Возможности извещателей пожарных газовых

Печать

Возможности извещателей пожарных газовых.

ИПГ обладают рядом достоинств, благодаря чему они зачастую незаменимы для применения в промышленности. Это было подтверждено по результатам испытаний во ВНИИПО МЧС России в 2012 году (из отчёта испытаний):

1. Во всех проведённых экспериментах сработали все извещатели пожарные газовые (ИПГ) не зависимо от места их размещения (потолок, стена). Извещатели пожарные дымовые (ИПД) сработали не все. Причём следует отметить, что ИПД размещённые на потолке при малой мощности очага (пиролиз) не срабатывали, возможно из-за остывания дыма и уменьшения скорости его перемещения, что  ухудшает условия его захождения в дымовую камеру.

2. По мере снижения мощности тестового очага время реакции ИП увеличивалось, что связано с уменьшением общей энергетики процесса. В тестовых очагах с минимальной мощностью (эксперимент №9 – тление хлопковых фитилей)  сработали 4 ИПГ на стене и на потолке, а ИПД не сработали.

3. Характер распространения дыма привязан к мощности тепловой конвективной колонки, по мере падения мощности очага пожара мощности тепловой колонки недостаточно для транспортирования  частиц дыма ко всем ИПД, что приводит к уменьшению количества сработавших ИПД и увеличению времени срабатывания.

4. Характер заполнения угарным газом (CO) помещения близок к равномерному с некоторым приоритетом в сторону потолка при увеличении мощности очага пожара, то есть мы можем говорить о конвективно-диффузионном варианте заполнения объёма помещения угарным газом, что определяет возможность размещения ИПГ не только на потолке, но и на стене.

А также во ВНИИПО МЧС России в 2015 году (из отчёта испытаний по теме «Облако»):

2. Газовые пожарные извещатели, установленные вблизи стен, срабатывают почти при тех же значениях концентрации газа, при которых они срабатывали в испытательной камере при штатных концентрациях, вследствие распространения газа за счёт его диффузии;

3. Время наполнения дымом измерительной камеры дымовых пожарных извещателей увеличивается со снижением скоростей потока и должно учитываться при аналитическом расчёте времени срабатывания;

4. Газовые пожарные извещатели имеют преимущества по отношению к дымовым пожарным извещателям при регистрации тлеющих очагов и очагов горения малой мощности целлюлозосодержащих материалов за счёт значительного выделения СО и диффузионного распространения газа вокруг слабого конвективного потока.

Устойчивость к запылённости.

Нужно отметить уникальную устойчивость ИПГ к отложению сухой пыли на чувствительном элементе. Фактически это тип извещателей, который сохраняет свою работоспособность в запылённом состоянии. На рис.1 приведена фотография вскрытого ИП «Эксперт» после длительного осаждения муки на чувствительном элементе (на сенсоре), ИПГ при этом сохранил способность к обнаружению пожара.

Запыленный ИПГ

Рис.1. Запылённый работоспособный ИПГ «Эксперт».

Для примера приведём сравнительные измерения концентрации СО, проведённые для различного вида загрязнения сенсора (рис.2). При этом газоприёмная площадка сенсора полностью покрывалась пылью.

Оценка запыления

Рис.2. Сравнение показаний ИПГ при одинаковом воздействии монооксидом углерода и при разных способах загрязнения фильтра сенсора.

Как видно из рис.2 чувствительность ИПГ при загрязнении не отличается от ИПГ чистого. Различия не превышают погрешности измерения. Тем самым определяется способность ИПГ обнаруживать пожары даже в загрязнённом состоянии сенсора.

Устойчивость к табачному дыму.

Табачный дым включает в себя более 400 веществ, в том числе и продукты термодеструкции тлеющей бумаги, которые содержат монооксид углерода. Ввиду этого ИПГ, реагирующие на СО, воспринимают табачный дым как признак пожара. Иллюстрацией это служит рис.3.а. Для сравнения приведён график изменения концентрации СО при тлении пшеничной муки (рис.3.б).

а)

Влияние табачного дыма

б)

Тление муки

Рис.3. График изменения концентрации  СО при измерении извещателем с электрохимическим сенсором (э/х).

а) Табачный дым; б) Пшеничная мука.

Как видно, разности в поведении наблюдаемых процессов практически нет, что не позволяет выделить табачный дым как особый процесс. Значит, при измерении СО нет возможности обеспечить устойчивость от ложных срабатываний по табачному дыму.

Обнаружение тления полимеров.

Основным алгоритмом обнаружения пожара извещателями пожарными газовыми (ИПГ) является уровневый (LF - Level Fire algorithm). По ГОСТ Р 53325-2012 изм.№1 срабатывание ИПГ  происходит при превышении уровня концентрации монооксида углерода СО 25ppm. Однако мировой опыт показывает, что уровневый способ обнаружения пожара не позволяет обнаруживать тление полимеров. Такой же результат показали и выше упомянутые эксперименты во ВНИИПО.

Для решения этой задачи в «ЭТРА-спецавтоматика» в 2015-2016 гг. были проведены сравнительные исследования низкотемпературной термодеструкции различных полимерных материалов (ПМ) и целлюлозосодержащих материалов.

По результатам многочисленных экспериментов в «ЭТРА-спецавтоматика» (более 300) материалы были разделены на 2 группы. К группе I относится целлюлозосодержащие материалы, резина, некоторые полимеры,  к группе II – большинство полимеров. За одно и то же время материалами I и II групп достигаются принципиально разные уровни концентрации монооксида углерода СО: на рис. 4 показан результат термодеструкции некоторых материалов за 600 секунд при температуре 300°С.

Термодеструкция при 300 град.Ц

Рис.4. Результат термодеструкции некоторых материалов при температуре 300°С через 600 секунд. Группа I – красным, группа II – синим.

Как показали наши исследования, выделение монооксида углерода СО присуще термодеструкции всех органических материалов, однако скорость выделения СО при термодеструкции полимерных материалов в разы меньше, чем скорость выделения СО при термодеструкции целлюлозосодержащих материалов.

Не выделяться СО из полимеров не может, поскольку безусловное большинство полимеров состоит из углерода и водорода. При термодеструкции ПМ разделяется на смесь длинных и коротких молекул, в том числе и СО.

Алгоритм STDF, разработанный в «ЭТРА-спецавтоматика», предназначен для обнаружения пожаров со слабой термодеструкцией (STDF - Slow Thermal Degradation Fire algorithm) при учёте колебаний естественного фона. Такого типа пожары присущи начальной стадии тления полимерных материалов, а также целлюлозосодержащих материалов (хлопок, дерево, бумага, мука и т.п.) и резине.

Алгоритмы STDF и LF реализованы в извещателях ИП435-4-Ех «Сегмент», ИП435-5 «Эксперт» (всех модификаций), ProCab® (газовый и комбинированный), в извещателе ИП101/435-3-Р «Эксперт-Щит».

В приведённых ниже примерах сравниваются 2 ветки алгоритмов. Срабатывание по алгоритмам STDF (рис.6) анализировалось для образцов небольшого веса и размера. Уровневый алгоритм LF (рис.5) для образцов малых размеров не обеспечивал срабатывание, поскольку образец полностью разлагался и уровень СО возвращался к фоновому. Чёрной стрелкой указан момент срабатывания (с учётом защит от ложного срабатывания).

Как видно, алгоритм STDF позволяет обнаруживать пожар значительно раньше, чем стандартный алгоритм по порогу. Алгоритм STDF решает задачу увеличения помехоустойчивости ИПГ и одновременно позволяет обнаруживать процессы тления материалов с малой скоростью выделения монооксида углерода (полимеры).

Алгоритм LF

Рис.5. Обнаружение пожара по стандартному уровневому алгоритму LF.

Фоновая температура t°  = 16°С. Прирост температуры не анализируется.

По ГОСТ Р 53325-2012 срабатывание должно происходить от уровня 25 ppm и выше.

Алгоритм STDF

Рис.6. Обнаружение пожара по алгоритму STDF.

Фоновая температура t°  = 16°С. Прирост температуры не анализируется.

Срабатывание происходит в интервале 6-10 ppm (в зависимости от скорости ΔConc)

ВЫВОДЫ:

ИПГ обнаруживают пожар, в меньшей зависимости от месторасположения относительно очага пожара, чем ИП дымовые.

ИПГ сохраняют свою работоспособность при отложении сухой пыли на чувствительном элементе. Следовательно ИПГ обладают большей надёжностью обнаружения пожара, чем ИПД, в процессе эксплуатации на реальных объектах с запылённым воздухом, требуют меньшего обслуживания, чем ИП дымовые.

Использование алгоритма SDTF принципиально улучшает возможности ИПГ при обнаружении слабоэнергетических пожаров при колебаниях естественного фона.

ИПГ, реализующие алгоритм STDF, устойчивы к медленному приросту фона контролируемого газа, при этом уверенно обнаруживают тление полимерных оболочек кабелей.

template joomla