Автоматические пожарные извещатели пламени
Для обнаружения быстроразвивающихся пожаров в их начальной стадии наиболее эффективны извещатели пламени. Специфическими особенностями использования извещателей пламени является то, что обнаружение излучения очага пожара на излучающем фоне требует специальных мероприятий по защите от ложных срабатываний. Излучающий фон может насытить чувствительный элемент извещателя, и помехи небольшой интенсивности вызывают срабатывание извещателя. Поэтому в пожарных извещателях пламени используются чувствительные элементы, имеющие избирательную спектральную характеристику (рис. 1).
Извещатель пламени пожарный – прибор, реагирующий на электромагнитное излучение пламени или тлеющего очага (по НПБ 72-98). Чувствительный элемент – преобразователь электромагнитного излучения в электрический сигнал, реагирующий на электромагнитное излучение пламени в инфракрасном, видимом или ультрафиолетовом диапазоне длин волн в соответствии со спектром электромагнитного излучения.
Многодиапазонные извещатели – это приборы, реагирующие на электромагнитное излучение пламени в двух или более участках спектра. Извещатель должен реагировать на излучение, создаваемое тестовыми очагами ТП-5 и ТП-6 по ГОСТ Р 50898.
По чувствительности к пламени извещатели подразделяют на четыре класса в зависимости от расстояния, при котором наблюдается устойчивое срабатывание извещателей от воздействия излучения пламени тестовых очагов ТП-5 и ТП-6 по ГОСТ 50898, за время, установленное изготовителем в ТУ на извещатели конкретных типов, но не более 30 с:
- 1-й класс – расстояние 25 м;
- 2-й класс – расстояние 17 м;
- 3-й класс – расстояние 12 м;
- 4-й класс – расстояние 8 м.
Максимальное значение фоновой освещенности чувствительного элемента извещателя, создаваемой люминесцентными лампами, при котором извещатель сохраняет работоспособность, не выдавая ложного извещения, должно быть не менее 2500 лк.
По области спектра электромагнитного излучения, воспринимаемого чувствительным элементом, ПИ пламени подразделяются на извещатели ультрафиолетового излучения, инфракрасного спектра излучения, видимого спектра излучения и многодиапазонные.
В ультрафиолетовом диапазоне спектра применяются счетчики фотонов или газонаполненные индикаторы. Эти элементы обладают большей чувствительностью и работают по принципу внешнего фотоэффекта. Элементы работают в импульсном режиме и электронные схемы построены по принципу обработки информации о количестве поступающих импульсов от очага пожара. При незначительном излучающем фоне фотоэлементы генерируют небольшое количество импульсов в единицу времени, но при возникновении пожара резко возрастает поток фотонов и фотоэлементы генерируют достаточное количество импульсов для срабатывания извещателя. Схемы обработки импульсов могут быть накопительные (т.е. производится аккумуляция импульсов в конденсаторе до определенной величины) или цифровые, т.е. извещатель срабатывает при подсчете определенного количества импульсов за заданное время. Инфракрасные извещатели в качестве чувствительных элементов используют фоторезисторы или фотодиоды. Они работают по принципу внутреннего фотоэффекта и изменяют электрические параметры в зависимости от интенсивности падающего на них светового потока. Схемы обработки сигнала носят аналоговый характер. Их помехозащищенность от посторонних источников света осуществляется несколькими способами: изменением чувствительности, оптической фильтрацией, а также электрической фильтрацией. Если в защищаемом помещении существует постоянное фоновое освещение, целесообразно использовать метод снижения чувствительности извещателя пламени. Пределом снижения чувствительности служит обнаружительная способность извещателя. В паспорте пожарных извещателей пламени есть требования к максимально допустимому фону. Оптическую фильтрацию осуществляют построением спектральной характеристики извещателя таким образом, чтобы в область его чувствительности попадал диапазон излучения пламени и не попадало бы излучение посторонних источников света. Для этого используют корректирующие оптические фильтры. На рис. 2 изображена схема, поясняющая обеспечение помехозащищенности извещателей снижением чувствительности и применением оптической фильтрации, которая основывается на принципе выделения переменной составляющей излучения пламени. Известно, что пламя имеет пульсацию интенсивности излучения в диапазоне частот 50 Гц. Конкретные частоты зависят от условий горения и вида горящего вещества. Интенсивность переменной составляющей около 30-40% полной интенсивности, что несколько снижает возможность обнаружения пожара.
В электронную схему обработки сигналов вводится избирательный усилитель. Защита от импульсных световых помех может быть обеспечена введением временной задержки срабатывания извещателя. Извещатели пламени обладают высоким быстродействием, поэтому их целесообразно применять в тех технологических процессах, где пожар развивается быстро.
Извещатель пламени ИП-329 («Аметист»)
Извещатель представляет собой автоматическое оптико-электронное устройство, осуществляющее электрическую и оптическую сигнализацию о появлении пламени в контролируемом помещении.
Чувствительный элемент извещателя – индикатор фотонов. Основными узлами схемы извещателя являются: стабилизатор напряжения, преобразователь высокого напряжения, схема обработки информационных сигналов, каскад газоразрядного индикатора фотонов и формирователь тока тревожного сообщения. Стабилизатор напряжения формирует стабилизированное напряжение 15 В и 10 В, необходимые для питания основных узлов извещателя. Преобразователь высокого напряжения преобразует стабилизированное напряжение 15 В в напряжение 280 В, необходимое для работы индикатора фотонов.
Каскад газоразрядного индикатора фотонов регистрирует ультрафиолетовое излучение от пламени пожара, преобразует его в последовательность нормированных по амплитуде электрических импульсов и обеспечивает согласование выходного сопротивления индикатора фотонов с входным сопротивлением схемы обработки информационных сигналов. Схема обработки информационного сигнала формирует логический сигнал «1» при условии поступления на нее определенного количества импульсов за фиксированный интервал времени.
Извещатель имеет три порога срабатывания по количеству поступающих на схему импульсов. Логический сигнал «1» поступает на формирователь тока тревожного извещения, который формирует в сигнальной линии ток величиной не менее 18 мА, регистрируемый приемно-контрольным прибором или пультом пожарной сигнализации. Извещатель чувствителен к пламени парафиновой свечи, диаметр которой равен 25 мм, при высоте пламени 3-4 см на расстоянии 0,5 м с инерционностью 5 с. Контролируемая площадь при высоте установки 20 м без пылеотражателя 1000 м2 (с пылеотражателем 200 м2).
Пожарный сигнально-пусковой прибор ПСПП «Диабаз-БМ»
Прибор предназначен для регистрации загораний по ультрафиолетовому излучению пламени в закрытых помещениях и включения автоматических установок пожаротушения. ПСПП состоит из датчиков пламени ИП-329-5 (НС199.010), выполненных взрывонепроницаемыми по уровню взрывозащиты В3Т4-В, и вторичного прибора сигнально-пускового, имеющего от 1 до 5 каналов управления. К каждому из каналов подключается по 2 извещателя ИП-329-5. Допускается применение извещателя во взрывоопасных помещениях категорий ВIа и П2 групп Т1-Т4.
Основными элементами извещателя являются: счетчик фотонов, ключевой элемент, схемы гашения. В качестве чувствительного элемента использован счетчик фотонов V1 типа СИ-6Ф, который предназначен для регистрации ультрафиолетового излучения пламени и преобразования энергии фотонов в импульсы тока с частотой, зависящей от интенсивности излучения. Максимальное удаление извещателя от прибора управления 500 м. Предельный уровень освещенности извещателя от ламп накаливания 750 Лк. Габаритные размеры 370×170×250 мм. Масса 4,3 кг.
Пороговая чувствительность извещателя на горение бензина – площадь очага 225 см2 на расстоянии до 20 м. Угол обзора извещателя 60°. Инерционность не более 3 с.
Извещатель «Пульсар-1»
Извещатель предназначен для регистрации пожара на инфракрасное излучение пламени. Дальность обнаружения очага пламени (площадью 0,1 м2) до 30 м. Угол обзора в виде конуса с углом при вершине 120°. Диапазон рабочих температур от -50 до +50 °С. Конструкция извещателя может быть с поворотным или выносным вариантом расположения чувствительного элемента. Для защиты помещений с агрессивной или взрывоопасной средой предлагается модификация извещателя «Пульсар-2», имеющего те же параметры срабатывания.
На основе конструкции извещателя «Пульсар» создано устройство «Спектрон», чувствительный элемент которого расположен как в корпусе извещателя, так и на кабеле «витая пара в экране» (или оптоволоконный кабель) на расстоянии до 25 м от прибора.
Извещатель пожарный пламени многодиапазонный «Набат-1(2)»
Извещатели пожарные пламени многодиапазонные ИП-332-1/1(2) в обыкновенном и во взрывозащищенном исполнении автоматические, неадресные предназначены для обнаружения загораний, сопровождающихся появлением электромагнитного излучения пламени.
Извещатель ИП-332-1/1 предназначен для совместной работы с пожарными приемно-контрольными приборами (ППК) и сигнально-пусковыми устройствами (УСП), обеспечивающими в шлейфе пожарной сигнализации постоянное напряжение питания (12-27В) с периодическими прерываниями или переполюсовкой длительностью не более 100 мс и частотой повторения не более 1,5 Гц (ППК-2, УСПП-01Л и др.). Чувствительный элемент извещателя реагирует на электромагнитное излучение пламени в различных спектральных поддиапазонах. Одни из них соответствуют селективным полосам излучения продуктов горения (Н2О и СО2), другие – фоновым помехам (солнце, искусственные источники излучения, нагревательные приборы, разряды молнии и пр.) Электронная логическая схема позволяет выделять сигнал от пламени на фоне оптических помех и обеспечивает переход извещателя из дежурного режима в режим «Пожар». Извещатели реагируют на излучение пламени, создаваемое тестовыми очагами ТП-5 (горящий гептан на площади 0,1 м2), ТП-6 (горящий спирт на площади 0,2 м2) и любое другое излучение, спектр которого находится в пределах от 0,5 до 4,7 мкм. Максимальное расстояние, при котором за время, не превышающее 3 с, наблюдается устойчивое срабатывание извещателя от тестовых очагов ТП-5 и ТП-6, составляет величину, не меньшую 25 м и 17 м соответственно. Угол обзора извещателей не менее 90°.
В извещателях использован принцип спектральной селекции, позволяющий обеспечить высокую помехозащищенность. В качестве основного оптического элемента применен многоспектральный фотоприемник – быстродействующий фотогальванический приемник излучения, преобразующий электромагнитное излучение пламени и посторонних источников излучения в электрический сигнал. Фотогальванический приемник реагирует в общем случае на электромагнитное излучение в нескольких спектральных поддиапазонах: 0,3-1,2 мкм; 2,5-2,9 мкм; 3,2-3,5 мкм; 4,0-4,4 мкм. Второй и четвертый поддиапазоны соответствуют селективным полосам излучения продуктов горения (Н2О и СО2), первый и третий реагируют на фоновые помехи (солнце, искусственные источники излучения, нагревательные приборы, разряды молнии и пр.). Электронная логическая схема выделяет и сравнивает сигналы от пламени и фоновых оптических помех и принимает решение о переходе извещателя из дежурного режима в режим «Пожар». Излучение от источников, находящихся в поле зрения извещателя, попадает на фоточувствительные элементы (ФЧЭ) фотоприемника, вырабатывающие сигнал в виде фототока, пропорционального интенсивности излучения на длинах волн 2,7 мкм и 4,3 мкм (ФЧЭ1), на длине волны 3,5 мкм (ФЧЭ2), на длине волны 0,9 мкм (ФЧЭ3). Для преобразования фототоков в напряжения и для первичного усиления служат предварительные усилители (ПУ).
В момент включения на время 1 мс предварительные усилители ПУ1 и ПУ2 вырабатывают сигналы в виде напряжений, далее полезный сигнал усиливается усилителем. При наличии пламени в поле зрения извещателя на выходе интегратора появляется сигнал более 0,5 В, который через схему вычитания СВ2 подается на компаратор. При превышении значения освещенности 5000 Лк срабатывает пороговая схема и сигнал с выхода усилителя начинает вычитаться из сигнала интегратора, тем самым снижается вероятность ложного срабатывания при сверхбольшой освещенности. Далее сигнал с компаратора поступает на счетчик и при наличии 15 импульсов подряд счетчик переключает триггер в состояние, соответствующее режиму «Пожар». Исполнительная схема в тревожном режиме «Пожар» вырабатывает сигнал в виде увеличения тока потребления до 20 мА либо в виде замыкания контактов реле Р2 и Р3.
