Извещатели пожарные пламени незаменимы для защиты от пожара объектов с наличием легковоспламеняющихся жидкостей и горючих материалов. Обычно это производственные и складские сооружения. Но не все извещатели пламени одинаковы, чтобы их эффективно применять нужно знать не только о их существовании, но и об особенностях их работы.
Что такое извещатель пламени?
Определение извещателя пожарного пламени (ИПП) дает
ГОСТ Р 53325-2012 «Техника пожарная. технические средства пожарной автоматики. Общие технические требования и методы испытаний»
Извещатель пожарный пламени — это автоматический пожарный извещатель, реагирующий на электромагнитное излучение пламени или тлеющего очага.
В отличие от дымовых и тепловых извещателей, он реагирует непосредственно на пламя при пожаре, на его электромагнитное излучение. Но диапазон электромагнитного излучения очень велик, а излучение пламени присутствует и в инфракрасном и в видимом и в ультрафиолетовом спектре, то отсюда плавно переходим к вопросу:
На чем основан принцип работы извещателя пламени?
Чтобы лучше понять принцип действия извещателей пламени и особенности их применения рассмотрим немного теории.
У любого открытого очага пламени есть два основных признака:
- электромагнитное излучение с ярко выраженными пиками на определенных длинах волн. При горении веществ содержащих углерод, образуются два пика интенсивности в ИК диапазоне на длинах волн — 2,7 мкм и 4,3 мкм. В УФ диапазоне такой пик приходится на длину волны 220 нм.
- мерцание языков пламени с частотой от 5 до 15 Гц из-за перемешивания продуктов горения и воздуха при неконтролируемом горении.
Эти два признака положены в основу обнаружения открытого очага пламени. Зная эти признаки можно также прогнозировать наличие помех на объекте, которые могут привести к ложным срабатываниям извещателя.
Типы извещателей пламени
В дополнение к общей классификации пожарных извещателей (пороговые — адресные, однопозиционные — многопозиционные, проводные — беспроводные и пр.) извещатели/детекторы пламени можно разделить по типам:
- односпектральные — ИПП с одним каналом обнаружения (УК или УФ);
- многоспектральные — ИПП с двумя и более каналами обнаружения (ИК и УФ или с двумя-тремя ИК-каналами).
Чтобы правильно выбрать извещатель пламени для применения в проекте следует понимать особенности функционирования ИК и УФ каналов:
Извещатели с ИК-каналом
Можно выделить три участка ИК излучения на который реагируют извещатели пламени с ИК-каналом:
- ИПП, которые регистрируют излучение с длиной волны от 4,2 — 4,4 мкм. а также низкочастотные пульсации ИК излучения. Такой детектор обнаруживает пламя, возникающее при горении углеродосодержащих материалов, так как они имеют пик излучения СО2 на длине волны 4,3 мкм.
- Многоспектральные ИПП, имеющие два или три инфракрасных канала, имеют опорные ИК каналы регистрирующие пики на длинах волн 4,0 мкм и 5,0 мкм. Эти опорные каналы служат для более достоверного выделения пламени на фоне помех и уменьшения ложных срабатываний, которые могли бы произойти в извещателе с одним ИК каналом.
- Пожарные извещатели пламени, которые регистрируют ближний ИК диапазон 0,7 — 1,1 мкм, обладают меньшей стоимостью, но они не защищены от большинства помех.
Извещатели с УФ-каналом
Если внимательно рассмотреть предыдущий график, то видно, что пик интенсивности УФ излучения очень мал по мощности и диапазону и возможно на него не стоит обращать внимание, но следующий график показывает, какими преимуществами перед ИК-каналом он обладает
На рисунке совмещены спектр излучения пламени и ИК излучения от абсолютно черного тела при разных температурах. Можно увидеть, что наибольшее влияние нагретые тела оказывают на ИПП в диапазоне длины волны менее 3 мкм, а длине волны 4,3 мкм оно гораздо меньше. УФ-канал такому влиянию нагретого тела не подвержен. УФ канал в детекторе пламени регистрирует электромагнитное излучение в диапазоне длин волн 180-260 нм. Для ультрафиолетового канала не играет роли, постоянное это излучение или мерцающее.
Учитывая, что на таких длинах волн УФ излучение от солнца практически полностью поглощается в атмосфере, на ИПП не влияет солнечное излучение и он может применяться на открытых площадках. Извещатели с УФ-каналом обнаружения обеспечивают быстрое обнаружение пламени — в течение 0,5 с.
Многодиапазонные извещатели пламени
Многодиапазонные или многоспектральные извещатели пламени с ИК и УФ каналом обнаружения, по устойчивости к ложным срабатываниям, находятся между односпектральными ИПП и извещателями с тремя ИК каналами. Но их помехозащищенность зависит от логики работы извещателей:
- ИК и УФ каналы подключены по логике И, то есть тревожное извещение формируется после срабатывания обоих каналов — это режим повышенной помехозащищенности.
- если каналы обнаружения подключены по логике ИЛИ (тревога формируется по одному из каналов, независимо от состояния второго) — режим очень слабой помехозащищенности, так как помехи по обоим каналам суммируются. Но при таком включении происходит обнаружение почти всех видов пожаров и извещатель имеет повышенное быстродействие за счет УФ канала.
Основные характеристики ИПП
- Угол обзора
Извещатели пламени могут изготавливаться с разным углом обзора. Чаще всего можно встретить зону обнаружения в виде конуса вершиной в 90°.
- Дальность обнаружения
По дальности обнаружения ИПП разделяются на классы в зависимости от того на каком расстоянии извещатель показывает устойчивое обнаружение очага пламени:
- 1-й класс — расстояние 25 м
- 2-й класс — расстояние 17 м
- 3-й класс — расстояние 12 м
- 4-й класс- расстояние в соответствии с ТД на ИПП
- Питание извещателя от отдельного источника питания, или питание по двухпроводной линии от ППКП.
- Ток потребления извещателя.
- Диапазон рабочих температур окружающей среды.
- Степень защиты оболочкой.
- Обычное или взрывозащищенное исполнение.
- Наличие подогрева. Подогрев увеличивает температурный диапазон работы извещателя, а так же может препятствовать выпадению конденсата и росы на оптическом фильтре.
- Самотестирование. Некоторые извещатели имеют встроенные системы самотестирования: проверка входного напряжения питания, внутрисистемные ошибки программы, встроенные лампы для тестирования исправности сенсоров и целостности/запыленности оптических фильтров.
- Выходы. У извещателей пламени возможен разный набор выходов для подключения к ППКП или иным системам: выход «сухие контакты» — релейные выходы Пожар и Неисправность; выход RS-485 Modbus; токовая петля 4-20, HART, собственный протокол обмена с системой.
- Адресность извещателя
Обозначение извещателя пламени на чертежах
Условное графическое обозначение (УГО) извещателя пожарного пламени приведено в
РД 25.953-90 Системы автоматические пожаротушения, пожарной, охранной и охранно-пожарной сигнализации. Обозначения условные графические элементов связи
Применение извещателей пламени
Извещатели пламени обязательны к применению на объектах, где на начальной стадии пожара предполагается появление открытого пламени или перегретых поверхностей. основная область применения конечно же:
- горение горючих жидкостей (ГЖ) и легковоспламеняющихся жидкостей (ЛВЖ);
- горение металлов;
- горение газов.
ИПП могут быть использованы для локального обнаружения пожара (возгорание агрегатов, установок и т.п.).
Извещатели пламени могут быстрее обнаружить пожар, чем дымовые или тепловые извещатели, в силу того, что концентрация дыма или предельная температура в месте установки такого извещателя достигается в течение большего времени, чем требуется для обнаружения пламени.
При выборе следует учитывать достоинства и недостатки обнаружения пламени по ИК и УФ каналу.
УФ излучение больше ослабляется, чем ИК при прохождении сквозь пыль, газ и дым.
Извещатели с ИК-каналом меньше подвержены солнечному излучению, но следует учитывать, что в зоне обнаружения извещателя не должно быть предметов с малой частотой колебаний (качающиеся ветки деревьев, мигалки, вращающиеся маячки и пр.) , иначе это может привести к ложным срабатываниям.
ИК-канал чувствителен к излучениям вибрирующих нагретых объектов, например: коллектор дизельного генератора.
ИПП с ИК не чувствительны к рассеянному излучению от сварочных работ, а при наличии двух или трех ИК-каналов не реагируют на излучение от дуговой сварки и другие вышеперечисленные помехи.
Извещатели с каналом обнаружения в диапазоне длин волн 0,7-1,1 мкм рекомендуется устанавливать во внутренних помещениях, где отсутствуют отблески солнечных лучей с водной поверхности. Также следует помнить, что в диапазоне длин волн до 3 мкм присутствует множество фоновых помех.
Извещатели пламени с УФ каналом в диапазоне 180-260 нм регистрируют и постоянное и мерцающее излучение. такие извещатели могут использоваться не только для обнаружения пламени от углеродосодержащих веществ, но и для обнаружения неорганических пожаров, горения водорода и серы. В то же время существует весьма пространный список газов, которые уменьшают чувствительность по УФ-каналу.
При этом учтите, что УФ-излучение сильно поглощается дымом, пылью, масляными пленками, что снижает чувствительность извещателя. Также он чувствителен к помехам от сварки, галогеновых ламп, рентгеновским лучам, статическим разрядам и пр.
Особенно такие извещатели не следует применять в помещениях, где на начальной стадии пожара возможно сильное выделение и накопление дыма.
Наибольшую ИПП показывают при защите:
- помещений с высокими потолками или перекрытиями (ангары, склады, машинные залы);
- там где возможно быстрое распространение пламени (гаражи, склады ГЖ и ЛВЖ, объекты транспортировки нефти и пр.;
- объекты с большими материальными ценностями;
- открытые технологические площадки с наличием горючих материалов.
Сколько извещателей пламени устанавливать?
По требованиям нормативных документов количество устанавливаемых извещателей пламени следует рассчитывать исходя из максимально допустимого расстояния между контролируемой поверхностью и ИП, с учетом класса чувствительности и значения угла обзора. Учитывая, что для повышения достоверности ИПП подключаются по логической схеме «И» (алгоритм С) требуется устанавливать не менее двух извещателей для контроля защищаемой зоны.
ИПП должны просматривать эту зону с разных направлений так как любое препятствие создает «мертвую» зону и для ИК и для УФ каналов.
Один извещатель допускается устанавливать только для контроля локального обнаружения пожара (отдельно стоящего оборудования или установки).
Проверка извещателей пламени
В ходе эксплуатации и обслуживания ИПП необходимо проводить периодическую проверку их работоспособности. Сделать это можно двумя способами:
- развести в зоне обнаружения извещателя тестовый очаг пожара (ТП), согласно ГОСТ Р 53225-2012;
или
- воздействовать на ИПП тестовым фонарем, которые выпускают производители извещателей пламени.
Второй способ. конечно предпочтительнее.
Кстати с помощью извещателей пламени в сочетании с видеоканалом можно определять координаты расположения открытого пламени и управлять роботизированными лафетными стволами и комплексами. О том с какой точностью определяются координаты можно узнать из видео:
*Статья создана по материалам НПФ «Полисервис» и НТЦ «Орбита».
Статья безусловно очень интересная и Вы обязательно должны поделиться ею в социальных сетях.
