Integrator de sistem detectarea timpurie a incendiilor. Sisteme de detectare timpurie a incendiilor

ÎN Federația Rusă Aproximativ 700 de incendii au loc în fiecare zi, ucigând peste 50 de oameni. Prin urmare, conservarea vieții umane rămâne una dintre cele mai importante sarcini ale tuturor sistemelor de securitate. ÎN în ultima vreme Subiectul detectării timpurii a incendiilor este din ce în ce mai discutat.

Dezvoltatorii de echipamente moderne de stingere a incendiilor concurează pentru a crește sensibilitatea detectorilor de incendiu la principalele semne de incendiu: căldură, radiații optice de la flacără și concentrația de fum. Se lucrează mult în această direcție, dar toate detectoarele de incendiu sunt declanșate atunci când cel puțin un mic incendiu a izbucnit deja. Și puțini oameni discută subiectul detectării posibilelor semne de incendiu. Cu toate acestea, au fost deja dezvoltate dispozitive care pot înregistra nu un incendiu, ci doar amenințarea sau probabilitatea unui incendiu. Acestea sunt detectoare de incendiu cu gaz.

Analiza comparativă

Se știe că un incendiu poate apărea atât dintr-o urgență bruscă (explozie, scurtcircuit), cât și din acumularea treptată a factorilor periculoși: acumularea de gaze inflamabile, vapori, supraîncălzirea unei substanțe deasupra punctului de aprindere, izolarea mocnită a cablurilor electrice. de la suprasarcină, putrezire și încălzire a cerealelor etc.

În fig. Figura 1 prezintă un grafic al răspunsului tipic al unui detector de fum de gaz la un incendiu care începe cu o țigară aprinsă scăpată pe o saltea. Graficul arată că detectorul de gaz răspunde la monoxid de carbon după 60 de minute. după ce o țigară aprinsă lovește salteaua, în același caz detectorul fotoelectric de fum reacționează după 190 de minute, detectorul de fum cu ionizare - după 210 minute, ceea ce mărește semnificativ timpul de luare a deciziei de evacuare a oamenilor și de eliminare a incendiului.

Dacă înregistrați un set de parametri care pot duce la declanșarea unui incendiu, atunci puteți (fără să așteptați să apară flăcări sau fum) să schimbați situația și să evitați un incendiu (accident). La primirea timpurie a unui semnal de la un detector de incendiu cu gaz, personalul de întreținere va avea timp să ia măsuri pentru a slăbi sau elimina factorul de amenințare. De exemplu, aceasta poate fi ventilarea încăperii de vapori și gaze inflamabile dacă izolația se supraîncălzește, opriți cablul de alimentare și treceți la utilizarea unei linii de rezervă dacă există un scurtcircuit pe placa electronică a computerelor și a mașinilor controlate; un incendiu local și îndepărtați unitatea defectă. Astfel, persoana este cea care ia decizia finală: să cheme pompierii sau să elimine singur accidentul.

Tipuri de detectoare de gaz

Toate detectoarele de incendiu cu gaz diferă în funcție de tipul de senzor:
- oxid metalic,
- termochimic,
- semiconductor.

Senzori de oxid de metal

Senzorii de oxid de metal sunt fabricați pe baza tehnologiei microelectronice cu peliculă groasă. Ca substrat se folosește oxidul de aluminiu policristalin, pe care se aplică un încălzitor și un strat sensibil la gaz de oxid de metal pe ambele părți (Fig. 2). Elementul sensibil este plasat într-o carcasă protejată de o carcasă permeabilă la gaz care îndeplinește toate cerințele de siguranță la explozie și incendiu.

Senzorii de oxid de metal sunt proiectați pentru a determina concentrațiile de gaze inflamabile (metan, propan, butan, hidrogen etc.) în aer în intervalul de concentrații de la miimi la unități de procente și gaze toxice (CO, arzină, fosfină, hidrogen sulfurat, etc.) la nivelul concentrațiilor maxime admise, precum și pentru determinarea simultană și selectivă a concentrațiilor de oxigen și hidrogen în gaze inerte, de exemplu în tehnologia rachetelor. În plus, au o putere electrică record scăzută necesară pentru încălzire pentru clasa lor (mai puțin de 150 mW) și pot fi utilizate în detectoare de scurgeri de gaz și sisteme de protecție împotriva incendiilor. alarma de incendiu atât staționare, cât și portabile.

Detectoare termochimice de gaz

Dintre metodele utilizate pentru determinarea concentrației de gaze inflamabile sau vapori de lichide inflamabile în aerul atmosferic se folosește metoda termochimică. Esența sa constă în măsurarea efectului termic (creșterea suplimentară a temperaturii) din reacția de oxidare a gazelor și vaporilor inflamabili asupra elementului activ catalitic al senzorului și conversia în continuare a semnalului primit. Senzorul de alarma, folosind acest efect termic, genereaza un semnal electric proportional cu concentratia de gaze si vapori inflamabili cu coeficienti de proportionalitate diferiti pentru diferite substante.

La ardere diverse gazeși vapori, senzorul termochimic produce semnale de diferite dimensiuni. Aceleași niveluri (în % LEL) ale diferitelor gaze și vapori din amestecurile de aer corespund semnalelor de ieșire inegale de la senzor.

Senzorul termochimic nu este selectiv. Semnalul său caracterizează nivelul de pericol de explozie determinat de conținutul total de gaze și vapori inflamabili din amestecul de aer.

În cazul monitorizării unui set de componente, în care conținutul de componente inflamabile individuale, cunoscute anterior, variază de la zero la o anumită concentrație, aceasta poate duce la o eroare de control. Această eroare există și în condiții normale. Acest factor trebuie luat în considerare pentru a stabili limitele intervalului de concentrații ale semnalului și toleranța pentru modificarea acestora - limita limitei de bază admisibile. eroare absolută declanșarea. Limitele de măsurare ale dispozitivului de alarmă sunt cele mai mici și cea mai mare valoare concentrația componentei care se determină, în cadrul căreia detectorul măsoară cu o eroare care nu o depășește pe cea specificată.

Descrierea circuitului de măsurare

Circuitul de măsurare al convertorului termochimic este un circuit în punte (vezi Fig. 2). Elementele sensibile B1 și compensatoare B2 situate în senzor sunt incluse într-un circuit de punte. A doua ramură a podului - rezistențele R3–R5 sunt situate în unitatea de semnalizare a canalului corespunzător. Puntea este echilibrată de rezistența R5.

În timpul arderii catalitice a unui amestec de aer de gaze și vapori inflamabili pe elementul sensibil B1, se eliberează căldură, temperatura crește și, în consecință, rezistența elementului sensibil crește. Nu există ardere la elementul de compensare B2. Rezistența elementului de compensare se modifică odată cu îmbătrânirea acestuia, modificări ale curentului de alimentare, temperatură, viteza de mișcare a amestecului controlat etc. Aceiași factori acționează și asupra elementului sensibil, ceea ce reduce semnificativ dezechilibrul punții (deriva zero) cauzat de aceștia și eroarea de control.

Cu putere stabilă la punte, temperatură stabilă și viteza amestecului controlat, dezechilibrul punții cu un grad semnificativ de precizie este rezultatul modificărilor rezistenței elementului de detectare.

În fiecare canal, sursa de alimentare a podului senzorului asigură o reglare constantă a curentului temperatura optima elemente. De regulă, elementul sensibil B1 însuși este folosit ca senzor de temperatură. Semnalul de dezechilibru pod este preluat din diagonala podului ab.

Senzori de gaz semiconductor

Principiul de funcționare al senzorilor de gaz semiconductor se bazează pe o modificare a conductivității electrice a stratului semiconductor sensibil la gaz în timpul adsorbției chimice a gazelor pe suprafața acestuia. Acest principiu le permite să fie utilizate eficient în dispozitivele de alarmă de incendiu ca dispozitive alternative alarme optice, termice și de fum tradiționale (detectoare), inclusiv cele care conțin plutoniu radioactiv. Iar sensibilitatea ridicată (pentru hidrogen de la 0,00001% volum), selectivitatea, viteza și costul scăzut al senzorilor de gaz cu semiconductor ar trebui considerate drept avantajul lor principal față de alte tipuri de detectoare de incendiu. Principiile fizice și chimice ale detectării semnalului utilizate în ele sunt combinate cu tehnologiile microelectronice moderne, ceea ce duce la un cost scăzut al produselor în producția de masă și la caracteristici tehnice ridicate.

Senzorii sensibili la gaze semiconductoare sunt elemente de înaltă tehnologie cu consum redus de energie (de la 20 la 200 mW), sensibilitate ridicată și viteză crescută până la fracțiuni de secunde. Senzorii de oxid de metal și termochimici sunt prea scumpi pentru această utilizare. Introducerea în producție a detectoarelor de incendiu cu gaz bazate pe senzori chimici semiconductori, fabricați folosind tehnologia de grup, poate reduce semnificativ costul detectorilor de gaz, care este important pentru utilizarea în masă.

Cerințe de reglementare

Documentele de reglementare pentru detectoarele de incendiu cu gaz nu au fost încă elaborate pe deplin. Cerințele departamentale existente RD BT 39-0147171-003-88 se aplică instalațiilor de petrol și gaze industria gazelor. NPB 88-01 privind amplasarea detectoarelor de incendiu cu gaz prevede că acestea ar trebui instalate în interior pe tavan, pereți și alte structuri de construcție cladiri si structuri in conformitate cu instructiunile de exploatare si recomandarile organizatiilor specializate.

Cu toate acestea, în orice caz, pentru a calcula cu exactitate numărul de detectoare de gaz și pentru a le instala corect la fața locului, mai întâi trebuie să știți:
- parametrul prin care se monitorizează siguranța (tipul de gaz care se eliberează și indică pericol, de exemplu CO, CH4, H2 etc.);
- volumul camerei;
- scopul localului;
- disponibilitatea sistemelor de ventilație, presiunea aerului etc.

Relua

Detectoarele de incendiu cu gaz sunt dispozitive de ultimă generație și, prin urmare, necesită în continuare companii interne și străine implicate sisteme de protectie impotriva incendiilor, noi studii de cercetare pentru a dezvolta teoria emisiei de gaze și distribuția gazelor în încăperi cu diferite scopuri și funcționare, precum și efectuarea de experimente practice pentru a elabora recomandări pentru amplasarea rațională a unor astfel de detectoare.

(lumină, căldură, fum) sunt capabile doar să comunice: „Ne ardem! Este timpul să stingem focul!” Dar nu poate fi altfel, deoarece funcționarea senzorilor lor se bazează pe principii fizice precum detectarea luminii, căldurii sau fumului. Primiți mesajul „Atenție! Există riscul de incendiu aici!” este posibilă numai prin stabilirea unui control constant asupra compoziţiei gazodinamice mediul aerian sediul. Un astfel de control va face posibilă luarea măsurilor adecvate pentru a preveni un incendiu și a-l elimina din răsputeri. De aceea este interesantă metoda de detectare timpurie a incendiilor cu ajutorul senzorilor chimici cu semiconductor, dezvoltată de specialiștii de la NPP Gamma, care a primit diplome și medalii de aur la expozițiile internaționale Bruxelles-Eureka 2000 și Geneva 2001.

Astfel, o modalitate fiabilă de a preveni un incendiu într-un stadiu incipient care precede incendiul este controlul compozitia chimica aer, care se modifică brusc din cauza descompunerii termice a materialelor combustibile supraîncălzite sau care încep să mocnească. În această etapă, măsurile preventive sunt încă eficiente. De exemplu, in cazul supraincalzirii aparatelor electrice (fier de calcat sau semineu electric), acestea pot fi oprite automat la timp printr-un semnal de la senzorul de gaz.

Compoziția gazelor degajate în timpul arderii

Un număr de gaze eliberate în stadiul inițial al arderii (mocnit) sunt determinate de compoziția tocmai a acelor materiale care participă la acest proces. Cu toate acestea, în majoritatea cazurilor, principalele componente caracteristice ale gazului pot fi identificate cu încredere. Studii similare au fost efectuate la Institut securitate la incendiu(Balashikha, regiunea Moscova) folosind o cameră standard cu un volum de 60 m 3 pentru a simula un incendiu. Compoziția gazelor degajate în timpul arderii a fost determinată prin cromatografie. Experimentele au dat următoarele rezultate.

Hidrogenul (H2) este componenta principală a gazelor eliberate în timpul etapei de mocnire ca urmare a pirolizei materialelor utilizate în construcții, cum ar fi lemnul, textilele, materiale sintetice. În stadiul inițial al incendiului, în timpul procesului de mocnit, concentrația de hidrogen este de 0,001-0,002%. Ulterior, conținutul de hidrocarburi aromatice crește pe fondul prezenței carbonului suboxidat - monoxid de carbon (CO) - 0,002-0,008%. Când apare o flacără, concentrația de dioxid de carbon (CO 2 ) crește până la un nivel de 0,1%, ceea ce corespunde arderii a 40-50 g de lemn sau hârtie într-o încăpere închisă cu un volum de 60 m 3 și este echivalent. la 10 țigări fumate. Acest nivel de CO2 este atins și ca urmare a prezenței a două persoane în cameră timp de 1 oră.

Experimentele au arătat că pragul de detectare a sistemului avertizare timpurie focul în aerul atmosferic în condiții normale ar trebui să fie la nivelul de 0,002% pentru majoritatea gazelor, inclusiv hidrogen și monoxid de carbon. Este de dorit ca viteza sistemului să nu fie mai mică de 10 s. Această concluzie poate fi considerată fundamentală pentru dezvoltarea unui număr de alarme de avertizare cu gaz de incendiu.

Instrumentele existente de analiză a gazelor de mediu (inclusiv senzori electrochimici, termocatalitici și alți senzori) sunt prea scumpe pentru o astfel de utilizare. Introducerea în producție a detectoarelor de incendiu bazate pe senzori chimici cu semiconductor, fabricați folosind tehnologia de grup, va reduce dramatic costul senzorilor de gaz.

Senzori de gaz semiconductor

Principiul de funcționare al senzorilor de gaz semiconductor se bazează pe o modificare a conductivității electrice a stratului semiconductor sensibil la gaz în timpul adsorbției chimice a gazelor pe suprafața acestuia. Această împrejurare le permite să fie utilizate eficient în dispozitivele de alarmă de incendiu ca dispozitive alternative la alarmele optice, termice și de fum tradiționale, inclusiv cele care conțin plutoniu radioactiv. Iar sensibilitatea ridicată (pentru hidrogen - de la 0,000001%!), selectivitatea, viteza și costul scăzut al senzorilor de gaz cu semiconductor ar trebui considerate drept avantaje principale față de alte tipuri de detectoare de incendiu. Principiile fizice și chimice ale detectării semnalului utilizate în ele sunt combinate cu tehnologiile microelectronice moderne, ceea ce duce la un cost scăzut al produselor în producția de masă și la caracteristici tehnice și de economisire a energiei ridicate.

Pentru ca pe suprafața stratului sensibil să se producă procese fizice și chimice suficient de rapid, asigurând performanțe la nivel de câteva secunde, senzorul este încălzit periodic la o temperatură de 450-500°C, ceea ce îi activează suprafața. Oxizii metalici fin dispersi (SnO 2, ZnO, In 2 O 3 etc.) cu aditivi de aliere Pl, Pd etc. se folosesc de obicei ca straturi semiconductoare sensibile Datorita porozitatii structurale a materialelor formate, realizata prin anumite metode tehnologice , suprafaţa lor specifică este de aproximativ 30 m2/g. Încălzitorul este un strat rezistiv format din materiale inerte (Pl, RuO 2, Au etc.) și izolat electric de stratul semiconductor.

În ciuda simplității lor aparente, astfel de metode de formare au concentrat toate cele mai recente realizări în știința materialelor și tehnologia microelectronică. Acest lucru a dus la competitivitatea ridicată a senzorului, care poate funcționa câțiva ani, fiind periodic într-o stare „stresantă” când este încălzit la 500°C, menținând în același timp caracteristicile de înaltă performanță, sensibilitate, stabilitate, selectivitate și consumând energie redusă (pe medie, câteva zeci de miliwați). Producția industrială de senzori cu semiconductor este dezvoltată pe scară largă în întreaga lume, dar ponderea principală a pieței mondiale este reprezentată de companiile japoneze. Un lider recunoscut în acest domeniu este Figaro, cu un volum anual de producție de senzori de aproximativ 5 milioane de unități. și producția pe scară largă de dispozitive bazate pe acestea, inclusiv baza de elemente și soluții de circuit cu dispozitive programabile.

Cu toate acestea, o serie de caracteristici ale producției de senzori semiconductori fac dificilă compatibilitatea cu tehnologia tradițională de siliciu într-o buclă închisă. Acest lucru se explică prin faptul că senzorii nu sunt un produs produs în masă precum microcircuitele și au o răspândire mai mare a parametrilor datorită condițiilor specifice de funcționare (adesea în mediu agresiv). Producția lor necesită un know-how foarte specific în domeniile chimiei fizice, științei materialelor etc. Prin urmare, succesul aici însoțește marile firme specializate (de exemplu, Microchemical Instrument - o ramură europeană a Motorola), care nu se grăbesc să-și împărtășească evoluțiile în domeniu. tehnologie înaltă. Din păcate, în Rusia și CSI această industrie nu a fost niciodată bine dezvoltată, în ciuda unui număr suficient de grupuri de cercetare - RRC „Institutul Kurchatov”, Universitatea de Stat din Moscova, Universitatea de Stat Leningrad, Universitatea de Stat Voronezh, IOGKh RAS, NIFHI im. Karpov, Universitatea Saratov, Universitatea Novgorod etc.

Dezvoltari interne ale senzorilor cu semiconductori

Cea mai dezvoltată tehnologie pentru producția de senzori cu semiconductor a fost propusă la Institutul Kurchatov RRC. Aici au fost dezvoltați senzori cu semiconductori de dimensiuni mici pentru analiza compoziției chimice a gazelor și lichidelor. Sunt fabricate folosind tehnologia microelectronică și combină avantajele dispozitivelor microelectronice - cost redus pentru producția de masă, miniaturizare, consum redus de energie - cu capacitatea de a măsura concentrația de gaze și lichide pe o gamă largă și cu o precizie destul de ridicată. Dispozitivele dezvoltate sunt împărțite în două grupe: senzori cu oxid de metal și senzori structurali cu semiconductori.

Senzori de oxid de metal. Fabricat folosind tehnologia filmului gros. Ei folosesc ca substrat oxid de aluminiu policristalin, pe care se aplică un încălzitor și un strat sensibil la gaz de oxid de metal pe ambele părți. Elementul sensibil este plasat într-o carcasă permeabilă la gaz care îndeplinește cerințele de siguranță la explozie și incendiu.

Senzorii sunt capabili să determine concentrația de gaze inflamabile (metan, propan, butan, hidrogen etc.) în aer în intervalul de la 0,001% la câteva procente, precum și gaze toxice (monoxid de carbon, arzină, fosfină, hidrogen sulfurat etc.) la nivelul concentraţiei maxime admisibile (MPC). Ele pot fi, de asemenea, utilizate pentru determinarea simultană și selectivă a concentrațiilor de oxigen și hidrogen în gaze inerte, de exemplu pentru tehnologia rachetelor. Pentru a se încălzi, aceste dispozitive necesită o putere electrică record scăzută pentru clasa lor - mai puțin de 150 mW. Senzorii de oxid de metal sunt destinati utilizării în detectoare de scurgeri de gaz și sisteme de alarmă de incendiu (atât staționare, cât și portabile).

Senzori structurali cu semiconductori. Aceștia sunt senzori bazați pe structuri de siliciu metal-izolant-semiconductor (MIS), metal-solid electrolit-semiconductor și diode Schottky.

Structurile MIS cu o poartă de paladiu sau platină sunt utilizate pentru a determina concentrația de hidrogen în aer sau gaze inerte. Pragul de detectare a hidrogenului este de aproximativ 0,00001%. Senzorii au fost utilizați cu succes pentru a determina concentrația de hidrogen din lichidul de răcire al reactoarelor nucleare pentru a menține siguranța acestora. Structurile cu un electrolit solid (trifluorura de lantan, ionii conductori de fluor) sunt proiectate pentru a determina concentrația de fluor și fluoruri (în principal fluorură de hidrogen) în aer. Acestea funcționează la temperatura camerei și permit determinarea concentrației de fluor și hidrogen fluor la nivelul de 0,000003%, care este de aproximativ 0,1 MPC. Măsurarea scurgerilor de fluorură de hidrogen este deosebit de importantă pentru determinarea situației de mediu în regiunile cu producție mare de aluminiu, polimeri și combustibil nuclear.

Structuri similare, realizate pe bază de carbură de siliciu și care funcționează la o temperatură de aproximativ 500 ° C, pot fi utilizate pentru măsurarea concentrației de freoni.

Indicator de monoxid de carbon și hidrogen CO-12

Premiată la expoziții internaționale, metoda de detectare timpurie a incendiilor asigură monitorizarea simultană a concentrațiilor relative în aer a două sau mai multe gaze, cum ar fi hidrocarburile aromatice, hidrogenul, monoxidul de carbon și dioxidul de carbon. Valorile obținute sunt comparate cu valorile specificate, iar dacă se potrivesc, se generează o alarmă. Monitorizarea și compararea concentrațiilor relative ale componentelor gazului sunt efectuate la intervale specificate. Posibilitatea de fals pozitive aparat de masura cand creste concentratia unuia dintre gaze se exclude daca nu este incendiu.

Indicatorul CO-12 este propus ca dispozitiv de măsurare, conceput pentru a detecta monoxidul de carbon gazos și hidrogenul din atmosfera aerului în intervalul concentrațiilor acestora de la 0,001 la 0,01%. Dispozitivul este un indicator proporțional cu nouă nivele sub forma unei linii de LED-uri în trei culori - verde (gamă de concentrație scăzută), galben ( nivel intermediar) și roșu (nivel înalt). Fiecare gamă corespunde la trei LED-uri. Când LED-urile roșii se aprind, este activat un semnal sonor care avertizează oamenii despre pericolul de otrăvire.

Principiul de funcționare al indicatorului se bazează pe înregistrarea modificărilor rezistenței (R) a unui senzor semiconductor sensibil la gaz, a cărui temperatură este stabilizată la 120 °C în timpul procesului de măsurare.

În acest caz, elementul de încălzire este pornit feedback amplificator operațional - termostat - și periodic, la fiecare 6 s, recoacet timp de 0,5 s la o temperatură de 450 ° C. Aceasta este urmată de relaxarea izotermă a rezistenței R atunci când interacționează cu monoxid de carbon. Măsurarea lui R se efectuează înainte de următoarea recoacere (Fig. 3, punctul C, urmată de recoacere - O). Procesul de măsurare și datele transmise către indicator sunt controlate de un dispozitiv programabil.

Principalele sale caracteristici tehnice:

Indicatorul poate fi utilizat eficient ca dispozitiv de alarmă de incendiu atât în ​​spații rezidențiale, cât și în unități industriale. Case de tara, cabane, bai, saune, garaje si cazane, intreprinderi cu productie in functie de utilizare deschide foculși tratament termic, întreprinderi din industria minieră, metalurgică și de rafinare a petrolului și gazelor și, în sfârșit, transport rutier- asta nu e departe lista completa obiecte în care indicatorul CO-12 poate fi util.

Astfel de detectoare de incendiu cu detecție timpurie, unite într-o singură rețea și monitorizarea emisiilor de gaze în timpul materialelor care mocnesc înainte ca acestea să se aprindă, atunci când sunt amplasate în instalații industriale, fac posibilă prevenirea situatii de urgenta nu numai la instalațiile de protecție împotriva incendiilor de la sol, ci și în structurile subterane și minele de cărbune, unde praful de cărbune se poate aprinde ca urmare a supraîncălzirii echipamentelor care transportă cărbune. Fiecare senzor, care are semnale de avertizare luminoase și sonore, este capabil nu numai să informeze despre gradul de contaminare cu gaze a teritoriului, ci și să avertizeze personalul situat în imediata apropiere a locului extrem despre pericol. Detectoarele fixe de incendiu instalate în zone rezidențiale pot preveni exploziile gaz casnic, otrăvire cu monoxid de carbon și incendiu din cauza defecțiunii aparate electrocasnice sau încălcarea gravă a condițiilor sale de funcționare de către oprire automată din retea.

Electronics nr. 4, 2001

Costul daunelor cauzate de un incendiu, chiar și într-o singură cameră, poate ajunge la sume impresionante. De exemplu, atunci când incinta conține echipamente al căror preț depășește semnificativ costul unui dispozitiv de protecție împotriva incendiilor. Metode tradiționale Stingerea incendiilor în acest caz nu este adecvată, deoarece utilizarea lor amenință nu mai puține daune decât focul în sine.

De aceea, există o nevoie din ce în ce mai mare de sisteme de detectare timpurie a incendiilor care să poată detecta semne de incendiu încă de la început și să ia măsuri prompte pentru a-l preveni. Echipamentul de detectare timpurie a incendiilor își îndeplinește funcțiile folosind senzori ultra-sensibili. Aceștia sunt senzori de temperatură, fum, precum și senzori chimici, spectrali (sensibili la flacără) și optici. Toate fac parte dintr-un sistem unic vizat depistare precoceși localizarea focului super-operativă.

Cel mai important rol îl joacă aici proprietatea dispozitivelor de detectare timpurie a incendiilor de a monitoriza constant compoziția chimică a aerului. Când ardeți plastic, plexiglas, materiale polimerice compoziția aerului se schimbă dramatic, ceea ce ar trebui să înregistreze electronicele. În astfel de scopuri, sunt utilizați pe scară largă senzori semiconductori sensibili la gaz, al căror material este capabil să modifice rezistența electrică din cauza expunerii chimice.

Sistemele care folosesc semiconductori sunt în permanență îmbunătățite, iar piața semiconductoarelor este în continuă creștere, așa cum arată indicatorii pieței financiare. Senzorii moderni cu semiconductori sunt capabili să detecteze concentrații minime de substanțe eliberate în timpul arderii. În primul rând, acestea sunt hidrogenul, oxidul și dioxidul de carbon și hidrocarburile aromatice.

Când sunt detectate primele semne de incendiu, lucrările sistemelor de stingere a incendiilor abia începe. Echipamentul de detectare funcționează cu acuratețe și rapiditate, înlocuind mai multe persoane și eliminând factorul uman la stingerea unui incendiu. Aceste dispozitive sunt conectate în mod ideal la toată lumea sisteme de inginerie clădiri care pot accelera sau încetini răspândirea incendiului. Sistemul de detectare precoce va opri, dacă este necesar, complet ventilația camerei, cantitatea necesară- elemente de alimentare cu energie electrică, vor porni alarma și vor asigura evacuarea în timp util a persoanelor. Și cel mai important, va lansa complexul de stingere a incendiilor.

În primele etape, stingerea unui incendiu este mult mai ușoară decât în ​​etapele ulterioare și poate dura doar câteva minute. Stingerea unui incendiu la începutul său se poate face folosind metode care exclud distrugerea fizică a obiectelor aflate în cameră. Această metodă este, de exemplu, stingerea prin înlocuirea oxigenului cu gaz neinflamabil. În acest caz gaz lichefiat la trecerea la o stare volatilă, scade temperatura în încăpere sau într-o anumită zonă și, de asemenea, suprimă reacția de ardere.

Ușile de incendiu sunt parte integrantă a oricărui sistem de protecție împotriva incendiilor. Acesta este un element structural care previne răspândirea focului în încăperile adiacente pentru un anumit timp.

Dispozitivele de detectare timpurie a incendiilor sunt necesare în primul rând pentru a asigura siguranța oamenilor. Necesitatea lor a fost dovedită de experiențe numeroase și amare. Focul este unul dintre cele mai imprevizibile dezastre naturale, după cum o dovedește întreaga istorie a civilizației umane. În vremea noastră, acest factor nu a devenit mai puțin relevant. Dimpotrivă, astăzi chiar și un incendiu local poate provoca pierderi catastrofale asociate cu defecțiunea echipamentelor și utilajelor scumpe. De aceea este profitabil să investești într-un astfel de sistem de detectare timpurie.

Acest sistem este conceput pentru a detecta stadiul inițial al unui incendiu, transmite notificarea locului și ora apariției acestuia și, dacă este necesar, pornește sistemele automate de stingere a incendiului și de eliminare a fumului.

Un sistem eficient de avertizare a pericolului de incendiu este utilizarea sistemelor de alarmă.

Sistemul de alarmare la incendiu trebuie:

* - identifica rapid locul incendiului;

* - transmite în mod fiabil un semnal de incendiu către dispozitivul de recepție și control;

* - transforma semnalul de incendiu într-o formă convenabilă pentru perceperea de către personalul unității protejate;

* - rămâne imun la influența altor factori externi decât factorii de incendiu;

* - identificarea și transmiterea rapidă a defecțiunilor care împiedică funcționarea normală a sistemului.

Acestea vor fi echipate cu echipamente automate de stingere a incendiilor clădiri industriale categoriile A, B și C, precum și obiecte de importanță națională.

Sistemul de alarmare de incendiu este format din detectoare de incendiu si convertoare care convertesc factorii de incendiu (caldura, lumina, fum) intr-un semnal electric; o stație de monitorizare și control care transmite un semnal și pornește o alarmă luminoasă și sonoră; si de asemenea instalatii automate stingerea incendiilor si eliminarea fumului.

Detectarea incendiilor într-un stadiu incipient le face mai ușor de stins, ceea ce depinde în mare măsură de sensibilitatea senzorilor.

Sisteme automate de stingere a incendiilor

Sistemele automate de stingere a incendiilor sunt concepute pentru a stinge sau localiza un incendiu. În același timp, trebuie să îndeplinească și funcțiile unei alarme automate de incendiu.

Setări stingere automată a incendiilor trebuie să îndeplinească următoarele cerințe:

* - timpul de răspuns trebuie să fie mai mic decât timpul maxim admisibil pentru dezvoltarea liberă a unui incendiu;

* - au durata de actiune in regim de stingere necesara stingerii incendiului;

* - să aibă intensitatea (concentrația) de aprovizionare necesară cu agenți de stingere a incendiilor;

* - fiabilitatea funcționării.

În spațiile din categoriile A, B, C se folosesc instalații staționare de stingere a incendiilor, care se împart în aerosoli (halocarburi), lichide, apă (aspersoare și potop), abur și pulbere.

Sistemele de sprinklere pentru stingerea incendiilor cu apă pulverizată au devenit cele mai răspândite în prezent. Pentru a face acest lucru, sub tavan este instalată o rețea de conducte ramificate, pe care sunt amplasate aspersoare la rata de irigare cu un aspersor de la 9 la 12 m 2 de suprafață a podelei. Trebuie să existe cel puțin 800 de sprinklere într-o secțiune a sistemului de apă. Suprafața podelei protejată de un sprinkler de tip SN-2 nu trebuie să fie mai mare de 9 m 2 în încăperile cu risc crescut de incendiu (când cantitatea de materiale combustibile este mai mare de 200 kg la 1 m 2; în alte cazuri - nu mai mult de 12 m 2. Orificiul de evacuare din capul stropitorului este închis cu blocare fuzibilă (72°C, 93°C, 141°C, 182°C), atunci când este topită, stropi de apă, lovind deflectorul este de 0,1 l/s m2.

Rețelele de sprinklere trebuie să fie sub presiune capabilă să furnizeze 10 l/s. Dacă cel puțin un sprinkler este deschis în timpul unui incendiu, se dă un semnal. Supapele de control și alarmă sunt situate pe vizibil și locuri accesibile, și nu mai mult de 800 de sprinklere sunt conectate la o supapă de control și alarmă.

În spațiile cu pericol de incendiu, se recomandă alimentarea imediată cu apă pe întreaga zonă a încăperii. În aceste cazuri, se folosesc unități de acțiune de grup (unități de delugiu). Aspersoarele cu inundații sunt aspersoare fără încuietori fuzibili cu orificii deschise pentru apă și alți compuși. În orele normale, ieșirea apei în rețea este închisă de o supapă cu acțiune de grup. Intensitatea alimentării cu apă este de 0,1 l/s m 2 iar pentru încăperile cu pericol de incendiu crescut (cu cantitatea de materiale combustibile 200 kg la 1 m 2 sau mai mult) - 0,3 l/s m 2.

Distanța dintre udatoare nu trebuie să depășească 3 m, iar între udatoare și pereți sau pereți despărțitori - 1,5 m. Suprafața podelei protejată de un potop nu trebuie să depășească 9 m2. În prima oră de stingere a incendiului trebuie furnizat cel puțin 30 l/s

Instalațiile permit măsurarea automată a parametrilor controlați, recunoașterea semnalelor în prezența unei situații de pericol de explozie și incendiu, conversia și amplificarea acestor semnale și emiterea comenzilor de pornire a actuatoarelor de protecție.

Esența procesului de oprire a unei explozii este frânarea reactii chimice prin furnizarea de agenţi de stingere a incendiilor în zona de ardere. Posibilitatea opririi unei explozii se datorează prezenței unei anumite perioade de timp din momentul în care apar condițiile exploziei și până la desfășurarea acesteia. Această perioadă de timp, numită convențional perioada de inducție (f ind), depinde de proprietăți fizice și chimice amestec combustibil, precum și volumul și configurația dispozitivului protejat.

Pentru majoritatea amestecurilor de hidrocarburi inflamabile, fiind este de aproximativ 20% din timpul total de explozie.

Pentru ca un sistem automat de protecție împotriva exploziilor să își îndeplinească scopul propus, acesta trebuie: următoarea condiție: T ASPV< ф инд, то есть, время срабатывания защиты должно опережать время индуктивного периода.

Condițiile de utilizare în siguranță a echipamentelor electrice sunt reglementate de PUE. Echipamentele electrice sunt împărțite în rezistente la explozie, potrivite pentru zone cu pericol de incendiu și normale. În zonele explozive este permisă utilizarea numai a echipamentelor electrice antiexplozive, diferențiate pe niveluri și tipuri de protecție împotriva exploziilor, categorii (caracterizate printr-un gol de siguranță, adică diametrul maxim al orificiului prin care flacăra unui combustibil dat. amestecul nu poate trece), grupuri (caracterizate prin T cu un amestec combustibil dat).

In spatiile explozive si zonele instalatiilor exterioare se folosesc echipamente speciale de iluminat electric, realizate in varianta anti-explozie.

Trape de fum

Trapele de fum sunt proiectate pentru a asigura lipsa de fum camere adiacenteși reducerea concentrației de fum în zona inferioară a încăperii în care s-a produs incendiul. Prin deschiderea trapelor de fum se creează condiții mai favorabile pentru evacuarea persoanelor dintr-o clădire în flăcări, iar munca pompierilor pentru stingerea incendiului este facilitată.

Pentru îndepărtarea fumului în caz de incendiu în subsol, standardele prevăd montarea de ferestre cu dimensiunile de cel puțin 0,9 x 1,2 m pentru fiecare 1000 m 2 de suprafață. subsol. Trapa de fum este de obicei închisă cu o supapă.

Din păcate, nu toată lumea din țara noastră înțelege avantajele pe care le oferă sistemele analogice adresabile, iar unele chiar își reduc avantajele la „îngrijirea fumătorilor”. Prin urmare, să aruncăm o privire și la ce ne oferă sistemele analogice adresabile.

Este important nu numai să detectăm la timp, ci și să avertizați la timp

Permiteți-mi să vă reamintesc că există trei clase de sisteme de alarmă de incendiu: neadresabile, adresabile și analogice adresabile.

În sistemele neadresabile și adresabile, „decizia de incendiu” este luată direct de detector însuși și apoi transmisă centralei.

Sistemele analogice adresabile sunt în esență sisteme de telemetrie. Valoarea parametrului controlat de detector (temperatura, fum in camera) este transmisa panoului de control. Panoul de control monitorizează constant starea mediuîn toate încăperile clădirii și, pe baza acestor date, ia o decizie nu numai cu privire la generarea unui semnal de „Incendiu”, ci și a unui semnal de „Avertizare”. Subliniem în special că „decizia” este luată nu de detector, ci de panoul de control. Teoria afirmă că, dacă trasezi intensitatea unui incendiu în funcție de timp, acesta va arăta ca o parabolă (Fig. 1). În stadiul inițial de dezvoltare a incendiului, intensitatea acestuia este scăzută, apoi crește și apoi începe un ciclu asemănător unei avalanșe. Dacă aruncați un muc de țigară nestins într-un coș de hârtie, se va observa mai întâi că mocnesc odată cu degajarea de fum, apoi va apărea o flacără, se va răspândi pe mobilier și apoi va începe dezvoltarea intensă a focului, care nu mai este ușor să faci față.

Se pare că, dacă un incendiu este detectat într-un stadiu incipient, acesta poate fi stins cu ușurință cu un pahar cu apă sau cu un stingător obișnuit, iar daunele cauzate de acesta vor fi minime. Este exact ceea ce vă permit sistemele analogice adresabile. Dacă, de exemplu, un detector de căldură neadresabil (sau adresabil) asigură formarea unui semnal „Incendiu” la o temperatură de 60 ° C, atunci până la atingerea acestei valori, ofițerul de serviciu nu vede nicio informație despre control. panou despre ceea ce se întâmplă în cameră. Totuși, acest lucru presupune un incendiu semnificativ. O situație similară se observă cu detectoarele de fum, unde trebuie atins nivelul necesar de fum.

Adresabil nu înseamnă adresabil analogic

Sistemele analogice adresabile, care monitorizează constant starea mediului în cameră, detectează imediat începutul unei schimbări de temperatură sau fum și emit un semnal de avertizare către ofițerul de serviciu. Prin urmare, sistemele analogice adresabile asigură detectarea timpurie a incendiilor. Acest lucru înseamnă că focul poate fi stins cu ușurință cu daune minime la clădire.

Să subliniem că „bascul hidrografic” nu este între sistemele neadresabile, pe de o parte, și sistemele adresabile și adresabile-analogice, pe de altă parte, ci între sistemele adresabile-analogice și alte sisteme.

În dispozitivele adresabile analogice reale există un principiu. capacitatea de a seta individual nu numai nivelurile de formare a semnalelor „Incendiu” și „Avertizare” pentru fiecare detector, ci și de a determina logica funcționării lor comune. Cu alte cuvinte, punem mâna pe un instrument care ne permite să creăm în mod optim un sistem de detectare timpurie a incendiilor pentru fiecare obiect, ținând cont de acesta. caracteristici individuale, adică avem un principiu. capacitatea de a construi în mod optim un sistem de securitate la incendiu pentru o instalație.

În același timp, sunt rezolvate și o serie de sarcini importante, de exemplu, monitorizarea performanței detectorilor. Astfel, într-un sistem analog adresabil, în principiu, nu poate exista un detector defect care să nu fie detectat de centrala, deoarece detectorul trebuie să transmită tot timpul un anumit semnal. Dacă adăugăm la aceasta autodiagnosticarea puternică a detectorilor înșiși, compensarea automată a prafului și detectarea detectorilor de fum praf, devine evident că acești factori nu fac decât să mărească eficiența sistemelor analogice adresabile.

Caracteristici principale

O componentă importantă a dispozitivelor analogice adresabile este construcția buclelor de alarmă. Protocolul de operare în buclă este know-how-ul companiei și constituie un secret comercial. În același timp, el este cel care determină în mare măsură caracteristicile sistemului. hai sa studiem cel mai mult trăsături caracteristice sisteme analogice adresabile.

Numărul de detectoare în buclă

De obicei, variază de la 99 la 128 și este limitat de capacitățile energetice ale sursei de alimentare a detectorilor. La primele modele, detectoarele au fost adresate folosind comutatoare mecanice, în modelele ulterioare, nu există întrerupătoare, iar adresa este stocată în memoria nevolatilă a senzorului.

Sunet bucla de alarmă

În principiu, majoritatea dispozitivelor analogice adresabile sunt capabile să lucreze cu o buclă radială. dar există posibilitatea de a „pierde” număr mare detectoare din cauza unui cablu rupt. Prin urmare, bucla inelă este un mijloc de creștere a capacității de supraviețuire a sistemului. Dacă se rupe, dispozitivul generează o notificare corespunzătoare, dar asigură funcționarea cu fiecare jumătate de inel, menținând astfel funcționalitatea tuturor detectorilor.

Dispozitive de localizare scurtcircuite

Acesta este, de asemenea, un mijloc de creștere a „supraviețuirii” sistemului. De obicei, aceste dispozitive sunt instalate prin intermediul a 20-30 de detectoare. Când există un scurtcircuit în buclă, curentul din el crește, care este detectat de două dispozitive de localizare, iar secțiunea defectă este oprită. Doar un segment al buclei cu două dispozitive de localizare a scurtcircuitului eșuează, iar restul rămâne funcțional datorită organizării inelului a conexiunii.

ÎN sisteme moderne Fiecare detector sau modul este echipat cu un dispozitiv de localizare a scurtcircuitului încorporat. În același timp, din cauza reducerii semnificative a prețurilor la componentele electronice, costul senzorilor nu a crescut efectiv. Astfel de sisteme practic nu suferă de scurtcircuite ale buclelor.

Set standard de detectoare

Include optoelectronic de fum, temperatura maxima termica, diferenta termica maxima, combinate (fum plus termic) si puncte de apel manuale. Acești detectoare sunt de obicei suficiente pentru a proteja zonele principale ale clădirii. Unii producători oferă în plus tipuri destul de exotice de senzori, de exemplu, un detector liniar analogic adresabil, un detector optic de fum pentru spații cu niveluri ridicate de poluare, un detector optic de fum pentru spații explozive etc. Toate acestea extind domeniul de aplicare al analogului. sisteme adresabile.

Module de control subbucla neadresabile

Acestea permit utilizarea detectorilor neadresabili. Acest lucru reduce costul sistemului, dar în același timp, în mod natural, proprietățile inerente echipamentelor analogice adresabile se pierd. În unele cazuri, astfel de module pot fi utilizate cu succes pentru a conecta detectoare de fum liniare convenționale sau pentru a crea bucle rezistente la explozie.

Module de control și monitorizare

Sunt incluse direct în buclele de alarmă. De obicei, numărul de module corespunde numărului de detectoare din buclă, iar câmpul lor de adresă este suplimentar și nu se suprapune cu adresele detectorilor. În unele sisteme, câmpul de adrese al detectorilor și modulelor este comun.

Numărul total de module conectate poate fi de câteva sute. Tocmai această proprietate permite, pe baza sistemului de alarmă de incendiu analog adresabil SPS, să se integreze sisteme automate de protecție împotriva incendiilor pentru o clădire (Fig. 2).

În timpul integrării, actuatoarele sunt controlate și funcționarea lor este monitorizată. Numărul punctelor de monitorizare și control este exact de câteva sute.

Logica ramificata pentru generarea semnalelor de control

Acesta este un atribut indispensabil al dispozitivelor de control și control analogice adresabile. Funcțiile logice puternice sunt cele care asigură construirea unui sistem automat unificat de protecție împotriva incendiilor pentru clădire. Aceste funcții includ logica pentru generarea unui semnal „Incendiu” (de exemplu, pentru două detectoare declanșate dintr-un grup) și logica pentru pornirea modulului de control (de exemplu, pentru fiecare semnal „Incendiu” din sistem sau pentru un Semnal „foc” într-un grup dat) și principiul . capacitatea de a seta parametrii de timp (de exemplu, când există un semnal „Incendiu”, porniți modulul de control M după timpul T1 pentru timpul T2). Toate acestea vă permit să construiți eficient chiar și sisteme puternice de stingere a incendiilor cu gaz bazate pe elemente standard.

Și nu doar detectarea precoce

Însuși principiul construirii sistemelor analogice adresabile permite, pe lângă detectarea timpurie a incendiilor, obținerea unui număr de calități unice, de exemplu, creșterea imunității la zgomot a sistemului. Să explicăm acest lucru cu un exemplu.

În fig. Figura 3 prezintă mai multe cicluri de interogare consecutive (n) de către un dispozitiv detector analog adresabil termic. Pentru ușurință de înțelegere, pe axa ordonatelor vom reprezenta nu durata semnalului de la detector, ci valoarea temperaturii corespunzătoare acestuia. Să presupunem că în timpul ciclului de sondare 4 a existat un semnal fals de la detector sau o distorsiune a duratei răspunsului detectorului sub influența interferenței electromagnetice, că valoarea percepută de dispozitiv corespunde unei temperaturi de 80 °C. Dacă sosește un semnal fals, dispozitivul trebuie să genereze un semnal „Incendiu”, adică. vor apărea alarme false.

În sistemele analogice adresabile, acest lucru poate fi evitat prin introducerea unui algoritm de mediere. De exemplu, să introducem media pe trei mostre consecutive. valoarea parametrului pentru „luarea unei decizii” cu privire la un incendiu va fi suma valorilor pentru trei cicluri, împărțită la 3:

• pentru ciclurile 1, 2, 3 T=60:3=20 °C – sub prag;
• pentru ciclurile 2, 3, 4 T=120:3=40 °C – sub prag;
• pentru ciclurile 3, 4, 5 T=120:3=40 °C – sub prag.

Adică, atunci când sosește un număr fals, semnalul „Foc” nu este generat. În același timp, aș dori să atrag o atenție deosebită asupra faptului că, din moment ce „decizia” este luată de panoul de control, nu sunt necesare resetări sau re-solicitări ale detectorilor.

Rețineți că dacă semnalul primit nu este fals, înseamnă că în ciclurile 4 și 5 valoarea parametrului corespunde la 80 °C, atunci cu această mediere va fi generat semnalul, întrucât T = 180:3 = 60 °C, ceea ce înseamnă corespunde pragului de generare a semnalului „Foc””.

Care este rezultatul?

Deci, suntem convinși că, datorită proprietăților lor unice, sistemele analogice adresabile sunt mijloace eficiente asigurarea securității la incendiu a instalațiilor. Numărul de detectoare din astfel de sisteme poate fi de câteva zeci de mii, ceea ce este suficient pentru cele mai ambițioase proiecte.

Piața sistemelor analogice adresabile din străinătate a prezentat o tendință ascendentă constantă în ultimii câțiva ani. Ponderea sistemelor analogice adresabile în volumul total de producție a depășit cu încredere 60%. Producția în masă a detectoarelor analogice adresabile a dus la o reducere a costului acestora, ceea ce a reprezentat un stimulent suplimentar pentru extinderea pieței.

Din păcate, la noi ponderea sistemelor analogice adresabile este, după diverse estimări, de la 5 la 10%. Lipsa unui sistem de asigurare și a reglementărilor actuale nu contribuie la introducerea echipamentelor de înaltă calitate și este adesea folosit cel mai ieftin echipament. Cu toate acestea, au apărut deja anumite schimbări și se pare că suntem în pragul unei schimbări fundamentale pe piață. Doar pentru ultimii ani costul detectoarelor optice de fum și al detectoarelor analogice din Rusia a scăzut de aproximativ 2 ori, ceea ce le face mai accesibile. Fără sisteme analogice adresabile, este de neconceput să se asigure securitatea clădirilor înalte, a complexelor multifuncționale și a unui număr de alte categorii de obiecte.