Пожарная охрана. Средства огнетушения

Наибольшее распространение  в автоматических системах пожарной сигнализации получили тепловые и дымовые пожарные извещатели. Это объясняется как спецификой начальной фазы процесса горения большинства пожароопасных веществ, так и относительной простотой схемных и конструктивных решений этих извещателей.

В тепловых пожарных извещателях широко используется термоэлектрический эффект, явления изменения при определенных температурах магнитных свойств ферромагнитных материалов, механических свойств легкоплавких спаев, электропроводности полупроводниковых материалов, линейных размеров металлов и др.

Тепловые пожарные извещатели наиболее эффективны когда определяющим фактором пожара является тепловыделение.

Точечные тепловые пожарные извещатели максимального действия, чувствительным элементом которых  являются герконовые реле, температурное  реле на основе «эффекта памяти металла», а также иные контактные извещатели недороги, но обладают значительной инерционностью, они срабатывают при достижении на защищаемом объекте определённой температуры, и не позволяют обнаружить пожар в первоначальной стадии развития. В связи с этим в настоящее  время производство наиболее дешёвых  тепловых пожарных извещателей максимального  действия типа ИП 103, ИП 104, ИП 105, резко  сокращено и применение ограничено.

В п. 7.3.3 СНиП 31-01-2003 [4] предписывается устанавливать в прихожих квартир  зданий высотой более 28 м тепловые пожарные извещатели с температурой срабатывания не более 52 oС. Данному требованию как раз отвечают тепловые пожарные извещатели максимального действия, не понятно только из каких соображений разработчики СНиПа указали температуру срабатывания извещателя не более 52 oС, ведь согласно НПБ 85-00 [10] минимальная температуру срабатывания извещателя 54 oС.

Необходимость обнаруживать пожары в ранней стадии и в любой  точке по длине защищаемого объекта  привела к созданию термокабелей, которые представляют собой по существу непрерывный, распределенный по длине  объекта пожарный извещатель. Созданные  и используемые в промышленности образцы термокабелей (например, “Алармлайн”, “Протектовейер”) генерируют предупредительный  или аварийный сигнал при нагреве  воздушной среды до температуры, соответствующей плавлению изоляции металлических жил термокабеля.

Примером линейного теплового  пожарного извещателя является линейная система сигнализации Аlаrmliпе LНD 4 фирмы “KIDDE”. Устройство обнаружения пожара имеет сенсорную длину чувствительного элемента 300 м (максимальная длина 1,5 км), слабо чувствительного по отношению к механическим и химическим воздействиям, коррозии, влажности, пыли и пригодного для применения во взрывоопасных зонах. Данная система состоит из двух компонентов: сенсорной линии и блока обработки результатов измерения. Сенсорная линия системы состоит из четырех медных проводов. Они покрыты материалом цветного кодирования с отрицательным температурным коэффициентом и имеют огнестойкую наружную оболочку. Провода сенсорной линии в конце соединяются друг с другом и герметически уплотняются таким образом, что возникают две петли. Обе петли постоянно контролируются. Разрыв или короткое замыкание вызывают аварийный сигнал в блоке обработки результатов.

При повышении температуры  изменяется электрическое сопротивление  между обеими петлями; с повышением температуры сопротивление уменьшается. Это изменение распознается блоком обработки результатов, который  при превышении установленной температуры  реагирования включает аварийный сигнал.

Применение линейных тепловых пожарных извещателей наиболее эффективно в кабельных каналах, электроподстанциях, высокостеллажных складах, морских  судах, ангарах, фальшполах компьютерных залов, в транспортных тоннелях. Линейный извещатель точно определяет местонахождение  точки перегрева, в любом месте  этих сооружений, а также выдерживает  агрессивное воздействие окружающей среды.

Импортные термочувствительные  кабели относительно дороги, не согласуются  с отечественными приёмно-контрольными приборами, восприимчивы к электромагнитным наводкам.

В связи с вышеизложенным представляет интерес использование  в системах пожарной сигнализации волоконно-оптических световодов.

Первые сведения об использовании  за рубежом волоконно-оптических световодов в качестве термодатчиков появились  в 70-х годах прошедшего столетия. Датчики рекомендовалось применять  в тех случаях, когда традиционные термопреобразователи подвержены влиянию  микро – и высокочастотных  волн, вихревых токов и т.д.

В середине 90-х годов, в  США были внедрены волоконно-оптические линейные тепловые извещатели различных  наименований и принципов действия. Самым известным является датчик типа “Оптический с измерением коэффициента отражения методом совмещения прямого  и отраженного испытательных  сигналов” (Optical Time Domain Reflectomery, OTDR), работающий по принципу измерения процентного  соотношения обратного рассеяния  излучения по длине извещателя. Высокая  стоимость микропроцессорных управляющих  устройств в данном извещателе существенно  ограничивает их область применения.

Достижения последних  лет в области создания волоконно-оптических датчиков позволили институту «Гипроуглеавтоматизация» Комитета по угольной промышленности при Министерстве топлива и энергетики РФ комплексно подойти к созданию и организации производства волоконно-оптических тепловых линейных пожарных извещателей  и систем сигнализации, отличающихся:

- невосприимчивостью к электромагнитным полям;

- пожаро- и взрывозащищенностью;

- электробезопасностью;

- отсутствием ложных срабатываний;

- встроенной самодиагностикой состояния системы;

- простотой монтажа на  объекте;

- малыми эксплуатационными расходами;

- высокой чувствительностью  и стабильностью работы;

Принцип работы следующий: в  волоконно-оптический кабель посылается световой импульс. В отсутствии заметных температурных градиентов вдоль  кабеля импульс отражается от конца  световода и возвращается через  время, определяемое двойной длиной световода. При наличии температурных  изменений на любом участке световода, часть энергии светового импульса отражается на другой длине волны. Регистрируя  по принципу радиолокации время возврата импульса, определяется координата аномалии. Измеряя амплитуду сигнала отраженного  импульса на смещенной частоте, определяется температура в месте аномалии и ее градиент.

Измеряемыми параметрами являются:

- превышение градиента  нарастания температуры по отношению к некоторой заданной величине;

- абсолютное значение  температуры в любом месте  на длине волоконно-оптического  кабеля;

- координата места температурной  аномалии.

Монтаж системы сводится к прокладыванию кабеля внутри и  вне объекта и подключению  его к блоку управления и регистрации. Это существенно упрощает монтаж системы противопожарной защиты, экономя множество медных проводов.

Анализ производства и  применения тепловых пожарных извещателей  в России и за рубежом позволяет  сделать вывод о перспективности  максимально-дифференциальным и линейных пожарных извещателей.

Дымовые пожарные извещатели, наиболее широко используемые у нас  в стране и за рубежом, по принципу действия разделяются на ионизационные (радиоизотопные) и фотоэлектрические.

Радиоизотопные дымовые пожарные извещатели (ИП 211) в качестве чувствительного элемента имеют дымовую камеру с размещенными в ней двумя электродами (анодом и катодом) и капсулы с радиоактивным элементом (плутоний, америций). В дежурном режиме воздух в камере ионизирован и между электродами возникает ионизационный электрический ток (Iи). При попадании в камеру частиц дыма степень ионизация уменьшается и ток между электродами пропадает. Блок обработки сигналов регистрирует изменение тока и вырабатывает сигнал “Пожар”. 
К достоинствам этих извещателей можно отнести практически одинаковую способность реагировать как на светлый, так и на темный дым.

Фотоэлектрические дымовые пожарные извещатели (ИП 212) подразделяются на точечные и линейные.

В точечных фотоэлектрических  дымовых пожарных извещателях используется принцип действия, заключающийся  в регистрации оптического излучения, отраженного от частиц дыма, попадающих в дымовую камеру извещателя. Точечные фотоэлектрические дымовые пожарные извещатели имеют высокую чувствительность к светлому и серому дыму, но обладают несколько худшей чувствительностью  к темному дыму, который плохо  отражает электромагнитное излучение  источника света.

Устройство линейных дымовых  пожарных извещателей основано на принципе ослабления электромагнитного потока между разнесенными в пространстве источником излучения и фотоприемником под воздействием частиц дыма. Прибор такого типа состоит из двух блоков, один из которых содержит источник оптического излучения, а другой – фотоприемник. Оба блока располагают  на одной геометрической оси в  зоне прямой видимости.

К достоинствам линейных дымовых  извещателей можно отнести большую  дальность действия (до 100 м). Линейные дымовые пожарные извещатели хорошо реагируют как на темный, так и  на серый дым. 
К недостаткам следует отнести необходимость прямой видимости между источником и фотоприемником и накопление пыли на линзовой оптике или защищающих конструктивных элементах.

Уже несколько лет как  на Российском рынке появились аспирационные дымовые пожарные извещатели.. Основное отличие аспирационных дымовых пожарных извещателей от обычных дымовых состоит в том, что имея в своём составе вентилятор (аспиратор), через дымовую камеру извещателя постоянно прокачивается и анализируется воздух из защищаемого помещения. Забор проб воздуха из помещений осуществляется через систему трубопроводов имеющую калиброванные всасывающие отверстия. Такая система забора воздуха позволяет повысить чувствительность аспирационного извещателя по сравнению с обычными от 100 до 300 раз.

Технология определения  наличия дыма в дымовой камере зарубежных извещателей используется либо обычная оптико-электронная, либо лазерное сканирование.

Использования аспирационных  извещателей, как у нас в стране так и за рубежом показывает, что  чувствительность и помехозащищенность таких извещателей выше чем у  традиционных точечных оптико-электронных  дымовых пожарных извещателей.

Вызывает определённый интерес  применение аспирационных извещателей  для защиты многоэтажных зданий, причём перфорированный заборный трубопровод  можно располагать непосредственно  в вентиляционных каналах или  в шахтах в которых проложены  инженерные коммуникации. Наличие в  аспирационных извещателях систем фильтрации воздуха позволяет до минимума снизить вероятность ложных срабатываний.

Как никогда остро стоит  в стране вопрос о пожарной защите образовательных учреждений, школ-интернатов, специализированных учреждений для воспитанников-инвалидов. Естественно установки активного пожаротушения для этих целей использовать не целесообразно. Речь может идти только о системах сверхраннего обнаружения пожара. Учитывая специфику учреждений, применения обычных извещателей потребует их «антивандального» исполнения, не исключены также ложные срабатывания из-за детской шалости и любознательности. Применение трубной разводки аспирационных извещателей снимает указанные проблемы.

Единой нормативной документации по применению аспирационных дымовых  пожарных извещателей на данный момент нет.

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 излучение помехи небольшой  интенсивности вызывает срабатывание извещателя. Поэтому в пожарных извещателях  пламени используются чувствительные элементы имеющие избирательную  спектральную характеристику .

Извещатель пламени пожарный – прибор, реагирующий на электромагнитное излучение пламени или тлеющего очага (НПБ 72-98 [7]). Чувствительный элемент  – преобразователь электромагнитного  излучения в электрический сигнал – реагирующий на электромагнитное излучение пламени в инфракрасном 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.

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.

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. 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.