吸气式火灾探测器在烟草行业应用(中)
作者:谊信(AVA)    发布于:2011-09-06 08:52:09    浏览 (2061)
摘要:吸气式烟雾探测系统在烟草仓储及生产车间的应用
2.2红外对射式感烟探测器

    针对传统点式设备对高大空间的保护无法符合国家相关法规规定的情况,很多厂家开始考虑研发红外对射探测系统。红外对射系统的运行原理是:当其所属发射器与接受器之间的红外线被烟雾遮挡时,接受器所接收到的光强度会发生衰减,报警器以此判断烟雾的存在,并发出报警信号。它是在没有更先进的适用于高大空间火灾探测报警产品的上个世纪90年代推出的。红外对射烟雾报警设备虽然在一定程度上解决了探测设备的合法安装高度问题,常应用于大空间高举架场所,但在实际应用中,同样存在许多无法克服的弊端。

 2.2.1发现火情晚,与点式探测器相比没有改善。红外对射探测系统在实际使用中,为了保证其探测功能的实现,要求在红外发射端与接收端之间无遮挡。这就要求仓库内的货架、货物、作业机械(如行车)均不得安装或移动至发射端与接收端之间,否则将引起误报。因此,系统在安装过程中,为了避免这些可以诱发误报的因素,设备大都安装在车间、仓库等高大空间的天花板上。这将面临与传统点是报警设备相同的问题---烟雾到达路程长、过程中易稀释飘散等造成报警时间晚,探测容易受到各种因素的影响。红外对射式探测器还因为屋顶太阳照射后的热屏障效应(详见《火灾自动报警系统设计规范》[5]GB50116-98的8.1.11条文说明),很难把握合适安装高度,探测效果进一步受到影响。火灾时,该热屏障在烟和气流通向探测器的道路上形成障碍,特别是带有金属屋顶的仓库,使烟在热屏障下边开始分层。在冬天,降温作用也妨碍烟的扩散。因此,烟雾分层现象可能造成的探测盲区问题同点式探测器一样没有有效解决。

    2.2.2报警灵敏度低。不具备在火灾阴燃无可见烟或只有少许烟阶段及早发现火情的能力。红外对射探测系统的报警灵敏度一般为30-50%减光率(详见常用的西门子、松下、盛赛尔对射探测器产品技术资料),个别激光红外对射探测系统灵敏度可达20%减光率(如通用电气GS9108),甚至远比点式感烟3-5%减光率灵敏度差,这又进一步加剧因为大空间安装高度高造成的反应慢,发现火情更晚。这对保护普遍是高价值仓储、生产场所的烟草企业来说无疑是非常致命的缺点。在工程应用实际中,通常只能用专门的减光片来测试红外对射探测系统的报警,而很少用模拟火灾烟雾测试,就是因为难达到报警所需要的烟雾浓度,或者说要人工安全释放足够的烟雾来达到所需的报警浓度很不安全。因为在已经使用中的高价值易燃物比较多的大空间环境,模拟大量火灾烟雾产生的试验风险很大。因此,从某种意义上说,红外对射探测系统是牺牲探测灵敏度换来大空间高安装高度应用,是用时间换空间(报警延迟换高大空间应用),是当时技术条件下的无奈之举。

    2.2.3易产生误报和故障。红外对射系统所采用的探测方式,很容易被意外移动至其发射和接收端之间的物体引发误报。这在生产车间、仓储的应用场所极易发生:比如装载货物的叉车、闯入烟库的飞鸟、作业造成的灰尘、阳光照射的干扰等。而红外对射系统往往容易因为安装支架的形变、墙体的轻微变形、行车运行振动等造成光束偏移,受光量锐减出线故障,需要重新费时费力校准。

    2.2.4系统维护困难。由于红外对射系统要避开各种遮挡,所以安装位置会相对较高,特别是在高架库,安装完成以后,在没有专用设施的前提下,人员很难对安装在高处的设备进行维护和检修。烟库高墙上红外对射的维护需要12米高梯,4人协力方可胜任,并且往往需要厂家技术人员配合才能重新校准光束,密封杀虫期间人员还不能进入,总之这样的维护是危险又费时费力。

    2.2.5安装应用困难。在实际应用过程中,烟库的红外对射烟雾探测器会暴露在腐蚀性气体之下,为解决这个问题,探测器需要安装在“密封”的罩子里实现防腐。尽管如此,接头、线缆部分仍然还是会暴露在腐蚀性气体之中,于是,需要在外墙走管线和密封接头、进出孔洞,环氧树脂、玻璃胶、密封胶等等都要用上。而墙外的高空作业相对困难,使用的PVC线管很难耐受风吹日晒的老化,几年后脆裂需要更换。如果使用一般镀锌钢管造价高且易在3年以后出现雨水腐蚀锈迹。以往的经验已经告诉我们,这种复杂的“防腐蚀”工艺往往会有个别地方出现“疏漏”,造成探测器或线路接头腐蚀出现故障。另一方面,烟库往往分布在高雷暴的山坡或山脊上,避开杀虫剂影响而在室外走线将面临棘手的消防设备防雷问题,从而造成年复一年的夏季,往往是红外对射烟雾探测系统遭受雷击瘫痪的轮回,无形中增加许多的维护和管理成本。

    2.3火灾图像报警系统

    随着科技的进步,一些新的消防探测技术也被应用在卷烟生产、仓储等企业当中,其中火灾图像报警系统在这些应用中,具备一定的代表性,并且也在很多国内的烟草企业中得到了一些应用。火灾图像报警系统分为双波段和普通摄像型两种。双波段火灾图像报警系统是将普通彩色摄像机与红外线摄像机结合在一起,对保护区域内的图像、温度进行监视,并将现场情况通过与主机内部的燃烧模型加以比较,判断火灾的发生。此项技术的应用,解决了高大空间内部火灾探测器探测高度的问题,并能够直观发现火灾的准确位置,但在实际应用中,由于系统采用摄像机作为探测探测手段,也存在一定的问题。

    2.3.1首先,由于系统以普通摄像机观察可见烟和明火的产生加上利用红外摄像机观测燃烧所产生的高热红外辐射作为报警依据来判断火灾的发生,所以,系统在火灾发生的早期,既没有可见烟、明火,也没有大量热量产生的阶段,就不能提供可靠的早期报警,从而错过消灭火灾隐患的最佳时机。

    2.3.2其次,由于采用类似人眼观察的探测方式,要求系统的双波段摄像机前方无任何遮挡,才能实现有效探测,因此,在车间,仓库等应用环境里,为了避免产生探测死角,往往需要多套系统交叉布置,并需要和其他报警系统组合使用,而一些临时安置的物品,特别是靠近摄像机的物品也会造成意外的探测死角,影响报警效果。

    2.3.3另外,受摄像机分辨能力的影响,对保护区域内部距探测摄像机较远位置上的火灾,因为火灾初期产生的烟温变化微小,系统无法提供可靠及时的判断,往往要火灾发展到一定阶段才能报警,影响报警的灵敏度和及时性。

    2.3.4应用于烟叶库时,同样需要采用十分可靠的密封防护措施,以避免磷化铝对设备造成破坏。同红外对射系统一样,因密封防腐蚀造成的安装、维护困难等同样存在。

    2.3.5夜间的可靠报警还有困难。夜间自然光线不足,往往需要补充照明,满足摄像头最低照度,并要求配置智能控制的照明系统,自动开关光源(烟库数量多且平时无人值守)。由于车间、烟库都是大面积场所,能源浪费比较严重。夜间照度下降后,往往系统的报警灵敏度也会下降或者易造成误报警。

    2.3.6环境适应性不足。多数摄像报警设备只能使用固定焦距的摄像头并且不能旋转扫描观察,只能监视“死”的固定场景,且场景内的物体变化后(即背景变化后)需要重新设定系统,使用比较繁琐。

    三、吸气式烟雾报警系统介绍

    随着科技的发展,高灵敏吸气式(又称“空气采样”)烟雾探测技术的出现为烟草场所的火灾探测带来了希望,它以其先进的技术和独特的探测方式成为烟草生产车间、高架物流库、烟库的保护神。首先,它可以尽早探测到火情,及时采取措施,以保证重要工作不中断,其次是可以减少自动灭火系统不必要的启动;三是保证在传统探测方式不适宜的场合的探测;四是降低维护费用;五是更充分地争取时间,保证人员安全。

    3.1火灾发展趋势与吸气式报警系统探测范围

  众所周知,火情的发展一般分为四个阶段:不可见烟(阴燃)阶段、可见烟阶段、可见火光阶段和剧烈燃烧阶段。上图展示了火灾的整个演变过程。传统的火灾报警系统通常在可见烟阶段才能探测到烟雾,发出警报,此时火情造成巨大经济和财产损失已不可避免。请注意!在此之前,不可见烟阶段给我们提供了充裕的时间,吸气式烟雾探测系统可以及早探测险情,并控制火情的发生和曼延。吸气式烟雾探测系统在火灾的初始阶段(即不可见烟阶段)就可提供多达三级的警报信号。可以根据需要进行设置,使吸气式探测系统在“预警”或“火警1”时启动预作用充水,火警2时启动灭火装置,从而在火灾的初始阶段遏止火灾的进程。</p>

    3.2吸气式烟雾探测系统工作原理

    火灾发生的前兆一般有烟的产生,越早探测到烟雾,越能更快地起到报警的效果。为了达到这一目的,吸气式烟雾探测系统一改传统点式探测系统等待烟雾飘散到探测器被动进行探测的方式,而是采用新的理念,即主动对空气进行采样探测,当保护区内的空气样品被吸气式烟雾探测系统内部的吸气泵吸入采样管道,送到探测器进行分析,如果发现烟雾颗粒,即发出报警。

 吸气式烟雾探测系统的具体工作流程是空气由采样管道进入吸气式烟雾探测系统通过过滤器,吸气泵再送入激光探测腔,探测信号送到控制显示单元。这期间还经过二次过滤的空气保持激光腔内光学部件的清洁。

    吸气式烟雾探测系统是如何做到及早发现火情的呢?

高架物流库中的分层探测

 它主要基于该系统的两个主要特性,第一,主动采样的探测方式,吸气式烟雾探测系统可以突破气流屏障,最大限度地接近保护对象,甚至可以深入到保护对象内部,确保在最早时间发现火灾隐患。二是吸气式烟雾探测系统具有的高精度激光探测器。我们知道,不同物质燃烧所产生的烟雾粒子大小是不一样的。而不同大小的粒子,在被光源照射时,其散射模式是不同的。这就给探测烟雾粒子带来了困难。因此,采用简单探测方法的传统点式探测器很难,或者说不能对各种不同的物质燃烧都能进行良好的探测。该系统则采用了VISION公司独创的‘三维’观测技术,采用二个散射光接收口,从两个经过科学选择的位置进行探测,除进行计数外,同时还对散射光的量值进行测量,再经过其特有的方法计算,可以发现小到0.01μm,大到20μm的烟雾粒子。其探测灵敏度高达0.0015%obs/m,比传统点式探测器约3%~~5%obs/m灵敏度高1000倍,并且对绝大多数物质燃烧产生的烟雾都一样敏感。一般情况下,火灾发生是经过发热、冒烟、燃烧等一个过程的,而火灾的酝酿过程相对较长。吸气式烟雾探测系统利用其独特的探测方式,可以在非常早的阶段发现火灾前兆,从火灾发展过程的典型曲线可以看出,吸气式烟雾探测系统的4级报警覆盖了火灾发生的各个阶段,比其他报警方式均提前很多。据国外资料统计,一般火灾吸气式烟雾探测系统可提早报警4~~11小时,为及早发现火情,及时采取措施争取了时间。总之,吸气式烟雾探测系统可以对微小的尚处于阴燃状态的隐患提供极早期报警,也可以对快速发展的火灾提供及时的响应。此外,吸气式烟雾探测系统还可以根据采样的积累提高灵敏度进行火灾探测。它通过管网上的采样点进行空气采样,探测器对各个采样点提供的烟雾总量进行累积检测,从而提供极早期的火灾探测。

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