Systemintegrator tidlig branndeteksjon. Tidlig branndeteksjonssystemer

I den russiske føderasjonen oppstår det om lag 700 branner hver dag, hvor mer enn 50 mennesker dør. Derfor er bevaring av menneskeliv fortsatt en av de viktigste oppgavene til alle sikkerhetssystemer. I det siste har temaet tidlig branndeteksjon blitt stadig mer diskutert.

Utviklere av moderne brannslokkingsutstyr konkurrerer om å øke følsomheten til branndetektorer for hovedtegnene på en brann: varme, optisk stråling fra flammen og røykkonsentrasjon. Det jobbes mye i denne retningen, men alle branndetektorer utløses når minst en liten brann allerede har startet. Og få mennesker diskuterer temaet å oppdage mulige tegn på brann. Enheter som ikke kan registrere en brann, men bare trusselen eller sannsynligheten for en brann, er imidlertid allerede utviklet. Dette er gassbranndetektorer.

Komparativ analyse

Det er kjent at brann kan oppstå både fra en plutselig nødsituasjon (eksplosjon, kortslutning), og med gradvis opphopning av farlige faktorer: opphopning av brennbare gasser, damper, overoppheting av et stoff over flammepunktet, ulmende isolasjon av elektrisk kabeltråder fra overbelastning, råtning og oppvarming av korn og etc.

På fig. Figur 1 er en graf av en typisk gassbranndetektorrespons på en brann som starter med en brennende sigarett som faller ned på en madrass. Grafen viser at gassdetektoren reagerer på karbonmonoksid etter 60 minutter. etter at en brennende sigarett treffer madrassen, i samme tilfelle reagerer den fotoelektriske røykvarsleren etter 190 minutter, ioniseringsrøykvarsleren - etter 210 minutter, noe som betydelig øker tiden for å ta en beslutning om å evakuere mennesker og eliminere brannen.

Hvis du fikser et sett med parametere som kan føre til starten på en brann, kan du (uten å vente på utseendet til en flamme, røyk) endre situasjonen og unngå brann (ulykke). Hvis et signal fra en gassbranndetektor mottas tidlig, vil vedlikeholdspersonellet ha tid til å iverksette tiltak for å dempe eller eliminere trusselfaktoren. For eksempel kan det være ventilasjon av rommet fra brennbare damper og gasser, i tilfelle overoppheting av isolasjonen, slå av kabelstrømmen og bytte til bruk av en reserveledning, i tilfelle kortslutning på det elektroniske styret til datamaskiner og kontrollerte maskiner, slokking av en lokal brann og fjerning av den defekte enheten. Dermed er det personen som tar den endelige avgjørelsen: Ring brannvesenet eller fjern ulykken på egenhånd.

Typer gassdetektorer

Alle gassbranndetektorer er forskjellige i type sensor:
- metalloksid,
- termokjemisk,
- halvleder.

Metalloksidsensorer

Metalloksidsensorer er produsert på grunnlag av tykkfilm mikroelektronisk teknologi. Polykrystallinsk alumina brukes som et substrat, hvorpå en varmeovn og et metalloksidgassfølsomt lag er avsatt på begge sider (fig. 2). Føleelementet er plassert i et hus beskyttet av en gassgjennomtrengelig kappe som oppfyller alle brann- og eksplosjonssikkerhetskrav.

Metalloksidsensorer er designet for å bestemme konsentrasjonene av brennbare gasser (metan, propan, butan, hydrogen, etc.) i luften i konsentrasjonsområdet fra tusendeler til prosentenheter og giftige gasser (CO, arsin, fosfin, hydrogensulfid, etc.) på nivået av maksimalt tillatte konsentrasjoner, samt for samtidig og selektiv bestemmelse av konsentrasjonene av oksygen og hydrogen i inerte gasser, for eksempel i rakettteknologi. I tillegg har de rekordlav elektrisk effekt som kreves for oppvarming (mindre enn 150 mW) for sin klasse, og kan brukes i gasslekkasjedetektorer og brannalarmsystemer, både stasjonære og bærbare.

Termokjemiske gassdetektorer

Blant metodene som brukes for å bestemme konsentrasjonen av brennbare gasser eller damper av brennbare væsker i den atmosfæriske luften, brukes den termokjemiske metoden. Dens essens ligger i å måle den termiske effekten (ytterligere økning i temperatur) fra oksidasjonsreaksjonen av brennbare gasser og damper på det katalytisk aktive sensorelementet og videre konvertere det mottatte signalet. Alarmsensoren, ved hjelp av denne termiske effekten, genererer et elektrisk signal proporsjonalt med konsentrasjonen av brennbare gasser og damper med forskjellige proporsjonalitetsfaktorer for forskjellige stoffer.

Under forbrenning av forskjellige gasser og damper, genererer den termokjemiske sensoren signaler av forskjellige størrelser. Like nivåer (i % LEL) av ulike gasser og damper i luftblandinger tilsvarer ulike sensorutgangssignaler.

Den termokjemiske sensoren er ikke selektiv. Signalet karakteriserer nivået av eksplosivitet, bestemt av det totale innholdet av brennbare gasser og damper i luftblandingen.

Ved kontroll av et sett med komponenter, hvor innholdet av individuelle, tidligere kjente brennbare komponenter varierer fra null til en viss konsentrasjon, kan det føre til kontrollfeil. Denne feilen eksisterer også under normale forhold. Denne faktoren må tas i betraktning for å sette grensene for området for signalkonsentrasjoner og toleransen for endringen - grensen for den tillatte grunnleggende absolutte operasjonsfeilen. Målegrensene til signalenheten er de minste og høyeste verdiene av konsentrasjonen av den bestemte komponenten, innenfor hvilke signalenheten måler med en feil som ikke overstiger den spesifiserte.

Beskrivelse av målekretsen

Målekretsen til den termokjemiske omformeren er en brokrets (se fig. 2). Sensitive B1- og kompenserende B2-elementer plassert i sensoren er inkludert i brokretsen. Den andre grenen av broen - motstandene R3-R5 er plassert i signalenheten til den tilsvarende kanalen. Broen balanseres av motstand R5.

Under katalytisk forbrenning av en luftblanding av brennbare gasser og damper på følerelementet B1 frigjøres varme, temperaturen stiger og følgelig øker motstanden til følerelementet. Det er ingen forbrenning på kompensasjonselementet B2. Motstanden til kompensasjonselementet endres med dets aldring, endringer i tilførselsstrømmen, temperatur, hastigheten til den kontrollerte blandingen, etc. De samme faktorene virker på det følsomme elementet, noe som reduserer ubalansen i broen forårsaket av dem (nulldrift) og kontrollfeilen betydelig.

Med stabil broeffekt, stabil temperatur og kontrollert blandingshastighet, resulterer broubalanse med en betydelig grad av nøyaktighet fra endringer i motstanden til følerelementet.

I hver kanal gir strømforsyningen til sensorbroen en konstant optimal temperatur på elementene ved å regulere strømmen. Som temperatursensor brukes som regel det samme følsomme elementet B1. Bruubalansesignalet er hentet fra brudiagonalen ab.

Halvledergasssensorer

Prinsippet for drift av halvledergasssensorer er basert på en endring i den elektriske ledningsevnen til et halvledergassfølsomt lag under kjemisk adsorpsjon av gasser på overflaten. Dette prinsippet gjør at de effektivt kan brukes i brannalarmenheter som alternative enheter til tradisjonelle optiske, termiske og røyksignaleringsenheter (detektorer), inkludert de som inneholder radioaktivt plutonium. Og den høye følsomheten (for hydrogen fra 0,00001 volum%), selektiviteten, hastigheten og lave kostnadene til halvledergasssensorer bør betraktes som deres viktigste fordel i forhold til andre typer branndetektorer. De fysiske og kjemiske prinsippene for signaldeteksjon som brukes i dem er kombinert med moderne mikroelektroniske teknologier, noe som fører til lave kostnader for produkter i masseproduksjon og høye tekniske egenskaper.

Halvledergassfølsomme sensorer er høyteknologiske elementer med lavt strømforbruk (fra 20 til 200 mW), høy følsomhet og økt hastighet opp til brøkdeler av et sekund. Metalloksid- og termokjemiske sensorer er for dyre for denne bruken. Introduksjonen til produksjon av gassbranndetektorer basert på kjemiske halvledersensorer produsert ved bruk av gruppeteknologi gjør det mulig å redusere kostnadene for gassdetektorer betydelig, noe som er viktig for massebruk.

Reguleringskrav

Reguleringsdokumenter for gassbranndetektorer er ennå ikke ferdig utviklet. De eksisterende avdelingskravene i RD BT 39-0147171-003-88 gjelder for olje- og gassindustrianlegg. NPB 88-01 om plassering av gassbranndetektorer sier at de skal installeres innendørs på tak, vegger og andre bygningskonstruksjoner til bygninger og strukturer i samsvar med bruksanvisningen og anbefalingene fra spesialiserte organisasjoner.

Men i alle fall, for å nøyaktig beregne antall gassdetektorer og installere dem riktig på anlegget, må du først vite:
- parameter som sikkerheten kontrolleres med (type gass som frigjøres og indikerer en fare, f.eks. CO, CH4, H2, etc.);
- volumet av rommet;
- formålet med lokalene;
- tilgjengelighet av ventilasjonsanlegg, luftovertrykk, etc.

Sammendrag

Gassbranndetektorer er neste generasjons enheter, og derfor krever de fortsatt nye forskningsstudier fra innenlandske og utenlandske selskaper involvert i brannsystemer for å utvikle en teori om gassutslipp og distribusjon av gasser i rom med forskjellige formål og drift, samt for å utføre praktiske eksperimenter til utvikling av anbefalinger for rasjonell plassering av slike detektorer.

(lys, varme, røyk) er kun i stand til å sende budskapet: «Vi brenner! Det er på tide å slukke brannen!" Men det kan ikke være annerledes, siden driften av sensorene deres er basert på fysiske prinsipper som deteksjon av lys, varme eller røyk. Få meldingen "Obs! En brann er mulig her!" er kun mulig ved å etablere konstant kontroll over den gassdynamiske sammensetningen av inneluften. Slik kontroll vil gjøre det mulig å iverksette tilstrekkelige tiltak for å forhindre brann og eliminere den i knoppen. Det er dette som gjør metoden for tidlig branndeteksjon utviklet av Gamma-spesialister ved bruk av kjemiske halvledersensorer, som ble tildelt diplomer og gullmedaljer på de internasjonale utstillingene Brussel-Eureka 2000 og Genève 2001.

En pålitelig måte å forhindre brann på et tidlig stadium, før antennelse, er således å kontrollere den kjemiske sammensetningen av luften, som endres dramatisk på grunn av den termiske nedbrytningen av overopphetede eller ulmende brennbare materialer. På dette stadiet er forebyggende tiltak fortsatt effektive. For eksempel, i tilfelle overoppheting av elektriske apparater (jern eller elektrisk peis), kan de automatisk slås av i tide av et signal fra en gasssensor.

Sammensetningen av gasser som frigjøres under forbrenning

Et antall gasser som frigjøres i det innledende forbrenningsstadiet (ulme) bestemmes av sammensetningen av nøyaktig de materialene som deltar i denne prosessen. Men i de fleste tilfeller kan de viktigste karakteristiske gasskomponentene også identifiseres med tillit. Lignende studier ble utført ved Institute of Fire Safety (Balashikha, Moskva-regionen) ved bruk av et standardkammer med et volum på 60 m 3 for å simulere en brann. Sammensetningen av gasser som ble frigjort under forbrenning ble bestemt ved kromatografi. Forsøkene ga følgende resultater.

Hydrogen (H 2 ) er hovedkomponenten i gasser som slippes ut i ulmestadiet som et resultat av pyrolysen av materialer som brukes i konstruksjon, som tre, tekstiler og syntetiske materialer. I det innledende stadiet av brannen, i prosessen med å ulme, er konsentrasjonen av hydrogen 0,001-0,002%. I fremtiden er det en økning i innholdet av aromatiske hydrokarboner på bakgrunn av tilstedeværelsen av underoksidert karbon - karbonmonoksid (CO) - 0,002-0,008%. Når en flamme viser seg, stiger konsentrasjonen av karbondioksid (CO 2) til et nivå på 0,1 %, som tilsvarer forbrenning av 40-50 g ved eller papir i et lukket rom med et volum på 60 m 3 og tilsvarer til 10 røkte sigaretter. Dette nivået av CO2 oppnås også som et resultat av tilstedeværelsen av to personer i rommet i 1 time.

Eksperimenter har vist at terskelen for å oppdage et tidlig brannvarslingssystem i atmosfærisk luft under normale forhold bør være på nivået 0,002 % for de fleste gasser, inkludert hydrogen og karbonmonoksid. Det er ønskelig at systemhastigheten ikke er dårligere enn 10 s. Denne konklusjonen kan betraktes som grunnleggende for utviklingen av en rekke varslende branngassdetektorer.

Eksisterende verktøy for miljøgassanalyse (inkludert de som er basert på elektrokjemiske, termiske katalytiske og andre sensorer) er for dyre for slik bruk. Innføringen av branndetektorer basert på kjemiske halvledersensorer produsert ved bruk av batch-teknologi i produksjon vil dramatisk redusere kostnadene for gasssensorer.

Halvledergasssensorer

Prinsippet for drift av halvledergasssensorer er basert på en endring i den elektriske ledningsevnen til et halvledergassfølsomt lag under kjemisk adsorpsjon av gasser på overflaten. Denne omstendigheten gjør at de kan brukes effektivt i brannalarmenheter som alternative enheter til tradisjonelle optiske, termiske og røykvarslere, inkludert de som inneholder radioaktivt plutonium. Og høy følsomhet (for hydrogen - fra 0,000001%), Selektivitet, hastighet og lave kostnader for halvledergasssensorer bør betraktes som deres viktigste fordeler i forhold til andre typer branndetektorer. De fysiske og kjemiske prinsippene for signaldeteksjon som brukes i dem er kombinert med moderne mikroelektroniske teknologier, som bestemmer de lave kostnadene for produkter i masseproduksjon og høye tekniske og energibesparende egenskaper.

For at fysiske og kjemiske prosesser skal kunne fortsette på overflaten av det følsomme laget raskt nok, og gi en hastighet på flere sekunder, varmes sensoren periodisk opp til en temperatur på 450-500 °C, noe som aktiverer overflaten. Finfordelte metalloksider (SnO 2 , ZnO, In 2 O 3 , etc.) med dopingmidler Pl, Pd etc. brukes vanligvis som følsomme halvlederlag På grunn av den strukturelle porøsiteten til de dannede materialene, oppnådd ved bruk av visse teknologiske metoder, deres spesifikke overflateareal er ca. 30 m 2 /g. Varmeren er et resistivt lag laget av inerte materialer (Pl, RuO 2 , Au, etc.) og elektrisk isolert fra halvlederlaget.

Med tilsynelatende enkelhet har slike dannelsesmetoder konsentrert alle de siste prestasjonene innen materialvitenskap og mikroelektronisk teknologi. Dette førte til den høye konkurranseevnen til sensoren, som kan fungere i flere år, og periodisk være i en "stresset" tilstand når den varmes opp til 500 °C, samtidig som den opprettholder høye ytelsesegenskaper, følsomhet, stabilitet, selektivitet og bruker lavt strømforbruk (a noen titalls milliwatt i gjennomsnitt). Industriell produksjon av halvledersensorer er bredt utviklet over hele verden, men hovedandelen av verdensmarkedet faller på japanske selskaper. Den anerkjente lederen på dette feltet er Figaro med en årlig produksjon på rundt 5 millioner sensorer. og storskala produksjon av enheter basert på dem, inkludert elementbase og kretsløsninger med programmerbare enheter.

En rekke funksjoner i produksjonen av halvledersensorer gjør det imidlertid vanskelig å være kompatibel med tradisjonell silisiumteknologi i en lukket sløyfe. Dette forklares med det faktum at sensorer ikke er så masseproduserte som mikrokretser, og har en større spredning av parametere på grunn av spesifikasjonene til driftsforholdene (ofte i et aggressivt miljø). Produksjonen deres krever veldig spesifikk kunnskap innen fysisk kjemi, materialvitenskap, etc. Derfor følger suksess her med store spesialiserte firmaer (for eksempel Microchemical Instrument, den europeiske grenen av Motorola), som ikke har hastverk med å dele utviklingen innen høyteknologi. Dessverre har denne industrien aldri vært godt utviklet i Russland og CIS, til tross for et tilstrekkelig antall forskningsgrupper - RRC "Kurchatov Institute", Moscow State University, Leningrad State University, Voronezh State University, IGIC RAS, N.I. Karpov, Saratov University, Novgorod University, etc.

Innenlandsk utvikling av halvledersensorer

Den mest utviklede teknologien for produksjon av halvledersensorer er foreslått ved RRC "Kurchatov Institute". Det har utviklet små halvledersensorer for analyse av den kjemiske sammensetningen av gasser og væsker. De er produsert ved hjelp av mikroelektronisk teknologi og kombinerer fordelene med mikroelektroniske enheter - lav kostnad i masseproduksjon, miniatyrisering, lavt strømforbruk - med evnen til å måle konsentrasjonen av gasser og væsker over et bredt område og med tilstrekkelig høy nøyaktighet. De utviklede enhetene er delt inn i to grupper: metalloksid og strukturelle halvledersensorer.

metalloksidsensorer. Produsert med tykkfilmteknologi. Polykrystallinsk alumina brukes som et substrat, hvorpå en varmeovn og et metalloksidgassfølsomt lag er avsatt på begge sider. Det følsomme elementet er plassert i et gassgjennomtrengelig hus som oppfyller kravene til eksplosjon og brannsikkerhet.

Sensorer er i stand til å bestemme konsentrasjonen av brennbare gasser (metan, propan, butan, hydrogen, etc.) i luften i området fra 0,001 % til noen få prosent, samt giftige gasser (karbonmonoksid, arsin, fosfin, hydrogen). sulfid, etc.) på nivået av maksimalt tillatt konsentrasjon (MAC). De kan også brukes til samtidig og selektiv bestemmelse av konsentrasjonen av oksygen og hydrogen i inerte gasser, for eksempel for rakettteknologi. For oppvarming krever disse enhetene rekordlav elektrisk effekt for sin klasse - mindre enn 150 mW. Metalloksidsensorer er designet for bruk i gasslekkasjedetektorer og brannalarmsystemer (både stasjonære og lommer).

Strukturelle halvledersensorer. Dette er sensorer basert på metall-dielektrisk-halvleder (MIS) silisiumstrukturer, metall-fast elektrolytt-halvleder og Schottky-dioder.

MIS-strukturer med palladium- eller platinaport brukes til å bestemme konsentrasjonen av hydrogen i luft eller inerte gasser. Terskelen for hydrogendeteksjon er omtrent 0,00001 %. Sensorer har blitt brukt til å bestemme konsentrasjonen av hydrogen i kjølevæsken til atomreaktorer for å opprettholde deres sikkerhet. Strukturer med en fast elektrolytt (lantantrifluorid, som leder over fluorioner) er designet for å bestemme konsentrasjonen av fluor og fluorider (primært hydrogenfluorid) i luften. De arbeider ved romtemperatur, tillater å bestemme konsentrasjonen av fluor og hydrogenfluorid på nivået 0,000003%, som er omtrent 0,1 MPC. Lekkasjemåling av hydrogenfluorid er spesielt viktig for å bestemme miljøsituasjonen i regioner med stor produksjon av aluminium, polymerer og kjernebrensel.

Lignende strukturer laget på basis av silisiumkarbid og som opererer ved en temperatur på ca. 500 °C kan brukes til å måle konsentrasjonen av freoner.

Indikator for karbonmonoksid og hydrogen CO-12

En internasjonalt anerkjent metode for tidlig branndeteksjon gir samtidig overvåking av de relative luftkonsentrasjonene til to eller flere gasser, som aromatiske hydrokarboner, hydrogen, karbonmonoksid og karbondioksid. De oppnådde verdiene sammenlignes med de innstilte, og hvis de stemmer overens, genereres en alarm. Kontroll og sammenligning av relative konsentrasjoner av gasskomponenter utføres med en gitt frekvens. Muligheten for falske alarmer fra måleanordningen med en økning i konsentrasjonen av en av gassene er utelukket hvis det ikke er tenning.

Som en måleenhet er CO-12-indikatoren foreslått, designet for å oppdage gassformig karbonmonoksid og hydrogen i luften i konsentrasjonsområdet fra 0,001 til 0,01%. Enheten er en ni-nivå proporsjonal indikator i form av en linje med lysdioder i tre farger - grønn (lavt konsentrasjonsområde), gul (middels nivå) og rød (høyt nivå). Tre lysdioder tilsvarer hvert område. Når de røde lysdiodene lyser, aktiveres et lydsignal for å advare folk om fare for forgiftning.

Prinsippet for drift av indikatoren er basert på å registrere en endring i motstanden (R) til en halvledergassfølsom sensor, hvis temperatur stabiliserer seg på 120 °C under måleprosessen.

I dette tilfellet er varmeelementet inkludert i tilbakemeldingen til operasjonsforsterkeren - temperaturkontrolleren - og periodisk, hver 6 s, glødet i 0,5 s ved en temperatur på 450 ° C. Dette etterfølges av isoterm relaksering av motstanden R ved interaksjon med karbonmonoksid. R måles før neste gløding (fig. 3, punkt C, etterfulgt av gløding O). Prosessen med måling og utdata til indikatoren for data styres av en programmerbar enhet.

Dens viktigste tekniske egenskaper:

Indikatoren kan effektivt brukes som brannalarmanordning både i boliger og industrianlegg. Landhus, hytter, bad, badstuer, garasjer og kjelehus, bedrifter med produksjon basert på bruk av åpen ild og varmebehandling, bedrifter innen gruvedrift, metallurgisk og olje- og gassbehandlingsindustri og til slutt veitransport - dette er ikke en fullstendig liste over objekter der CO-indikatoren er 12 kan være nyttig.

Slike branndetektorer for tidlig deteksjon, samlet i et enkelt nettverk og kontrollerer gassutslipp under ulming av materialer før de antennes, når de plasseres i industrianlegg, gjør det mulig å forhindre nødsituasjoner ikke bare ved brannvernanlegg på bakken, men også i underjordiske strukturer, kull gruver, der utstyr som transporterer kull, som følge av overoppheting, kan antennes. Hver sensor, som har lys- og lydvarselsignaler, kan ikke bare informere om graden av gassforurensning av territoriet, men også advare personell som befinner seg i umiddelbar nærhet av det ekstreme stedet om faren. Stasjonære branndetektorer installert i boliger kan forhindre husholdningsgasseksplosjoner, karbonmonoksidforgiftning og brann på grunn av funksjonsfeil i husholdningsapparater eller et grovt brudd på driftsforholdene ved automatisk å koble fra nettverket.

Elektronikk №4, 2001

Kostnaden for skade fra brann, selv i et enkeltrom, kan nå imponerende beløp. For eksempel når det er utstyr i lokalene, hvis pris betydelig overstiger kostnadene for en brannvernanordning. Tradisjonelle brannslokkingsmetoder er uegnet i dette tilfellet, siden bruken truer med ikke mindre skade enn selve brannen.

Derfor er det et økende behov for tidlig branndeteksjonssystemer som kan oppdage tegn på brann i sin spede begynnelse og iverksette raske tiltak for å forhindre det. Tidlig branndeteksjonsutstyr utfører sine funksjoner på grunn av ultrasensitive sensorer. Dette er temperatursensorer, røyksensorer, samt kjemiske, spektrale (flammeresponsive) og optiske sensorer. Alle er en del av et enkelt system rettet mot tidlig oppdagelse og supereffektiv brannlokalisering.

Den viktigste rollen her spilles av egenskapen til tidlig branndeteksjonsenheter for kontinuerlig overvåking av luftens kjemiske sammensetning. Når du brenner plast, pleksiglass, polymermaterialer, endres luftens sammensetning dramatisk, noe som bør registreres av elektronikken. For slike formål er halvledergassfølsomme sensorer mye brukt, hvis materiale er i stand til å endre den elektriske motstanden fra kjemisk eksponering.

Systemer som bruker halvledere blir stadig bedre, markedet for halvledere vokser stadig, noe som fremgår av ytelsen til finansmarkedene. Moderne halvledersensorer er i stand til å fange opp minimumskonsentrasjoner av stoffer som frigjøres under forbrenning. Først av alt er disse hydrogen, karbonmonoksid og dioksid, aromatiske hydrokarboner.

Når de første tegnene på brann oppdages, er arbeidet med brannslokkingsanlegg så vidt i gang. Deteksjonsutstyret fungerer nøyaktig og raskt, erstatter flere personer og utelukker den menneskelige faktoren ved brannslukking. Disse enhetene er ideelt koblet til alle bygningssystemer som kan fremskynde eller bremse spredningen av en brann. Det tidlige deteksjonssystemet, om nødvendig, vil helt slå av ventilasjonen av rommet, det nødvendige antallet strømforsyningselementer, slå på alarmen og sikre rettidig evakuering av mennesker. Og viktigst av alt - start et brannslukningskompleks.

I de tidligste stadiene er det mye lettere å slukke en brann enn i senere stadier og kan ta bare noen få minutter. Brannslokking i de innledende stadiene kan utføres ved hjelp av metoder som utelukker fysisk ødeleggelse av gjenstander i rommet. En slik metode er for eksempel slokking ved å erstatte oksygen med en ikke-brennbar gass. I dette tilfellet senker den flytende gassen, når den blir flyktig, temperaturen i rommet eller i et bestemt område, og undertrykker også forbrenningsreaksjonen.

Branndører er en integrert del av ethvert brannsikkerhetssystem. Dette er et konstruksjonselement som hindrer spredning av brann til naborom i en viss tid.

Tidlig branndeteksjonsutstyr er uunnværlig i utgangspunktet for å sikre menneskers sikkerhet. Nødvendigheten deres har blitt bevist av mange og bitre erfaringer. Brann er en av de mest uforutsigbare naturkatastrofene, noe hele historien til den menneskelige sivilisasjonen viser. I vår tid har ikke denne faktoren blitt mindre relevant. Tvert imot, i dag kan selv en lokal brann forårsake katastrofale tap forbundet med svikt i dyrt utstyr og maskineri. Derfor er det lønnsomt å investere i et så tidlig oppdagelsessystem.

Dette systemet er designet for å oppdage det innledende stadiet av en brann, sende en melding om stedet og tidspunktet for dens forekomst, og om nødvendig slå på automatisk brannslokkings- og røykfjerningssystemer.

Et effektivt brannvarslingssystem er bruk av alarmsystemer.

Brannalarmanlegget skal:

* - raskt identifisere brannstedet;

* - overføre et brannsignal pålitelig til mottaks- og kontrollenheten;

* - konverter brannsignalet til en form som er praktisk for oppfatning av personellet i det beskyttede anlegget;

* - forbli immun mot påvirkning av andre eksterne faktorer enn brannfaktorer;

* - raskt oppdage og overføre varsling om funksjonsfeil som forhindrer normal funksjon av systemet.

Industribygg i kategoriene A, B og C, samt gjenstander av nasjonal betydning, er utstyrt med brannslokkingsautomatisering.

Brannalarmanlegget består av branndetektorer og omformere som konverterer branninitieringsfaktorene (varme, lys, røyk) til et elektrisk signal; en kontrollstasjon som sender et signal og slår på lys og lydalarmer; samt automatiske brannslokkings- og røykfjerningsinstallasjoner.

Å oppdage branner på et tidlig stadium gjør det lettere å slukke dem, noe som i stor grad avhenger av følsomheten til sensorene.

Automatiske brannslokkingssystemer

Automatiske brannslokkingssystemer er designet for å slukke eller lokalisere en brann. Samtidig skal de også utføre funksjonene til en automatisk brannalarm.

Automatiske brannslokkingsinstallasjoner må oppfylle følgende krav:

* - responstiden må være mindre enn den maksimalt tillatte tiden for fri utvikling av brann;

* - ha handlingsvarigheten i slokkemodusen som er nødvendig for å eliminere brannen;

* - ha den nødvendige intensiteten av tilførsel (konsentrasjon) av brannslukningsmidler;

* - pålitelighet av funksjon.

I lokalene i kategoriene A, B, C brukes stasjonære brannslukningsinstallasjoner, som er delt inn i aerosol (halokarbon), væske, vann (sprinkler og deluge), damp, pulver.

De mest utbredte for tiden er sprinkleranlegg for slokking av branner med sprøytevann. For å gjøre dette er et nettverk av forgrenede rørledninger montert under taket, hvorpå sprinklere er plassert med vanningshastigheten med en sprinkler fra 9 til 12 m 2 av gulvarealet. Det skal være minst 800 sprinklere i en del av vannsystemet. Gulvarealet beskyttet av en sprinkler av typen CH-2 bør ikke være mer enn 9 m 2 i rom med økt brannfare (hvis mengden brennbare materialer er mer enn 200 kg per 1 m 2; i andre tilfeller - ikke mer enn 12 m 2. Utløpet i sprinklerhodet er lukket med smeltelås (72 ° C, 93 ° C, 141 ° C, 182 ° C), når det er smeltet, spruter vann, treffer deflektoren. Vanningsintensiteten til området er 0,1 l/s m 2

Sprinklernett skal være trykksatt for å levere 10 l/s. Hvis minst én sprinkler åpner under brann, gis det alarm. Styre- og signalventiler er plassert på synlige og tilgjengelige steder, og det er ikke koblet mer enn 800 sprinklere til én styre- og signalventil.

I brannfarlige lokaler anbefales det å tilføre vann umiddelbart over hele området til lokalet. I disse tilfellene benyttes gruppeaksjonsinstallasjoner (drencher). Drencher er sprinklere uten smeltbare låser med åpne hull for vann og andre forbindelser. I normale tider er vannutløpet til nettet stengt av en gruppeventil. Intensiteten til vannforsyningen er 0,1 l / s m 2 og for rom med økt brannfare (med mengden brennbare materialer 200 kg per 1 m 2 eller mer) - 0,3 l / s m 2.

Avstanden mellom våtdynerne bør ikke overstige 3 m, og mellom våpene og vegger eller skillevegger - 1,5 m. Gulvarealet som er beskyttet av én dynekar bør ikke være mer enn 9m 2. I løpet av den første timen med brannslukking skal det tilføres minst 30 l/s

Enhetene tillater automatisk måling av overvåkede parametere, gjenkjenning av signaler i nærvær av en eksplosiv situasjon, konvertering og forsterkning av disse signalene, og utstedelse av kommandoer for å slå på beskyttelsesaktuatorer.

Essensen av eksplosjonsavslutningsprosessen er inhibering av kjemiske reaksjoner ved å tilføre brannslukkingsblandinger til forbrenningssonen. Muligheten for å stoppe eksplosjonen skyldes tilstedeværelsen av et visst tidsintervall fra øyeblikket forholdene for eksplosjonen oppstår til dens utvikling. Denne tidsperioden, betinget kalt induksjonsperioden (f ind), avhenger av de fysisk-kjemiske egenskapene til den brennbare blandingen, samt av volumet og konfigurasjonen til det beskyttede apparatet.

For de fleste brennbare hydrokarbonblandinger er funnet ca. 20 % av den totale eksplosjonstiden.

For at et automatisk eksplosjonsbeskyttelsessystem skal oppfylle formålet, må følgende vilkår være oppfylt:< ф инд, то есть, время срабатывания защиты должно опережать время индуктивного периода.

Vilkårene for sikker bruk av elektrisk utstyr er regulert av PUE. Elektrisk utstyr er delt inn i eksplosjonssikkert, egnet for brannfarlige områder, og normal ytelse. I eksplosjonsfarlige områder er det kun tillatt å bruke eksplosjonssikkert elektrisk utstyr, differensiert etter nivåer og typer eksplosjonsbeskyttelse, kategorier (karakterisert av et trygt gap, det vil si den maksimale diameteren til hullet som flammen til en gitt brennbar blanding er ikke i stand til å passere), grupper (som er karakterisert ved T med en gitt brennbar blanding).

I eksplosjonsfarlige rom og områder med eksterne installasjoner brukes spesielt elektrisk lysutstyr, laget i en anti-eksplosjonsversjon.

røykluker

Røykluker er utformet for å sikre at tilstøtende rom er røykfrie og redusere konsentrasjonen av røyk i den nedre sonen av rommet hvor det har oppstått brann. Ved å åpne røykluker skapes det gunstigere forhold for evakuering av mennesker fra en brennende bygning, og det legges til rette for brannvesenets arbeid med å slukke brann.

For å fjerne røyk ved brann i kjeller, er det i normene lagt opp til montering av vinduer med en størrelse på minst 0,9 x 1,2 m for hver 1000 m 2 av kjellerarealet. Røykluken lukkes vanligvis med en ventil.

Dessverre er det langt fra alle i vårt land som forstår fordelene som analoge adresserbare systemer gir, og noen reduserer generelt fordelene sine til å "ta vare på røykere." La oss derfor også bare se på hva de adresserbare analoge systemene gir oss.

Det er viktig ikke bare å oppdage i tide, men også å advare i tide.

La meg minne deg på at det er tre klasser av brannalarmsystemer: konvensjonelle, adresserbare, adresserbare analoge.

I ikke-adresse- og adressesystemer tas "brannbeslutningen" direkte av detektoren selv og sendes deretter til sentralen.

Adresse-analoge systemer er iboende telemetrisystemer. Verdien til parameteren som styres av detektoren (temperatur, røykinnhold i rommet) overføres til kontrollpanelet. Kontrollpanelet overvåker konstant miljøtilstanden i alle områder av bygningen og tar, basert på disse dataene, en beslutning om ikke bare å generere et "Brann"-signal, men også et "Advarsel"-signal. Vi legger spesielt vekt på at "avgjørelsen" ikke tas av detektoren, men av kontrollpanelet. Teorien sier at hvis du bygger en graf over intensiteten til en brann avhengig av tid, så vil den se ut som en parabel (fig. 1). I det innledende stadiet av brannutviklingen er intensiteten lav, deretter øker den og deretter starter en skredlignende syklus. Hvis du kaster en uslukket sigarettsneip i en kurv med papirer, vil de først ulme med utgivelsen av røyk, deretter vil en flamme dukke opp, den vil spre seg til møblene, og deretter starter en intensiv utvikling av en brann, som ikke er lenger lett å takle.

Det viser seg at hvis en brann oppdages på et tidlig stadium, er det lett å eliminere den med et glass vann eller et konvensjonelt brannslukningsapparat, og skaden fra den vil være minimal. Dette er nøyaktig hva adresse-analoge systemer lar deg gjøre. Hvis for eksempel en konvensjonell (eller adresserbar) varmedetektor gir dannelsen av et "Brann"-signal ved en temperatur på 60 ° C, så inntil denne verdien er nådd, ser ikke vakthavende offiser noen informasjon på kontrollpanelet om hva som skjer i rommet. Og likevel innebærer dette allerede en betydelig brannkilde. En lignende situasjon observeres med røykvarslere, hvor det nødvendige røyknivået må oppnås.

Adresserbar betyr ikke adresserbar analog

Adresse-analoge systemer, som konstant overvåker tilstanden til omgivelsene i rommet, oppdager umiddelbart begynnelsen av en endring i temperatur eller røyk og gir et varselsignal til vakthavende offiser. Derfor gir analoge adresserbare systemer tidlig branndeteksjon. Dette gjør at brannen enkelt kan slokkes med minimale skader på bygget.

Vi understreker at «vannskillet» ikke er lokalisert ved ikke-adressesystemer på den ene siden og ved adresse- og adresseanaloge systemer på den andre, men ved adresseanaloge og andre systemer.

I ekte adresserbare analoge enheter er det et prinsipp. muligheten til å individuelt stille inn ikke bare nivåene for å generere "Brann" og "Advarsel" signaler for hver detektor, men også bestemme logikken i deres felles operasjon. Med andre ord får vi et verktøy i hendene som gjør at vi optimalt kan danne et tidlig branndeteksjonssystem for hvert objekt, tatt i betraktning dets individuelle egenskaper, dvs. vi har et prinsipp. muligheten til å bygge brannsikkerhetssystemet til anlegget optimalt.

Underveis løses også en rekke viktige oppgaver, for eksempel å overvåke ytelsen til detektorer. Så i det analoge adresserbare systemet kan det i prinsippet ikke være en defekt detektor som ikke oppdages av kontrollpanelet, siden detektoren må sende et bestemt signal hele tiden. Hvis vi til dette legger den kraftige selvdiagnostikken til selve detektorene, automatisk støvkompensering og deteksjon av støvete røykdetektorer, blir det åpenbart at disse faktorene bare øker effektiviteten til adresserbare analoge systemer.

Nøkkelegenskaper

En viktig komponent i adresserbare analoge enheter er konstruksjonen av alarmsløyfer. protokollen til løkken er kunnskapen til selskapet og er en forretningshemmelighet. Det er imidlertid han som i stor grad bestemmer egenskapene til systemet. La oss studere de mest karakteristiske egenskapene til adresse-analoge systemer.

Antall detektorer i sløyfen

Den varierer vanligvis fra 99 til 128 og er begrenset av strømforsyningsmulighetene til detektorene. I tidlige modeller ble detektorene adressert ved hjelp av mekaniske brytere, i senere modeller er det ingen brytere, og adressen er lagret i det ikke-flyktige minnet til sensoren.

Alarmsløyfe

I prinsippet er de fleste analoge adresserbare enheter i stand til å operere med en stubb. men det er en mulighet for å "miste" et stort antall detektorer på grunn av en ødelagt sløyfe. Derfor er ringløkken et middel for å øke systemets overlevelsesevne. Når den går i stykker, genererer enheten et tilsvarende varsel, men sikrer drift med hver halvring, og opprettholder dermed ytelsen til alle detektorer.

Kortslutningslokaliseringsenheter

Dette er også et middel for å øke systemets "overlevelsesevne". Vanligvis er disse enhetene installert gjennom 20-30 detektorer. Ved kortslutning i sløyfen øker strømmen i den, noe som oppdages av to lokaliseringsenheter, og den defekte delen slås av. bare sløyfesegmentet med to ksvikter, og resten av det forblir operativt på grunn av ringorganiseringen av forbindelsen.

I moderne systemer er hver detektor eller modul utstyrt med en innebygd kortslutningslokaliseringsenhet. På samme tid, på grunn av en betydelig reduksjon i prisene på elektroniske komponenter, økte ikke kostnadene for sensorer faktisk. Slike systemer lider praktisk talt ikke av kortslutninger av sløyfer.

Standard sett med detektorer

Den inkluderer røykoptoelektronisk, termisk maksimal temperatur, termisk maksimum-differensial, kombinert (røyk pluss termisk) og manuelle meldere. Disse detektorene er vanligvis tilstrekkelige til å beskytte hovedtypene rom i en bygning. Noen produsenter tilbyr i tillegg ganske eksotiske typer sensorer, for eksempel en analog adresserbar lineær detektor, en optisk røykdetektor for rom med høyt forurensningsnivå, en optisk røykdetektor for eksplosive rom, etc. Alt dette utvider omfanget av analog adresserbar systemer.

Ikke-adresse sub-sløyfe kontrollmoduler

De tillater bruk av konvensjonelle detektorer. Dette reduserer kostnadene for systemet, men selvfølgelig går egenskapene som ligger i adresserbart analogt utstyr tapt. I noen tilfeller kan slike moduler med hell brukes til å koble til konvensjonelle lineære røykdetektorer eller lage eksplosjonssikre sløyfer.

Kommando- og kontrollmoduler

De kobles direkte til alarmsløyfene. Vanligvis tilsvarer antall moduler antall detektorer i sløyfen, og adressefeltet deres er i tillegg og overlapper ikke med detektoradresser. I noen systemer er adressefeltet til detektorer og moduler delt.

Det totale antallet tilkoblede moduler kan være flere hundre. Det er denne egenskapen som gjør det mulig, på grunnlag av det SPS-adresserbare analoge brannalarmsystemet, å integrere bygningens automatiske brannsikringssystem (fig. 2).

Under integrasjon kontrolleres executive enheter og deres drift overvåkes. Antall kontroll- og styringspunkter er bare noen få hundre.

Forgrenet logikk for generering av styresignaler

Dette er en uunnværlig egenskap til analoge adresserbare kontrollpaneler. Det er de kraftige logiske funksjonene som sikrer konstruksjonen av et enhetlig system for automatisk brannbeskyttelse av bygningen. Blant disse funksjonene er logikken for å generere et "Brann"-signal (for eksempel av to utløste detektorer i en gruppe), og logikken for å slå på kontrollmodulen (for eksempel med hvert "Brann"-signal i systemet eller med et "Brann"-signal i denne gruppen), og prinsippet . muligheten til å stille inn tidsparametere (for eksempel når signalet "Brann" slår på kontrollmodulen M etter tid T1 for tid T2). Alt dette gjør det mulig å effektivt bygge selv kraftige gassbrannslokkingssystemer på grunnlag av standardelementer.

Og ikke bare tidlig oppdagelse

Selve prinsippet om å bygge adresserbare analoge systemer tillater, i tillegg til tidlig oppdagelse av brann, å oppnå en rekke unike kvaliteter, for eksempel en økning i systemets støyimmunitet. La oss forklare dette med et eksempel.

På fig. 3 viser flere suksessive polling-sykluser (n) av den termisk adresserbare analoge detektoren. For å lette forståelsen, langs ordinataksen, vil vi ikke utsette varigheten av signalet fra detektoren, men umiddelbart temperaturverdien som tilsvarer den. La et falskt signal fra detektoren eller en forvrengning av varigheten av detektorens respons under påvirkning av elektromagnetisk interferens passere på pollingsyklusen 4, slik at verdien som oppfattes av enheten tilsvarer en temperatur på 80 °C. i henhold til det mottatte falske signalet, skal enheten generere et "Brann"-signal, dvs. utstyret vil fungere feil.

I adresserbare analoge systemer kan dette unngås ved å innføre en gjennomsnittsalgoritme. For eksempel introduserer vi gjennomsnittsberegning over tre påfølgende avlesninger. parameterverdien for å "ta en beslutning" om brannen vil være summen av verdiene for de tre syklusene, delt på 3:

• for sykluser 1, 2, 3 Т=60:3=20 °С – under terskelen;
• for sykluser 2, 3, 4 Т=120:3=40 °С – under terskelen;
• for sykluser 3, 4, 5 Т=120:3=40 °С – under terskelen.

Det vil si at når en falsk telling kom, ble ikke "Brann"-signalet generert. Samtidig vil jeg være spesielt oppmerksom på at siden "avgjørelsen" tas av sentralen, er det ikke nødvendig med tilbakestillinger og re-forespørsler av detektorene.

Merk at hvis det innkommende signalet ikke er usant, vil parameterverdien på syklus 4 og 5 tilsvarer 80 °C, og med denne gjennomsnittsberegningen vil signalet genereres, siden T=180:3=60 °C, som betyr at det tilsvarer til signalgenereringsterskelen "Brann".

Hva er resultatet?

Så vi har sett at, på grunn av deres unike egenskaper, er analoge adressesystemer et effektivt middel for å sikre brannsikkerheten til objekter. Antallet detektorer i slike systemer kan være flere titusenvis, noe som er nok for de mest ambisiøse prosjektene.

Markedet for adresseanaloge systemer i utlandet har de siste årene hatt en jevn stigende trend. Andelen av analoge adresserbare systemer i det totale produksjonsvolumet oversteg sikkert 60% Masseproduksjonen av analoge adresserbare detektorer førte til en reduksjon i kostnadene deres, noe som var et ekstra insentiv til å utvide markedet.

Dessverre, ifølge ulike estimater, er andelen adresserbare analoge systemer i vårt land fra 5 til 10%. Mangel på forsikringssystem og gjeldende regelverk bidrar ikke til innføring av utstyr av høy kvalitet og det brukes ofte det billigste utstyret. Det er likevel allerede skissert visse skift, og det ser ut til at vi står på randen av en fundamental endring i markedet. Bare de siste årene har kostnadene for en optisk røykadresserbar analog detektor i Russland redusert med omtrent 2 ganger, noe som gjør dem rimeligere. Uten adresseanaloge systemer er det utenkelig å sikre sikkerheten til høyhus, multifunksjonelle komplekser og en rekke andre kategorier av objekter.