Линейные дымовые извещатели незаменимы для защиты производственных цехов, складов, ангаров, тоннелей, спортзалов и прочих помещений, где установка точечных извещателей сложна, а порой невозможна или нецелесообразна из экономических соображений.
Принцип действия двухкомпонентного линейного извещателя
Принцип работы линейного извещателя можно понять из рисунка 1. На противоположных стенах защищаемого помещения, под потолком располагаются приемник и передатчик инфракрасного сигнала. ИК-диапазон используется для снижения помех от искусственного и естественного освещения, а для снижения токопотребления используется импульсный сигнал. Сигнал передатчика фиксируется приемником. В случае возникновения возгорания дым поднимается к потолку, постепенно увеличивая заполняемую им площадь. Прохождение сигналов передатчика через задымленную среду сопровождается их затуханием. В приемнике вычисляется отношение уровня текущей величины сигнала к уровню сигнала, соответствующего оптически прозрачной среде. Как только отношение достигает установленного порога, формируется сигнал «Пожар», который по шлейфу транслируется на приемно-контрольный прибор (ПКП).
Рис.1
На сегодняшний день существует два основных варианта конструкции линейных извещателей. Это двухпозиционные или двухкомпонентные извещатели и однопозиционные или однокомпонентные извещатели. У двухпозиционного извещателя приемник и передатчик выполнены в отдельных корпусах и при монтаже устанавливаются на противоположные стены, как показано на рис. 1.
Однопозиционные извещатели состоят из блока приемопередатчика и пассивного рефлектора. Выше был описан принцип работы двухкомпонентного извещателя. Принцип работы однокомпонентного линейного извещателя отличается от двухкомпонентного только тем, что импульсный сигнал проходит контролируемую зону два раза: от приемопередатчика до рефлектора и обратно (рис. 2).
Особенности конструкции
В качественных линейных извещателях используются оптические системы с достаточно узкими диаграммами направленности, что приводит к определенным трудностям при юстировке и эксплуатации. Результатом юстировки линейного извещателя является нахождение таких положений приемника и передатчика, при которых обеспечивается максимум переданного сигнала. Для двухпозиционных извещателей этот процесс более трудоемкий. При эксплуатации изменение положения приемника или передатчика приводит к отклонению диаграммы направленности и, как следствие, к снижению уровня сигнала и формированию ложного срабатывания, выход в такой ситуации – переюстировка. Соответственно, целесообразно устанавливать приемник и передатчик двухкомпонентного извещателя на капитальные конструкции. Также для двухкомпонентного извещателя необходимо обеспечить стабильный уровень сигнала передатчика во всем диапазоне рабочих температур и напряжений питания, так как снижение уровня сигнала передатчика приведет к формированию ложного сигнала «Пожар». Для обеспечения работы двухкомпонентных извещателей при различных дальностях обычно нужно использование нескольких уровней сигнала передатчика и регулировка усиления приемника, что требует дополнительного внимания к настройке и юстировке. При установке в одном помещении параллельно нескольких линейных извещателей необходимо исключить попадание на приемник сигналов от соседних передатчиков.
По-другому обстоят дела с однопозиционными дымовыми линейными извещателями (рис. 2). Размещение приемника и передатчика в одном блоке обеспечивает возможность автоматического выбора диапазона измерения уровня сигнала при юстировке, автоматическую подстройку уровня излучения передатчика и коэффициента усиления приемника в зависимости от дальности контролируемой зоны.
Рефлектор таких извещателей является пассивным, т. е. не требует питания и юстировки. Такая особенность позволяет упростить процесс монтажа и юстировки. Сам рефлектор представляет собой катафот, состоящий из большого числа призм, структура которых обеспечивает отражение сигнала в направлении источника. Рефлектор допускает установку на некапитальные и даже вибрирующие конструкции. У современных однопозиционных извещателей допускается изменение положения рефлектора в пределах ±10°.
При больших углах уровень отраженного сигнала снижается за счет уменьшения эквивалентной площади рефлектора. Кроме того, современные однопозиционные извещатели имеют временную селекцию сигналов, что позволяет использовать один рефлектор на два-три извещателя (при их близком расположении). Это может быть особенно актуально, если от извещателей формируется сигнал на управление автоматикой здания, системой пожаротушения, системой оповещения.
Чувствительность и ее контроль
Чувствительность линейного извещателя определяется аналогично оптическому точечному, но характеризуется значением оптической плотности среды для установленной максимальной дальности, при которой извещатель срабатывает.
Современные линейные извещатели имеют несколько порогов чувствительности и компенсацию запыления оптики, что позволяет учесть условия эксплуатации, исключить ложные срабатывания и снизить расходы на техническое обслуживание.
При достижении границы диапазона автоматической компенсации такие извещатели формируют отдельный сигнал «Техническое обслуживание», указывающий на необходимость проведения технического обслуживания (рис. 3), который передается на ПКП, как правило, в виде обобщенного извещения «Неисправность».
Рис. 3 Компенсация запыления оптической системы
Для тестирования линейного извещателя достаточно произвести затухание сигнала на величину порога срабатывания. Как правило, это делается при помощи специального фильтра с определенной величиной прозрачности (аттенюатора), который устанавливается перед оптической системой передатчика или приемника. Такой фильтр обычно имеет периодическую структуру, например, в виде точек на прозрачном материале или отверстий в непрозрачном материале, диаметр которых значительно меньше размеров оптической системы приемника и передатчика (рис. 4). Отношение непрозрачной площади фильтра к общей площади определяет процент вносимого затухания.
Рис. 4 Пример тестового аттенюатора
Для контроля чувствительности двухкомпонентного линейного извещателя достаточно иметь по два фильтра на каждый уровень чувствительности. Например, для контроля порога срабатывания 30% можно использовать два фильтра с затуханием 25% и 35%. Эти фильтры являются простейшими устройствами и обычно входят в комплект высококачественных линейных извещателей. Оптические фильтры обеспечивают полную проверку работоспособности линейного извещателя в процессе эксплуатации.
Для тестирования однокомпонентного извещателя также можно использовать оптические фильтры соответствующих размеров, которые устанавливаются перед приемопередатчиком или перед рефлектором. Однако их необходимо располагать по отношению к оптическому лучу под строго определенным углом, чтобы отражение от их поверхностей не влияло на корректность тестирования. Поэтому в однокомпонентном линейном извещателе удобнее вводить ослабление сигнала путем «затенения» определенной площади рефлектора (рис. 5).
Рис. 5 Затенение рефлектора
Эффективность обнаружения
Некорректное тестирование линейного дымового извещателя даже опытными инсталляторами приводит к ложным выводам о его более низкой чувствительности по сравнению с точечным оптико-электронным извещателем. Действительно, если тестировать точечный извещатель при помощи сигаретного дыма, который вдувается в оптическую камеру и создает в ней нереальные концентрации дыма, происходит быстрая активизация извещателя, а при аналогичном задымлении светофильтра линейного извещателя подобной реакции не наблюдается. Подобное тестирование не может показать работоспособность ни линейного, ни точечного извещателя, так как задымление незначительного объема помещения вблизи извещателей даже отдаленно не воспроизводит физические процессы, сопровождающие реальное возгорание.
Чтобы разобраться в этом вопросе окончательно, необходимо сравнить реакцию извещателей на реальный очаг пожара. Поэтому стоит обратиться к доступным результатам огневых испытаний. Приведем краткие описания процесса таких испытаний. Существует шесть типов тестовых пожаров: ТП-1 – открытое горение древесины; ТП-2 – тление древесины; ТП-3 – тление хлопка; ТП-4 – горение полиуретана; ТП-5 – горение гептана; ТП-6 – горение спирта.
Дымовые извещатели испытываются по четырем тестовым пожарам: ТП-2, ТП-3, ТП-4, ТП-5. Каждый тестовый очаг не только состоит из определенного материала, но и имеет вполне определенную конфигурацию и размеры. Например, очаг ТП-3 состоит примерно из 90 хлопковых фитилей длиной 800 мм и массой примерно 3 г каждый, прикрепленных к проволочному кольцу диаметром 100 мм, подвешенному на штативе (рис. 6). Собранные в пучок концы фитилей поджигают открытым пламенем, затем пламя задувают до появления тления, сопровождающегося свечением.
Испытания проводятся в помещении длиной 9–11 м, шириной 6–8 м и высотой 3,8–4,2 м, в центре которого на полу располагается тестовый очаг пожара. Тестируемые точечные извещатели располагаются на потолочном перекрытии по окружности на расстоянии 3 м от его центра в секторе 60° (см. рис. 7). Здесь же установлены измеритель оптической плотности среды m (дБ/м), радиоизотопный измеритель концентрации продуктов горения Y (относительные единицы) и измеритель температуры Т (°С). Два тестируемых линейных извещателя располагаются симметрично, и их оптические оси находятся на расстоянии 2,5 м от центра помещения.
Для каждого вида тестового очага установлены граничные значения оптической плотности m, температуры Т и концентрации продуктов горения Y.
Рис. 6 Очаг ТП-3
Рис. 7 Размеры помещения и схема расположения извещателей
Для получения возможности сравнения необходимо оценить чувствительность линейных и точечных извещателей в одних единицах. Чувствительность линейного извещателя определяется в абсолютных единицах затухания, а чувствительность точечного извещателя задается в удельных единицах, т. е. величина затухания на расстоянии один метр.
Теоретически при постоянной чувствительности эффективность линейного извещателя повышается с увеличением протяженности защищаемой зоны.
Результаты огневых испытаний демонстрируют, что у линейных извещателей отсутствует зависимость чувствительности от вида дыма. Они одинаково хорошо реагирует как на светлые, выделяющиеся при тлении дерева и текстильных материалов, так и на черные дымы, выделяющиеся при горении пластика, изоляции кабеля, резинотехнических изделий, битумных материалов и т. д.
Даже при сравнительно невысоких потолках (4 м) и незначительной протяженности оптического луча (5 м) линейный извещатель активизируется при меньших уровнях удельной оптической плотности среды по сравнению с точечными оптико-электронными извещателями. Причем, если для точечного извещателя условия проведения испытаний соответствуют условиям эксплуатации на большинстве объектов с незначительными отклонениями, то для линейных извещателей эти условия – наиболее неблагоприятны для работы. С увеличением протяженности защищаемой зоны при фиксированном уровне чувствительности в абсолютных единицах затухания линейный извещатель будет активизироваться, соответственно, при меньших значениях удельной оптической плотности. С увеличением высоты помещения преимущества еще больше усиливаются, так как рассеивание дыма на большой высоте влияет на линейный извещатель в меньшей степени, чем на обычный точечный.
Неудачная конструкция дымозахода и дымовой камеры пожарного извещателя, относительно низкая площадь дымозахода по сравнению с внутренним объемом извещателя могут привести к снижению чувствительности в реальных условиях более чем в 10 раз. В той или иной степени этот эффект проявляется у любого точечного дымового извещателя с дымовой камерой и с конструктивными элементами для защиты от пыли.
В линейном дымовом извещателе этот эффект полностью отсутствует, так как дым поступает в контролируемую зону без преодоления каких-либо препятствий. Современные дымовые линейные извещатели при корректной установке и настройке обеспечивают высокий уровень противопожарной защиты. Они более эффективны, чем точечные дымовые на объектах с протяженными зонами и высокими потолками. Высокоэффективны при обнаружении практически любых типов очагов пожара с различными дымами: от тления дерева и текстиля до горения пластика, резины, битума, изоляции кабеля, что обеспечивает универсальность их применения.
Линейный дымовой извещатель нового поколения OSI-R (Honeywell)
Однокомпонентный линейный извещатель OSI-R основан на классическом принципе измерения уровня отраженного от рефлектора сигнала. Излучатель и чувствительный элемент с объективом расположены в подвижном шаре, который имеет степень свободы 20° в горизонтальной плоскости и 50° в вертикальной плоскости. Кожух жестко фиксирует подвижный шар, исключая разъюстировку в процессе работы. В OSI-R в качестве чувствительного элемента применяется КМОП-матрица, которая не только позволяет измерять общий уровень ослабленного сигнала, но и формирует изображение квадратного отражателя. Интенсивность сигнала измеряется в каждой точке изображения.
Решение о наличии дыма на оптической оси системы принимается исходя из анализа ослабления интенсивности излучения по всему изображению рефлектора, а не по общему ослаблению оптического сигнала. КМОП-матрица позволяет использовать полное изображение для дальнейшего анализа. Встроенный в извещатель микропроцессор производит обработку изображения в реальном времени. В данном случае извещатель работает как интеллектуальная камера, которая контролирует положение рефлектора, форму изображения рефлектора и изменения интенсивности сигнала.
Для защиты от ложных срабатываний анализируется характер изменения изображения. Полное перекрытие оптической оси будет точно определено как неисправность, о чем выдается соответствующий сигнал. Таким же образом игнорируются и точечные загрязнения рефлектора или наличие насекомых.
Линейный дымовой пожарный извещатель D296 (Bosch)
D296 универсален в использовании и подходит для различных применений в зонах с открытым пространством, в особенности в высоких помещениях. Предотвращение ложных срабатываний прибора при его высокой обнаружительной способности, благодаря интеллектуальным алгоритмам обработки сигнала. D296 распознает возникновение препятствий на пути ИК-луча, а также осуществляет компенсацию постепенной потери сигнала при возникновении грязи и накоплении пыли на оптических поверхностях трансмиттера и ресивера, благодаря чему обеспечивается непрерывность работы прибора и своевременная передача диагностической информации оператору.
D296 – двухкомпонентный извещатель, имеющий сравнительно простую и интуитивно понятную последовательность шагов для настройки прибора и его ввода в эксплуатацию. При этом широкий диапазон работы (до 107 метров) и 6 уровней порога чувствительности обеспечивают возможность применения прибора в различных по сложности условиях эксплуатации. Устройство выдерживает -30°С без дополнительного обогрева и готово к эксплуатации в неотапливаемых помещениях в условиях российской зимы.
Линейные извещатели серии 152 (ДИП-Интеллект)
Серия 152 в своем составе имеет модификации: однопозиционные и двухпозиционные, двухпроводные и четырехпроводные, стандартные и с подогревом. Извещатели имеют функцию автоматического подбора коэффициента усиления при юстировке и обеспечивают работу в диапазоне от 7 до 140 м для двухпозиционных, от 5 до 60 м или от 20 до 80 м, или от 25 до 100 м, или от 30 до 120 м для однопозиционных (в зависимости от комплекта поставки). Также при юстировке может быть применен специальный лазерный указатель, с помощью которого многократно упрощаются пусконаладочные работы и повышается точность юстировки. Извещатели обладают высокой устойчивостью к электромагнитным и оптическим помехам, а также повышенной стабильностью работы при поводках конструкций зданий (за счет применения многолинзовой оптической системы). В процессе эксплуатации извещателей обеспечивается автоматическая компенсация запыленности оптических поверхностей.
ИП212-52М «ИПДЛ-52М» – однопозиционный линейный извещатель дымовой (IVS Сигналспецавтоматика)
Предназначен для обнаружения дыма и применяется для защиты помещений, имеющих большую площадь, большую протяженность или большую высоту потолков. Состоит из приемо-передатчика и рефлектора отражателя. В приемо-передатчике оптические каналы разнесены и изолированы в двухкамерной оптической системе. Рефлектор-отражатель – высокоэффективный катафот (световозвращатель), способный выполнять свои функции даже при отклонении его поверхности относительно оптического луча на ±10-15 градусов.
С тыльной стороны корпуса приемо-передатчика – клеммные колодки для внешних подключений, а также программный переключатель тактики работы извещателя. В составе имеются выносные устройства УВ-ПРД-ПРМ. Принцип действия построен на свойстве уменьшения мощности оптического луча, прошедшего через задымленную среду. Передатчик извещателя формирует периодически повторяющиеся пачки инфракрасных импульсов. Потребление извещателей минимизировано за счет применения оригинальных решений по синхронизации работы приемника и передатчика (не более 1,5 мА).
В зависимости от размеров защищаемого помещения могут быть установлены четыре порога срабатывания (50%, 40%, 30% и 20%).
Диапазон контролируемых расстояний от 8 до 100 м.
Интеллектуальный адресный линейный извещатель дыма GST I-9105R (GST входит в состав UTC Fire &Security (США))
Интеллектуальный адресный линейный извещатель дыма GST I-9105R состоит из блока инфракрасного приемо-передатчика и отражателя. Может использоваться в составе адресных панелей производства GST, а также как неадресный детектор с двумя выходами типа «сухой контакт». Количество отражателей варьируется от 1 до 4 в зависимости от контролируемого расстояния. Встроенный микропроцессор спо- собен анализировать параметры окружающей среды и производить самонастройку в зависимости от внешних условий, компенсируя ослабление принимаемого сигнала, вызванного излишней запыленностью помещения, небольшим нарушением позиции, старением излучателя. Все это во взаимодействии с встроенными алгоритмами определения пожара минимизирует количество ложных срабатываний. Прибор имеет два программируемых уровня чувствительности. Контролируемое расстояние – 8-100 м, максимальная ширина контролируемой зоны – 14 м. Подходит для установки в атриумах, торгово-развлекательных центрах, выставочных залах, холлах отелей, на складах, вокзалах и в аэропортах.
ИПДЛ-Д-II/4р (НПФ «Полисервис»)
Двухпозиционный дымовой линейный пожарный извещатель ИПДЛ-Д-II/4р предназначен для обнаружения частиц продуктов горения в атмосфере и выдачи извещения о пожаре.
Устанавливается в больших помещениях с высокими потолками. Работа прибора основана на затухании инфракрасного излучения в задымленной среде. Прибор состоит из блока излучателя и блока приемника, устанавливаемых на противоположных сторонах охраняемой зоны. Вместе они образуют ИК-луч, по затуханию которого прибор определяет наличие задымления.
Извещатель можно настроить, ориентируясь на встроенные светодиодные индикаторы, с помощью вольтметра или с помощью прибора контроля. Дальность действия – до 150 м. Контролируемая площадь – до 1350 м2. Компенсация запыленности оптики и регулируемый порог срабатывания. Дистанционный контроль при помощи внешнего устройства оптической сигнализации ВУОС. Определение характера неисправности при помощи ВУОС и прибора контроля. Память последнего срабатывания. Блок коммутации в основании.
По материалам журнала «Технологии защиты» № 3 2019 г.
Источник:
http://www.tzmagazine.ru/jpage.php?uid1=1899&uid2=1944&uid3=1957