ИССЛЕДОВАНИЕ СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОЙ
ПОЖАРНОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ
1. КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ РАБОТЫ
1.1. Целевая установка. Ознакомиться с устройством, принципом действия систем автоматической электрической пожарной сигнализации, изучить основные типы датчиков пожарной опасности – пожарных извещателей, исследовать работу автоматического пожарного извещателя многоразового использования типа АТИМ-3, проверить общую работоспособность электрической системы пожарной сигнализации.
1.2. Материальное обеспечение: лабораторный стенд с макетом промышленного здания, оборудованного системой автоматической пожарной сигнализации; образцы пожарных извещателей: ДТЛ, ДИП-У, АТП-3м, МДПИ-038, ДПС-038, ИП-103, ИП-105, ИДФ-1М, ДМД-70-с, ПКИЛ-9.
1.3. Теоретическая часть
Своевременное обнаружение и быстрое уведомление о начавшемся пожаре является одним из важнейших условий его успешной ликвидации и на судах и на промышленных предприятиях при минимальных потерях материальных ценностей и риске для жизни людей. В связи с этим уделяется большое внимание оборудованию судов и предприятий специальными системами автоматической пожарной сигнализации, которые обеспечивают подачу быстрого и точного сообщения о пожаре с указанием места его возникновения.
Международная конвенция по охране человеческой жизни на море 1974 года (МК-74), а также Правила Регистра Морского судоходства Российской Федерации предписывают обязательное применение системы пожарной сигнализации на всех пассажирских судах специального назначения и рыбопромысловых валовой вместимостью боле 1000 рег.т, а также на судах, строящихся на класс Регистра со знаком “F”. На тех судах, где не предусматривается постоянная вахта в машинном отделении, также требуется обязательное устройство автоматической сигнализации обнаружения пожара.
На предприятиях и в организациях помещения или здания, которые должны оборудоваться пожарной сигнализацией, устанавливаются специальными документами. Такая сигнализация обязательна для помещений вычислительных центров, помещений деревообрабатывающих предприятий, помещений дизель-генераторов, помещений по окраске изделий, складов легковоспламеняющихся и горючих жидкостей суммарной емкостью 10 м3 и выше, складов пиломатериалов, тарных предприятий, учебных лабораторий, автозаправочных станций.
Важно отметить, что автоматическая пожарная сигнализация – один из видов пожарной автоматики. Другим её видом являются автоматические установки пожаротушения.
Системы сигнализации о начавшемся пожаре могут быть электрическими, дымосигнальными, пневматическими и комбинированными. В настоящее время на судах, на предприятиях и в организациях наиболее широко используются электрические системы пожарной сигнализации.
В состав электрической системы пожарной сигнализации входят следующие элементы: пожарные извещатели (датчики пожарной опасности), станции приема сигналов от извещателей, электрические линии связи между извещателями и приемной станцией, источник питания (судовая или береговая сеть, аккумуляторы). Обычно предусматривается два источника питания – автономный и неавтономный.
По типу соединения пожарных извещателей с приемной станцией различают лучевую и кольцевую (шлейфную) системы электрической пожарной сигнализации. В первом случае (см. рис. 9.1) один или несколько извещателей подключаются к отдельной паре проводов («лучу»), соединенных с приемной станцией. При таком включении извещателей место пожара, легко обнаруживается сигнальной номерной лампой, которой снабжен каждый луч. В один луч может быть включено до десяти извещателей. Такие системы надежны, но тре-
Рис. 9.1. Принципиальная схема устройства лучевой системы
электрической пожарной сигнализации
1 – приемная станция; 2 – блок питания от сети; 3 – резервный
(аккумуляторный) блок питания; 4 – система переключения;
5 – пожарные извещатели-датчики; 6 – соединительные провода (лучи)
буют большого расхода соединительных проводов. Во втором случае (кольцевая система) пожарные извещатели включены последовательно между собой в один общий провод («шлейф»), начало и конец которого соединены с приемной станцией (см. рис. 9.2). Место пожара в этом случаев определяется по коду, ко-
Рис. 9.2.Принципиальная схема устройства кольцевой (шлейфной)
электрической пожарной сигнализации
(обозначения те же, что и на рис. 9.1)
торым снабжен каждый извещатель и который обеспечивает подачу только определенной комбинации электрических импульсов. В литературе приводятся сообщения о том, что в связи со сложностью, кольцевые системы сигнализации в настоящее время применяются редко.
Пожарные извещатели, используемые в системах пожарной сигнализации, делятся на ручные и автоматические.
Ручные извещатели позволяют любому члену экипажа судна или работнику предприятия, заметившему пожар, подать сигнал на приемную станцию. Ручные извещатели должны располагаться на высоте 1,5 м в легкодоступных местах (на лестничных площадках, в коридорах и т.п.) и так, чтобы они были заметны. Корпус извещателей окрашивают в красный цвет. Рядом с ним или прямо на корпусе помещают краткую инструктивную надпись, обычно: «При пожаре разбей стекло, нажми и отпусти кнопку, жди ответного гудка». Расстояние между двумя ближайшими ручными извещателями на предприятиях не должно превышать 50 м, а вне помещения – 150 м согласно СНиП 2.04.09-84. На судах это расстояние не должно превышать 20 м. Наиболее широко применяются ручные извещатели типа ПКИЛ-9 (пожарно-кнопочный извещатель лучевой системы), ПИЛВ – пожарный извещатель лучевой системы для установки внутри помещений.
Автоматические пожарные извещатели осуществляют автоматическую посылку сигнала о начавшемся пожаре. В зависимости от использованного фактора срабатывания или контролируемого признака пожара различают:
- температурные (тепловые[1]) извещатели, реагирующие либо на величину температуры в помещении (максимальные извещатели, например, ИП 103), либо на скорость ее нарастания (дифференциальные извещатели), либо на то и другое одновременно (максимально-дифференциальные извещатели, в частности, МДПТ-028);
- световые пожарные извещатели (например, СИ-2), срабатывающие от световых эффектов, сопутствующих пожару;
- дымовые пожарные извещатели, реагирующие на дым, например, ДИП-У;
- ультразвуковые, реагирующие на ультразвуки, сопровождающие пожар;
- комбинированные извещатели, например, ДИП-1, реагирующий на тепло и дым.
Автоматические пожарные извещатели характеризуются следующими параметрами: порог срабатывания, инерционность, помехозащищенность, площадь контролируемой одним извещателем зоны. Порог срабатывания – это минимальная величина контролируемого признака пожара (или скорости его изменения), при которой срабатывает извещатель. Инерционность – время от момента срабатывания извещателя до момента выдачи сигнала на технические средства оповещения. Помехозащищенность – свойство извещателя противостоять воздействию параметров окружающей среды, по своей физической природе близких к контролируемому признаку пожара. Например, для световых извещателей возникает проблема защиты от светового потока посторонних источников света.
Важной характеристикой извещателей является время обнаружения пожара. Им принято считать время с момента возникновения пожара до момента выдачи извещателем сигнала на технические средства оповещения.
Чувствительным элементом в тепловых извещателях могут быть биметаллические пластинки, термопары, полупроводниковые терморезисторы, легкоплавкие сплавы. Чувствительный элемент в виде биметаллической пластинки состоит из двух сваренных металлических пластинок с разными температурными коэффициентами расширения. При повышении температуры одна из пластинок будет изгибаться в сторону пластинки с меньшим коэффициентом расширения. При этом может размыкаться или замыкаться электрический контакт и, таким образом, посылаться импульс тока в приемную станцию автоматической пожарной сигнализации.
Биметаллическим чувствительным элементом снабжены максимальные тепловые извещатели типа АТИМ, испытываемые в настоящей лабораторной работе (АТИМ-3), максимально-дифференциальные пожарные извещатели типа МДПИ-028 – см. стенд. Извещатель АТИМ-3 имеет нормально замкнутые контакты.
На судах при установке тепловых извещателей в помещениях с температурой выше 45 оС, их срабатывание должно происходить при 80-100 оС, а в помещениях с нормальной температурой – при 57-74 оС.
Из тепловых извещателей на судах находят наибольшее применение извещатели, у которых в качестве чувствительного элемента использованы терморезисторы – датчики максимально-дифференциальные типа ДМД 70-с и др.
Во взрывоопасных помещениях применяют дифференциальные извещатели – датчики пожарной сигнализации типа ДПС-038, которые в качестве чувствительного элемента имеют батарею из 50 термопар.
В качестве тепловых извещателей максимального действия используются также конструкции, содержащие легкоплавкие вставки. В России подобные датчики типа ДТЛ (датчик тепловой легкоплавкий) широко применяются для установки на стационарных объектах. Недостатком их являются одноразовость действия, что не позволяет осуществить периодическую проверку исправности системы пожарной сигнализации.
Достаточно широко используются извещатели тепловые магнитные ИП 105-2/1 (ИТМ), собранные на магнитоуправляемом контакте (герконе). При нормальной температуре контакты геркона замкнуты. Под действием повышенной температуры при достижении ею заданной величины (70 оС ± 10 %) – точка Кюри – резко уменьшается магнитная проницаемость термочувствительного феррита между магнитами и благодаря изменившемуся магнитному полю контакты геркона размыкают цепь сигнализации. Размер защищаемой одним таким извещателем площади не превышает 15 м2.
В дымовых извещателях используются либо оптико-электронный, либо радиоизотопный методы обнаружения дыма. Первый метод использован в извещателе ИДФ-1М (извещатель фотоэлектрический) – см. стенд. Он работает по принципу регистрации фотоэлементом света, отраженного от частиц дыма. Защищаемая площадь – не более 100 м2. Известны также радиоизотопные извещатели дыма типа РИД. Дымовые извещатели используют в случаях, когда загорание возникает в виде тления, т.е. развивается медленно или сопровождается обильным выделением дыма.
Тепловые извещатели «ощущают» температуру главным образом благодаря конвекции воздуха. Поэтому их нужно устанавливать в зонах наиболее вероятного загорания в верхней части помещения (на потолке, подволоке) так, чтобы они омывались восходящим потоком воздуха. Площадь, контролируемая одним тепловым извещателем, составляет (15-30) м2, световым – до 500 м2, дымовым – до 100 м2. Наибольшую площадь контролируемой одним извещателем зоны имеют ультразвуковые извещатели – до 1000 м2, по другим данным – 300 м2.
Площади, контролируемые одним тепловым и дымовым извещателями, расстояние между извещателями, отступы от стен могут быть определены соответственно по табл. 9.1 и 9.2. Однако нужно иметь в виду, что указанные пара-
Таблица 9.1
Параметры установки для тепловых извещателей
| Высота установки | Площадь, контролируе- | Максимальное расстояние, м | |
| извещателя, м | мая одним извещателем, м2 | между извещателями | от извещателя до стены |
| до 3,5 3,5-6,0 6,0-9,0 | до 25 до 20 до 15 | 5,0 4,5 4,0 | 2,5 2,0 2,0 |
Таблица 9.2
Параметры установки для дымовых извещателей
| Высота установки | Площадь, контролируе- | Максимальное расстояние, м | |
| извещателя, м | мая одним извещателем, м2 | между извещателями | от извещателя до стены |
| до 3,5 3,5-6,0 6,0-9,0 10-12 | до 85 до 70 до 65 до 55 | 9,0 8,5 7,5 | 4,5 4,0 4,0 3,5 |
метры не могут превышать значений, указываемых в технических условиях и паспортах на эти изделия.
При наличии на потолке выступающих частей от 0,08 до 0,4 м, контролируемая одним извещателем площадь уменьшается на 25 %. В одном помещении должно быть не менее двух извещателей.
В помещениях шириной до 3 м расстояние между дымовыми извещателями допускается увеличивать до 15 м.
Автоматические пожарные извещатели одного луча (шлейфа) должны контролировать не более пяти смежных или изолированных помещений, расположенных на одном этаже и имеющих выход в общий коридор (помещение).
На предприятиях необходимо иметь запас пожарных извещателей в количестве не мене 10 % от числа установленных.
Приемные устройства систем пожарной сигнализации располагают в рулевой рубке или других местах, имеющих постоянную вахту. На предприятиях и в организациях приемные станции оборудуют в местах постоянного круглосуточного пребывания людей. Их назначение состоит в приеме сигналов от ручных и автоматических извещателей, контроле исправности системы, световом и звуковом оповещении о поступивших сигналах тревоги, автоматическом переключении на резервное питание при исчезновении основного.
В качестве приемно-сигнальных станций на судах используют устройства типа СПЛО-3ОМ, ТОЛ-10/50-8 на предприятиях и в организациях – ТЛО-30/2М, ТОЛ-10/100 (станция тревожная оптическая лучевая), ППС-1 (пульт пожарной сигнализации), ППС-3 и др.
Системы пожарной сигнализации после монтажа должны подвергаться специальным испытаниям. При этом на головных судах каждый извещатель подвергается воздействию симулирующего устройства, а на серийных судах – 10 % от установленных в каждом луче и каждый извещатель в помещениях с повышенной пожарной опасностью.
Тепловые извещатели проверяются нагревом воздуха в районе их размещения, при этом измеряют температуру и время, в пределах которого происходит срабатывание извещателя. Кроме того, контролируется работоспособность системы в целом.
Системы пожарной сигнализации должны находиться в исправном состоянии и постоянной готовности. В том помещении, где размещены приемные станции систем пожарной сигнализации, должна быть вывешена инструкция о порядке действий дежурного персонала при получении сигнала о пожаре и неисправности системы.
2. МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ РАБОТЫ
2.1. Лабораторную работу выполняет бригада в количестве не более двух студентов.
2.2. Перед началом выполнения работы изучите полностью настоящие методические указания, обратите внимание на устройство лабораторного стенда, типы пожарных извещателей. Подготовьтесь к записям – см. таблицу, размещенную в конце настоящих указаний, получите у инженера или лаборанта секундомер, либо используйте свои ручные часы с секундной стрелкой.
Лабораторный стенд, на котором выполняется работа, изображен на рис. 9.3. На стенде размещен макет промышленного здания, внутри которого в левой части установлены пожарный извещатель АТИМ-3 и воздействующий на него нагревательный элемент. За температурой нагрева извещателя можно следить по специальному термометру, установленному в непосредственной близости от извещателя. Показания термометра 11 снимаются через окно 5. Часть ограждающей конструкции макета здания выполнена прозрачной с тем, чтобы можно было наблюдать имитацию пожара с помощью красного света, включающегося примерно при 70 оС с помощью специального температурного реле. В верхней части стенда смонтированы приемное устройство 8 тревожной сигнализации типа «Сигнал-31», которое выдает сигнал тревоги на пульт централизованного наблюдения, а также управляет звуковым и световым сигнализаторами тревоги 9.
Все приборы лабораторного стенда – пожарный извещатель АТИМ-3, приемное устройство «Сигнал-31», звуковой и световой сигнализаторы 9 – соединены с сетью питания, между собой по действующим правилам устройства тепловой системы пожарной сигнализации.
На панели стенда в верхней части закреплены образцы некоторых типов пожарных извещателей: ДТЛ, АТИМ-3, АТП-038, ДПС-038, ИДФ-1М и др.
2.3. Последовательность выполнения работы.
2.3.1. Доложите инженеру (лаборанту) или преподавателю о готовности к выполнению работы.
2.3.2. Под наблюдением инженера (лаборанта) или преподавателя включите лабораторный стенд в сеть. Затем тумблером 1, повернув его вверх, подайте питание на систему пожарной сигнализации (при этом загорится сигнальная лампа 10), повернув тумблер 2 вверх, включите реле имитации пожара.
2.3.3. Запишите показания термометра 11. Поверните вверх тумблер 3 (при этом включается источник тепла) и одновременно с этим включите секундомер. Показания записывайте через каждые 30 с.
При включении тумблера 3 должна загореться сигнальная лампа 4.
2.3.4. При достижении примерно 65-70 оС включается имитация пожара – в окне 6 (см. рис. 9.3) загорится красный свет (запишите температуру и время, при которых это произошло), еще через некоторое время должны разомкнуться контакты пожарного извещателя АТИМ-3 и срабатывает звонковая сигнализация. Спустя 3-4 секунды после этого выключите тумблеры 1, 2, 3 – поверните их вниз и запишите в таблице время и температуру, при которой произошли размыкание контактов извещателя и срабатывание звонковой сигнализации.
2.3.5. Выключите лабораторный стенд из сети питания.
2.4. Указания по подготовке отчета о работе
2.4.1. Запишите цель проведения лабораторной работы.
2.4.2. Нарисуйте лицевую панель лабораторного стенда, укажите назначение тумблеров и приборов.
Рис. 9.3. Лабораторный стенд для испытания системы
Автоматической пожарной сигнализации
1 –тумблер подачи питания на систему сигнализации; 2 – тумблер включения
реле имитации пожара; 3 – тумблер подачи питания на устройство нагрева
воздуха; 4 – сигнальная лампочка; 5 – окно для обзора шкалы термометра;
6 – часть поверхности макета здания, выполненная прозрачной; 7 – макет
промышленного здания; 8 – приемное устройство сигнализации; 9 – блок
звонковой и световой сигнализации; 10 – лампа пожарной сигнализации;
11 – термометр.
2.4.3. Приведите таблицу показаний термометра, снятых через каждые 30 с с момента включения тумблера 3 источника повышенной температуры. Форма таблицы (см. табл. 9.3) приведена ниже.
Таблица 9.3
Форма таблицы для записи результатов выполнения
лабораторной работы
| Время, с | … | Время срабатывания имитации пожара | Время срабатывания сигнализации | ||||||||||||
| Пока- зания термо- метра, оС | Время срабатывания имитации пожара | Показа- ния термо- метра на момент срабатывания сигнализации |
2.4.4. По данным таблицы 9.1 постройте график контролируемого признака пожара (П) – зависимости температуры в зоне установки пожарного извещателя от времени t (время откладывайте по оси абсцисс), кривую П = f(t).
2.4.5. Изложите выводы об эффективности работы системы автоматической пожарной сигнализации (сработала ли сигнализация, при какой температуре это произошло, соответствует ли эта температура паспортной температуре срабатывания датчика (60 ± 10) оС, каково время обнаружения пожара - tобн..
2.4.6. Определите параметры установки и потребное число автоматических пожарных извещателей для защиты помещения с учетом исходных данных, приведенных в табл. 9.4. Вариант исходных данных должен соответствовать порядковому номеру лабораторного занятия с начала учебного семестра. Параметры установки определяйте по табл. 9.1 или 9.4. Потребное число извещателей определяйте исходя из геометрических соображений. Все полученные результаты приведите в отчете по форме табл. 9.4. Нарисуйте план помещения с размещением извещателей и с указанием расстояний между ними и отступов от стен. Необходимое к установке число извещателей Nуст ориентировочно определяют по выражению
где А и В – длина и ширина помещения, м;
а и в - отступы (расстояния) от стен, определяются по табл. 9.1 или 9.2;
r - расстояние между извещателями, м.
Если в приведенном выражении отношения (А-2а)/r или (В-2в)/r будут меньше единицы, то их рекомендуется округлить до единицы. Расчет включите в отчет.
3. М Е Р ЫБ Е З О П А С Н О С Т И
3.1. Строго соблюдайте изложенную в методических указаниях последовательность выполнения работы.
3.2. После окончания работы немедленно выключите тумблеры.
3.3. Помните, что чрезмерно продолжительное включение источника нагрева, размещенного внутри макета здания, создает опасность возгорания.
3.4. Не касайтесь мест соединения электрических проводов. Они находятся под напряжением 220 В. При каких-либо неисправностях в электрической схеме стенда докладывайте преподавателю или инженеру.
4. ВОПРОСЫПРОГРАММИРОВАННОГО КОНТРОЛЯ
ГОТОВНОСТИ К ВЫПОЛНЕНИЮ РАБОТЫ
1. Что послужило основанием для деления систем электрической пожарной сигнализации на лучевые и кольцевые (шлейфные)?
2. В какой цвет окрашивают корпуса ручных извещателей?
3. Какой тип пожарного извещателя исследуется в данной лабораторной работе?
4. Какова площадь, контролируемая одним тепловым пожарным извещателем?
5. На какой высоте должны располагаться ручные пожарные извещатели?
6. Какой метод обнаружения дыма используется в извещателе ИДФ-1М?
7. Через какой промежуток времени необходимо записывать показания термометра при испытаниях системы автоматической пожарной сигнализации?
8.Какой процент извещателей в луче должен подвергаться испытаниям на серийных судах?
9. Как называется время от момента срабатывания извещателя до момента выдачи сигнала на технические средства оповещения?
10. Каков контролируемый признак пожара у извещателей типа ИП (ИТМ) и ДТЛ?
5. ВОПРОСЫДЛЯ САМОПРОВЕРКИ ГОТОВНОСТИ
К ЗАЩИТЕ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ
1. Почему при устройстве лабораторного стенда термометр необходимо было разместить в непосредственной близости от пожарного извещателя?
2. Какие типы пожарных извещателей Вы знаете? В чем их преимущества и недостатки?
3. Какие требования предъявляются к размещению пожарных извещателей?
4. В чем преимущества и недостатки лучевой системы электрической пожарной сигнализации перед кольцевой (шлейфной)?
5. Каково содержание испытаний систем автоматической пожарной сигнализации?
6. На каких судах и предприятиях обязательно устройство систем автоматической пожарной сигнализации?
7. Каковы основные параметры автоматических пожарных извещателей?
8. Что понимается под временем обнаружения пожара?
9. Каково назначение приемных станций систем пожарной сигнализации?
10. Как определяется необходимый запас автоматических пожарных извещателей?
11. Сколько смежных или изолированных помещений, расположенных на одном этаже и имеющих общий выход в коридор, могут контролироваться автоматическими извещателями одного луча (шлейфа)?
Литература: [1], [2], [13], [14], [15].
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 10
ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОНЦЕНТРАЦИОННЫХ ПРЕДЕЛОВ