Автоматические датчики (извещатели).

ИССЛЕДОВАНИЕ ДАТЧИКОВ И СИСТЕМ

ПОЖАРНОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ

Методические указания к лабораторной работе

1. Цель работы –изучение устройства, принципа действия и надёжности датчиков и систем пожарной сигнализации.

Краткие теоретические сведения.

С пожарами как реальной угрозой человечество столкну­лось еще на ранних этапах развития цивилизации. Но и в на­стоящее время они являются одной из основных опасностей, унося ежегодно жизни десятков тысяч человек, оставляя миллионы людей без крова, причиняя миллиардные ущербы мировой экономике.

По данным мировой пожарной статистики, ежегодно в мире происходит 7-8 млн. пожаров, при которых погибают 70-80 тыс. человек и 500-800 тыс. человек получают ожоги и трав­мы. В развитых странах мира потери от пожаров и затраты на борьбу с ними ежегодно составляют около 1 % валового на­ционального продукта этих стран.

По числу пожаров Россия занимает в мире 4-5 место, но по чис­лу жертв пожаров - абсолютное первое, намного опережая все другие страны (как по абсолютным, так и по относитель­ным показателям).

Рост энергоемкости производств, применение новых ве­ществ и материалов, с порой неизученными пожароопасны­ми свойствами, износ промышленного оборудования, зданий и сооружений, пожарной техники, ведет к увеличению социального и материального ущерба от пожаров.

Особенно опасны пожары на предприятиях, где сосредото­чены большие запасы горючих газов жидкостей.

Распространенными причинами возникновения пожаров на производственных объектах являются:

- неосторожное об­ращение с огнем и нагревательными приборами;

- неисправность электрооборудования и электропроводки;

- нарушение правил эксплуатации электроприборов;

- неисправность технологического оборудования;

- нарушение правил проведения огневых работ;

- искрообразование при разрядах статического и атмосферного электричества;

- самовозгарание и самовоспламенение различных материалов и т.д.

 

Системы пожарной сигнализации. Датчики (извещатели).

Одной из форм противопожарной защиты объектов является применение на них систем пожарной сигнализации, которая обеспечивает противопожарный контроль и быстрое извещение о начале пожара.

Система пожарной сигнализации состоит из следующих основных элементов:

1. датчики (извещатели);
2. приемная станция;
3. проводная коммуникация;
4. источник электропитания.

Назначение перечисленных элементов:

Датчики (извещатели) обеспечивают контроль и выявление признаков пожара (повышение температуры в помещении, задымление, появление пламени).

Приемная станция обеспечивает прием электрического сигнала от датчика (извещателя) и срабатывание сигнализации оповещения о пожаре (звуковой и световой).

Проводная коммуникация обеспечивает связь между датчиками (извещателями) и приемной станцией.

Источник питания обеспечивает работу всей системы.

По способу приведения в действие пожарные извещатели делятся на ручные и автоматические.

 

Ручные пожарные извещатели.

Ручные пожарные извещатели применяются для скорейшего извещения о начавшемся пожаре с места расположения извещателя. Устанавливают извещатели на видных местах в производственных помещениях (коридорах, лестничных площадкках и т.п.) и вне их, для того, чтобы возникший вблизи пожар не мог препятствовать пользованием извещателем. Сигнал о пожаре подается нажатием кнопки расположенной на корпусе извещателя.

В настоящее время используются следующие типы пожарных кнопочных извещателей: ИПР; ИПР-3С; «Корбу»; «Корбу-2М»; «Гарант (ИП 535)» и др.

В эксплуатации продолжают находиться и более ранние модели ручных извещателей типа ПКИЛ-9.

Автоматические датчики (извещатели).

Автоматические датчики (извещатели) по признакам обнаружения пожара (тепло, свет, дым) делятся на:

- тепловые (температурные) датчики;

- световые (оптические) датчики пламени;

- датчики дыма;

- комбинированные.

Наибольшее применение в системах пожарной сигнализации на предприятиях нашли тепловые и дымовые датчики

Тепловые датчики в зависимости от принципа действия чувствительного элемента подразделяются на:

- максимальные тепловые пожарные, реагирующие на превышение температуры в охраняемом помещении выше установленного для датчика порогового значения (например выше + 50^оС);

- дифференциальные, реагирующие на скорость увеличения температуры в охраняемом помещении;

- максимально-дифференциальные высокой чувствительности.

В качестве чувствительного элемента в тепловых датчиках может использоваться биметаллическая пластинка, состоящая из сплава двух материалов с различным коэффициентом расширения. В случае повышения температуры в охраняемом помещении до определенного предела, пластинка выгибается и замыкает (размыкает) два электрических контакта, приводящие в действие звуковые и световые сигналы. Именно такой принцип работы заложен в пожарных датчиках типа МДПИ-028, АТИМ-1, АТИМ-3 идр. К недостаткам подобного типа датчиков (извещателей) можно отнести большую инерционность, ложные срабатывания в условиях вибрации, нестабильность работы из-за старения биметалла. Датчики многоразового применения.

Также в качестве чувствительного элемента используются две металлические пластинки контактной группы, спаянные между собой легкоплавким материалом (сплав Вуда). В его состав входят олово, кадмий, цинк, свинец. Изменяя соотношение элементов сплава, можно задавать температуру его плавления (60, 72, 92 ^оС и т.д.). Работа датчика основана на том, что при повышении температуры в зоне охраны датчика до заданного значения, легкоплавкий элемент разрушается и контактные пластинки размыкаются, заставляя срабатывать световую и звуковую сигнализацию оповещения. По такому принципу работают датчики (извещатели) ИП-104-1, ДТЛ и т.п. Датчики одноразового действия и при срабатывании заменяются новыми.

На практике в состав СПС включают датчики (извещатели) с чувствительным элементом на базе терморезисторов: АСТП, БСТ, АИСТ-1 и др. Недостатком этих приборов является зависимость температуры срабатывания от скорости движения воздушного потока и колебаний напряжения питания.

Датчики дыма разделяют по принципу действия на фотоэлектрические и радиоизотопные.

Фотоэлектрические датчики дыма срабатывают при условии ослабления светового потока частицами дыма (изменение прозрачности воздуха) или отражения света от частиц дыма. В результате изменяется величина силы тока вырабатываемого фотоэлементом датчика под воздействием встроенного источника света (лампочки). Это приводит к размыканию контактной группы и срабатыванию сигнализации оповещения.

К датчикам такого типа относятся ИДФ-1М, ИП-212-26У, ДИП-У, ИДПЛ-1 и др.

Радиоизотопные датчики дыма срабатывают при уменьшении проводимости среды облучаемой источником радиоактивного излучения, в случае появления в охраняемой зоне частиц дыма. Т.е, принцип их действия основан на изменении тока ионизации в ионизационной камере под воздействием продуктов горения (дыма). Изменение тока ионизации, приводит в действие электронные реле, которые включают систему световой и звуковой сигнализации.

По такому принципу работают датчики типа РИД-1, АДИ, РИД-6М и т.д.

Световые (оптические) датчики пламени срабатывают при появлении в охраняемой зоне открытого пламени. Регистрацию оптического излучения пламени производят в ультрафиолетовой или инфракрасной области спектра.

В качестве чувствительных элементов в датчиках используют фотоприемники, имеющие высокую спектральную чувствительность в ультрафиолетовой или инфракрасной области спектра и нечувствительные к видимому излучению. Это, достигается установкой в датчике оптических светофильтров. Датчики пламени являются малоинерционными устройствами обнаружения пожара. Они позволяют сократить до минимума время обнаружения очага горения, поскольку на процессе обнаружения не сказывается инерционность тепломассопереноса среды.

К датчикам такого принципа действия относятся датчики типа «Аметист», СИ-1,

СИ-2 и др.

Комбинированные пожарные датчики предназначены для обнаружения пожара по двум факторам:

- спектру пламени и повышению температуры;

- повышению температуры и появлению дыма (извещатели КИ-1, ДИП-1 и др.)

Контролируемая площадь датчика составляет 100…500 м². Чувствительным элементом по спектру пламени является фотодиод типа ФКД-8, сигнал от которого поступает на полосовой фильтр с полосой пропускания 5…15 Гц, что соответствует частоте пульсации пламени. Для контроля температуры может быть использован термистор. Датчик соединяется с СПС двухжильным проводом. В один луч может включаться до четырех датчиков.

Системами пожарной сигнализации оборудуют технологические установки повышенной пожарной опасности, производственные здания, склады, офисные, жилые здания и помещения.

 

5. Схемы соединения датчиков (извещателей) с приемной станцией СПС.

В зависимости от способа подключения пожарных датчиков (извещателей) в сеть применяются лучевые и шлейфные (кольцевые) схемы СПС (см. рисунок)

 

Приемная станция

Приемная станция

а) б)

 

 

Лучевая схема СПС Шлейфная (кольцевая) схема СПС

Лучевые схемы СПС представляют собой конструкцию с использованием электрических проводов (лучей) независимо друг от друга подключенных к приемной станции СПС. В каждый такой луч может быть включено определенное количество датчиков (извещателей) как автоматических, так и ручных. Это количество определяется техническими характеристиками СПС.

Шлейфные (кольцевые) схемы СПС с последовательным подключением датчиков (извещателей) в замкнутую цепь проводов, что позволяет уменьшить длину проводов и упростить монтаж схемы. Но каждый датчик (извещатель) должен иметь свой закодированный сигнал, а это требует применения специального кодового устройства. Сигнал имеет вид кодового знака на бумаге, типа азбуки Морзе. Это создает определенные трудности и неудобства при эксплуатации СПС. Поэтому на практике, они не получили широкого распространения.

Для исследования в лабораторной работе предлагаются две системы пожарной сигнализации с лучевой схемой включения датчиков (извещателей): станция «Сигнал-31» и судовая станция «ТОЛ-10/50».

 

1. Экспериментальная часть.

 

5.1 Исследование станции «Сигнал-31» см. рис.

 

 

Сигнал-31

= 24 V

 

 

 

 

» 220 В

» 220 В

 

 

» 220 В

 

Рис. 1- блок питания «ВС-24» с регулятором напряжения; 2- термокамера с датчиком

МДПИ-028; 3- датчик МДПИ-028; 4- датчик ДМД; 5- датчик ТС-2;

6- датчик ДТЛ; 7- приемная станция «Сигнал-31»; 8- извещатель ИДФ-1М;

9- ручной извещатель ПКИЛ-9; 10- преобразователь напряжения;

11- выключатель 220 В.

 

Проверка работоспособности станции:

 

- подайте питание » 220 В с розетки на лабораторный стенд;

- установите тумблер «Работа – Контроль» в положение «Контроль».Это соответствует режиму срабатывания датчика или обрыву луча;

- с выключателя (11) подайте » 220 В на станцию «Сигнал-31». Звуковой сигнал и мигание лампы свидетельствует о работоспособности системы.

- отключите выключатель (11);

- переведите тумблер в положение «Работа»;

- включите выключатель (11). Постоянное свечение сигнальной лампы свидетельствует, что система находится в дежурном режиме, т.е. в режиме охраны. Станция исправна.

Проверка работоспособности ручного извещателя ПКИЛ-9:

 

В положении тумблера «Работа» и включённом питании » 220В, нажатием кнопки приведите в действие извещатель ПКИЛ-9. Звуковой сигнал и мигание лампы свидетельствуют о том, что поданный с извещателя сигнал поступил на приемную станцию.