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        典型大空間火災(zāi)探測器選型

        2018-12-09 08:27:19
        船海工程 2018年6期
        關(guān)鍵詞:感煙選型火焰

        (中國艦船研究設(shè)計(jì)中心,武漢 430064)

        船舶的大空間場所與其他場所相比,涉及的系統(tǒng)和設(shè)備更加復(fù)雜,火災(zāi)危險(xiǎn)源更多,如固體可燃物火災(zāi)、液體燃料火災(zāi)、電氣火災(zāi)等,均可能在典型大空間中發(fā)生,一旦發(fā)生火災(zāi),造成的危害性極大。根據(jù)國外的事故統(tǒng)計(jì),典型大空間火災(zāi)在大型船舶火災(zāi)中占有較大比例,且造成的經(jīng)濟(jì)和軍事?lián)p失重大。根據(jù)消防系統(tǒng)“早期探測、快速滅火”的要求,火災(zāi)探測系統(tǒng)對抑制初期火災(zāi)并控制火災(zāi)蔓延可以發(fā)揮關(guān)鍵作用[1-2]。

        在火災(zāi)探測系統(tǒng)中,火災(zāi)探測器是一個(gè)關(guān)鍵元件,火災(zāi)探測器的選擇將直接影響火災(zāi)探測的效果與靈敏度。任何一種火災(zāi)探測器都有一定的環(huán)境適應(yīng)性,要有效發(fā)揮火災(zāi)探測器的作用,必須掌握其特點(diǎn)并結(jié)合實(shí)際環(huán)境合理選用,才能早期發(fā)現(xiàn)火警,及時(shí)采取滅火措施,減少火災(zāi)損失。由于船舶典型大空間內(nèi)可能存在較多的設(shè)備,且可能存在易揮發(fā)的燃料氣體以及其他可燃物,環(huán)境條件尤其特殊,因此,對火災(zāi)探測器的選擇也尤為困難[3-4]。針對船舶典型大空間火災(zāi)的特點(diǎn),介紹典型大空間內(nèi)火災(zāi)探測器的種類,探討典型大空間內(nèi)火災(zāi)探測器的選型。

        1 艙室火災(zāi)探測技術(shù)現(xiàn)狀

        在民用領(lǐng)域,隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展以及對火災(zāi)探測要求的不斷提高,早期的火災(zāi)探測手段從技術(shù)性能、使用經(jīng)濟(jì)性等方面逐漸暴露出短板,促使火災(zāi)探測手段隨之不斷發(fā)展。近年來,對射/反射式紅外光束感煙探測技術(shù)、吸氣式感煙探測技術(shù)、火災(zāi)圖像探測技術(shù)、線型光纖感溫探測技術(shù)等,得到研究并已應(yīng)用于相關(guān)領(lǐng)域,例如:英國apollo公司的反射式紅外光束感煙探測器,最大探測距離可達(dá)50 m;澳大利亞xtralis公司和瑞士securiton公司的吸氣式感煙探測器覆蓋空間大,探測靈敏度高;美國DHF-intellvision圖像型火災(zāi)探測器,為大空間倉庫火災(zāi)的探測提供較好選擇;英國Sensa公司、德國APSENSING公司、德國Lios公司的線型光纖感溫探測器,單個(gè)探測器探測距離可達(dá)數(shù)千米[5-6]。

        民用火災(zāi)探測技術(shù),多以高大空間、大型倉庫等為應(yīng)用背景,以探測距離遠(yuǎn)、覆蓋面積大、反應(yīng)速度快等技術(shù)特性為目標(biāo)進(jìn)行研究和設(shè)計(jì),新型火災(zāi)探測技術(shù)在保證火災(zāi)探測經(jīng)濟(jì)性的同時(shí),進(jìn)一步突出并提升火災(zāi)的早期發(fā)現(xiàn)和預(yù)防能力。

        2 典型大空間火災(zāi)的特點(diǎn)分析

        典型大空間火災(zāi)不同于其他火災(zāi),由于典型大空間面積大、層高較高、存放可燃物、燃油、相關(guān)設(shè)備布置密集、環(huán)境條件差,所以典型大空間火災(zāi)具有爆炸性、大面積流淌性、立體性、火勢發(fā)展快等特點(diǎn),同時(shí)由于典型大空間早期火災(zāi)具有難以及時(shí)探測和發(fā)現(xiàn)的特點(diǎn),一旦發(fā)生火災(zāi),滅火難度非常大,損失難以估量,后果相當(dāng)嚴(yán)重。

        從火災(zāi)類型來看,典型大空間主要有油面火、溢流火、物體障礙火、燃油蒸氣火、電氣火等多種火災(zāi)類型。從火災(zāi)危險(xiǎn)源來看,典型大空間火災(zāi)主要來源于燃油以及其他滑油等。一旦燃油泄漏并被點(diǎn)燃而不能及時(shí)探測到火情,火勢會(huì)快速蔓延至相鄰區(qū)域。因此,對燃油火的探測成為典型大空間火災(zāi)控制的關(guān)鍵。

        3 探測要求

        根據(jù)上述典型大空間火災(zāi)特點(diǎn)分析,典型大空間火災(zāi)探測器選型要求如下。

        1)響應(yīng)速度快,能早期探測。由于典型大空間火災(zāi)發(fā)展速度快,在火災(zāi)早期探測到火災(zāi)才能有效啟動(dòng)措施并進(jìn)行有效滅火。

        2)可靠性高,具有虛警免疫能力。虛警帶來的傷害有兩種:①可能會(huì)啟動(dòng)滅火措施并對大空間內(nèi)設(shè)備造成損害以及人員的人身安全造成傷害;②對船員的心理造成嚴(yán)重影響和負(fù)擔(dān)。

        3)全覆蓋立體探測,避免盲點(diǎn)。典型大空間危險(xiǎn)源較多且分布廣泛,由于障礙物的遮擋等因素,導(dǎo)致探測死角。

        4 探測器選型

        火災(zāi)過程中會(huì)產(chǎn)生大量煙霧,并發(fā)出大量的紅外和紫外電磁輻射,體現(xiàn)為發(fā)光和發(fā)熱。根據(jù)典型大空間火災(zāi)的具體狀況,其電磁輻射包含IR、UV和可見光部分。目前,火災(zāi)探測技術(shù)主要包括:感溫探測、火焰探測、感煙探測。

        4.1 感溫探測器選型

        由于燃燒過程中會(huì)發(fā)出大量的熱量,通過輻射和傳導(dǎo)等方式,隨著煙氣在空間內(nèi)進(jìn)行蔓延,使得空間的溫度上升。通過感知火災(zāi)溫度即可實(shí)現(xiàn)火災(zāi)探測。該方法的局限性是探測距離近,反應(yīng)速度慢,在空間大、高度高的典型大空間內(nèi),當(dāng)火勢發(fā)展到足夠激發(fā)其報(bào)警門限時(shí)才能給出報(bào)警信號(hào),顯然不適合,因而典型大空間火災(zāi)探測方法和探測器的選擇主要集中在火焰探測、感煙探測以及視頻探測等方面。

        4.2 火焰探測器選型

        在火災(zāi)探測距離和探測速度方面,火焰探測器具有非常明顯的優(yōu)點(diǎn),原因是電磁輻射距離遠(yuǎn)、速度快(光速),且不受風(fēng)環(huán)境的影響,因此,火焰探測器成為典型大空間火災(zāi)探測系統(tǒng)的理想選擇?;鹧嫣綔y技術(shù)包括:單波段紅外火焰探測技術(shù)、紫外火焰探測技術(shù)、紅外/紫外火焰探測技術(shù)、雙波段紅外火焰探測技術(shù)、雙波段紫外火焰探測技術(shù)以及三波段紅外火焰探測技術(shù)等。

        1)單波段紅外火焰探測技術(shù)的缺點(diǎn)較為明顯,太陽光、照明以及具有一定溫度的物體都能對探測結(jié)果產(chǎn)生干擾,復(fù)雜環(huán)境下誤報(bào)率較高。

        2)紫外火焰探測器探測距離較近,不適合典型大空間環(huán)境。

        3)雙波段紅外/紫外火焰探測器,雖然在性能上優(yōu)于單紅外和單紫外,但依然受紫外/紅外光源影響以及濃煙、蒸汽等影響,不太適用典型大空間環(huán)境下使用。

        4)三波段紅外探測器在保證探測距離的前提下,兼顧了報(bào)警準(zhǔn)確率,是現(xiàn)階段性能最好的火焰探測器,且該型探測器在船舶消防系統(tǒng)中得到了大量應(yīng)用。

        4.3 感煙探測器選型

        感煙探測器主要有:點(diǎn)型感煙探測器、光線型感煙探測器和吸氣式感煙探測器等。對燃油來說,火災(zāi)煙氣產(chǎn)物主要是炭顆粒等,在理論上多種類型的感煙探測器都能夠探測到該類型的煙氣,但是要確保對火災(zāi)發(fā)生初期煙霧進(jìn)行及時(shí)可靠探測,將面臨的主要困難:煙霧在擴(kuò)散過程中被氣流稀釋,很難達(dá)到傳統(tǒng)探測器的報(bào)警閾值。

        1)點(diǎn)型感煙探測器,屬于被動(dòng)式探測。受到典型大空間層高、氣流等影響下,導(dǎo)致煙霧在上升過程中被稀釋、冷卻,難以達(dá)到探測器的報(bào)警閾值而無法報(bào)警或延遲報(bào)警,因此,典型大空間感煙探測器不宜采用點(diǎn)型感煙探測器。

        2)光線型感煙探測器,在高大空間使用效果要好于點(diǎn)型感煙探測器,其需要一個(gè)發(fā)射器和接收器(或反光器),光路上不能有遮擋,在典型大空間復(fù)雜環(huán)境下布置難度大,且探測靈敏度比點(diǎn)型感溫探測器要低。因此光線型探測器也不是典型大空間火災(zāi)探測的理想設(shè)備。

        3)吸氣式感煙探測器,采用主動(dòng)吸氣方式,縮短了煙霧到達(dá)探測器的時(shí)間。該類型探測器對于因環(huán)境風(fēng)速影響導(dǎo)致的副作用相對較小,其靈敏度范圍較寬。因此,感煙探測器更適合選用吸氣式感煙探測器。

        5 結(jié)論

        針對典型大空間空間大、層高高、環(huán)境條件差等因素以及典型大空間火災(zāi)具有爆炸性、大面積流淌性、立體性、火勢發(fā)展快速性等多種火災(zāi)特點(diǎn),結(jié)合典型大空間火災(zāi)探測早期探測、虛警免疫的要求,典型大空間采用火焰探測、感煙探測更為適宜。另外,輔助采用視頻監(jiān)視等手段,可對早期發(fā)現(xiàn)典型大空間火警,及時(shí)采取滅火措施,減少火災(zāi)損失起到重要的作用。

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