Integrador de sistema de detecção precoce de incêndio. Sistemas de detecção precoce de incêndio

EM Federação Russa Cerca de 700 incêndios ocorrem todos os dias, matando mais de 50 pessoas. Portanto, preservar a vida humana continua a ser uma das tarefas mais importantes de todos os sistemas de segurança. EM Ultimamente O tema da detecção precoce de incêndios está sendo cada vez mais discutido.

Os desenvolvedores de equipamentos modernos de combate a incêndio competem para aumentar a sensibilidade dos detectores de incêndio aos principais sinais de incêndio: calor, radiação óptica da chama e concentração de fumaça. Muito trabalho está sendo feito nessa direção, mas todos os detectores de incêndio são acionados quando pelo menos um pequeno incêndio já ocorreu. E poucas pessoas discutem o tema da detecção de possíveis sinais de incêndio. No entanto, já foram desenvolvidos dispositivos que podem registrar não um incêndio, mas apenas a ameaça ou probabilidade de incêndio. Estes são detectores de incêndio a gás.

Análise comparativa

Sabe-se que um incêndio pode surgir tanto de uma emergência repentina (explosão, curto-circuito), quanto do acúmulo gradual de fatores perigosos: acúmulo de gases inflamáveis, vapores, superaquecimento de uma substância acima do ponto de ignição, isolamento latente de cabos elétricos de sobrecarga, apodrecimento e aquecimento de grãos e etc.

Na Fig. A Figura 1 mostra um gráfico da resposta típica de um detector de fumaça de gás a um incêndio iniciado com um cigarro aceso jogado sobre um colchão. O gráfico mostra que o detector de gás responde ao monóxido de carbono após 60 minutos. após um cigarro aceso atingir o colchão, no mesmo caso o detector fotoelétrico de fumaça reage após 190 minutos, o detector de fumaça de ionização - após 210 minutos, o que aumenta significativamente o tempo para a tomada de decisão de evacuação de pessoas e eliminação do incêndio.

Se você registrar um conjunto de parâmetros que podem levar ao início de um incêndio, poderá (sem esperar o aparecimento de chamas ou fumaça) alterar a situação e evitar um incêndio (acidente). Após o recebimento antecipado de um sinal de um detector de incêndio a gás, o pessoal de manutenção terá tempo para tomar medidas para enfraquecer ou eliminar o fator de ameaça. Por exemplo, pode ser ventilar o ambiente de vapores e gases inflamáveis; se o isolamento superaquecer, desligue a alimentação do cabo e passe a usar uma linha reserva se houver curto-circuito na placa eletrônica dos computadores e máquinas controladas, extinguir; um incêndio local e remova a unidade defeituosa. Assim, é quem toma a decisão final: chamar o corpo de bombeiros ou eliminar o acidente por conta própria.

Tipos de detectores de gás

Todos os detectores de incêndio a gás diferem no tipo de sensor:
- óxido metálico,
- termoquímico,
- semicondutor.

Sensores de óxido metálico

Os sensores de óxido metálico são fabricados com base na tecnologia microeletrônica de filme espesso. O óxido de alumínio policristalino é usado como substrato, sobre o qual um aquecedor e uma camada sensível ao gás de óxido metálico são aplicados em ambos os lados (Fig. 2). O elemento sensível é colocado em um invólucro protegido por um invólucro permeável a gases que atende a todos os requisitos de segurança contra explosão e incêndio.

Os sensores de óxido metálico são projetados para determinar as concentrações de gases inflamáveis ​​​​(metano, propano, butano, hidrogênio, etc.) no ar na faixa de concentração de milésimos a unidades percentuais e gases tóxicos (CO, arsina, fosfina, sulfeto de hidrogênio, etc.) ao nível das concentrações máximas admissíveis, bem como para a determinação simultânea e selectiva das concentrações de oxigénio e hidrogénio em gases inertes, por exemplo na tecnologia de foguetes. Além disso, possuem um recorde de baixa potência elétrica necessária para aquecimento para sua classe (menos de 150 mW), podendo ser utilizados em detectores de vazamento de gás e sistemas de proteção contra incêndio. alarme de incêndio estacionário e portátil.

Detectores de gases termoquímicos

Dentre os métodos utilizados para determinar a concentração de gases inflamáveis ​​ou vapores de líquidos inflamáveis ​​no ar atmosférico, utiliza-se o método termoquímico. Sua essência está na medição do efeito térmico (aumento adicional de temperatura) da reação de oxidação de gases e vapores inflamáveis ​​​​no elemento cataliticamente ativo do sensor e na conversão adicional do sinal recebido. O sensor de alarme, utilizando este efeito térmico, gera um sinal elétrico proporcional à concentração de gases e vapores inflamáveis ​​com diferentes coeficientes de proporcionalidade para diferentes substâncias.

Ao queimar vários gases e vapores, o sensor termoquímico produz sinais de diferentes tamanhos. Os mesmos níveis (em % LEL) de vários gases e vapores em misturas de ar correspondem a sinais de saída desiguais do sensor.

O sensor termoquímico não é seletivo. Seu sinal caracteriza o nível de risco de explosão determinado pelo conteúdo total de gases e vapores inflamáveis ​​​​na mistura de ar.

No caso de monitoramento de um conjunto de componentes, no qual o conteúdo de componentes inflamáveis ​​individuais previamente conhecidos varia de zero a alguma concentração, isso pode levar a um erro de controle. Este erro também existe em condições normais. Este fator deve ser levado em consideração para definir os limites da faixa de concentrações de sinal e a tolerância para sua alteração - o limite da base permitida erro absoluto desencadeamento. Os limites de medição do dispositivo de alarme são os menores e valor mais alto concentração do componente que está sendo determinado, dentro da qual o detector mede com erro não superior ao especificado.

Descrição do circuito de medição

O circuito de medição do conversor termoquímico é um circuito em ponte (ver Fig. 2). Os elementos sensíveis B1 e compensadores B2 localizados no sensor estão incluídos em um circuito em ponte. O segundo ramo da ponte - os resistores R3–R5 estão localizados na unidade de sinalização do canal correspondente. A ponte é balanceada pelo resistor R5.

Durante a combustão catalítica de uma mistura de ar de gases e vapores inflamáveis ​​​​no elemento sensível B1, o calor é liberado, a temperatura aumenta e, conseqüentemente, a resistência do elemento sensível aumenta. Não há combustão no elemento de compensação B2. A resistência do elemento de compensação muda com o seu envelhecimento, mudanças na corrente de alimentação, temperatura, velocidade de movimento da mistura controlada, etc. Os mesmos fatores também atuam no elemento sensível, o que reduz significativamente o desequilíbrio da ponte (desvio de zero) causado por eles e o erro de controle.

Com potência estável para a ponte, temperatura estável e velocidade da mistura controlada, o desequilíbrio da ponte com um grau significativo de precisão é o resultado de mudanças na resistência do elemento sensor.

Em cada canal, a fonte de alimentação da ponte do sensor fornece regulação de corrente constante temperatura ideal elementos. Via de regra, o próprio elemento sensível B1 é utilizado como sensor de temperatura. O sinal de desequilíbrio da ponte é obtido da diagonal ab da ponte.

Sensores de gás semicondutores

O princípio de operação dos sensores de gás semicondutores é baseado na mudança na condutividade elétrica da camada sensível ao gás semicondutor durante a adsorção química de gases em sua superfície. Este princípio permite que sejam efetivamente utilizados em dispositivos de alarme de incêndio como dispositivos alternativos alarmes (detectores) ópticos, térmicos e de fumaça tradicionais, incluindo aqueles que contêm plutônio radioativo. E a alta sensibilidade (para hidrogênio a partir de 0,00001% do volume), seletividade, velocidade e baixo custo dos sensores de gás semicondutores devem ser considerados como sua principal vantagem sobre outros tipos de detectores de incêndio. Os princípios físicos e químicos de detecção de sinais neles utilizados são combinados com modernas tecnologias microeletrônicas, o que leva ao baixo custo dos produtos na produção em massa e às altas características técnicas.

Sensores semicondutores sensíveis a gás são elementos de alta tecnologia com baixo consumo de energia (de 20 a 200 mW), alta sensibilidade e velocidade aumentada em frações de segundos. Sensores de óxido metálico e termoquímicos são muito caros para esse uso. A introdução na produção de detectores de incêndio a gás baseados em sensores químicos semicondutores, fabricados com tecnologia de grupo, pode reduzir significativamente o custo dos detectores de gás, o que é importante para uso em massa.

Requisitos regulamentares

Os documentos regulamentares para detectores de incêndio a gás ainda não foram totalmente desenvolvidos. Os requisitos departamentais existentes RD BT 39-0147171-003-88 aplicam-se a instalações de petróleo e gás indústria de gás. A NPB 88-01 sobre a colocação de detectores de incêndio a gás estabelece que eles devem ser instalados em ambientes internos, no teto, paredes e outros estruturas de construção edifícios e estruturas de acordo com as instruções de funcionamento e recomendações de organismos especializados.

Porém, em qualquer caso, para calcular com precisão o número de detectores de gás e instalá-los corretamente no local, você deve primeiro saber:
- o parâmetro pelo qual a segurança é monitorada (o tipo de gás que é liberado e indica perigo, por exemplo CO, CH4, H2, etc.);
- volume da sala;
- finalidade das instalações;
- disponibilidade de sistemas de ventilação, pressão de ar, etc.

Resumo

Os detectores de incêndio a gás são dispositivos de última geração e, portanto, ainda exigem que empresas nacionais e estrangeiras envolvidas em sistemas de proteção contra incêndio, novas pesquisas para desenvolver a teoria da emissão e distribuição de gases em salas de diferentes finalidades e operações, bem como realizar experimentos práticos para desenvolver recomendações para a colocação racional de tais detectores.

(luz, calor, fumaça) são capazes apenas de transmitir a mensagem: “Estamos queimando! É hora de apagar o fogo!" Mas não pode ser de outra forma, uma vez que o funcionamento dos seus sensores se baseia em princípios físicos como a detecção de luz, calor ou fumo. Receba a mensagem “Atenção! Há risco de incêndio aqui!” só é possível estabelecendo um controle constante sobre a composição dinâmica do gás ambiente aéreo instalações. Esse controle permitirá tomar medidas adequadas para prevenir um incêndio e eliminá-lo pela raiz. É por isso que é interessante o método de detecção precoce de incêndio por meio de sensores químicos semicondutores, desenvolvido por especialistas da NPP Gamma, que recebeu diplomas e medalhas de ouro nas exposições internacionais Bruxelas-Eureka 2000 e Genebra 2001.

Assim, uma forma confiável de prevenir um incêndio numa fase inicial antes de um incêndio é controlar composição química ar, que muda drasticamente devido à decomposição térmica de materiais superaquecidos ou inflamáveis ​​que começam a arder. Nesta fase, as medidas preventivas ainda são eficazes. Por exemplo, se os aparelhos elétricos (ferro ou lareira elétrica) superaquecerem, eles poderão ser desligados automaticamente a tempo por um sinal do sensor de gás.

Composição dos gases liberados durante a combustão

Uma série de gases liberados na fase inicial da combustão (combustão lenta) são determinados pela composição justamente dos materiais que participam desse processo. No entanto, na maioria dos casos, os principais componentes característicos do gás podem ser identificados com segurança. Estudos semelhantes foram realizados no Instituto segurança contra incêndios(Balashikha, região de Moscou) utilizando uma câmara padrão com volume de 60 m 3 para simular um incêndio. A composição dos gases liberados durante a combustão foi determinada por cromatografia. Os experimentos deram os seguintes resultados.

O hidrogênio (H2) é o principal componente dos gases liberados durante a fase de combustão lenta como resultado da pirólise de materiais utilizados na construção, como madeira, têxteis, materiais sintéticos. Na fase inicial do incêndio, durante o processo de combustão lenta, a concentração de hidrogênio é de 0,001-0,002%. Posteriormente, o teor de hidrocarbonetos aromáticos aumenta no contexto da presença de carbono suboxidado - monóxido de carbono (CO) - 0,002-0,008%. Quando surge uma chama, a concentração de dióxido de carbono (CO 2 ) aumenta para um nível de 0,1%, o que corresponde à combustão de 40-50 g de madeira ou papel numa sala fechada com volume de 60 m 3 e é equivalente a 10 cigarros fumados. Este nível de CO2 também é alcançado pela presença de duas pessoas na sala durante 1 hora.

Experimentos mostraram que o limite de detecção do sistema aviso prévio o fogo no ar atmosférico em condições normais deveria estar no nível de 0,002% para a maioria dos gases, incluindo hidrogênio e monóxido de carbono. É desejável que a velocidade do sistema não seja inferior a 10 s. Esta conclusão pode ser considerada fundamental para o desenvolvimento de uma série de alarmes de alerta de gás contra incêndio.

As ferramentas existentes de análise de gases ambientais (incluindo sensores eletroquímicos, termocatalíticos e outros) são muito caras para tal uso. A introdução na produção de detectores de incêndio baseados em sensores químicos semicondutores, fabricados com tecnologia de grupo, reduzirá drasticamente o custo dos sensores de gás.

Sensores de gás semicondutores

O princípio de operação dos sensores de gás semicondutores é baseado na mudança na condutividade elétrica da camada sensível ao gás semicondutor durante a adsorção química de gases em sua superfície. Esta circunstância permite que sejam efetivamente utilizados em dispositivos de alarme de incêndio como dispositivos alternativos aos tradicionais alarmes ópticos, térmicos e de fumaça, incluindo aqueles que contêm plutônio radioativo. E a alta sensibilidade (para hidrogênio - de 0,000001%!), seletividade, velocidade e baixo custo dos sensores de gás semicondutores devem ser considerados como suas principais vantagens em relação a outros tipos de detectores de incêndio. Os princípios físicos e químicos de detecção de sinais neles utilizados são combinados com modernas tecnologias microeletrônicas, o que leva ao baixo custo dos produtos na produção em massa e às altas características técnicas e de economia de energia.

Para que os processos físicos e químicos ocorram na superfície da camada sensível com rapidez suficiente, garantindo desempenho ao nível de vários segundos, o sensor é periodicamente aquecido a uma temperatura de 450-500°C, o que ativa a sua superfície. Óxidos metálicos finamente dispersos (SnO 2, ZnO, In 2 O 3, etc.) com aditivos de liga Pl, Pd, etc. são geralmente usados ​​​​como camadas semicondutoras sensíveis devido à porosidade estrutural dos materiais formados, obtida por meio de certos métodos tecnológicos. , a sua área superficial específica é de cerca de 30 m2/g. O aquecedor é uma camada resistiva feita de materiais inertes (Pl, RuO 2, Au, etc.) e isolada eletricamente da camada semicondutora.

Apesar de sua aparente simplicidade, tais métodos de formação concentraram todas as conquistas mais recentes na ciência dos materiais e na tecnologia microeletrônica. Isto levou à alta competitividade do sensor, que pode operar por vários anos, estando periodicamente em estado “estressante” quando aquecido a 500°C, mantendo características de alto desempenho, sensibilidade, estabilidade, seletividade e consumindo baixa energia (em média, várias dezenas de miliwatts). A produção industrial de sensores semicondutores é amplamente desenvolvida em todo o mundo, mas a maior parte do mercado global pertence às empresas japonesas. Um líder reconhecido nesta área é o Figaro, com um volume anual de produção de sensores de cerca de 5 milhões de unidades. e produção em larga escala de dispositivos baseados neles, incluindo a base de elementos e soluções de circuitos com dispositivos programáveis.

No entanto, uma série de características da fabricação de sensores semicondutores dificultam a compatibilidade com a tecnologia tradicional de silício em circuito fechado. Isso se explica pelo fato de os sensores não serem um produto produzido em massa como os microcircuitos, e possuírem uma maior dispersão de parâmetros devido às condições específicas de operação (muitas vezes em ambiente agressivo). A sua produção requer conhecimentos muito específicos nas áreas da físico-química, ciência dos materiais, etc. Portanto, o sucesso aqui acompanha grandes empresas especializadas (por exemplo, Microchemical Instrument - filial europeia da Motorola), que não têm pressa em compartilhar seus desenvolvimentos na área alta tecnologia. Infelizmente, na Rússia e na CEI esta indústria nunca foi bem desenvolvida, apesar de um número suficiente de grupos de pesquisa - RRC "Instituto Kurchatov", Universidade Estadual de Moscou, Universidade Estadual de Leningrado, Universidade Estadual de Voronezh, IOGKh RAS, NIFHI im. Karpov, Universidade Saratov, Universidade Novgorod, etc.

Desenvolvimentos domésticos de sensores semicondutores

A tecnologia mais desenvolvida para a produção de sensores semicondutores foi proposta no Instituto Kurchatov RRC. Sensores semicondutores de pequeno porte foram desenvolvidos aqui para analisar a composição química de gases e líquidos. Eles são fabricados com tecnologia microeletrônica e combinam as vantagens dos dispositivos microeletrônicos - baixo custo de produção em massa, miniaturização, baixo consumo de energia - com a capacidade de medir a concentração de gases e líquidos em uma ampla faixa e com precisão bastante elevada. Os dispositivos desenvolvidos são divididos em dois grupos: sensores de óxido metálico e semicondutores estruturais.

Sensores de óxido metálico. Fabricado com tecnologia de filme espesso. Eles usam óxido de alumínio policristalino como substrato, sobre o qual um aquecedor e uma camada sensível ao gás de óxido metálico são aplicados em ambos os lados. O elemento sensível é colocado em um invólucro permeável a gases que atende aos requisitos de segurança contra explosão e incêndio.

Os sensores são capazes de determinar a concentração de gases inflamáveis ​​​​(metano, propano, butano, hidrogênio, etc.) no ar na faixa de 0,001% a alguns por cento, bem como gases tóxicos (monóxido de carbono, arsina, fosfina, sulfeto de hidrogênio, etc.) no nível da concentração máxima permitida (MPC). Eles também podem ser usados ​​para a determinação simultânea e seletiva das concentrações de oxigênio e hidrogênio em gases inertes, por exemplo, para tecnologia de foguetes. Para aquecer, esses dispositivos requerem uma potência elétrica recorde para sua classe - menos de 150 mW. Os sensores de óxido metálico destinam-se ao uso em detectores de vazamento de gás e sistemas de alarme de incêndio (estacionários e portáteis).

Sensores semicondutores estruturais. São sensores baseados em estruturas de silício metal-isolante-semicondutor (MIS), metal-sólido eletrólito-semicondutor e diodos Schottky.

Estruturas MIS com porta de paládio ou platina são usadas para determinar a concentração de hidrogênio no ar ou gases inertes. O limite de detecção para hidrogênio é de cerca de 0,00001%. Os sensores têm sido utilizados com sucesso para determinar a concentração de hidrogênio no refrigerante de reatores nucleares, a fim de manter sua segurança. Estruturas com um eletrólito sólido (trifluoreto de lantânio, condutor de íons de flúor) são projetadas para determinar a concentração de flúor e fluoretos (principalmente fluoreto de hidrogênio) no ar. Eles operam à temperatura ambiente e permitem determinar a concentração de flúor e fluoreto de hidrogênio a um nível de 0,000003%, que é aproximadamente 0,1 MPC. Medir vazamentos de fluoreto de hidrogênio é especialmente importante para determinar a situação ambiental em regiões com grande produção de alumínio, polímeros e combustível nuclear.

Estruturas semelhantes, feitas à base de carboneto de silício e operando a uma temperatura de cerca de 500°C, podem ser usadas para medir a concentração de freons.

Indicador de monóxido de carbono e hidrogênio CO-12

Premiado em exposições internacionais, o método de detecção precoce de incêndio permite o monitoramento simultâneo das concentrações relativas no ar de dois ou mais gases, como hidrocarbonetos aromáticos, hidrogênio, monóxido de carbono e dióxido de carbono. Os valores obtidos são comparados com os valores especificados e, caso correspondam, é gerado um alarme. O monitoramento e a comparação das concentrações relativas dos componentes do gás são realizados em intervalos especificados. Possibilidade de falsos positivos equipamento de medição quando a concentração de um dos gases aumenta, ele é excluído se não houver incêndio.

O indicador CO-12 é proposto como um dispositivo de medição projetado para detectar monóxido de carbono gasoso e hidrogênio na atmosfera na faixa de suas concentrações de 0,001 a 0,01%. O dispositivo é um indicador proporcional de nove níveis na forma de uma linha de LEDs de três cores - verde (faixa de baixas concentrações), amarelo ( nível médio) e vermelho (nível alto). Cada faixa corresponde a três LEDs. Quando os LEDs vermelhos acendem, um sinal sonoro é acionado, alertando as pessoas sobre o perigo de envenenamento.

O princípio de funcionamento do indicador baseia-se no registro de alterações na resistência (R) de um sensor semicondutor sensível a gás, cuja temperatura é estabilizada em 120 °C durante o processo de medição.

Neste caso, o elemento de aquecimento é ligado opinião amplificador operacional - termostato - e periodicamente, a cada 6 s, recozido por 0,5 s a uma temperatura de 450°C. Isto é seguido por relaxamento isotérmico da resistência R ao interagir com monóxido de carbono. A medição de R é realizada antes do próximo recozimento (Fig. 3, ponto C, seguido de recozimento - O). O processo de medição e a saída de dados para o indicador são controlados por um dispositivo programável.

Suas principais características técnicas:

O indicador pode ser usado com eficácia como dispositivo de alarme de incêndio tanto em instalações residenciais quanto em instalações industriais. Casas de campo, chalés, banhos, saunas, garagens e caldeiras, empreendimentos com produção baseada no uso abrir fogo e tratamento térmico, empresas das indústrias mineira, metalúrgica e de refino de petróleo e gás e, por fim, transporte automóvel- isso não é longe lista completa objetos onde o indicador CO-12 pode ser útil.

Esses detectores de incêndio de detecção precoce, unidos em uma única rede e monitorando as emissões de gases durante a combustão lenta de materiais antes de sua ignição, quando colocados em instalações industriais, permitem prevenir situações de emergência não apenas em instalações terrestres de proteção contra incêndio, mas também em estruturas subterrâneas e minas de carvão, onde o pó de carvão pode inflamar-se como resultado do sobreaquecimento do equipamento que transporta carvão. Cada sensor, que possui sinais de alerta luminosos e sonoros, é capaz não só de informar sobre o grau de contaminação gasosa do território, mas também de alertar o pessoal localizado nas proximidades do local extremo sobre o perigo. Detectores fixos de incêndio instalados em áreas residenciais podem evitar explosões gás doméstico, envenenamento por monóxido de carbono e incêndio devido a mau funcionamento electrodomésticos ou violação grave de suas condições operacionais por desligamento automático da rede.

Eletrônica nº 4, 2001

O custo dos danos causados ​​por um incêndio, mesmo em um único cômodo, pode atingir valores impressionantes. Por exemplo, quando as instalações contêm equipamentos cujo preço excede significativamente o custo de um dispositivo de proteção contra incêndio. Métodos tradicionais A extinção de incêndios, neste caso, é inadequada, uma vez que a sua utilização não ameaça menos danos do que o próprio incêndio.

É por isso que há uma necessidade crescente de sistemas de detecção precoce de incêndios que possam detectar sinais de incêndio na sua infância e tomar medidas imediatas para evitá-lo. Equipamentos de detecção precoce de incêndio desempenham suas funções por meio de sensores ultrassensíveis. Estes são sensores de temperatura, fumaça, bem como sensores químicos, espectrais (responsivos à chama) e ópticos. Todos eles fazem parte de um único sistema que visa detecção precoce e localização superoperativa de incêndio.

O papel mais importante aqui é desempenhado pela propriedade dos dispositivos de detecção precoce de incêndio de monitorar constantemente a composição química do ar. Ao queimar plástico, plexiglass, materiais poliméricos a composição do ar muda drasticamente, e é isso que a eletrônica deveria registrar. Para tais fins, são amplamente utilizados sensores semicondutores sensíveis a gases, cujo material é capaz de alterar a resistência elétrica devido à exposição química.

Os sistemas que utilizam semicondutores estão em constante aperfeiçoamento e o mercado de semicondutores está em constante crescimento, conforme evidenciado pelos indicadores do mercado financeiro. Sensores semicondutores modernos são capazes de detectar concentrações mínimas de substâncias liberadas durante a combustão. Em primeiro lugar, são hidrogénio, óxido e dióxido de carbono e hidrocarbonetos aromáticos.

Quando são detectados os primeiros sinais de incêndio, o trabalho dos sistemas de extinção de incêndio está apenas começando. Os equipamentos de detecção operam com precisão e rapidez, substituindo diversas pessoas e eliminando o fator humano na extinção de um incêndio. Esses dispositivos estão idealmente conectados a todos sistemas de engenharia edifícios que podem acelerar ou retardar a propagação do fogo. O sistema de detecção precoce irá, se necessário, desligar completamente a ventilação da sala, quantidade requerida- elementos de alimentação, ligarão o alarme e garantirão a evacuação oportuna das pessoas. E o mais importante, lançará o complexo de extinção de incêndio.

Nas fases iniciais, extinguir um incêndio é muito mais fácil do que nas fases posteriores e pode demorar apenas alguns minutos. A extinção de um incêndio em sua infância pode ser feita usando métodos que excluem a destruição física de objetos localizados na sala. Este método consiste, por exemplo, na extinção através da substituição do oxigênio por um gás não inflamável. Nesse caso gás liquefeito ao passar para um estado volátil, reduz a temperatura da sala ou de uma área específica e também suprime a reação de combustão.

As portas corta-fogo são parte integrante de qualquer sistema de segurança contra incêndio. Este é um elemento estrutural que evita a propagação do fogo para divisões adjacentes durante um determinado período de tempo.

Dispositivos de detecção precoce de incêndio são necessários principalmente para garantir a segurança das pessoas. A sua necessidade foi comprovada por numerosas e amargas experiências. O fogo é um dos desastres naturais mais imprevisíveis, como evidenciado por toda a história da civilização humana. Em nossa época, esse fator não se tornou menos relevante. Pelo contrário, hoje mesmo um incêndio local pode causar perdas catastróficas associadas à falha de equipamentos e máquinas caras. É por isso que é rentável investir num sistema de detecção precoce.

Este sistema foi projetado para detectar o estágio inicial de um incêndio, transmitir notificação do local e hora de sua ocorrência e, se necessário, ligar sistemas automáticos de extinção de incêndio e remoção de fumaça.

Um sistema eficaz de alerta de perigo de incêndio é o uso de sistemas de alarme.

O sistema de alarme de incêndio deve:

* - identificar rapidamente o local do incêndio;

* - transmitir de forma confiável um sinal de incêndio para o dispositivo de recepção e controle;

* - converter o sinal de incêndio em uma forma conveniente para percepção pelo pessoal da instalação protegida;

* - permanecer imune à influência de fatores externos que não sejam fatores de incêndio;

* - identificar e transmitir rapidamente notificações de falhas que impeçam o funcionamento normal do sistema.

Serão equipados com equipamentos automáticos de combate a incêndio edifícios industriais categorias A, B e C, bem como objetos de importância nacional.

O sistema de alarme de incêndio é composto por detectores e conversores de incêndio que convertem os fatores de incêndio (calor, luz, fumaça) em sinal elétrico; uma estação de monitoramento e controle que transmite um sinal e aciona um alarme luminoso e sonoro; e instalações automáticas extinção de incêndio e remoção de fumaça.

A detecção precoce de incêndios facilita a sua extinção, o que depende em grande parte da sensibilidade dos sensores.

Sistemas automáticos de extinção de incêndio

Os sistemas automáticos de extinção de incêndio são projetados para extinguir ou localizar um incêndio. Ao mesmo tempo, devem também desempenhar as funções de alarme automático de incêndio.

Configurações extinção automática de incêndio deve atender aos seguintes requisitos:

* - o tempo de resposta deve ser inferior ao tempo máximo permitido para o livre desenvolvimento de um incêndio;

* - ter a duração de ação em modo extintor necessária para extinguir o incêndio;

* - possuir a intensidade de fornecimento (concentração) necessária de agentes extintores;

* - confiabilidade de operação.

Nas instalações das categorias A, B, C, são utilizadas instalações fixas de extinção de incêndio, que se dividem em aerossol (halocarbono), líquido, água (sprinkler e dilúvio), vapor e pó.

Os sistemas de sprinklers para extinção de incêndios com água pulverizada tornaram-se os mais difundidos atualmente. Para isso, é instalada uma rede de dutos ramificados sob o teto, sobre os quais são colocados sprinklers na proporção de irrigação com um sprinkler de 9 a 12 m 2 de área útil. Deve haver pelo menos 800 sprinklers em uma seção do sistema de água. A área do piso protegida por um sprinkler tipo SN-2 não deve ser superior a 9 m 2 em salas com maior risco de incêndio (quando a quantidade de materiais combustíveis for superior a 200 kg por 1 m 2; em outros casos - não superior a 12 m 2. O orifício de saída no cabeçote do aspersor é fechado com trava fusível (72°C, 93°C, 141°C, 182°C), quando derretido, a água espirra, atingindo o defletor. é 0,1 l/s·m 2.

As redes de sprinklers devem estar sob pressão capaz de fornecer 10 l/s. Se pelo menos um sprinkler for aberto durante um incêndio, será dado um sinal. As válvulas de controle e alarme estão localizadas em locais visíveis e lugares acessíveis, e não mais de 800 sprinklers estão conectados a uma válvula de controle e alarme.

Em áreas com risco de incêndio, recomenda-se fornecer água imediatamente em toda a área da sala. Nestes casos, são utilizadas unidades de ação em grupo (unidades de dilúvio). Sprinklers de dilúvio são sprinklers sem travas fusíveis com orifícios abertos para água e outros compostos. Em horários normais, a saída de água para a rede é fechada por uma válvula de ação de grupo. A intensidade do abastecimento de água é de 0,1 l/s m 2 e para salas com maior risco de incêndio (com uma quantidade de materiais combustíveis de 200 kg por 1 m 2 ou mais) - 0,3 l/s m 2.

A distância entre os drenchers não deve exceder 3 m, e entre os drenchers e as paredes ou divisórias - 1,5 m. A área protegida por um dilúvio não deve ultrapassar 9m2. Durante a primeira hora de extinção de incêndio, devem ser fornecidos pelo menos 30 l/s

As instalações permitem medição automática de parâmetros controlados, reconhecimento de sinais na presença de situação de risco de explosão e incêndio, conversão e amplificação desses sinais e emissão de comandos para acionamento de atuadores de proteção.

A essência do processo de parar uma explosão é a frenagem reações químicas fornecendo agentes extintores de incêndio para a zona de combustão. A possibilidade de parar uma explosão se deve à presença de um determinado período de tempo desde o momento em que surgem as condições da explosão até o seu desenvolvimento. Este período de tempo, convencionalmente denominado período de indução (f ind), depende de propriedades físicas e químicas mistura combustível, bem como o volume e configuração do dispositivo protegido.

Para a maioria das misturas de hidrocarbonetos inflamáveis, o tempo de explosão é de cerca de 20%.

Para que um sistema automático de proteção contra explosão atenda à finalidade pretendida, ele deve: próxima condição:T ASPV< ф инд, то есть, время срабатывания защиты должно опережать время индуктивного периода.

As condições para o uso seguro de equipamentos elétricos são regulamentadas pela PUE. Os equipamentos elétricos são divididos em à prova de explosão, adequados para áreas com risco de incêndio e normais. Em áreas explosivas, é permitida a utilização apenas de equipamentos elétricos à prova de explosão, diferenciados por níveis e tipos de proteção contra explosão, categorias (caracterizadas por uma folga segura, ou seja, o diâmetro máximo do orifício por onde passa a chama de um determinado combustível a mistura não consegue passar), grupos (caracterizados por T com uma determinada mistura combustível).

Em instalações explosivas e áreas de instalações externas, são utilizados equipamentos especiais de iluminação elétrica, fabricados em versão antiexplosão.

Escotilhas de fumaça

As escotilhas de fumaça são projetadas para garantir a ausência de fumaça quartos adjacentes e redução da concentração de fumo na zona inferior da sala onde ocorreu o incêndio. Ao abrir as escotilhas de fumaça, criam-se condições mais favoráveis ​​​​para a evacuação de pessoas de um prédio em chamas e facilita-se o trabalho dos bombeiros na extinção do incêndio.

Para retirar a fumaça em caso de incêndio no subsolo, as normas prevêem a instalação de janelas de no mínimo 0,9 x 1,2 m para cada 1000 m 2 de área porão. A escotilha de fumaça geralmente é fechada com uma válvula.

Infelizmente, nem todos no nosso país compreendem as vantagens que os sistemas analógicos endereçáveis ​​proporcionam, e alguns até reduzem as suas vantagens a “cuidar dos fumadores”. Portanto, vamos dar uma olhada também no que os sistemas analógicos endereçáveis ​​nos oferecem.

É importante não apenas detectar a tempo, mas também avisar a tempo

Deixe-me lembrá-lo de que existem três classes de sistemas de alarme de incêndio: não endereçáveis, endereçáveis ​​e endereçáveis ​​analógicos.

Em sistemas não endereçáveis ​​e endereçáveis, a “decisão de incêndio” é tomada diretamente pelo próprio detector e depois transmitida ao painel de controle.

Os sistemas endereçáveis ​​analógicos são essencialmente sistemas de telemetria. O valor do parâmetro controlado pelo detector (temperatura, fumaça na sala) é transmitido ao painel de controle. O painel de controle monitora constantemente o status ambiente em todas as divisões do edifício e, com base nestes dados, decide não só sobre a geração de um sinal de “Incêndio”, mas também de um sinal de “Aviso”. Enfatizamos especialmente que a “decisão” não é tomada pelo detector, mas pelo painel de controle. A teoria afirma que se você representar graficamente a intensidade de um incêndio em função do tempo, ele se parecerá com uma parábola (Fig. 1). No estágio inicial de desenvolvimento do fogo, sua intensidade é baixa, depois aumenta e então começa um ciclo semelhante a uma avalanche. Se você jogar uma ponta de cigarro não apagada em uma cesta de papéis, primeiro será observado que eles arderão com a liberação de fumaça, depois aparecerá uma chama, ela se espalhará pelos móveis e então começará o intenso desenvolvimento do fogo, que já não é fácil de lidar.

Acontece que se um incêndio for detectado precocemente, ele pode ser facilmente extinto com um copo d'água ou um extintor comum e os danos causados ​​serão mínimos. Isso é exatamente o que os sistemas endereçáveis ​​analógicos permitem fazer. Se, por exemplo, um detector de calor não endereçável (ou endereçável) fornece a formação de um sinal de “Incêndio” a uma temperatura de 60 ° C, então até que este valor seja atingido, o oficial de serviço não vê nenhuma informação no controle painel sobre o que está acontecendo na sala. Ainda assim, isso pressupõe um incêndio significativo. Uma situação semelhante é observada com detectores de fumaça, onde o nível de fumaça exigido deve ser alcançado.

Endereçável não significa endereçável analógico

Sistemas analógicos endereçáveis, monitorando constantemente o estado do ambiente na sala, detectam imediatamente o início de uma mudança de temperatura ou fumaça e emitem um sinal de alerta ao oficial de serviço. Portanto, os sistemas endereçáveis ​​analógicos fornecem detecção precoce de incêndio. Isto significa que o incêndio pode ser facilmente extinto com danos mínimos ao edifício.

Enfatizemos que o “divisor de águas” não é entre sistemas não endereçáveis, por um lado, e sistemas endereçáveis ​​e endereçáveis-analógicos, por outro, mas entre sistemas endereçáveis-analógicos e outros sistemas.

Em dispositivos endereçáveis ​​analógicos reais existe um princípio. a capacidade de definir individualmente não apenas os níveis de formação dos sinais de “Incêndio” e “Aviso” para cada detector, mas também de determinar a lógica de seu funcionamento conjunto. Ou seja, temos em mãos uma ferramenta que nos permite criar de forma otimizada um sistema de detecção precoce de incêndio para cada objeto, tendo em conta a sua caracteristicas individuais, ou seja nós temos um princípio. a capacidade de construir de forma otimizada um sistema de segurança contra incêndio para uma instalação.

Ao mesmo tempo, uma série de tarefas importantes também são resolvidas, por exemplo, monitorar o desempenho dos detectores. Assim, em um sistema analógico endereçável, a princípio, não pode haver um detector defeituoso que não seja detectado pelo painel de controle, pois o detector deve transmitir um determinado sinal o tempo todo. Se somarmos a isto o poderoso autodiagnóstico dos próprios detectores, a compensação automática de poeira e a detecção de detectores de fumaça empoeirados, torna-se óbvio que esses fatores apenas aumentam a eficiência dos sistemas endereçáveis ​​analógicos.

Características principais

Um componente importante dos dispositivos analógicos endereçáveis ​​é a construção de circuitos de alarme. O protocolo de operação do loop é know-how da empresa e constitui segredo comercial. Ao mesmo tempo, é ele quem determina em grande parte as características do sistema. vamos estudar ao máximo características sistemas analógicos endereçáveis.

Número de detectores no loop

Normalmente varia de 99 a 128 e é limitado pelas capacidades de energia da fonte de alimentação dos detectores. Nos modelos anteriores, os detectores eram endereçados por meio de chaves mecânicas; nos modelos posteriores, não há chaves e o endereço é armazenado na memória não volátil do sensor.

Loop de alarme de toque

Em princípio, a maioria dos dispositivos analógicos endereçáveis ​​são capazes de trabalhar com um circuito radial. mas existe a possibilidade de "perder" um grande número de detectores devido a um cabo quebrado. Portanto, o loop de anel é um meio de aumentar a capacidade de sobrevivência do sistema. Se quebrar, o dispositivo gera uma notificação correspondente, mas garante o funcionamento a cada meio anel, mantendo assim a funcionalidade de todos os detectores.

Dispositivos de localização curto circuitos

Este é também um meio de aumentar a “capacidade de sobrevivência” do sistema. Normalmente, esses dispositivos são instalados através de 20 a 30 detectores. Quando há um curto-circuito no circuito, a corrente nele aumenta, o que é detectado por dois dispositivos de localização, e a seção defeituosa é desligada. Apenas um segmento do loop com dois dispositivos de localização de curto-circuito falha, e o restante permanece operacional devido à organização em anel da conexão.

EM sistemas modernos Cada detector ou módulo está equipado com um dispositivo integrado de localização de curto-circuito. Ao mesmo tempo, devido a uma redução significativa nos preços dos componentes eletrônicos, o custo dos sensores não aumentou de fato. Tais sistemas praticamente não sofrem curtos-circuitos de loop.

Conjunto padrão de detectores

Inclui acionadores optoeletrônicos de fumaça, temperatura máxima térmica, diferencial máximo térmico, combinados (fumaça mais térmica) e manuais. Estes detectores são geralmente suficientes para proteger as principais áreas do edifício. Alguns fabricantes oferecem adicionalmente tipos de sensores bastante exóticos, por exemplo, um detector linear analógico endereçável, um detector óptico de fumaça para instalações com altos níveis de poluição, um detector óptico de fumaça para instalações explosivas, etc. sistemas endereçáveis.

Módulos de controle de subloop não endereçáveis

Eles permitem o uso de detectores não endereçáveis. Isso reduz o custo do sistema, mas ao mesmo tempo, naturalmente, perdem-se as propriedades inerentes aos equipamentos analógicos endereçáveis. Em alguns casos, esses módulos podem ser usados ​​com sucesso para conectar detectores de fumaça lineares convencionais ou criar circuitos à prova de explosão.

Módulos de controle e monitoramento

Eles estão incluídos diretamente nos loops de alarme. Normalmente, o número de módulos corresponde ao número de detectores no loop, e seu campo de endereço é adicional e não se sobrepõe aos endereços dos detectores. Em alguns sistemas, o campo de endereço dos detectores e módulos é comum.

O número total de módulos conectados pode chegar a várias centenas. É esta propriedade que permite, com base no sistema de alarme de incêndio analógico endereçável SPS, integrar sistemas automáticos de protecção contra incêndios de um edifício (Fig. 2).

Durante a integração, os atuadores são controlados e sua operação monitorada. O número de pontos de monitorização e controlo é precisamente de várias centenas.

Lógica ramificada para geração de sinais de controle

Este é um atributo indispensável dos dispositivos de controle e controle endereçáveis ​​analógicos. São as poderosas funções lógicas que garantem a construção de um sistema unificado de proteção automática contra incêndio para o edifício. Estas funções incluem a lógica para gerar um sinal de “Incêndio” (por exemplo, para dois detectores acionados em um grupo) e a lógica para ligar o módulo de controle (por exemplo, para cada sinal de “Incêndio” no sistema ou para um Sinal de “fogo” em um determinado grupo) e o princípio. a capacidade de definir parâmetros de tempo (por exemplo, quando houver um sinal de “Incêndio”, ligue o módulo de controle M após o tempo T1 para o tempo T2). Tudo isso permite que você construa com eficácia até mesmo sistemas poderosos de extinção de incêndio a gás com base em elementos padrão.

E não apenas detecção precoce

O próprio princípio de construção de sistemas analógicos endereçáveis ​​permite, além da detecção precoce de incêndio, obter uma série de qualidades únicas, por exemplo, aumentar a imunidade ao ruído do sistema. Vamos explicar isso com um exemplo.

Na Fig. A Figura 3 mostra vários ciclos consecutivos de polling (n) por um dispositivo detector analógico endereçável termicamente. Para facilitar a compreensão, no eixo das ordenadas representaremos não a duração do sinal do detector, mas o valor da temperatura imediatamente correspondente a ele. Suponha que durante o ciclo de polling 4 houve um sinal falso do detector ou uma distorção na duração da resposta do detector sob a influência de interferência eletromagnética, que o valor percebido pelo dispositivo corresponde a uma temperatura de 80 °C. Se chegar um sinal falso, o dispositivo deve gerar um sinal de “Incêndio”, ou seja, alarmes falsos ocorrerão.

Em sistemas endereçáveis ​​analógicos, isso pode ser evitado através da introdução de um algoritmo de média. Por exemplo, vamos apresentar a média de três amostras consecutivas. o valor do parâmetro para “tomar uma decisão” sobre um incêndio será a soma dos valores de três ciclos, dividido por 3:

• para os ciclos 1, 2, 3 T=60:3=20 °C – abaixo do limite;
• para os ciclos 2, 3, 4 T=120:3=40 °C – abaixo do limite;
• para ciclos 3, 4, 5 T=120:3=40 °C – abaixo do limite.

Ou seja, quando chega uma contagem falsa, o sinal de “Fogo” não é gerado. Ao mesmo tempo, gostaria de chamar especial atenção para o facto de que, uma vez que a “decisão” é tomada pelo painel de controlo, não são necessários resets ou novos pedidos dos detectores.

Observe que se o sinal recebido não for falso, significa que nos ciclos 4 e 5 o valor do parâmetro corresponde a 80 °C, então com esta média o sinal será gerado, pois T = 180:3 = 60 °C, o que significa corresponde ao limite para geração do sinal "Fogo".

Qual é o resultado?

Assim, estamos convencidos de que, devido às suas propriedades únicas, os sistemas analógicos endereçáveis ​​são Meios eficazes garantir a segurança contra incêndio das instalações. O número de detectores em tais sistemas pode chegar a várias dezenas de milhares, o que é suficiente para os projetos mais ambiciosos.

O mercado de sistemas endereçáveis ​​analógicos no exterior tem apresentado uma tendência ascendente constante nos últimos anos. A participação dos sistemas analógicos endereçáveis ​​​​no volume total de produção ultrapassou com segurança os 60%. A produção em massa de detectores analógicos endereçáveis ​​​​levou a uma redução do seu custo, o que foi um incentivo adicional para a expansão do mercado.

Infelizmente, em nosso país a participação de sistemas analógicos endereçáveis ​​é, segundo diversas estimativas, de 5 a 10%. A falta de um sistema de seguros e a regulamentação actual não contribuem para a introdução de equipamentos de alta qualidade e é frequentemente utilizado o equipamento mais barato. No entanto, algumas mudanças já surgiram e parece que estamos à beira de uma mudança fundamental no mercado. Concordo plenamente últimos anos o custo dos detectores ópticos de fumaça e analógicos na Rússia diminuiu aproximadamente 2 vezes, o que os torna mais acessíveis. Sem sistemas analógicos endereçáveis, é impensável garantir a segurança de edifícios altos, complexos multifuncionais e uma série de outras categorias de objetos.