Преподаватель: Шафиков Рустам Минехаевич
Любой пожар сопровождается изменением характеристик окружающей среды, обусловленных развитием горения и возникновением конвективного теплового потока над его очагом. К таким характеристикам можно отнести: повышенную температуру окружающей среды, дым и продукты горения, а также световое излучение пламени. Автоматические пожарные извещатели сконструированы таким образом, чтобы реагировать на изменение одного или нескольких параметров пожара. В зависимости от вида контролируемого параметра они разделяются на тепловые, дымовые, пламени (световые), газовые и комбинированные извещатели. Автоматические пожарные извещатели преобразуют неэлектрические информационные параметры пожара в электрические сигналы, которыми достаточно свободно можно оперировать при переработке информации приемно-контрольными приборами. В соответствии с ГОСТ 12.2.047 автоматический пожарный извещатель – это устройство для формирования сигнала о пожаре, которое реагирует на факторы, сопутствующие пожару.
Получив количественную оценку теплопроизводительности очага пожара, можно определить изменение температуры в любой точке помещения, что является необходимым для оптимизации размещения тепловых пожарных извещателей.
Зона контроля пожарной сигнализации (пожарных извещателей) – совокупность площадей, объемов помещений объекта, появление в которых факторов пожара будет обнаружено пожарными извещателями.
Дымовой пожарный извещатель срабатывает при достижении концентрации дыма в месте его установки, равной пороговому значению для данного извещателя. Дым — это совокупность твердых и жидких частиц,взвешенных в воздухе или другой газообразной среде. Частички дыма в большинстве случаев очень малы (0,1 – 1,0 мкм). Под влиянием движения частицы в облаке дыма сталкиваются друг с другом и слипаются (коагулируют), а средний размер частиц при этом увеличивается. Видимый человеческим глазом дым – это частицы размером от 0,4 до 10 мкм и более. Концентрация дыма определяется массой частиц аэрозоля в измеряемом объеме и выражается в кг/м3; числом частиц, содержащихся в 1 см3 дыма, n/м3; а также оптическими характеристиками: оптической плотностью D и показателем ослабления светового потока a, проходящего в задымленной среде путь длиной L.
D = lg(I0/I);
a = 1/L lg (I0/I). (11.3)
где I0, I – интенсивность измерительного светового потока в чистой и задымленной среде, соответственно.
Исследования показали, что характерный размер частиц дыма зависит от материала, подвергающегося горению, и условий температурного (термического) воздействия. Пик максимальной концентрации дыма достигается при горении древесины и целлюлозосодержащих материалов: для частиц размером 0,45 – 0,50 мкм, для синтетических рулонных материалов на основе ПВХ – 1,5 мкм, для резины – 4,0 мкм, для ПСБС – 6,0 мкм. Распространение дыма в объеме защищаемого помещения происходит под влиянием конвективных потоков от очага пожара. Очевидно, что процесс увеличение концентрации дыма будет зависеть от линейной и массовой скорости выгорания материалов, их свойств, характеризующих способность к дымообразованию, и расстояния до очага горения.
Часто в технической литературе при указании характеристики дымовыхизвещателей, в особенности оптико-электронных, используется понятие оптической плотности дыма, на которую реагирует дымовой извещатель. Эта величина в разных литературных источниках называется удельной оптической плотностью или показателем ослабления светового потока а и имеет размерность 1/м. Взаимосвязь данного параметра и концентрации дыма, выраженной в мг/м3
Любой пожар сопровождается электромагнитным излучением в оптическом диапазоне. Оптический диапазон излучения в зависимости от длины волны подразделяется на ультрафиолетовый (0,01 – 0,38 мкм), видимый (0,38 – 0,78 мкм) и инфракрасный (0,78 – 340 мкм).
Характеристики и структура пожарных извещателей
Для обеспечения эффективной работы системы автоматической пожарной сигнализации (АПС) необходимо определить влияющие на нее показатели пожарных извещателей. Номенклатура показателей состоит из нескольких групп (ГОСТ 4.188).
Показатели назначения: чувствительность или порог срабатывания – минимальное значение величины контролируемого параметра, при которой происходит срабатывание автоматического пожарного извещателя (АПИ). Он измеряется в тех же единицах, что и контролируемый параметр. инерционность срабатывания – постоянная времени, Инерционность - это время с момента воздействия на чувствительный элемент АПИ контролируемого параметра, величина которого равна или превышает порог срабатывания и до момента выдачи сигнала АПИ. контролируемая площадь – максимальная дальность действия, контролируемый объем. Для извещателей пламени в некоторых случаях также угол обзора.
К этой группе показателей может быть отнесен и такой параметр, как время обнаружения пожара.
Показатели надежности:средняя наработка на отказ, вероятность безотказной работы, вероятность возникновения отказа, приводящего к ложному срабатыванию и др. Все эти показатели характеризуют свойства безотказности и указываются в технической документации на изделия.
Кроме рассмотренных показателей, которые непосредственно влияют на эффективность систем АПС, есть еще ряд показателей, которые используют проектировщики и разработчики аппаратуры. К ним относятся: показатели экономного использования материалов, энергии; эргономические; эстетические; транспортабельности; технологичности; стандартизации и унификации; патентно-правовые; безопасности; экономические.
Чувствительный элемент пожарного извещателя и система обработки сигнала преобразовывают контролируемый параметр в электрический сигнал, удобный для дальнейшей обработки и передачи.
Если пожарный извещатель преобразует входную величину без дополнительного источника энергии, то он называется генераторным (например, преобразование температуры окружающей среды в электродвижущую силу). Если для такого преобразования требуется дополнительный
источник питания, то такой извещатель называется параметрическим. Очевидно, что параметрические извещатели выгодно отличаются от генераторных тем, что электрическая выходная величина может передаваться на значительные расстояния.
Весьма важной характеристикой извещателя является его чувствительность. Она характеризует способность извещателяреагировать на информационные параметры пожара и равна отношению приращения выходной величины к приращению входной величины извещателя. В АПИ рабочая точка выбирается таким образом, чтобы обеспечить нечувствительность к определенному значению параметра окружающей среды. Это делается в целях повышения уровня помехозащищенности и обеспечения надежности извещателя. Например, для тепловых пожарных извещателей, работающих на обрыв цепи, при достижении порога срабатывания рабочая точка выбирает-
Если ее выбрать равной температуре помещения или ниже ее, то извещатель будет выдавать ложные срабатывания.
Автоматические пожарные извещатели в зависимости от характера взаимодействия с информационными характеристиками пожара можно разделить на три группы.
1-я группа – извещатели максимального действия. Они реагируют на достижение контролируемым параметром порога срабатывания. Максимальный тепловой пожарный извещатель – пожарный извещатель, формирующий извещение о пожаре при превышении температуры окружающейсреды установленного порогового значения – температуры срабатывания извещателя (по НПБ 85-00).
2-я группа – извещатели, которые реагируют на скорость нарастания контролируемого информационного параметра пожара. Такиеизвещатели называются дифференциальными. Таким образом, дифференциальный тепловой пожарный извещатель – пожарный извещатель, формирующий извещение о пожаре при превышении скорости нарастания температуры окружающей среды выше установленного порогового значения.
3-я группа – извещатели, которые реагируют и на достижение контролируемым параметром заданной величины порога срабатывания, и на его производную. Такиеизвещатели называются максимально-дифференциальными.
П о с п о с о б у о б н а р у ж е н и я п о ж а р а автоматические пожарные извещатели можно разделить на активные и пассивные. В основу работы активныхизвещателей положен принцип заполнения защищаемого помещения определенным видом энергии. При пожаре в помещении фиксируется изменение создаваемого поля и выдается сигнал тревоги. Пассивные точечные извещатели реагируют на характерные информационные свойства очага пожара в месте установки извещателя. В зависимости от способа восприятия изменения контролирующих параметров извещатели бывают точечные и линейные. Точечный пожарный извещатель (дымовой, тепловой) – пожарный извещатель, реагирующий на факторы пожара в компактной зоне. Линейный пожарный извещатель (дымовой, тепловой) – пожарный извещатель, реагирующий на факторы пожара в протяженной,линейной зоне.
Адресный пожарный извещатель – пожарный извещатель, который передает на адресный приемно-контрольный прибор код своего адреса вместе с извещением о пожаре (по НПБ 58).
Автономный пожарный извещатель – пожарный извещатель, реагирующий на определенный уровень концентрации аэрозольных продуктов горения (пиролиза) веществ и материалов и, возможно, других факторов пожара, в корпусе которого конструктивно объединены автономный источник питания и все компоненты, необходимые для обнаружения пожара и непосредственного оповещения о нем (по НПБ 66).
Применение линейного теплового извещателя наиболее эффективно в кабельных каналах, электроподстанциях, высокостеллажных складах, морских судах, ангарах, фальшполах компьютерных залов. Линейный детектор точно определяет местонахождение точки перегрева в любом месте этих сооружений, а также выдерживает агрессивное воздействие окружающей среды. Линейный извещатель подключается через интерфейсный модуль типа PIM-93 к приемно-контрольному прибору.
Извещатель монтируется непрерывными участками без отводов и разветвлений. Максимальная длина извещателя ограничивается лишь электрическими параметрам контрольной аппаратуры и составляет около 1000 м
В соответствии с классификацией приемно-контрольные приборы (ППКП) пожарной и охранно-пожарной сигнализации относятся к техническим средствам оповещения. Они предназначены для приема, преобразования, передачи, хранения, обработки и отображения поступающей информации и управления.
Приемно-контрольные приборы должны обеспечивать:
прием сигналов от ручных и автоматических пожарных извещателей с индикацией номера шлейфа, с которого поступил сигнал;
непрерывный контроль за состоянием шлейфа АПС по всей длине, автоматическое выявление повреждения и сигнализацию о нем;
световую и звуковую сигнализацию о поступающих сигналах тревоги или повреждения;
различение принимаемых сигналов тревоги и повреждения;
Технические средства оповещения по типу используемых приборов и устройств делятся на приемно - контрольные (ППКП) и управляющие (ППУ).
ППКП – это устройство, предназначенное для приема сигналов от пожарных извещателей (ПИ), обеспечения электропитанием активных (токопотребляющих) ПИ, выдачи информации на световые, звуковые оповещатели и пульты централизованного наблюдения, а также формирования стартового импульса запуска ППУ (по НПБ 75-98). Обеспечение электро-энергией активных ПИ и прием сигналов от ПИ осуществляется посредством одной или нескольких соединительных линий между ПИ и ППКП.
ППУ – это устройство, предназначенное для формирования сигналов управления автоматическими средствами пожаротушения (далее – АСПТ), контроля их состояния, управления световыми и звуковыми оповещателями, а также различными информационными табло и мнемосхемами (по НПБ 75). Запуск ППУ осуществляется от стартового импульса, формируемого ППКП. ППУ осуществляет прием информации от пожарных извещателей, включение местных устройств сигнализации, пуск автоматических установок пожаротушения, дымоудаления, взрывоподавления и выдачу информации на концентратор или оконечное устройство системы передачи сообщений.
В комплексных системах охранно-пожарной сигнализации применяется специальный прибор – концентратор, который осуществляет прием тревожных сообщений с нескольких контролируемых направлений от соответствующих приемно-контрольных (сигнально-пусковых) приборов или непосредственно от извещателей, преобразование полученной информации, индикацию состояния каждого из охраняемых объектов, включение местных устройств сигнализации, выдачу информации на оконечное устройство системы передачи тревожных сообщений и пуск установок автоматического пожаротушения, дымоудаления, взрывоподавления.
Основные информационные показатели ПКП (параметры)
Информационная емкость (единицы) – количество контролируемых шлейфов сигнализации. ПКП делятся по этому параметру на малую (до 5 шлейфов), среднюю (6 – 20 шлейфов) и большую (более 20 шлейфов) информационные емкости.
Информативность (единицы) – количество видов сообщений. По этому параметру ПКП разделяются на малую (2 вида сообщений), среднюю (3-5) и большую (более 5) информативности. Обязательными параметрами в соответствии с принятым стандартом является выдача сообщений о нормальном режиме работы, повреждении (неисправности) и тревоге. После первого срабатывания АПИ выдается сигнал "Внимание", после чего происходит проверка станцией истинности сигнала о пожаре, а шлейф АПС обнуляется. Через короткий промежуток времени (около 2 с.) АПИ восстанавливается, после чего ПКП переходит в режим повторного запроса и ожидания второго срабатывания, а после его подтверждения в течение приблизительно 50 с выдается сигнал "Пожар"
Приемно-контрольные приборы предназначены для эксплуатации в закрытых помещениях при нормальной температуре, как правило, в диапазоне от 0 до +40 оС и относительной влажности воздуха 80 % при 25 оС. Отдельные виды устройств могут быть использованы при температуре от -30 до +50 оС и влажности воздуха 98 %. При этом должно отсутствовать прямое воздействие солнечной радиации, атмосферных осадков, песка и пыли
Установка пожарной сигнализации – совокупность технических средств для обнаружения пожара, обработки, представления в заданном виде извещения о пожаре, специальной информации и/или выдачи командна включение автоматических установок пожаротушения.
Система пожарной сигнализации – совокупность установок пожарной сигнализации, смонтированных на одном объекте и контролируемых с общего пожарного поста. Классификация технических средств оповещения, приемно-контрольных и управляющих приборов представлена на рис.
Структурные схемы систем пожарной сигнализации
Системы пожарной сигнализации (СПС) для объекта необходимо проектировать с учетом социально-экономической обстановки, сочетая технические, эргономические и эстетические показатели технических средств.
Существуют следующие типы:
объектовая СПС;
автономная охранно-пожарная система;
централизованная охранно-пожарная система;
комплексная система противопожарной защиты объекта. На рис. 11.39 представлена объектовая система пожарной сигнализации. Пожарные извещатели (ПИ) размещаются в защищаемых помещениях, приемно-контрольный прибор (ПКП) – в помещении диспетчерской.
Сообщение принимает оператор, который в соответствии с инструкцией передает их на ЦППС (или в случае неисправности СПС в организацию технического обслуживания).
Вызов с ЦППС поступает в пожарную часть, специалисты которой выезжают на тушение пожара. Эффективность системы достаточно высокая, но зависит от степени профессиональной подготовки людей, поэтому постоянно требуется тренировка и переподготовка (особенно диспетчера объекта) людей по соответствующей программе действий при получении
сообщений СПС.
На рис. 11.40 показана автономная охранно-пожарная система.
Пожарные и охранные извещатели подключаются к охранно-пожарному ПКП, который при срабатывании выдает сигнал на световой и звуковой оповещатели, размещенные за пределами охраняемого помещения.
Тревожные сигналы воспринимают люди, находящиеся в пределах их досягаемости, и передают по телефону в единую спасательную службу.
Такая система малоэффективна, так как сигнал тревоги может быть не воспринят посторонними людьми и не передан по назначению. Кроме того, нет разделения сигналов охранных и пожарных, что ведет кбольшой потери времени.
С точки зрения эффективности, такая система может применяться на небольших объектах, которые размещаются на одной территории и подвергаются постоянному контролю со стороны профессионально подготовленных людей (обходчики, сторожа, работники охраны и т.п.).
В отличие от автономной централизованная система (ЦС) собирает информацию о состоянии объекта через канал связи (телефонный или радио) на пульт централизованного наблюдения (ПЦН), установленный в пункте охраны, где осуществляется круглосуточное дежурство оператора, который при получении сигнала передает сообщение о пожаре на ЦППС.
Таким образом, ЦС имеет замкнутый цикл прохождения информации от извещателя до пожарной охраны.