Дымовые оптико-электронные пожарные извещатели: назначение, принцип действия, технические характеристики

Рукин М. Дымовые оптико-электронные пожарные извещатели: назначение, принцип действия, технические характеристики // Системы безопасности. 2004 . №6. C. 48-49

Именно в этой категории извещателей производители оборудования охранно-пожарной сигнализации (ОПС) с каждым годом воплощают самые последние достижения науки, конструкторской мысли, элементной базы. Народная мудрость "Нет дыма без огня" имеет и прямой смысл, особенно актуальный при постановке задачи обнаружения пожара на его ранней стадии



Дым является важнейшим характерным признаком процесса горения, обнаружить который - основная задача системы пожарной сигнализации. В подавляющем большинстве случаев именно образование дыма является первым признаком возгорания, а открытое пламя - это уже далеко не начальная стадия пожара. По статистике, наиболее частыми причинами пожаров являются замыкание в электропроводке, возгорание электроприборов, неосторожное обращение с огнем, в особенности курение. Пожар, возникший по этим причинам, развивается медленно и сопровождается сначала процессом задымления помещения или зоны, в которой он развивается. С каждым годом в технологии строительства и на производстве используется все больше и больше негорючих материалов, пластиков, синтетических тканей и т. п., процесс горения или тления которых также сопровождается образованием большого количества дыма. В такой ситуации только применение дымовых пожарных извещателей в системах пожарной сигнализации позволяет обнаружить пожар на его начальной стадии.

Извещатели дымовые оптические

Остановимся подробнее на работе и технических характеристиках дымовых оптических пожарных извещателей, которые можно разбить на две подгруппы: точечные и линейные. Точечные извещатели в свою очередь можно разделить на автономные и работающие в составе системы сигнализации. Дадим некоторые определения согласно НПБ 6В-97 "Извещатели пожарные оптико-электронные. Общие технические требования. Методы испытаний". Дымовой пожарный извещатель - извещатель, реагирующий на частицы твердых или жидких продуктов горения и/или пиролиза в атмосфере. Оптический дымовой пожарный извещатель - извещатель, реагирующий на продукты горения, способные воздействовать на поглощающую или рассеивающую способность излучения в инфракрасном, ультрафиолетовом или видимом диапазоне электромагнитного спектра. Точечный (однопозиционный) извещатель - извещатель, реагирующий на параметр, контролируемый вблизи его компактного чувствительного элемента. Чувствительность извещателя - численное значение контролируемого параметра, при превышении которого должно происходить срабатывание извещателя.

Оптическая плотность среды - десятичный логарифм отношения потока излучения, прошедшего через незадымленную среду, к потоку излучения, ослабленного средой при ее частичном или полном задымлении.

Удельная оптическая плотность среды - отношение оптической плотности задымленной среды к оптической длине пути луча в контролируемой среде. Конструктивно это выглядит так. В дымовой камере извещателя устанавливаются под углом друг к другу инфракрасный излучатель и фотоприемник (фотодиод). В дежурном состоянии инфракрасное излучение до фотоприемника либо не доходит, либо доходит лишь минимальный сигнал, что дает возможность оценивать работоспособность (исправность) извещателя. Этот принцип реализован в разных типах извещателей по-разному. Увеличение в дымовой камере оптической плотности среды, то есть появление дымовых частиц, приводит к отражению оптического сигнала от этих самых частиц, увеличению светового потока на фотоприемнике, а следовательно, и тока в цепи фотодиода. Электронная схема извещателя оценивает эти параметры и принимает решение о выдаче тревожного сигнала самостоятельно или в комплекте с приемно-контрольным прибором.

Как выбрать?

На какие конструктивные особенности и технические характеристики нужно обратить внимание потребителю при использовании в составе систем пожарной сигнализации и пожаротушения дымовых оптических пожарных извещателей? Как правильно выбрать тот или иной тип извещателя? На каком производителе остановить свой выбор? Здесь, на мой взгляд, существует одна проблема.

Прежде всего, хотелось бы определить круг потребителей пожарных извещателей. Как и в случае с любым другим оборудованием ОПС, для дымовых извещателей я бы выделил две группы потребителей. Это, во-первых, непрофессиональная группа - конечные пользователи и заказчики, а во-вторых, профессиональная группа - проектные, монтажные, эксплуатационные организации, а также органы Государственной противопожарной службы. К сожалению, для первой группы основным критерием является прежде всего стоимость оборудования. Кроме того, непрофессиональные пользователи обычно выбирают целую систему пожарной сигнализации, а не отдельные элементы. Вторая группа потребителей всегда стремится узнать об оборудовании как можно больше, но зачастую просто не в состоянии переработать весь поток информации, тем более что каждый производитель хвалит, как правило, только свое.

Параметр чувствительности определяется НПБ и составляет 0,05...0,2 дБ/м. Чувствительность оптических пожарных извещателей при испытаниях определяют по удельной оптической плотности среды из следующего выражения:

где m - удельная оптическая плотность, дБм -1; d - оптическая длина пути луча в контролируемой среде, м; Р0 - мощность регистрируемого излучения, прошедшего через не задымленную среду; Р - мощность регистрируемого излучения, ослабленного средой при ее задымлении.

Многие производители дымовых извещателей указывают также инерционность срабатывания. Этот параметр для дымовых оптических извещателей составляет несколько секунд.

Традиционными характеристиками для всего оборудования ОПС, и для дымовых пожарных извещателей в частности, являются параметры питания и токопотребления. причем последний параметр особенно актуален, так как иногда в одном шлейфе сигнализации устанавлевается значительное количество извещателей.

Параметры условий эксплуатации, такие, как температура и влажность окружающей среды, накладывают ограничения на применение извещателей в тех или иных условиях. Что же такое качество и надежность применительно к точечным дымовым оптическим пожарным извещателям? Прежде всего это применение современных конструктивных разработок. Для дымового оптического извещателя такой конструктивной особенностью является дымовая камера. От конструкции дымовой камеры напрямую зависят такие параметры, как инерционность срабатывания и чувствительность, количество ложных срабатываний, возможность тестирования собственной работоспособности и степени запыленности извещателя. Важным параметром является время эксплуатации извещателя до регламентного обслуживания. Качество дымового оптического извещателя - это еще и использование современной элементной базы и технологии ее монтажа. Самые современные извещатели производятся сейчас с применением технологии поверхностного монтажа, что увеличивает помехоустойчивость извещателей и снижает количество ложных срабатываний.

Дымовой извещатель является частью системы пожарной сигнализации, поэтому более правильно было бы говорить о надежности системы в целом. Сточки зрения надежности системы важна не только надежность самого извещателя, но и возможность быстро обнаруживать и восстанавливать либо заменять неисправные извещатели. Это позволяет постоянно поддерживать систему в работоспособном состоянии, и важной характеристикой извещателя становится не только наличие системы тестирования работоспособности и запыленности, но и возможность передавать сигнал о неисправности на приемно-контрольный прибор (ПКП).

Извещатели оптико-электронные линейные

Отдельно остановимся на принципах работы и некоторых характеристиках линейных оптико-электронных пожарных извещателей. Основным назначением этой подгруппы оптических дымовых пожарных извещателей является обнаружение дыма в помещениях и зонах с большой высотой или большого объема, в которых неэффективно использование точечных извещателей. Причем экономический эффект от использования линейных извещателей достигается за счет стоимости оборудования в пересчете на единицу оснащаемого объема, а также за счет низкой себестоимости монтажа таких извещателей.

Конструктивно линейный оптико-электронный извещатель состоит из двух блоков: блока излучателя (БИ) и блока приемника (БП), которые при монтаже располагаются горизонтально на одной оси. В настоящее время выпускаются и однопозиционные линейные извещатели. В корпусе такого извещателя вместе расположены излучатель и приемник сигнала, а на противоположной стороне устанавливается отражатель. В основу работы линейного дымового оптико-электронного извещателя положен принцип ослабления светового потока при прохождении его через среду с содержанием дыма. Данный принцип обнаружения основан на изменении интенсивности света при прохождении его через дым. Линейный дымовой извещатель генерирует модулированный ИК-луч, сфокусированный оптической системой блока передатчика. При отсутствии дыма в контролируемой зоне большая часть ИК-излучения достигает блока приемника или отражателя (для однопозиционных линейных извещателей), расположенного напротив извещателя, и фокусируется на фотоприемник. Принимаемый сигнал соответствует дежурному состоянию извещателя.

Если в пространстве, контролируемом извещателем, появляется дым, то часть ИК-излучения поглощается дымовыми частицами на пути к БП. Таким образом, только небольшая часть ИК-излучения достигает приемника, что существенно уменьшает выдаваемый им сигнал. Это уменьшение сигнала служит критерием для принятия решения о выдаче тревожного сигнала извещателем на приемно-контрольный прибор. Чувствительность линейных дымовых извещателей составляет 0,4...5,2 дБ, но в отличие от точечных извещателей, это значение устанавливается для максимальной дальности, определяемой паспортом конкретного линейного извещателя.

Где применять?

Вкратце хотел бы остановиться на определении категорий зон, помещений и объектов, где необходимо применять дымовые оптические пожарные извещатели, и, наоборот, мест, где применение этих извещателей ограничено или невозможно. Применение дымовых пожарных извещателей регламентировано пунктом 3 НПБ 110-03 и Приложением 12 НПБ 88-2001*. Устанавливаются дымовые оптические пожарные извещатели во всех типах жилых помещений, причем в последнее время для жилых помещений стали активно применяться автономные извещатели. Кроме этого, дымовые пожарные извещатели используются в составе систем пожарной сигнализации для защиты нежилых помещений: офисных, складских, производственных, торговых, особенно там, где есть электроприборы, техника или оборудование. Ограниченно можно использовать дымовые пожарные извещатели в зонах с повышенным содержанием пыли, воздушных смесей, газов, паров или где повышенное содержание дыма является нормой технологического процесса. Малоэффективно использование дымовых пожарных извещателей в пожаро- и взрывоопасных зонах с максимально быстрым распространением пожара, например, в хранилищах ЛВЖ и т. п.

Нормативные документы

В заключение хотелось бы перечислить нормативные документы, касающиеся принципов разработки, испытаний, монтажа и эксплуатации дымовых оптико-электронных пожарных извещателей в составе систем пожарной сигнализации и пожаротушения. Это следующие документы: НПБ 65-97 "Извещатели пожарные оптико-электронные. Общие технические требования. Методы испытаний"; НПБ 82-99 "Извещатели пожарные дымовые оптико-электронные линейные. Общие технические требования. Методы испытаний"; НПБ 88-2001* "Установки пожаротушения и сигнализации. Нормы и правила проектирования"; НПБ 110-03 "Перечень зданий, сооружений, помещений и оборудования, подлежащих защите автоматическими установками пожаротушения и автоматической пожарной сигнализацией"; НПБ 105-03 "Определение категорий помещений и зданий по взрывопожарной и пожарной опасности"; РД 78-145-93 "Системы и комплексы охранной, пожарной и охранно-пожарной сигнализации. Правила производства и приемки работ".