemen. In de meeste gevallen kunnen echter ook de belangrijkste karakteristieke gascomponenten met vertrouwen worden geïdentificeerd. Soortgelijke onderzoeken werden uitgevoerd aan het Instituut voor Brandveiligheid (Balashikha, regio Moskou) waarbij een standaardkamer met een volume van 60 m 3 werd gebruikt om een ​​brand te simuleren. De samenstelling van de gassen die vrijkomen bij verbranding werd bepaald door middel van chromatografie. De experimenten gaven de volgende resultaten.

Waterstof (H 2 ) is het hoofdbestanddeel van gassen die vrijkomen in het smeulende stadium als gevolg van de pyrolyse van materialen die in de bouw worden gebruikt, zoals hout, textiel en synthetische materialen. In de beginfase van de brand, tijdens het smeulen, is de waterstofconcentratie 0,001-0,002%. In de toekomst is er een toename van het gehalte aan aromatische koolwaterstoffen tegen de achtergrond van de aanwezigheid van ondergeoxideerde koolstof - koolmonoxide (CO) - 0,002-0,008%. Wanneer een vlam verschijnt, stijgt de concentratie kooldioxide (CO 2) tot een niveau van 0,1%, wat overeenkomt met de verbranding van 40-50 g hout of papier in een afgesloten ruimte met een volume van 60 m 3 en is equivalent tot 10 gerookte sigaretten. Dit CO2-niveau wordt ook bereikt door de aanwezigheid van twee personen gedurende 1 uur in de kamer.

Experimenten hebben aangetoond dat de drempel voor het detecteren van een waarschuwingssysteem voor brand in atmosferische lucht onder normale omstandigheden op het niveau van 0,002% zou moeten liggen voor de meeste gassen, waaronder waterstof en koolmonoxide. Het is wenselijk dat de systeemsnelheid niet slechter is dan 10 s. Deze conclusie kan als fundamenteel worden beschouwd voor de ontwikkeling van een aantal waarschuwingsbrandgasdetectoren.

Bestaande instrumenten voor milieugasanalyse (inclusief die op basis van elektrochemische, thermische katalytische en andere sensoren) zijn te duur voor dergelijk gebruik. De introductie van branddetectoren op basis van chemische halfgeleidersensoren die zijn vervaardigd met behulp van batchtechnologie, zal de kosten van gassensoren drastisch verlagen.

Halfgeleidergassensoren

Het werkingsprincipe van halfgeleidergassensoren is gebaseerd op een verandering in de elektrische geleidbaarheid van een halfgeleidergasgevoelige laag tijdens chemische adsorptie van gassen op het oppervlak. Door deze omstandigheid kunnen ze effectief worden gebruikt in brandalarmapparatuur als alternatief voor traditionele optische, thermische en rookmelders, inclusief die met radioactief plutonium. En hoge gevoeligheid (voor waterstof - vanaf 0,000001%!), Selectiviteit, snelheid en lage kosten van halfgeleidergassensoren moeten worden beschouwd als hun belangrijkste voordelen ten opzichte van andere soorten branddetectoren. De fysische en chemische principes van signaaldetectie die daarin worden gebruikt, worden gecombineerd met moderne micro-elektronische technologieën, die de lage kosten van producten in massaproductie en hoge technische en energiebesparende eigenschappen bepalen.

Om fysische en chemische processen snel genoeg op het oppervlak van de gevoelige laag te laten verlopen, met een snelheid van enkele seconden, wordt de sensor periodiek verwarmd tot een temperatuur van 450-500°C, waardoor het oppervlak wordt geactiveerd. Als gevoelige halfgeleiderlagen worden meestal fijn verdeelde metaaloxiden (SnO 2 , ZnO, In 2 O 3 , enz.) Met doteermiddelen Pl, Pd, enz. gebruikt.Vanwege de structurele porositeit van de gevormde materialen, bereikt met behulp van bepaalde technologische methoden, hun specifiek oppervlak is ongeveer 30 m2/g. De verwarmer is een weerstandslaag gemaakt van inerte materialen (Pl, RuO 2 , Au, enz.) en elektrisch geïsoleerd van de halfgeleiderlaag.

Met schijnbare eenvoud hebben dergelijke vormingsmethoden de nieuwste prestaties op het gebied van materiaalwetenschap en micro-elektronische technologie geconcentreerd. Dit leidde tot het hoge concurrentievermogen van de sensor, die meerdere jaren kan werken, periodiek in een "gestrest" toestand verkeert wanneer deze wordt verwarmd tot 500 ° C, terwijl de hoge prestatiekenmerken, gevoeligheid, stabiliteit, selectiviteit behouden blijven en een laag stroomverbruik (een gemiddeld enkele tientallen milliwatt). De industriële productie van halfgeleidersensoren is over de hele wereld breed ontwikkeld, maar het grootste deel van de wereldmarkt valt bij Japanse bedrijven. De erkende leider op dit gebied is Figaro met een jaarlijkse productie van ongeveer 5 miljoen sensoren. en grootschalige productie van daarop gebaseerde apparaten, inclusief de elementbasis en circuitoplossingen met programmeerbare apparaten.

Een aantal kenmerken bij de productie van halfgeleidersensoren maken het echter moeilijk om compatibel te zijn met traditionele siliciumtechnologie in een gesloten lus. Dit wordt verklaard door het feit dat sensoren niet zo massaal worden geproduceerd als microschakelingen en een grotere spreiding van parameters hebben vanwege de specifieke bedrijfsomstandigheden (vaak in een agressieve omgeving). Hun productie vereist een zeer specifieke knowhow op het gebied van fysische chemie, materiaalkunde, enz. Succes gaat hier dus gepaard met grote gespecialiseerde bedrijven (bijvoorbeeld Microchemical Instrument, de Europese tak van Motorola), die geen haast hebben om hun ontwikkelingen op het gebied van geavanceerde technologieën te delen. Helaas is deze industrie nooit goed ontwikkeld in Rusland en het GOS, ondanks een voldoende aantal onderzoeksgroepen - RRC "Kurchatov Institute", Moscow State University, Leningrad State University, Voronezh State University, IGIC RAS, N.I. Karpov, Saratov-universiteit, Novgorod-universiteit, enz.

Binnenlandse ontwikkelingen van halfgeleidersensoren

De meest ontwikkelde technologie voor de productie van halfgeleidersensoren wordt voorgesteld aan het RRC "Kurchatov Institute". Het ontwikkelde kleine halfgeleidersensoren voor de analyse van de chemische samenstelling van gassen en vloeistoffen. Ze zijn vervaardigd met behulp van micro-elektronische technologie en combineren de voordelen van micro-elektronische apparaten - lage kosten bij massaproductie, miniaturisatie, laag stroomverbruik - met de mogelijkheid om de concentratie van gassen en vloeistoffen over een breed bereik en met voldoende hoge nauwkeurigheid te meten. De ontwikkelde apparaten zijn onderverdeeld in twee groepen: metaaloxide- en structurele halfgeleidersensoren.

metaaloxide sensoren. Vervaardigd met behulp van dikke film technologie. Als substraat wordt polykristallijn aluminiumoxide gebruikt, waarop aan weerszijden een verwarmingselement en een metaaloxidegasgevoelige laag zijn aangebracht. Het gevoelige element is geplaatst in een gasdoorlatende behuizing die voldoet aan de eisen van explosie- en brandveiligheid.

Sensoren kunnen de concentratie van brandbare gassen (methaan, propaan, butaan, waterstof, enz.) in de lucht in het bereik van 0,001% tot enkele procenten bepalen, evenals giftige gassen (koolmonoxide, arsine, fosfine, waterstof sulfide, enz.) op het niveau van de maximaal toelaatbare concentratie (MAC). Ze kunnen ook worden gebruikt voor de gelijktijdige en selectieve bepaling van de concentratie van zuurstof en waterstof in inerte gassen, bijvoorbeeld voor rakettechnologie. Voor verwarming hebben deze apparaten een record laag elektrisch vermogen nodig voor hun klasse - minder dan 150 mW. Metaaloxidesensoren zijn ontworpen voor gebruik in gaslekdetectoren en brandalarmsystemen (zowel stationair als zak).

Structurele halfgeleidersensoren. Dit zijn sensoren op basis van metaal-diëlektrische halfgeleider (MIS) siliciumstructuren, metaal-vaste elektrolyt-halfgeleider en Schottky-diodes.

MIS-structuren met een palladium- of platinapoort worden gebruikt om de concentratie waterstof in lucht of inerte gassen te bepalen. De waterstofdetectiedrempel is ongeveer 0,00001%. Sensoren zijn met succes gebruikt om de concentratie van waterstof in het koelmiddel van kernreactoren te bepalen om hun veiligheid te behouden. Structuren met een vast elektrolyt (lanthaantrifluoride, geleidend over fluorionen) zijn ontworpen om de concentratie van fluor en fluoriden (voornamelijk waterstoffluoride) in de lucht te bepalen. Ze werken bij kamertemperatuur, maken het mogelijk om de concentratie van fluor en waterstoffluoride te bepalen op een niveau van 0,000003%, wat ongeveer 0,1 MPC is. Het meten van waterstoffluoridelekkage is vooral belangrijk voor het bepalen van de milieusituatie in regio's met een grote productie van aluminium, polymeren en nucleaire brandstof.

Soortgelijke structuren gemaakt op basis van siliciumcarbide en werkend bij een temperatuur van ongeveer 500 ° C kunnen worden gebruikt om de concentratie van freonen te meten.

Indicator van koolmonoxide en waterstof CO-12

Een internationaal erkende methode voor vroegtijdige branddetectie zorgt voor gelijktijdige bewaking van de relatieve luchtconcentraties van twee of meer gassen, zoals aromatische koolwaterstoffen, waterstof, koolmonoxide en kooldioxide. De verkregen waarden worden vergeleken met de ingestelde waarden en als ze overeenkomen, wordt er een alarm gegenereerd. Controle en vergelijking van relatieve concentraties van gascomponenten worden uitgevoerd met een bepaalde frequentie. De mogelijkheid van valse alarmen van het meetapparaat met een toename van de concentratie van een van de gassen is uitgesloten als er geen ontsteking is.

Als meetinstrument wordt de CO-12-indicator voorgesteld, ontworpen om gasvormig koolmonoxide en waterstof in de luchtatmosfeer te detecteren in het bereik van hun concentraties van 0,001 tot 0,01%. Het apparaat is een proportionele indicator met negen niveaus in de vorm van een lijn van LED's van drie kleuren - groen (laag concentratiebereik), geel (gemiddeld niveau) en rood (hoog niveau). Drie LED's komen overeen met elk bereik. Wanneer de rode LED's oplichten, wordt een geluidssignaal geactiveerd om mensen te waarschuwen voor vergiftigingsgevaar.

Het werkingsprincipe van de indicator is gebaseerd op het registreren van de verandering in weerstand (R) van een halfgeleidergasgevoelige sensor, waarvan de temperatuur tijdens het meetproces stabiliseert op 120 °C.

In dit geval wordt het verwarmingselement opgenomen in de feedback van de operationele versterker - temperatuurregelaar - en wordt het periodiek, elke 6 s, gedurende 0,5 s gegloeid bij een temperatuur van 450 ° C. Dit wordt gevolgd door isotherme relaxatie van de weerstand R bij interactie met koolmonoxide. R wordt gemeten vóór de volgende uitgloeiing (Fig. 3, punt C, gevolgd door uitgloeiing O). Het proces van meten en uitvoeren naar de indicator van gegevens wordt bestuurd door een programmeerbaar apparaat.

De belangrijkste technische kenmerken:

De indicator kan effectief worden gebruikt als brandalarmapparaat, zowel in woongebouwen als in industriële faciliteiten. Landhuizen, huisjes, baden, sauna's, garages en ketelhuizen, bedrijven met productie op basis van open vuur en warmtebehandeling, bedrijven in de mijnbouw, metallurgische en olie- en gasverwerkende industrie en, ten slotte, wegtransport - dit is niet een volledige lijst van objecten waar de CO-indicator 12 is, kan nuttig zijn.

Dergelijke branddetectoren voor vroegtijdige detectie, verenigd in een enkel netwerk en die het vrijkomen van gas controleren tijdens het smeulen van materialen voordat ze ontbranden, maken het mogelijk om noodsituaties te voorkomen, niet alleen bijes, maar ook in ondergrondse constructies, kolen mijnen, waar, als gevolg van oververhitting, apparatuur die kolen vervoert, kolenstof kan ontbranden. Elke sensor, die waarschuwingssignalen met licht en geluid heeft, kan niet alleen informeren over de mate van gasverontreiniging van het gebied, maar ook personeel dat zich in de buurt van de extreme plaats bevindt, waarschuwen voor het gevaar. Stationaire branddetectoren die in woongebouwen zijn geïnstalleerd, kunnen gasexplosies in huis, koolmonoxidevergiftiging en branden als gevolg van een storing van huishoudelijke apparaten of een grove schending van hun bedrijfsomstandigheden voorkomen door automatisch de verbinding met het netwerk te verbreken.

Elektronica №4, 2001

De kosten van schade door brand, zelfs in een eenpersoonskamer, kunnen indrukwekkende bedragen oplopen. Wanneer er bijvoorbeeld apparatuur in het pand is waarvan de prijs aanzienlijk hoger is dan de kosten van een brandbeveiligingsapparaat. Traditionele brandblusmethoden zijn in dit geval ongeschikt, omdat het gebruik ervan niet minder schade bedreigt dan de brand zelf.

Daarom is er een groeiende behoefte aan vroege branddetectiesystemen die tekenen van brand in de kinderschoenen kunnen detecteren en snel maatregelen kunnen nemen om deze te voorkomen. Apparatuur voor vroege branddetectie vervult zijn functies dankzij ultragevoelige sensoren. Dit zijn temperatuursensoren, rooksensoren, maar ook chemische, spectrale (vlamgevoelige) en optische sensoren. Ze maken allemaal deel uit van één systeem gericht op vroege detectie en superefficiënte brandlokalisatie.

De belangrijkste rol wordt hierbij gespeeld door de eigenschap van vroege branddetectieapparatuur voor continue bewaking van de chemische samenstelling van de lucht. Bij het verbranden van plastic, plexiglas, polymere materialen verandert de samenstelling van de lucht drastisch, wat door de elektronica moet worden geregistreerd. Voor dergelijke doeleinden worden op grote schaal gasgevoelige halfgeleidersensoren gebruikt, waarvan het materiaal in staat is de elektrische weerstand door blootstelling aan chemicaliën te veranderen.

Systemen die gebruik maken van halfgeleiders verbeteren voortdurend, de markt voor halfgeleiders groeit voortdurend, zoals blijkt uit de prestaties van financiële markten. Moderne halfgeleidersensoren zijn in staat om de minimale concentraties van stoffen die vrijkomen bij verbranding vast te leggen. Allereerst zijn dit waterstof, koolmonoxide en dioxide, aromatische koolwaterstoffen.

Wanneer de eerste tekenen van brand worden gedetecteerd, begint het werk van brandblussystemen nog maar net. De detectieapparatuur werkt nauwkeurig en snel, vervangt meerdere mensen en sluit de menselijke factor uit bij het blussen van een brand. Deze apparaten zijn ideaal aangesloten op alle gebouwsystemen die de verspreiding van een brand kunnen versnellen of vertragen. Het systeem voor vroege detectie zal, indien nodig, de ventilatie van de kamer volledig uitschakelen, in de vereiste hoeveelheid - voedingselementen, het alarm inschakelen en zorgen voor tijdige evacuatie van mensen. En nog belangrijker - lanceer een brandbluscomplex.

In de vroegste stadia is het blussen van een brand veel gemakkelijker dan in latere stadia en kan het slechts enkele minuten duren. Brandblussing in de beginfase kan worden uitgevoerd met behulp van methoden die de fysieke vernietiging van objecten in de kamer uitsluiten. Een dergelijke methode is bijvoorbeeld blussen door zuurstof te vervangen door een niet-brandbaar gas. In dit geval verlaagt het vloeibaar gemaakte gas, wanneer het vluchtig wordt, de temperatuur in de kamer of in een bepaalde ruimte en onderdrukt het ook de verbrandingsreactie.

Branddeuren zijn een integraal onderdeel van elk brandbeveiligingssysteem. Dit is een structureel element dat voor een bepaalde tijd de verspreiding van vuur naar aangrenzende kamers voorkomt.

Vroege branddetectieapparatuur is in de eerste plaats onmisbaar om de veiligheid van mensen te waarborgen. Hun noodzaak is bewezen door talrijke en bittere ervaringen. Brand is een van de meest onvoorspelbare natuurrampen, zoals blijkt uit de hele geschiedenis van de menselijke beschaving. In onze tijd is deze factor niet minder relevant geworden. Integendeel, tegenwoordig kan zelfs een plaatselijke brand catastrofale verliezen veroorzaken als gevolg van het falen van dure apparatuur en machines. Daarom is het rendabel om te investeren in een dergelijk vroegdetectiesysteem.

Dit systeem is ontworpen om de beginfase van een brand te detecteren, een bericht over de plaats en het tijdstip van het ontstaan ​​door te geven en, indien nodig, automatische brandblus- en rookverwijderingssystemen in te schakelen.

Een effectief brandwaarschuwingssysteem is het gebruik van alarmsystemen.

De brandmeldinstallatie moet:

* - identificeer snel de plaats van vuur;

* - verzend op betrouwbare wijze een brandsignaal naar het ontvangst- en besturingsapparaat;

* - zet het brandsignaal om in een vorm die geschikt is voor waarneming door het personeel van de beschermde voorziening;

* - immuun blijven voor de invloed van andere externe factoren dan brandfactoren;

* - het snel detecteren en doorgeven van storingen die de normale werking van het systeem belemmeren.

Industriële gebouwen van de categorieën A, B en C, evenals objecten van nationaal belang, zijn uitgerust met brandbestrijdingsautomatisering.

Het brandmeldsysteem bestaat uit brandmelders en omvormers die de brandinitiatiefactoren (hitte, licht, rook) omzetten in een elektrisch signaal; een controlestation dat een signaal uitzendt en licht- en geluidsalarmen inschakelt; evenals automatische brandblus- en rookverwijderingsinstallaties.

Door branden in een vroeg stadium te detecteren, kunnen ze gemakkelijker worden geblust, wat voor een groot deel afhangt van de gevoeligheid van de sensoren.

Automatische brandblussystemen

Automatische brandblussystemen zijn ontworpen om een ​​brand te blussen of te lokaliseren. Tegelijkertijd moeten ze ook de functies van een automatisch brandalarm uitvoeren.

Automatische blusinstallaties moeten aan de volgende eisen voldoen:

* - de reactietijd moet kleiner zijn dan de maximaal toegestane tijd voor het vrij ontstaan ​​van een brand;

* - de actieduur in de blusmodus hebben die nodig is om de brand te elimineren;

* - de vereiste intensiteit van de levering (concentratie) van blusmiddelen hebben;

* - betrouwbaarheid van functioneren.

In de gebouwen van de categorieën A, B, C worden stationaire brandblusinstallaties gebruikt, die zijn onderverdeeld in aerosol (halokoolstof), vloeistof, water (sprinkler en zondvloed), stoom en poeder.

De meest voorkomende op dit moment zijn sprinklerinstallaties voor het blussen van branden met sproeiwater. Om dit te doen, wordt onder het plafond een netwerk van vertakte pijpleidingen gemonteerd, waarop sprinklers worden geplaatst met een irrigatiesnelheid met één sprinkler van 9 tot 12 m 2 van het vloeroppervlak. In één deel van het watersysteem moeten minimaal 800 sproeiers aanwezig zijn. Het vloeroppervlak beschermd door één sprinkler van het type CH-2 mag niet meer zijn dan 9 m 2 in ruimten met verhoogd brandgevaar (als de hoeveelheid brandbare materialen meer dan 200 kg per 1 m 2 is; in andere gevallen - niet meer dan 12 m 2. De uitlaat in de sproeikop is gesloten met een smeltzekering (72 ° C, 93 ° C, 141 ° C, 182 ° C), wanneer gesmolten, spat water op en raakt de deflector. De irrigatie-intensiteit van het gebied is 0,1 l / s m 2

Sprinklernetwerken moeten onder druk staan ​​om 10 l/s te leveren. Als er tijdens een brand minimaal één sprinkler opengaat, wordt er gealarmeerd. Regel- en signaalkleppen bevinden zich op zichtbare en bereikbare plaatsen en er zijn niet meer dan 800 sprinklers aangesloten op één regel- en signaalklep.

In brandgevaarlijke gebouwen wordt aanbevolen om onmiddellijk water te leveren over het hele gebied van het pand. In deze gevallen worden groepsactie-installaties (drencher) gebruikt. Drencher zijn sprinklers zonder smeltbare sloten met open gaten voor water en andere verbindingen. In normale tijden wordt de waterafvoer naar het netwerk afgesloten door een groepsactieklep. De intensiteit van de watertoevoer is 0,1 l / s m 2 en voor ruimtes met verhoogd brandgevaar (met de hoeveelheid brandbare materialen 200 kg per 1 m 2 of meer) - 0,3 l / s m 2.

De afstand tussen drenchers mag niet groter zijn dan 3 m, en tussen drenchers en muren of scheidingswanden - 1,5 m. Het vloeroppervlak dat door één drenkinrichting wordt beschermd, mag niet groter zijn dan 9 m2. Tijdens het eerste uur van het blussen van een brand moet minimaal 30 l/s worden toegevoerd

De units zorgen voor automatische meting van bewaakte parameters, herkenning van signalen in de aanwezigheid van een explosieve situatie, conversie en versterking van deze signalen en het geven van commando's om beveiligingsactuatoren in te schakelen.

De essentie van het explosiebeëindigingsproces is de remming van chemische reacties door het toevoeren van brandblussamenstellingen aan de verbrandingszone. De mogelijkheid om de explosie te stoppen is te wijten aan de aanwezigheid van een bepaald tijdsinterval vanaf het moment dat de omstandigheden van de explosie zich voordoen tot de ontwikkeling ervan. Deze tijdsperiode, die voorwaardelijk de inductieperiode (f ind) wordt genoemd, hangt af van de fysisch-chemische eigenschappen van het brandbare mengsel, evenals van het volume en de configuratie van het beschermde apparaat.

Voor de meeste brandbare koolwaterstofmengsels bedraagt ​​de vindtijd ongeveer 20% van de totale explosietijd.

Opdat een automatisch explosiebeveiligingssysteem zijn doel kan vervullen, moet aan de volgende voorwaarde worden voldaan:< ф инд, то есть, время срабатывания защиты должно опережать время индуктивного периода.

De voorwaarden voor het veilig gebruik van elektrische apparatuur worden geregeld door de PUE. Elektrische apparatuur is onderverdeeld in explosieveilig, geschikt voor brandgevaarlijke gebieden en normale prestaties. In gevaarlijke gebieden is het toegestaan ​​om alleen explosieveilige elektrische apparatuur te gebruiken, gedifferentieerd naar niveaus en soorten explosiebeveiliging, categorieën (gekenmerkt door een veilige opening, dat wil zeggen de maximale diameter van het gat waardoor de vlam van een bepaald brandbaar mengsel niet kan passeren), groepen (die worden gekenmerkt door T met een bepaald brandbaar mengsel).

In explosieruimten en gebieden van externe installaties wordt speciale elektrische verlichtingsapparatuur gebruikt, gemaakt in een anti-explosieversie.

rookluiken

Rookluiken zijn ontworpen om ervoor te zorgen dat aangrenzende kamers rookvrij zijn en verminderen de rookconcentratie in de onderste zone van de kamer waarin een brand heeft plaatsgevonden. Door het openen van rookluiken worden gunstigere omstandigheden gecreëerd voor de evacuatie van mensen uit een brandend gebouw en wordt het werk van brandweerkorpsen bij het blussen van een brand vergemakkelijkt.

Om rook te verwijderen in geval van brand in de kelder, voorzien de normen in de installatie van ramen met een afmeting van minimaal 0,9 x 1,2 m voor elke 1000 m 2 van de kelder. Het rookluik wordt meestal afgesloten met een klep.

Helaas begrijpt lang niet iedereen in ons land de voordelen die analoge adresseerbare systemen bieden, en sommige beperken hun voordelen over het algemeen tot 'zorgen voor rokers'. Laten we daarom ook eens kijken naar wat de adresseerbare analoge systemen ons geven.

Het is niet alleen belangrijk om op tijd te detecteren, maar ook om op tijd te waarschuwen.

Laat me u eraan herinneren dat er drie klassen brandalarmsystemen zijn: conventioneel, adresseerbaar, adresseerbaar analoog.

In niet-adres- en adressystemen wordt de "brandbeslissing" rechtstreeks door de detector zelf genomen en vervolgens verzonden naar de centrale.

Adres-analoge systemen zijn inherent telemetriesystemen. De waarde van de parameter die wordt bestuurd door de detector (temperatuur, rookinhoud in de kamer) wordt verzonden naar de centrale. Het bedieningspaneel bewaakt constant de toestand van de omgeving in alle delen van het gebouw en neemt op basis van deze gegevens een beslissing om niet alleen een "Brand"-signaal te genereren, maar ook een "Waarschuwings"-signaal. We benadrukken vooral dat de "beslissing" niet door de detector wordt genomen, maar door het bedieningspaneel. De theorie zegt dat als je een grafiek maakt van de intensiteit van een brand, afhankelijk van de tijd, het eruit zal zien als een parabool (Fig. 1). In het beginstadium van brandontwikkeling is de intensiteit laag, daarna neemt deze toe en dan begint een lawine-achtige cyclus. Als je een niet-uitgedoofde sigarettenpeuk in een mand met papieren gooit, zullen ze eerst smeulen met het vrijkomen van rook, dan zal er een vlam verschijnen, deze zal zich verspreiden naar het meubilair en dan zal een intensieve ontwikkeling van een vuur beginnen, wat geen langer makkelijk mee om te gaan.

Het blijkt dat als een brand in een vroeg stadium wordt ontdekt, deze eenvoudig met een glas water of een conventionele brandblusser te bestrijden is en dat de schade minimaal is. Dit is precies wat u met adres-analoge systemen kunt doen. Als bijvoorbeeld een conventionele (of adresseerbare) hittedetector de vorming van een "Brand" -signaal geeft bij een temperatuur van 60 ° C, ziet de dienstdoende officier totdat deze waarde is bereikt geen informatie op het bedieningspaneel over wat er in de kamer gebeurt. En toch impliceert dit al een aanzienlijke vuurbron. Een vergelijkbare situatie doet zich voor bij rookmelders, waarbij het vereiste rookniveau moet worden bereikt.

Adresseerbaar betekent niet adresseerbaar analoog

Adres-analoge systemen, die constant de toestand van de omgeving in de kamer bewaken, detecteren onmiddellijk het begin van een verandering in temperatuur of rook en geven een waarschuwingssignaal aan de dienstdoende officier. Daarom bieden analoge adresseerbare systemen vroege branddetectie. Hierdoor kan de brand eenvoudig worden geblust met minimale schade aan het gebouw.

We benadrukken dat de "waterscheiding" niet wordt gelokaliseerd door niet-adressystemen enerzijds en door adres- en adres-analoge systemen anderzijds, maar door adres-analoge en andere systemen.

In echte adresseerbare analoge apparaten is er een principe. de mogelijkheid om niet alleen de niveaus voor het genereren van "Brand"- en "Waarschuwings"-signalen voor elke detector afzonderlijk in te stellen, maar ook om de logica van hun gezamenlijke werking te bepalen. Met andere woorden, we krijgen een tool in handen waarmee we voor elk object optimaal een vroegtijdig branddetectiesysteem kunnen vormen, rekening houdend met zijn individuele kenmerken, d.w.z. we hebben een principe. het vermogen om het brandveiligheidssysteem van de inrichting optimaal te bouwen.

Onderweg worden ook een aantal belangrijke taken opgelost, bijvoorbeeld het monitoren van de prestaties van detectoren. Dus in het analoog adresseerbare systeem kan er in principe geen defecte detector zijn die niet wordt gedetecteerd door de centrale, aangezien de detector altijd een bepaald signaal moet verzenden. Voegen we daarbij de krachtige zelfdiagnose van de melders zelf, automatische stofcompensatie en de detectie van stoffige rookmelders, dan wordt het duidelijk dat deze factoren de efficiëntie van adresseerbare analoge systemen alleen maar verhogen.

Belangrijkste kenmerken:

Een belangrijk onderdeel van adresseerbare analoge apparaten is de constructie van alarmlussen. het protocol van de lus is de knowhow van het bedrijf en is een handelsgeheim. Hij is echter in hoge mate bepalend voor de kenmerken van het systeem. Laten we eens kijken naar de meest karakteristieke kenmerken van adres-analoge systemen.

Aantal detectoren in de lus

Het varieert meestal van 99 tot 128 en wordt beperkt door de stroomvoorziening van de detectoren. In vroege modellen werden de detectoren geadresseerd met behulp van mechanische schakelaars, in latere modellen zijn er geen schakelaars en wordt het adres opgeslagen in het niet-vluchtige geheugen van de sensor.

Alarmlus

In principe kunnen de meeste analoge adresseerbare apparaten met een stub werken. maar er is een mogelijkheid om een ​​groot aantal detectoren te "verliezen" door een onderbroken lus. Daarom is de ringlus een middel om de overlevingskansen van het systeem te vergroten. Wanneer het breekt, genereert het apparaat een overeenkomstige melding, maar zorgt voor werking met elke halve ring, waardoor de prestaties van alle detectoren behouden blijven.

Apparaten voor het opsporen van kortsluiting

Dit is ook een middel om de "overleefbaarheid" van het systeem te vergroten. Meestal worden deze apparaten geïnstalleerd via 20-30 detectoren. In het geval van een kortsluiting in de lus, neemt de stroom erin toe, wat wordt gedetecteerd door twee lokalisatie-apparaten, en de defecte sectie wordt uitgeschakeld. alleen het lussegment met twee kortsluitlokalisatie-apparaten faalt en de rest blijft operationeel vanwege de ringorganisatie van de verbinding.

In moderne systemen is elke detector of module uitgerust met een ingebouwd apparaat voor het lokaliseren van kortsluiting. Tegelijkertijd zijn de kosten van sensoren door een aanzienlijke prijsverlaging voor elektronische componenten niet echt gestegen. Dergelijke systemen hebben praktisch geen last van kortsluitingen van lussen.

Standaard set detectoren

Het omvat rookopto-elektronische, thermische maximumtemperatuur, thermische maximum-differentieel, gecombineerde (rook plus thermische) en handmatige brandmelders. Deze detectoren zijn meestal voldoende om de belangrijkste soorten kamers in een gebouw te beveiligen. Sommige fabrikanten bieden bovendien vrij exotische soorten sensoren, bijvoorbeeld een analoog adresseerbare lineaire detector, een optische rookmelder voor ruimtes met een hoge mate van vervuiling, een optische rookmelder voor explosieve ruimtes, enz. Dit alles vergroot de reikwijdte van analoog adresseerbare systemen.

Niet-adres sub-lus regelmodules

Ze maken het gebruik van conventionele detectoren mogelijk. Dit verlaagt de kosten van het systeem, maar natuurlijk gaan de eigenschappen die inherent zijn aan adresseerbare analoge apparatuur verloren. In sommige gevallen kunnen dergelijke modules met succes worden gebruikt om conventionele lineaire rookmelders aan te sluiten of explosieveilige lussen te creëren.

Commando- en besturingsmodules

Ze zijn rechtstreeks aangesloten op de alarmlussen. Gewoonlijk komt het aantal modules overeen met het aantal detectoren in de lus, en hun adresveld is aanvullend en overlapt niet met detectoradressen. In sommige systemen wordt het adresveld van detectoren en modules gedeeld.

Het totale aantal aangesloten modules kan enkele honderden zijn. Het is deze eigenschap die het mogelijk maakt om, op basis van het SPS adresseerbare analoge brandalarmsysteem, de automatische brandbeveiligingssystemen van het gebouw te integreren (Fig. 2).

Tijdens de integratie worden uitvoerende apparaten aangestuurd en hun werking bewaakt. Het aantal controle- en beheerpunten is slechts enkele honderden.

Vertakte logica voor het genereren van stuursignalen

Dit is een onmisbaar kenmerk van analoge adresseerbare bedieningspanelen. Het zijn de krachtige logische functies die zorgen voor de constructie van een uniform systeem van automatische brandbeveiliging van het gebouw. Tot deze functies behoren de logica van het genereren van een "Brand"-signaal (bijvoorbeeld door twee geactiveerde detectoren in een groep), en de logica van het inschakelen van de regelmodule (bijvoorbeeld met elk "Brand"-signaal in het systeem of met een "Brand"-signaal in deze groep), en het principe . de mogelijkheid om tijdparameters in te stellen (bijvoorbeeld wanneer het signaal "Brand" de besturingsmodule M inschakelt na tijd T1 voor tijd T2). Dit alles maakt het mogelijk om op basis van standaardelementen ook krachtige gasbrandblusinstallaties effectief te bouwen.

En niet alleen vroege detectie

Het principe van het bouwen van adresseerbare analoge systemen maakt het mogelijk om, naast vroege detectie van een brand, een aantal unieke eigenschappen te verkrijgen, bijvoorbeeld een verhoging van de ruisimmuniteit van het systeem. Laten we dit uitleggen met een voorbeeld.

Op afb. 3 toont verschillende opeenvolgende ondervragingscycli (n) door de thermisch adresseerbare analoge detector. Voor het gemak zullen we langs de ordinaat-as niet de duur van het signaal van de detector uitstellen, maar onmiddellijk de temperatuurwaarde die ermee overeenkomt. Laat een vals signaal van de detector of een verstoring van de duur van de respons van de detector onder invloed van elektromagnetische interferentie plaatsvinden in pollingcyclus 4, zodat de door het apparaat waargenomen waarde overeenkomt met een temperatuur van 80 °C. volgens het ontvangen valse signaal moet het apparaat een "Brand" -signaal genereren, d.w.z. apparatuur zal defect raken.

In adresseerbare analoge systemen kan dit worden vermeden door een middelingsalgoritme in te voeren. We introduceren bijvoorbeeld het gemiddelde over drie opeenvolgende metingen. de parameterwaarde voor "een beslissing nemen" over de brand is de som van de waarden voor de drie cycli, gedeeld door 3:

• voor cycli 1, 2, 3 Т=60:3=20 °С – onder de drempel;
• voor cycli 2, 3, 4 Т=120:3=40 °С – onder de drempel;
• voor cycli 3, 4, 5 Т=120:3=40 °С – onder de drempel.

Dat wil zeggen, toen er een valse telling kwam, werd het "Vuur" -signaal niet gegenereerd. Tegelijkertijd wil ik speciale aandacht besteden aan het feit dat aangezien de "beslissing" wordt genomen door het bedieningspaneel, er geen resets en opnieuw aanvragen van de detectoren nodig zijn.

Merk op dat als het binnenkomende signaal niet onwaar is, de parameterwaarde in cycli 4 en 5 overeenkomt met 80 °C, en dat bij deze middeling het signaal wordt gegenereerd, aangezien T=180:3=60 °C, wat betekent dat het overeenkomt tot de signaalgeneratiedrempel "Brand".

Wat is het resultaat?

We hebben dus gezien dat analoge adressystemen vanwege hun unieke eigenschappen een effectief middel zijn om de brandveiligheid van objecten te waarborgen. Het aantal detectoren in dergelijke systemen kan enkele tienduizenden zijn, wat voldoende is voor de meest ambitieuze projecten.

De markt van adres-analoge systemen in het buitenland kent de afgelopen jaren een gestaag stijgende lijn. Het aandeel van analoge adresseerbare systemen in het totale productievolume overschreed met vertrouwen meer dan 60%.De massaproductie van analoge adresseerbare detectoren leidde tot een daling van de kosten, wat een extra stimulans was om de markt uit te breiden.

Helaas ligt het aandeel adresseerbare analoge systemen in ons land volgens verschillende schattingen tussen de 5 en 10%. Het ontbreken van een verzekeringssysteem en de huidige regelgeving dragen niet bij aan de introductie van hoogwaardige apparatuur en vaak wordt de goedkoopste apparatuur gebruikt. Toch zijn er al bepaalde verschuivingen geschetst en lijkt het erop dat we aan de vooravond staan ​​van een fundamentele verandering in de markt. Pas in de afgelopen jaren zijn de kosten van een optische rookadresseerbare analoge detector in Rusland ongeveer 2 keer gedaald, waardoor ze betaalbaarder zijn. Zonder adres-analoge systemen is het ondenkbaar om de veiligheid van hoogbouw, multifunctionele complexen en een aantal andere categorieën objecten te waarborgen.