潔凈廠房火災探測分析論文

時間:2022-06-22 03:32:00

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潔凈廠房火災探測分析論文

摘要:潔凈廠房發(fā)展不斷加快,它廣泛應用于電子、生物制藥、宇航、精密儀器制造及科研各個行業(yè)中,其重要性越來越被人們所認識。

關鍵詞:潔凈廠房火災探測

潔凈廠房發(fā)展不斷加快,它廣泛應用于電子、生物制藥、宇航、精密儀器制造及科研各個行業(yè)中,其重要性越來越被人們所認識。新建和改建的潔凈廠房也越來越多。大多數(shù)潔凈廠房內(nèi)設有昂貴設備、儀器,而且建造費用昂貴,一旦著火,損失巨大。同時潔凈廠房內(nèi)人員進出迂回曲折,人員疏散困難,火災不易發(fā)現(xiàn),消防人員難以接近,防火有一定的困難。為達到室內(nèi)得凈化級別,潔凈室內(nèi)對氣流、空間大小、換氣率都有較高的要求。火災后若一旦關閉凈化空調(diào)系統(tǒng),即使再恢復也會影響潔凈度,使其達不到工藝生產(chǎn)要求而造成損失。而且,中斷生產(chǎn)造成的損失也無法彌補。潔凈室內(nèi)一般空間較大、氣流速度高,普通的感煙探測器對煙霧探測有很大的困難。所以,潔凈室內(nèi)的煙霧探測既重要又困難。常規(guī)的火災探測器系統(tǒng)往往不能有效的發(fā)揮作用,因此采用早期火災探測及報警技術克服潔凈室內(nèi)高氣流、大空間探測難度達到火災極早期報警,最小化火災損失的目的,甚至無損失。

目前,國內(nèi)的消防工程中應用的早期火災探測及報警技術產(chǎn)品主要來自國外,有澳大利亞的VESDA公司的LaserPLUS火災探測技術和GO-DEX公司的LDD火災探測技術、英國的KIDDE公司的Unilaser火災探測技術。國際上,澳洲火災防御中心、澳大利亞國家防火委員會、美國國家火災防護委員會都有對早期火災報警的闡述,并有推薦使用早期火災探測報警技術的建議。

以VESDA公司的LaserPLUS火災探測技術為例:系統(tǒng)通過高效抽氣機,主動、連續(xù)不斷的在防護區(qū)內(nèi)的空氣吸入采樣管,然后經(jīng)采樣管到達雙級過濾器,其中10%經(jīng)第一級過濾后,作為空氣樣本進入系統(tǒng)探測腔,用于分析和測定煙霧含量。經(jīng)過的二次過濾后的空氣用來沖洗探測腔內(nèi)的光學元件表面,確保設備正常工作和延長使用壽命。探測腔內(nèi)有一個穩(wěn)定的激光源,煙霧離子使激光發(fā)生散射,散射光使高靈敏度的光接收器產(chǎn)生信號。經(jīng)過系統(tǒng)分析,完成光電轉換。煙霧濃度值及其報警等級由顯示器顯示出來。

火災都有一個醞釀發(fā)展的過程,可分為四個階段:第一階段,火災起始階段,存在人眼看不見的很微弱的煙,早期煙霧探測系統(tǒng)工作在這個階段,可以探測到這些煙霧。這個階段可達數(shù)小時;第二階段,人們可以看見明顯的煙霧存在,這就是離子、光電感煙探測器工作的階段。這個階段離明火有數(shù)分鐘至數(shù)十分鐘;第三階段,陰燃聚集的熱量導致物質出現(xiàn)有焰燃燒,火焰探測器可探測階段;第四階段,高溫強熱階段,溫度上升數(shù)十度乃至上百度,這就是感溫探測器、線型定溫探測器工作范圍。

早期火災探測報警系統(tǒng)與傳統(tǒng)感煙式火災探測系統(tǒng)在探測原理、采樣方式、探測靈敏度、抗干擾能力、適應環(huán)境等方面存在較大的差異,兩種系統(tǒng)之間的性能比較如下表所示。

傳統(tǒng)感煙式火災探測系統(tǒng)與早期火災探測系統(tǒng)的性能對比

項目

傳統(tǒng)感煙式火災探測系統(tǒng)

早期煙霧探測器系統(tǒng)

離子

光電

探測原理

火災后煙霧擴散至探測器并達到一定濃度才能實現(xiàn)探測和報警,屬于被動式探測。一般采用光電式組件或放射源,單向模擬量可尋址技術。

主動抽取監(jiān)測區(qū)域的空氣,只要空氣中含有火災后產(chǎn)生的煙塵,就能及時探測并報警,屬于主動式探測;一般采用激光前向散射技術和人工神經(jīng)網(wǎng)絡智能技術。

采樣方式

利用煙霧的熱上升特性;只有煙霧上升達到或超過探測器安裝高度時,才能在煙霧檢測室形成煙霧聚集,反映煙霧濃度大小。

主動抽氣式煙霧探測:通過抽氣管路和取樣孔的有效布置,能夠克服房間高度的影響,將火災初期產(chǎn)生的微量煙霧吸取到煙霧檢測室內(nèi),對微量煙霧做出靈敏反映。

探測部件

镅241α放射源,一個收集極

紅外發(fā)光管

光接收管

高穩(wěn)定激光源,二個光接收器,三維立體圖像分析

測量方式

相對測量

絕對值測量,即對環(huán)境煙霧量的實時測量

報警方式

兩級報警

可設四級報警

靈敏度

5%obs/m~20%obs/m;

當產(chǎn)生火災報警器報警時,火災已經(jīng)達到一定程度,撲救難度也增大。靈敏度由人工設定。

0.004%obs/m~20%obs/m;選擇同的煙閥值設置四個報警級。

當探測器報警時,留給值班人員控制和撲滅火災的時間十分充足;可設置三個可調(diào)的靈敏度等級,靈敏度由機器自動設定,人工僅設定誤報率。

抗干擾能力

控制器和探測器之間相連的電源線和信號線較長,易形成天線效應,感應空間的電磁波;尤其是在通信、計算機等強電磁干擾區(qū)域,輕則影響探測器和控制器之間的信號傳輸,重則可能損壞控制器和探測器的內(nèi)部組件。

采樣PVC管道、取樣孔等組成,無需走電線,所有電子組件都在系統(tǒng)探測器機殼內(nèi),不易受到外界電磁場干擾,可用于易燃易爆場所、超強電磁輻場所、微波室、正負電子對撞機房、油庫和軍火庫等。

安裝維護

使用一定時間必須進行清洗和標定,維護工作量大,費用較高。

PVC采樣管網(wǎng)和主機無電氣連接,只需定期清除過濾網(wǎng)灰塵,維護工作量小,無需費用。

適用范圍

點型感煙式探測器適用于辦公室、賓館客房等建筑環(huán)境當中,在特殊場所和工業(yè)環(huán)境無法使用。

適用于通信機房、計算機機房、潔凈廠房、高氣流地方、電纜隧道、發(fā)電廠等環(huán)境中。

組網(wǎng)能力

一般獨立組網(wǎng),部分產(chǎn)品可以通過RS-485/232接口與計算機互連。

刻度立組網(wǎng),也可由RS-485接口與計算機聯(lián)網(wǎng),或者通過繼電器開關量接口與其他系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng);并具有黑匣子功能,能記憶18000條信息。

抗環(huán)境氣流影響

受氣流環(huán)境影響大,要求氣流速度不大于5米/秒,在許多強氣流環(huán)境中無法探測報警。

不適合黑煙及高頻電磁干擾強的場合,同樣在許多強氣流環(huán)境中無法探測報警。

不受氣流環(huán)境影響,可用于具有大型環(huán)境空調(diào)機組的計算中心、程控機房等環(huán)境,以及室內(nèi)空氣流動強烈,感煙探測器無法使用的環(huán)境。

光學器件的清洗

傳統(tǒng)光電感煙探測器長時使用,其光學器件上會布滿灰塵,使靈敏度下降,甚至失效,必須由人工逐個檢測清洗,工作量大且損壞器件。

借鑒主動抽氣式原理,利用抽進并過濾的空氣對光學元件不斷的進行清洗,使光學元件始終保持最佳工作狀態(tài),不用人工清洗。

比較可以看出:第一,普通感煙感溫探測器工作至少都在火災第二階段之后,其靈敏度一般在5~15減光率/米,VESDA的靈敏度高達0.005減光率/米,是普通感煙探測器的1000倍。試驗中得知:普通探測器報警時,煙霧已經(jīng)彌漫了整個保護區(qū),雖然報了警,但留下處理火災的時間不多,錯過了將火災撲滅最佳時機。即使聯(lián)動了滅火設備,也已造成財產(chǎn)和人員不同程度的損失。VESDA早期火災探測報警系統(tǒng)在火災第一階段就可以探測到火災起始的煙霧,并分四級進行報警,分別為一級預警、二級行動提示、三級臨界火警(工作在火災第一階段)、四級火警(工作在火災第二階段)。值班人員可以有足夠的時間來查找火源,控制火情發(fā)展和蔓延,從而確保廠房內(nèi)工藝設備不會因火警而引起生產(chǎn)中斷,避免了火災帶來的損失。第二,VESDA早期火災探測系統(tǒng)不被潔凈室中高氣流影響,甚至可在風管中對空氣進行采樣收集,分析煙霧濃度。第三,VRSDA早期火災探測報警系統(tǒng)誤報率低,性能可靠。消除了誤報引起的連鎖反應。VSM3軟件的自學習功能使誤報率降至最低,甚至在設置環(huán)境參考點后可達到零誤報率。第四,VRSDA早期火災探測報警系統(tǒng)主動采樣,管網(wǎng)布置靈活,不受風管、燈具等影響。VESDA系統(tǒng)通過在盡可能早的階段探知煙霧的存在來提供最優(yōu)的防火保護。

在潔凈室這種空氣要求關鍵環(huán)境里,安裝較短的取樣管網(wǎng)可保證對潛在的火災風險有一個較早的反應時間。另一個考慮重點是單個系統(tǒng)的覆蓋面積。單個探測器的效率與它保護的空間和通過此區(qū)域的氣體交換率成正比,同樣也很重要的是室外污染氣流可能會通過新風進入取樣管產(chǎn)生誤報??砂惭b一臺基準探測器進行彌補,盡可能減少或消除誤報。

VESDA系統(tǒng)在潔凈室中取樣位置:根據(jù)現(xiàn)場勘測的數(shù)據(jù)或整體設計要求,考慮保護區(qū)域大?。ㄈ绶块g長、寬、高、吊頂、活動地板的尺寸),保護區(qū)域的環(huán)境狀況(如空調(diào)的通風口、回風口位置、空氣流動的路徑及可能產(chǎn)生發(fā)熱生煙的部位),保護對象的位置(如設備距墻,距天花板的距離)及保護程度的等級,劃分探測區(qū)域,選擇探測設備,進行管網(wǎng)設計。

早期火災探測報警系統(tǒng)在早期火災報警中有著突出的特點,只有根據(jù)不同的使用場所及保護對象合理選用該系統(tǒng),才能充分發(fā)揮其報警作用。實際應用中會有許多問題有待解決,如沒有相應系統(tǒng)設計和驗收規(guī)范、系統(tǒng)的質量監(jiān)督管理、主機僅能顯示報警探測的區(qū)域,沒能顯示出具體探測采樣點,這給火災原因調(diào)查,確定起火點造成一定的困難等。

以上只是我的一些工作中的想法,歡迎同行批評指正。

參考資料:

火災自動報警設計規(guī)范

潔凈廠房設計規(guī)范

火災監(jiān)控技術陳南編著

VESDA系統(tǒng)的應用