Главная | Контакты | Карта сайта | English version | Эрвист на facebook | Эрвист на youtube
20 лет на страже вашей безопасности!

НОВОСТИ

СЕМИНАРЫ, ВЕБИНАРЫ И ВЫСТАВКИ

ВИДЕОМАТЕРИАЛЫ

КОНТАКТЫ

Москва
8-800-775-30-98 - бесплатный звонок по России
(495) 987-47-57
- многоканальный
(499) 270-09-09
- многоканальный

Продажа On-line
Этот адрес e-mail защищен от спам-ботов. Чтобы увидеть его, у Вас должен быть включен Java-Script
289-756-227
belyaev-ervist

Техническая поддержка
On-line

Этот адрес e-mail защищен от спам-ботов. Чтобы увидеть его, у Вас должен быть включен Java-Script
411-787-699
ervist-company


Санкт-Петербург
(812) 448-65-49
(812) 444-26-02

Продажа On-line
Этот адрес e-mail защищен от спам-ботов. Чтобы увидеть его, у Вас должен быть включен Java-Script
567-108-192

Техническая поддержка
On-line

Этот адрес e-mail защищен от спам-ботов. Чтобы увидеть его, у Вас должен быть включен Java-Script
260-004-896
ervist-support


Екатеринбург
(343) 385-75-25

Продажа On-line
Этот адрес e-mail защищен от спам-ботов. Чтобы увидеть его, у Вас должен быть включен Java-Script
654-100-192
Ervist-Vostok


Новосибирск
(383) 207-98-30

Продажа On-line
Этот адрес e-mail защищен от спам-ботов. Чтобы увидеть его, у Вас должен быть включен Java-Script
709-563-022
v.ervist

НАШИ WEB-РЕСУРСЫ

КАТЕГОРИИ ИНФОРМАЦИИ

ИМПОРТОЗАМЕЩЕНИЕ

Релион-Т-Н
Прометей-ГВР-Exd
ProCab Сектор
Сектор-2
АБИЗ
GTSW
PTR-405EX
Релион ТКВ
ШСБ-12/24
Зенит МК-20
Зенит МК-80
Спектрон- 601Exd
Елань

НОВИНКИ

ТШ-1/2/3/5 исп.22 - термошкафы
ИП 512 Exd - извещатель ручной
Прометей ТСВ - световое табло
Термокабель LHD - извещатель тепловой
МТС - модуль контроля термокабеля
Релион А50 - видеокамера для транспорта
ИП212 Трион-Л2 - дымовой линейный
Миракс - извещатель ИК охранный
Эксперт-Щит - извещатель комбинированный
ИО 102 Атон - извещатели магнитоконтактные
Орион МК - термокожухи

НПО СПЕКТРОН

Релион А-50
Релион ТКВ-ИКВ
Релион А-100
Спектрон-601Ex
Спектрон-401Ex
ИП 535 Exd
ИП 101 Т-Р Exd
Спектрон-201
Спектрон-202
ИП-512-Exd
УДП-Спектрон
Прометей-ГВР-Exm
Прометей-ТСВ-Exd
Прометей ГВР-Exd

ЭТРА-СПЕЦАВТОМАТИКА

ProCab
Толмач
Кулон-Ех       
Плазма
Эксперт
Елань
Сегмент
ШСБ-12/24
АБИЗ
Эксперт-Щит

КОМПАНИЯ СМД

ИП212 Трион-Л2
Миракс
Сфера ВЗ
Сфера МК
Сфера ВЗ АО
Сфера МК АО
Трион ВЗ
КВМК
Орбита ВЗ
Орбита МК
Горизонт
Телос
Трион МК
КВВЗ
Орион
Атон

НПО ЭТЕРНИС

ТРВ-Гарант-160
Гарант-12КД
Гарант-5
Гарант-7
ТРВ Гарант-14,5
ТРВ Гарант (вз)
Гарант-12
Гарант Р

НПП "СЕНСОР"

УЗА
ВС-6-5/24
ВС-4-С
ВС-3-ГС
ВС-3
ВУУК

НПК ЭТАЛОН

Ex ОППС
Ex ОППЗ
Филин
ТСВ - 1
Линия
ИП535 - 1В

ТАХИОН

ТГБ-8Г Ех
ТВК-17 ВБ
ТВК-18 ВБ
ТВК-19 ВБ
ТШ-1
ТШ-2
ТВК-80 IP Ex
ТГБ-4Г(Р)
ТШ-4GEx
ТШ-5
ТШ-6
ТШ-3

НПП МАГНИТО-КОНТАКТ

АЯКС
ИО 102-26/В
ИП 535/В «СЕВЕР»
ИП 103-10/В
ДИМК/В
БИСШ
ИПР 514-2/В

СПЕЦПРИБОР

GTSW
ИП 535 Гарант
ИП 101 Гранат
ПКП Яхонт-И
ЗОВ
УКЛО
СКОПА
Говор-25
Дымфикс
Иолит-Ех
КСРВ
МИП-Ех

ЭПОТОС

Буран-2,5взр
Буран-8взр
Буран-8взр-РВ
Буран-15КД-В
Буран-50КДВ-В
Буран-15ТРВ

ЗАО РИЭЛТА

Яуза-Ех
ИПТ-Ех
Ладога-Ех
БРШС-Ех
ИПП-Ех
ИПДЛ-Ех
ИПД-Ех
ИПР-Ех
Пирон-1
Фотон-18
Фотон-Ш
Шорох-Ех
Стекло-Ех
МК-Ех
СТЗ-Ех

ЗАО ЭРИДАН

Гелиос
ИП 535-07е
ЭКРАН
ВС-07е
ИП 101-07е
ТВК-07-Н
ГРВ-07е
ДИАЛОГ-Ех

БИК-ИНФОРМ

PTR-404HM
PTR-405EX

ЭКСКОН

AL-Ех
AL-RD

ТОРГОВЫЕ МАРКИ

FMST
VESDA
PHSC
MEDC
MICA

Кабельные линейные и многоточечные пожарные извещатели.

От безадресного чувствительного элемента к адресным

Сайдулин Е.Г., директор ООО «ЭТРА-спецавтоматика», Новосибирск

В статье будут рассмотрены примеры построения пожарных извещателей, конструктивно выполненных в виде кабеля.

Сначала о терминологии. Для классификации кабельных извещателей пожарных линейных и многоточечных пришлось ввести два определения.

vДля выделения темы в этой статье я использую термин «кабельный», который отсутствует, увы, в разделе определений ГОСТ Р 53325 и СП 5.13130. В нормативах по техническим средствам пожарной автоматики (ГОСТ Р 53325, СП 5.13130) под одним определением «линейные» описаны извещатели оптические, которые действительно контролируют пожар по линии прямой видимости, так и извещатели кабельные, линия контроля которых пролегает вдоль линии кабеля, являющегося необходимым конструктивным элементом извещателя. Для извещателей кабельных линейность не более, чем линия движения трамвая: трамвай всегда движется по прямой, это прямая изгибается.

Кабельный извещатель пожарный – линейный или многоточечный извещатель пожарный, конструктивно выполненный в виде кабеля.

Кабельные извещатели могут определять факт сработки без привязки по месту пожара (без адреса), либо с определением места одного и более пожаров (адрес).v

По аналогии с определением по п.3.7 ГОСТ Р 53325-2012 «извещатель пожарный адресный: ИП, имеющий индивидуальный присваиваемый адрес, идентифицируемый адресным приемно-контрольным прибором» введу определение:

Извещатель пожарный с адресным чувствительным элементом: ИП, идентифицирующий адреса возникновения сработок в пределах чувствительного элемента. В зависимости от назначения ИП и от способа определения пожара адресом может служить дальность по чувствительному элементу в метрах до пожара либо адрес датчика, встроенного в чувствительный элемент, который обнаружил пожар.

Конструктивной особенностью кабельных ИП является их исполнение: чувствительный элемент выглядит как кабель, так же хранится на катушках или бобинах, разматывается как кабель и крепится элементами кабельного крепежа.

Сознательно подчёркиваю конструктивную особенность кабельных ИП, а также адресность чувствительного элемента и не выделяю обнаруживаемый фактор пожара. Безусловное большинство кабельных ИП – теплового действия. Однако конструктив не препятствует использованию и других факторов пожара (п.4.1.1.7 ГОСТ Р 53325-2012), поэтому есть кабельные ИП не теплового действия.

По тексту буду стараться придерживаться определений составных частей извещателей пожарных линейных по ГОСТ Р 53325-2012 – блок обработки (БО) и чувствительный элемент (ЧЭ), как бы их не именовали производители.

Поначалу рассмотрим процессы, с которыми сталкивается кабельный ИП, как обнаруживаемые, так и мешающие обнаружению пожара. После этого – примеры конкретных реализаций.

Эффективность тепловых кабельных ИП

Начну издалека, рассмотрим, имеет ли вообще смысл в тепловых кабельных ИП. В то время, когда дымовые, газовые извещатели улучшают свои характеристики в обнаружении пожара, уменьшают время реакции на секунды, минуты, а то и часы, при этом нужны ли тепловые извещатели? Не устарели ли они безвозвратно? Наша фирма давно занимается ранним обнаружением пожара по изменению химического состава воздуха, и выбор обнаружения пожара по теплу вызывает насторожённость: эффективно ли это?

Самый главный фактор пожара – тепло. Тепло вызывает термическую деструкцию, горение различных материалов. Наличие высокой температуры в объёме или отдельной зоне – однозначно свидетельствует о пожаре.

Прежде чем перейти к способам обнаружения теплового потока рассмотрим основные способы переноса тепла от тёплого предмета к холодному [1]. К ним относятся:

  • теплопроводность;
  • конвекция;
  • радиация.

Теплопроводность - это перенос теплоты от более нагретых частей тела к менее нагретым, обусловленный движением частиц (молекул, атомов, ионов, свободных электронов и др.) [2].

Пример: Когда сковорода в течение некоторого времени стоит на огне, её ручка становится горячей. Это происходит потому, что тепло передаётся через металл от горелки к ручке. Тепло поступает к ручке, потому, что она намного холоднее горелки. Скорость потока тепла к ручке чугунной сковороды значительно ниже, чем для медной, так как чугун имеет меньший коэффициент теплопроводности (обладает большим сопротивлением тепловому потоку) и более высокую удельную теплоёмкость, чем медь. Это значит, что потребуется меньшее количество теплоты и меньшее время для нагрева меди.

Конвекция — явление, состоящее в теплопередаче путём движения теплоносителей, в нашем случае – это воздух, газы. Нагретый теплоноситель перемещается в более холодную зону, где он отдаст своё тепло для нагрева этой зоны.

Нагретые теплоносители могут перемещаться путём естественной конвекции. При нагреве теплоноситель расширяется, распространяется в окружающей его более холодной среде и поднимается вверх.

Пример: Нагретая вода со дна чайника, стоящего на плите, поднимается вверх и смешивается там с более холодной водой, распространяя тепло и, нагревая всю массу намного быстрее, чем это происходило бы только за счёт теплопроводности.

Следует отметить, что конвекция и теплопроводность как физические явления проявляются одновременно. Тепло от нагретой поверхности передаётся теплоносителю в результате теплопроводности до того, как это тепло будет унесено потоком; тепло от нагретого теплоносителя также передаётся холодной поверхности теплопроводностью. Чем больше разность температур между тёплой и холодной поверхностями, тем больше тепловой поток между ними. Удельная теплоёмкость теплоносителя, его коэффициент теплопроводности и сопротивление потоку теплоносителя являются другими факторами, влияющими на конвективный теплообмен.

Радиация (тепловое излучение) представляет собой перенос тепла через пространство при помощи электромагнитных волн; большинство предметов, стоящих на пути видимого света, также препятствуют распространению тепловой энергии в виде излучения. Радиация тепла осуществляется главным образом за счёт невидимого длинноволнового ИК излучения. Тепло постоянно переносится излучением от более тёплых предметов к более холодным пропорционально разности их температур и расстоянию между ними.

Пример: Почувствовать радиационный обмен можно, встав перед горячей плитой.

Нагретые продукты горения поднимаются вверх от источника, расширяясь в стороны. Под потолком помещения формируется припотолочный слой, состоящий из раскалённых продуктов горения.

Классическая форма тепловой колонки – это конус с раствором 30°, обращённый вершиной вниз (рис.1). Однако такая форма в действительности существует крайне редко. За счёт различных возмущающих факторов конус наклоняется. Причиной может быть боковой воздушный поток, присутствующий в тоннелях и промышленных производствах.

Кроме того, на форму конуса влияет различный характер пожарной нагрузки в разных частях конуса: если конус попадает на легковоспламеняемые материалы, то эта часть конуса развивается быстрее, чем та, которая распространяется на менее горючих материалах.

В соответствии с п.13.7.1 СП 5.13130.2009 «Чувствительный элемент линейных и многоточечных тепловых пожарных извещателей располагают под перекрытием либо в непосредственном контакте с пожарной нагрузкой». Таким образом, если извещатель любого типа (дымовой, тепловой, газовый) располагается на высоте, под перекрытием, то основным транспортом тепла и продуктов горения является конвективная тепловая колонка. Если чувствительный элемент извещателя установлен в контакте с пожарной нагрузкой, то основной транспорт тепла - теплопроводность.

Рис.1 – Конвективная колонка в модели точечного очага пожара.
Н – высота помещения, м
λ - в соответствии с принятыми моделями пожаров равен 15°.

Серьёзной помехой распространения конвективной тепловой колонки и продуктов горения являются воздушные потоки. В качестве примера приведу «снимок» воздушных потоков на станции метро Белорусская кольцевая [3].

Стационарное поле скоростей воздушного потока на высоте один метр относительно пола платформы показано на рисунке 2.

Рис.2 –Поле скоростей воздушных потоков в горизонтальной плоскости

Векторы скорости приведены в горизонтальной плоскости, векторы имеют одинаковую длину для того, чтобы лучше представить картину потока, но цвет векторов соответствует величине скорости. Шкала в м/с приведена слева.

Из приведённого рисунка 2 видно, что вдоль левой и правой сторон станции существуют противоположно направленные потоки воздуха, а в середине станции поток имеет сложную структуру, а величина скорости гораздо меньше.

Представьте, что будет при таких потоках с красивым конвективным конусом. Естественно, что воздушный поток приводит к охлаждению конвективного потока и чувствительного элемента, что с определённого момента увеличит время обнаружения пожара.

Помехой обнаружения также является запылённость и загрязнённость чувствительного элемента. Промышленная пыль состоит, главным образом, из мельчайших частиц, имеющих очень малую скорость падения, поэтому самоочищение атмосферы от пыли происходит крайне медленно. Большую часть времени пыль остаётся во взвешенном состоянии, распространяясь в основном в подветренном направлении от источников выброса. Явления коагуляции и седиментации приводят к осаждению пыли на землю [4].

На время обнаружения тепловым каналом влияет снижение теплопроводности. Так, смеси мелкодисперсных порошков двуокиси кремния и углерода в виде угольной пыли или газовой сажи имеют теплопроводность (2,5 — 6,0) Вт/(м•°С).

Коэффициент теплопроводности какого-либо вещества - это величина, которая показывает, какое количество теплоты требуется приложить к одному концу бесконечно тонкой проволоки из этого вещества, чтобы температура точки этой проволоки на расстоянии 1 м от этого конца за одну секунду увеличилась на 1 градус (при условии нулевой теплоотдачи в пространство).

Коэффициент теплопроводности сажи по сравнению с коэффициентом теплопроводности металла имеет очень низкие значения. Даже тонкий слой сажи создаёт большое термическое сопротивление для передачи тепла от продуктов сгорания к ЧЭ. Для примера можно указать, что термическое сопротивление сажи в 400 раз выше термического сопротивления железной стенки. Т.е. термическое сопротивление железной стенки толщиной 10 мм эквивалентно сопротивлению слоя сажи толщиной 0,025 мм [4].

Вместе с тем, слой грязи который существенно ухудшит параметры обнаружения пожара тепловым ИП больше, чем для газовых ИП и несопоставимо больше, чем для дымовых ИП. Собственно, газовые ИП могут работать в условиях только сухой пыли, дымовым ИП пыль противопоказана вообще. Тепловые ИП в условиях загрязнения – наиболее неприхотливые пожарные извещатели.

Оценим, пожары какой мощности можно обнаружить с помощью кабельных тепловых пожарных извещателей. Для этого используется модель точечного очага пожара. Мощность очага пожара это один из самых важных параметров, необходимых для определения опасных факторов пожара.

Мощность при горении - это количество тепла, выделяющегося в единицу времени.

Принимаем, что зона воздействия факела ограничивается проекцией конуса факела на потолок радиусом R1 =0,18H, припотолочная струя ограничивается границей зоны R2 (поскольку за границей зоны нужно рассматривать воздействие на смежную зону) (см.рис.1).

Перепад температуры воздействует на зону чувствительного элемента:
Δ Т = Tmax – T0,
где Tmax – температура факела;
T0 – температура окружающей среды.

Определим минимальный размер пожара Qmin, который заставит сработать тепловой извещатель по порогу TL при превышении Tmax >= TL.
В струе факела Qmin1 = [(TL – T0)/16,9]3/2H5/2 , кВт
В припотолочной струе Qmin2 = R2[H(TL – T0)/5,38]3/2 , кВт
Воспринимаемый ЧЭ линейного теплового извещателя Qmin = Qmin1* L1/R2 + Qmin2 *(1- L1/R2) , кВт
При R2 = 4 метра полученная мощность пожара определяет минимальную мощность для сработки двух смежных точечных тепловых ИП – получение сигнала «Пожар 2-х и более ИП». Результаты для TL = 59 °С и T0 = 25 °С (температурный класс А1) сведены в таблицу 1.

Таблица 1. Мощность пожара, необходимая для сработки двух смежных ИПТ

Н, м Qmin1, кВт Qmin2, кВт Qmin, кВт
R2 = 4м R2 = 30м
3,5 65,4 416,1 333,9 3025,3
6,0 251,6 934,0 659,7 6642,9
9,0 693,4 1715,8 1099,4 11890,0
15,0 2486,7 3691,8 2486,7 24312,3
20,0 5104,6 5684,0 5104,6 35926,4

Сопоставим полученные минимальные мощности сработки теплового извещателя по порогу с мощностями, выделяемые при горении различных объектов (таблица 2) [5].

Таблица 2. Примеры тепловых мощностей, выделяемых при горении

Горящий объект Масса, кг Скорость тепловыделения, кВт
Мусорная корзина для бумаг 0,73-1,04 4-18
Кресло 26 160
Легковой автомобиль 150-200 (горючие материалы) около 8000
Грузовой автомобиль 400-500 (горючие материалы) около 20000

Из таблицы 2 видно, что горящая мусорная корзина – не лучший объект обнаружения тепловым ИП. Однако при возникновении пожара в тоннеле пожарная нагрузка многократно более мощная.

В 2003 г. шведские учёные сопоставили результаты четырёх тестов, проведённых в условиях реального тоннеля с продольной системой вентиляции. Во время эксперимента изучался процесс горения грузовиков. Для грузов, в состав которых входила целлюлоза и пластик (три теста), а также мебель и фурнитура (один тест), были зафиксированы тепловыделения в диапазоне от 71 до 203 МВт. Время достижения пиковой мощности пожара составило от 8 до 18.5 минут с момента возгорания, максимальная температура дыма над пламенем находилась в пределах 1250 - 1365°C [6].

Мощность пожара, необходимая для сработки теплового ИП, рассматривалась для максимального температурного класса. Однако, поскольку борьба идёт за снижение времени обнаружения, то серьёзное улучшение временных параметров теплового ИП даёт учёт скорости прироста температуры (дифференциальная составляющая). Требования к тепловым ИП по ГОСТ Р 53325-2012 для классов А1 и А1R графически представлены на рис.3.

Рис.3 – Соотношение времени обнаружения пожара для тепловых ИП классов А1 и А1R.
голубой маркер – время начала обнаружения пожара дифференциальным ИП;
жёлтый маркер – время обнаружения максимальным ИП;
красный – предельное время обнаружения дифференциальным и максимальным ИПТ.

Значительно уменьшится время обнаружения пожара тепловым ИП при «непосредственном контакте с пожарной нагрузкой», поскольку в этом случае активно проявляется теплопроводность как транспорт передачи тепла.

Вывод: кабельные тепловые ИП наиболее выигрышны в условиях быстроразвивающегося пожара или в непосредственном контакте с пожарной нагрузкой, в том числе в условиях загрязнения.

Назначение кабельных пожарных извещателей

Исходя из вышеизложенного, определим места применения кабельных ИП с учётом конструктива извещателей.

Гибкий чувствительный элемент можно укладывать по прямой, можно перекрывать площади, укладывая зигзагом (учитывая механические ограничения на изгиб и растяжение).

Очень интересное для монтажа свойство - это возможность прокладки чувствительного элемента в труднодоступных местах. Кабельная конструкция извещателя позволяет подвешивать ЧЭ, протягивать в труднодоступные места, при непосредственном контакте с пожарной нагрузкой ЧЭ можно укладывать под или над, или рядом с защищаемым объектом.

Герметичность оболочки, допускает использование чувствительного элемента извещателя в условиях высокой влажности, применение в условиях не просто запылённости, а уж даже загрязнённости.

Рис.4 – Прокладка чувствительного элемента кабельного извещателя линейных объектов.

Рис.5 – Перекрытие площадей зигзагообразной прокладкой чувствительным элементом кабельного извещателя.

Вероятные объекты по конфигурации.
Линейные:

  • автомобильные и железнодорожные тоннели;
  • конвейерные и производственные линии;
  • нефте-, газо- и прочие трубопроводы.

Площади:

  • защита промышленных объектов;
  • многоуровневые парковки;

Учитывая возможность прокладки в непосредственном контакте с пожарной нагрузкой и конструктив извещателя, к этим объектам добавляются:

  • кабельные каналы, коллекторы;
  • хранилища материалов, склонных к самовозгоранию (зерно, уголь, опилки, птичий помёт и пр.);
  • мусоропроводы.

Если извещатель обеспечивает условия взрывозащиты (как правило, это искробезопасная цепь i по ГОСТ 30852.10-2002) возможно применение на таких же объектах во взрывоопасных зонах.

В том случае, если кабельный ИП обеспечивает адресацию места пожара, то возможно применение в тех областях, где используются точечные адресно-аналоговые ИП.

Достоинства кабельных извещателей пожарных:

  • определение температуры или иного фактора пожара на всем протяжении чувствительного элемента;
  • незаменимы при защите труднодоступных мест (кабельных коллекторов, шахт, тоннелей, мусоропроводов, лифтовых шахт);
  • чувствительный элемент может быть проложен в непосредственной близости от защищаемых объектов.

Рассмотрим примеры некоторых подходов к конструкциям кабельных ИП. Структура изложения будет в следующем порядке: принцип действия, монтаж чувствительного элемента, поиск и устранение неисправностей, особенно неисправностей ЧЭ, как наиболее подверженному внешним воздействиям.

Термокабель

Это название стало нарицательным для ИПТЛ контактного принципа действия, который основан на измерении скачкообразного увеличения протекающего по кабелю тока при разрушении чувствительного элемента в случае превышения определённого порога температуры.

Кабель состоит из двух свитых проводников, которые покрыты полимерным изолятором. Покрывает термокабель защитная оболочка, предохраняющая его от неблагоприятных факторов внешней температуры полимер изолятора среды. При нагреве до определённой жилы разрушается, проводники соединяются. В результате этого в точке разрушения появляется короткое замыкание, факт которого легко определяется по изменению протекающих токов. При использовании интерфейсного модуля применяется метод измерения длины кабеля, в результате чего определяется место возникновения короткого замыкания, т.е. пожара.

Поскольку контролируется протекание тока по чувствительному элементу, то необходимо подключение оконечного элемента, соответствующего требованиям ПКП или интерфейсного модуля.

Для различных температур сработки и условий применения выпускаются термокабели, которые отличаются материалом оболочки кабеля, а также температурой плавления изолятора жил.

На сегодняшний день доступны различные виды термокабелей. Наиболее популярны три вида термокабеля:

  • Protectowire «PHSC» [7];
  • • Proline «TH» [8]; • Спецприбор «GTSW» [9].

При одинаковом принципе работы данные извещатели имеют различное погонное сопротивление пары жил:

  • Protectowire «PHSC» - 0,598 Ом/м
  • Proline «TH» - 0,18 Ом/м
  • Спецприбор «GTSW» - 0,6 Ом/м

Меньшее погонное сопротивление Proline «TH» позволяет организовывать шлейфы большей длины (до 4000м). У PHSC и GTSW до 2000 м без определения точки срабатывания и до 1500 м с определением точки срабатывания.

До определённой длины термокабель можно включить непосредственно в шлейф сигнализации ПКП, который воспримет замыкание «контактов» извещателя как сигнал «Пожар» без указания месторасположения сработки. В этом случае извещатель является БЕЗАДРЕСНЫМ.

Применение интерфейсного модуля (блок обработки не кумулятивного действия) значительно увеличивает возможности термокабеля, можно увеличить длину чувствительного элемента, а также можно определить место пожара. Точность определения точки срабатывания 1 м, что для систем пожарной сигнализации вполне достаточно.

В этом случае извещатель становится АДРЕСНЫМ.

Для определения места срабатывания используется DC – метод.

При использовании DC - метода из модуля по соединившимся в результате разрушения изоляции жилам кабеля пропускается заданный ток, измеряется сопротивление жилы и на основе значения погонного сопротивления жилы (или её диаметра, материала проводника) рассчитывается длина этого кабеля при существующей температуре. Для получения места срабатывания измеренное значение нужно поделить на 2.

Большое влияние на погрешность измерения кабеля DC-методом оказывает погрешность качество образовавшегося контакта, а также уход температуры (1?С даёт погрешность 0,4%).

Для реализации принципа двойного срабатывания, необходимого для систем АСПТ, используются двухканальные модули, к которым подключаются два термокабеля с одинаковой температурой срабатывания, либо термокабели с разными, но близкими температурами срабатывания (например, 68 и 88°С).

Монтаж чувствительного элемента.

Прокладку термокабеля желательно вести цельным куском, однако при невозможности это сделать кабель прокладывается отдельными кусками, сращиваемыми на стыках.

При использовании термокабеля вне помещений, все соединения методом сращивания или через клеммы выполняются в соответствующих соединительных коробках. Если кабель устанавливается в условиях высокой влажности, все соединения производятся методом сращивания с использованием изоляционных трубок и изоляционной ленты.

Рис.6 – Вариант соединения отрезков термокабеля.

Неисправности. Поиск и устранение.

Неисправностью чувствительного элемента может быть обрыв, либо короткое замыкание.

Если получен сигнал пожара, то это значит, что жилы кабеля замкнулись в результате перегрева кабеля или механического воздействия на кабель, вызвавших разрушение внутреннего теплоизолятора жил. Для поиска таких точек можно использовать комплекс оборудования поиска точек срабатывания.

Например, для термокабелей Protectowire при длинах обнаружения до 152 метров используется APL-90 (приставка к цифровому мультиметру) либо при длинах обнаружения до 3000 метров комплект MFL-92 (состоит из генератора тонального сигнала FDG-92 и поискового прибора FDR-92). Во втором случае необходим доступ поисковым прибором к кабелю по всей длине.

Для устранения повреждения чувствительного элемента нужно найти место повреждения, вырезать повреждённый участок термокабеля и вставить новый, идентичный повреждённому, изолировав место соединения.

Факт повреждения интерфейсного модуля (блока обработки) выделяет приемно-контрольный прибор в том случае, если повреждение модуля приведёт к коммутации выходного реле «Неисправность». При подсоединении модуля через порт RS485 неисправность модуля можно идентифицировать по нарушению протокола обмена или при отсутствии обмена.

Устранение повреждения интерфейсного модуля (БО) производится заменой модуля. Поскольку все внешние соединения с модулем проводятся с помощью клеммников, то замена БО осуществляется достаточно быстро.

Достоинства:

  • простота в монтаже и наладке;
  • практически не требует технического обслуживания;
  • высокая устойчивость к влажности, пыли, низким температурам и химическим реагентам;
  • устойчив к электромагнитным помехам;
  • применение во взрывоопасных зонах;
  • экономичность, отсутствие расходов при эксплуатации;
  • используется с любыми типами приемно-контрольных приборов;
  • не требует обслуживания;
  • срок службы более 25 лет.

Недостатки:

  • разрушение чувствительного элемента необходимое условие для обнаружения пожара;
  • извещатель однократного действия. Сработавший участок требует замены.
  • участок термокабеля за сработавшим участком «выпадает» из мониторинга.
    При пожаре и замыкании жил кабеля можно обнаружить точку пожара по появившемуся короткому замыканию. Если последующие пожары будут приближаться, разрушая кабель, то их можно обнаружить и зафиксировать. Если последующие пожары будут удаляться, то обнаружен будет пожар только в точке, ближайшей к началу.
  • большой разрыв между рабочей температурой и температурой срабатывания (например, для PHSC-155-EPC, температура срабатывания 68,3°С, а максимальная температура окружающей среды 37,8°С).
    Не ясно, к какому температурному классу относится термокабель. Например, кабель PHSC-155-EPC срабатывает при температуре 68,3°С, что может относиться к классу А2 (сработка в диапазоне 54-70°С) или к классу А3 (сработка в диапазоне 64-76°С). Вместе с тем максимальная рабочая температура этого кабеля составляет 37,8, что ниже максимальной нормальной температуры как для класса А2 (50°С), тем более для класса А2(60°С). Поэтому данный извещатель можно отнести к классу Н, с параметрами сработки, регламентируемыми техническими данными именно на этот конкретный тип извещателя.
  • термокабель не проводит анализ скорости прироста температуры, поэтому является достаточно медленным устройством, срабатывающим при превышении порога температуры.
  • невозможность изменения температуры срабатывания в процессе эксплуатации (необходима замена термокабеля), что не позволяет провести адаптацию извещателя при изменившейся условно-нормальной температуре.
  • затруднён поиск обрыва чувствительного элемента.

Термокабель хорошее и надёжное устройство, простое и неприхотливое. Подходит для простых объектов, в которых нет жёстких требований по идентификации места нескольких пожаров и в которых можно достаточно просто заменить повреждённый чувствительный элемент.

Адресный тепловой сенсорный кабель

По большому счёту термокабель похож на пороговый шлейф сигнализации, в который включены точечные тепловые пожарные извещатели. И в том, и в другом случае, возможности ограничиваются обнаружением одного-двух пожаров. Если в ШС обнаружение пожаров ограничивается приемно-контрольным прибором после сработки «два и больше», то сработка точки термокабеля, ближайшей к модулю, блокирует контроль над остатком кабеля. Поэтому область применения термокабеля сродни той, для которой предназначены неадресные ИПТ.

Однако кабельные ИПЛ, как правило, имеют длину сотни метров, и потеря наблюдаемости может стать критичной для контроля распространения пожара. Вследствие этого безадресный чувствительный элемент должен объединять однотипные смежные помещения, при обнаружении пожара действия по которым идентичны.

Адресный чувствительный элемент позволяет получать картину появления и распространения пожара в различных помещениях, в том числе не связанных между собой ни территориально, ни по назначению. Широкие возможности мониторинга, как же, как и в шлейфовых адресных системах, обеспечивает адресуемость к каждой точке наблюдения.

В этом случае расстояние между точками наблюдения не должно превышать расстояние между смежными точечными пожарными извещателями.

Примером кабельного адресного извещателя пожарного теплового многоточечного может служить адресный тепловой сенсорный кабель MHD535 производства Securiton AG, Швейцария [10].

Рис.7 – Адресный тепловой сенсорный кабель

Кабельный ИПТМ MHD535 предназначен для определения факта пожаров в сложных условиях окружающей воздушной среды.

В состав системы входит блок обработки Processor Unit PU, собственно кабель, в который через равные интервалы встроены датчики температуры, оконечное устройство Cable Terminator Module CTM 535.

Для получения данных от датчика система последовательно, начиная с первого, обращается к каждому из датчиков. Адресация и получение данных происходит с помощью аналоговых (!!!) сигналов коммутации. Данные поступают в блок обработки Processor Unit PU, который и принимает решение о наличии пожара. После опроса последнего датчика активируется оконечное устройство Cable Terminator Module CTM 535, получив его сигнал, блок обработки проводит сброс шины и повторяет цикл опроса датчиков, начиная с первого.

Тот датчик, к которому обращается блок обработки, передаёт в аналоговом виде данные по температуре в Cable Terminator Module CTM 535. Данные представляют собой ток, пропорциональный температуре. Измеренный ток вычитается из опорного тока, вырабатываемого оконечным устройством и не зависящего от колебаний температуры. Полученный ток поступает в блок обработки.

Таким образом, значение температуры по датчику представляет разность тока, поступающего от датчика и опорного тока от оконечного устройства. То есть адресный тепловой сенсорный кабель MHD535 – это устройство аналоговой передачи данных от последовательно адресуемых температурных датчиков.

Получаемые данные позволяют выделить сработку по порогу (максимальные температурные классы А1,А2,В,С) или по скорости прироста температуры (дифференциальный класс).

Чувствительный элемент представляет собой восьмижильный плоский кабель, к которому подключены температурные датчики. Кабель является шиной данных извещателя. Датчики защищены внешней изоляцией.

Кабель имеет двойное покрытие. Внутренний слой препятствует проникновению влаги внутрь кабеля и придаёт ему жёсткость. Наружный слой обеспечивает прочность на растяжение, а также стойкость к химическому воздействию.

Кабель поставляется на бобинах как готовое к применению изделие MHD535FX.

Есть два варианта оболочки кабеля: полиуретан PUR или пластик ECTFE (сополимер этилена и трифторхлорэтилена).

Кабель выпускается с различным расстоянием между датчиками: 2 м, 4 м, 7 м, 10 м, и 20м. Общая длина кабеля зависит от количества датчиков, и расстояния между ними.

Стандартная длина кабеля составляет 500 м. Для объектов, требующих использование кабеля длины большей, чем 500 м, выполняется последовательное наращивание кабеля с использованием модуля Connection and Filter Module CFM 535.

Блок обработки Processor Unit PU сопрягается с верхним уровнем (ПКП, АСПС,ПК) с помощью беспотенциальных выходов реле, а также через порты RS422. Для связи через цифровые порты в руководстве по эксплуатации приводится система команд блока обработки.

Блок обработки программируется с помощью ASCII-файла, описывающего конфигурацию извещателя.

Адресный тепловой сенсорный кабель – устройство более сложное, нежели термокабель. В термокабеле возможны простые методы борьбы с ложными сработками в результате наведённых помех: увеличение тока и интервала принятия решения.

Для борьбы с наведёнными помехами в сенсорном кабеле формируются токи равной величины, но разного направления, поступающие от адресуемого датчика и в адресуемый датчик, а также оконечного устройства Cable Terminator Module CTM 535. В результате подавляются синфазные помехи, наведённые на кабель.

Шумы подавляются программно-аппаратными средствами, исходя из предположения, что в нормальной ситуации в передаваемом сигнале спектральная плотность шумов, содержащихся в передаваемом сигнале, имеет равномерное распределение. Такой шум называются белым.

Рис.8 - Общий принцип построения адресного теплового сенсорного кабеля

А блок обработки PU G оконечное устройство CTM 535
B релейный блок RCU 535 H соединительный кабель ССА 535
C защитное заземление ECB 535 I компьютер
D модуль защиты от искрового разряда PFM 535 J приемно-контрольный прибор
E модуль подключения SSM 535 K сенсорный кабель MHD 535
F модуль соединения и фильтрации CFM 535

Монтаж чувствительного элемента.

В адресном тепловом сенсорном кабеле, в отличие от термокабеля, используется уже не двух-, а восьмижильный кабель. Тем более, хотелось бы проложить такой кабель цельным. Однако, если уж очень затруднительно это сделать, то кабель придётся разрезать между двумя смежными датчиками, опрессовывать концы кабеля разъёмами и, после соединения, обеспечить необходимую герметичность и механическую прочность соединения.

Крепление сенсорного кабеля выполняется при помощи клипс крепления кабеля CMC 535, устанавливаемых на расстоянии один метр друг от друга.

Неисправности. Поиск и устранение.

На неисправность указывает свечение жёлтого светодиода "Fault". Детальная информация о состоянии сигнала неисправности может быть получена только с помощью программного обеспечения PC tool MHD-Config. В окне программы отображается номер ошибки и сопроводительный текст.

Что касается блока обработки, то он имеет неплохую диагностику внутренних узлов. Все события, происходящие с извещателем, пишутся в текстовый файл регистрации с привязкой по времени.

Рассмотрим обнаружение неисправностей чувствительного элемента и их устранение.

Такими неисправностями могут быть полный обрыв кабеля, обрыв нескольких проводов из шины данных, короткое замыкание соединительного кабеля, замыкание нескольких проводов из шины данных, выход из строя температурного датчика.

Для выделения неисправности кабеля измеряется напряжение на входе в кабель, если напряжение низкое, то проводится измерение сопротивлений термокабеля. Так написано в Руководстве по эксплуатации. Что это представляет в реальности.

Есть красивое название: метод дихотомии. Это означает следующее, разрезать кабель пополам, продолжать поиск в той половине, которая сохранила короткое замыкание. И так кабель режется до тех пор, пока не будет найдено короткое замыкание.

После того, как найден повреждённый участок чувствительного элемента, нужно выполнить следующие шаги: отключить питание, удалить секцию, отрезав кабель между двумя датчиками, установить соединительные разъёмы, подключить к этим разъёмам новую секцию кабеля. После этого подать питание и запрограммировать новые сенсоры с помощью программы MHD-Config.

Достоинства:

  • извещатель многократного действия;
  • известны конкретные точки пожаров с дискретностью шага между датчиками;
  • извещатель получает информацию о температуре по всей длине кабеля, несмотря на появление пожаров. Данные будут поступать вплоть до полного разрушения кабеля.
  • чувствительный элемент можно прокладывать по различным помещениям, при этом будут получены данные по пожарам всех контролируемых зон;
  • точный выбор температурного класса;
  • при установке можно выбрать необходимый температурный класс, для этого не нужно заменять чувствительный элемент;
  • можно использовать дифференциальный температурный класс, это уменьшит время обнаружения пожара;
  • есть возможность использовать два блока обработки с обоих концов чувствительного элемента, это увеличит надёжность системы при одном рассечении кабеля.

Недостатки на мой взгляд:

  • система не особенно удобна для подключения, слишком много действий по инсталляции, это далеко не «автомат Калашникова» (уронил в лужу, стряхнул грязь и – пуляй дальше);
  • сложный поиск повреждений чувствительного элемента.

Адресный чувствительный элемент с использованием оптоволоконного кабеля

Интересно использование неэлектрических методов измерения температуры с применением оптоволоконного кабеля в качестве чувствительного элемента. Как можно заметить, в областях связи и телекоммуникаций медные кабели активно вытесняются оптоволоконными. Что даёт применение оптоволоконного кабеля для извещателя пожарного теплового линейного?

А. Потери в многомодовом оптоволокне составляют 3,5 дБ на один километр при длине волны 1550 нм. Потери в медном кабеле на несколько порядков больше и составляют для медных кабелей категории 5 около 20 дБ на 100 метров. Поэтому применение оптоволоконного кабеля в качестве чувствительного элемента предоставляет возможность использовать чувствительные элементы до 8 км без ретрансляции.

Б. Малый вес, объем и стоимость оптоволокна по сравнению с медными жилами кабеля. Лёгкий кабель проще протягивать и крепить.

В. Поскольку оптическое волокно состоит из диэлектрического материала, то:

  • - Обеспечивается полная гальваническая развязка оптоволокна и полное исключение образования электрических петель.
  • - Отсутствует восприимчивость к наводкам и помехам.
  • - Оптический кабель не чувствителен к внешним электрическим помехам, это позволяет обеспечить бесперебойную работу извещателя, даже если при монтаже не обратили внимание на то, какие поблизости расположены сети;
  • - Так как в оптическом кабеле отсутствует такое свойство, как электропроводность, отпадают проблемы, связанные с изменениями потенциала земли, что характерно, например, для электростанций или железных дорог.
  • - Так же эта особенность устраняет возможность повреждения оборудования из-за бросков тока от молний.

Г. Оптоволокно полностью исключает какое-либо искрообразование. Поэтому, его использование безопасно на нефтеперерабатывающих, химических и других предприятиях, где требуется высокая степень пожаро- и взрывобезопасности.

Д. Очень большой срок службы. Трудно представить, что-либо столь долго работающее, как кварцевая нить оптоволокна.

Примером ИПТЛ с использованием оптоволоконного кабеля является извещатель ИП132-1-Р «Елань» производства ООО «ЭТРА-спецавтоматика» [11], в настоящее время извещатель такого типа единственный отечественный и один из восьми, выпускаемых в мире.

Методом измерения является изменение импульса лазера в местах воздействия теплом на оптоволоконный кабель, так называемый эффект комбинационного рассеяния (эффект Рамана).

Для применения волоконно-оптического датчика пришлось решить технологическую задачу работоспособности измерительной системы в течение 10 лет, решить задачи борьбы с оптическими шумами в оптоволокне, влияния защитных оболочек кабеля на инерционность системы.

Кроме этого, хотя конструктивно ИП132-1-Р «Елань» это, пожалуй, один из самых сложных пожарных извещателей, он прост в настройке и эксплуатации. Для этого решались задачи самодиагностики и автоматической коррекции параметров работы с оптоволоконным кабелем, что естественно сделало извещатель надёжным. Задача – минимум проблем при подключении и эксплуатации.

Извещатель использует два типа чувствительного элемента. При температуре эксплуатации ЧЭ от -40°С до +70°С и выбранном температурном классе от А1 до В или от A1R до BR применяется оптоволоконный кабель с защитной оболочкой из поливинилхлорида (ПВХ). При температуре эксплуатации ЧЭ от -55°С до +140°С и выбранном температурном классе от А1 до G или от A1R до GR применяется оптоволоконный кабель с защитной оболочкой из фторопласта. Само оптоволокно не изменяет своих свойств при нагреве до 200 °С, даже если расплавится внешняя пластиковая оболочка.

Единый тип кабеля на длину ЧЭ от 16 метров до 8000 метров упрощает проектирование, монтаж, ремонт, а также определение складских запасов. В зарубежных системах оптоволоконный кабель на разные длины разный.

От внешнего механического воздействия кабель защищён внутренней оплёткой из стальных нитей.

Рис.9 – Оптоволоконный кабель чувствительного элемента ИПТЛ «Елань»

Блок обработки ИПТЛ «Елань» обеспечивает обнаружение пожаров в выбранном при инсталляции температурном классе от от А1 до G или от A1R до GR и R. Блок обработки автоматически разбивает полную длину ЧЭ на зоны по 4 метра. При выделении пожара в любой зоне или зонах выдаётся извещение о пожаре. Если после обнаружения пожара в зоне происходит понижение температуры до условно-нормальной, то извещатель переводит зону в дежурный режим ожидания сработки.

Для передачи информации на верхний уровень извещатель использует оптоэлектронные реле «Пожар» и «Неисправность», по открытой системе команд к ИПТЛ «Елань» можно подключиться через порты RS232 и USB. Наблюдаемые зоны группируются в зоны релейные, за каждой из 30-ти возможных релейных зон закрепляется оптоэлектронное реле блока релейного расширителя БРР, который подключается к блоку обработки ИПТЛ «Елань» кабелем длиной до 100 метров.

Рис.10 – Пример подключения ИПТЛ «Елань» к приемно-контрольным приборам. Чувствительный элемент может быть расположен во взрывоопасной зоне.

Монтаж чувствительного элемента.

Применяемый оптоволоконный кабель собирается в чувствительный элемент, для чего окончание кабеля заливается эпоксидной смолой (получаем терминатор), а к началу ЧЭ подключается оптическая вилка. Кабель одножильный, многомодовый, внешний диаметр кабеля 5,5 мм. Крепится к элементам конструкций клипсами, либо дюбелями в стену или потолок.

Желательно прокладывать ЧЭ цельным куском, однако если это сделать затруднительно, то прокладывается отрезками, свариваемыми между собой. Основная проблема в процессе прокладки оптоволоконного кабеля заключается в обязательном наличии арсенала специальных инструментов и определённых технических навыков у персонала. Такие же проблемы могут возникнуть во время эксплуатации оптоволоконного кабеля при необходимости замены участков чувствительного элемента, повреждённых механически или пожаром.

Неисправности. Поиск и устранение.

Чувствительный элемент может быть повреждён в результате механического воздействия или пожара, физически разрушивших участок оптоволокна кабеля. В этом случае блок обработки выдаёт расстояние в метрах до повреждённого участка. Повреждение защитных оболочек кабеля не приводит к неисправности ЧЭ.

Обрыв может произойти при чрезмерном перегибании или вытягивании кабеля, что может привести к разрушению оптоволокна кабеля. В этом отличие оптоволокна от медного провода, который при перегибании или вытягивании будет менять сечение, создавая очаг напряжённости и лишь впоследствии, под воздействием протекающих токов такой участок медного провода может быть разрушен.

Вообще, в ИПТЛ «Елань» большое внимание уделено автоматической подстройке параметров, в том же случае, если это автоматически сделать не удаётся – максимально точно указать вид и характер неисправности. Это относится к блоку обработки, к чувствительному элементу, к блоку релейного расширителя.

Повреждение блока обработки определяется приёмно-контрольным прибором, к которому подключён извещатель: по коммутации реле «Неисправность» или по прекращению обмена с АСПС. Блок легко заменяется, сварки оптоволокна не требует, после подключения нужно повторно установить пользовательские настройки (температурный класс, способ обмена с АСПС, при использовании блока релейного расширителя – указать привязки релейных зон), дополнительной настройки извещатель не требует и БО продолжит работу с существующим ЧЭ.

Достоинства:

  • извещатель многократного действия;
  • выбор принципа контроля температуры методом комбинационного рассеяния с использованием высоконадёжного чувствительного элемента обеспечивает измерение температуры при любых внешних воздействиях на оптоволоконный кабель;
  • гарантированно большая длина чувствительного элемента, до 8000 метров (см. выше п.А);
  • известны конкретные точки пожаров с дискретностью зоны 4 метра;
  • извещатель получает информацию о температуре по всей длине кабеля, несмотря на появление пожаров вплоть до полного разрушения кабеля.
  • чувствительный элемент можно прокладывать по различным помещениям, при этом будут получены данные по пожарам всех контролируемых зон;
  • точный выбор температурного класса;
  • при установке можно выбрать необходимый температурный класс, для этого не нужно заменять чувствительный элемент;
  • можно использовать дифференциальный температурный класс, это уменьшит время обнаружения пожара;
  • точечное определение пожара позволяет применять тушение пожара по конкретным местам пожара;
  • высокая помехозащищённость и неприхотливость чувствительного элемента. Эти свойства были описаны выше, в преимуществах оптоволоконного кабеля (п.В).
  • развитая самодиагностика, определение вида повреждения чувствительного элемента, точное определение места обрыва;
  • ЧЭ абсолютно взрыво- и пожаробезопасен, вплоть до эксплуатации в водородосодержащей воздушной среде (см. выше п.Г);
  • большой срок службы, в т.ч. в агрессивных средах (см.выше п.Д).

Недостатки:

  • для АСПС непривычно использование оптической сварки для монтажа или восстановления чувствительного элемента. При отсутствии опыта и инструментов это может быть серьёзной проблемой;
  • отсутствие резервирования чувствительного элемента блоком обработки требует для дублирования подключения аналогичного извещателя;
  • при разрушении чувствительного элемента с обрывом оптического волокна ИПТЛ переходит в режим идентификации повреждения, мониторинг температуры на остатке кабеля при этом прекращается.

ИПТЛ «Елань» надёжное средство адресного определения пожаров для любого температурного класса. Надёжность в первую очередь обеспечивается свойствами чувствительного элемента – оптоволоконного кабеля, который может эксплуатироваться в любых условиях, в том числе во взрывоопасных и химически агрессивных.

Адресный цифровой многоточечный пожарный извещатель

Ещё раз вернусь к многоточечным извещателям, конструктивом которых является кабель со встроенными через равные промежутки датчиками.

В результате развития технологий микропроцессоры стали весьма надёжным инструментом построения измерительных систем. Не сразу даже поймёшь, что крошечный датчик с тремя выводами тоже содержит микропроцессор. Микропроцессор сразу даёт скачок в первичной обработке данных и, что очень важно, позволяет строить информационные сети сбора и обработки измеренных данных.

Ранее рассмотренный адресный сенсорный кабель MHD535 производства Securiton AG реализует смесь адресного обращения к датчику и аналогового считывания данных с датчика (ток пропорционален температуре).

Полностью цифровой подход реализован в семействе многоточечных пожарных извещателей ProCab производства ООО «ЭТРА-спецавтоматика»: извещатели ИП101-1-Р-МТ, ИП435-6-МТ, ИП101/435-2-Р-МТ, которые обеспечивают контроль пожаров на дальностях от 24 метров до 2.400 метров [12]. Большое применение микропроцессоров (в датчиках и контроллерах) определило название семейства PROcessor CABle (ПРОцессорный КАБель).

Нижний информационный уровень – это датчики. В качестве шины данных выбрана промышленная шина 1-wire, под которую выпускается огромный ассортимент различных датчиков, а также, поскольку протокол открыт, можно разработать свои датчики 1-wire.

Прочитав это, любой специалист по электронике воскликнет: «Какие 2 400 метров??? 1-wire позволяет организовать шину длиной не больше 300 метров! И то, с ухищрениями и вытягиванием уровней». И это так. Поэтому, чтобы использовать возможности шины 1-wire все измерения проводятся в пределах кабельного хвоста длиной 24 метра.

Минимальная единица ЧЭ – кабельный хвост (Cable Tail). Кабельный хвост представляет собой конструктивно законченный отрезок кабеля, который начинается с герметичного байонетного разъёма, через равные расстояния установлены встроенные герметичные цифровые датчики, завершается герметичным микропроцессорным узловым контроллером (УК) и выходным герметичным байонетным разъёмом.

Узловой контроллер реализует функцию ведущего (Master Unit) по отношению к датчикам (Slave Unit), физически расположенных в пределах 24-метрового кабеля.

Остановимся пока на этом информационном уровне. Понятно, что в пределах 24-метровой шины данных, в отличие от линии длиной сотни метров, нетрудно обеспечить надёжные измерения и надёжный обмен данными между УК и датчиками.

Для измерения температуры используются температурные датчики типа DS1825. Такие датчики имеют не только логический адрес, но и физическую адресацию, поэтому УК «знает» о состоянии датчиков по их реальному расположению, начиная от минимального номера к максимальному.

Как уже говорилось, шина 1-wire позволяет использовать свои датчики, специально для извещателя ProCab был разработан адресуемый цифровой газовый датчик 1-wire. Такие датчики, включённые в кабельный хвост, представляют элемент принципиально нового устройства: кабельный извещатель пожарный газовый многоточечный. Такой кабельный ИП полностью реализует преимущества раннего обнаружения пожара, начиная от тления, точечными извещателями пожарными газовыми.

Рис.11 – Температурный цифровой датчик ProCab

Рис.12 – Газовый цифровой датчик ProCab

УК инициализирует датчики своего кабельного хвоста, получает данные, проверяет исправность датчиков и достоверность данных.

Если датчики температурные, то УК выделяет сработку по превышению порога температуры (максимальные) либо порога температуры и скорости прироста температуры (максимально-дифференциальные). В зависимости от установок извещателя УК имеет температурный класс А1,А2,А3,В,R,A1R,A2R,A3R,BR. Тепловые датчики расположены на расстоянии 4м друг от друга.

Если датчики газовые, то УК определяет сработку по превышению уровня монооксида углерода СО в диапазонах 10-20 ppm, 21-40 ppm и 41-80 ppm. Диапазон определяется установками извещателя. Газовые датчики расположены на расстоянии 8 метров друг от друга.

На каждый кабельный хвост длиной 24 метра извещатель тепловой ИП101-1-Р-МТ содержит 6 тепловых датчиков, извещатель газовый ИП435-6-МТ – 3 газовых датчика, извещатель комбинированный ИП101/435-2-Р-МТ – 6 тепловых и 3 газовых датчика. Такое количество и расстояние определено для того, чтобы расстояния между точками (датчиками) соответствовали требованиям на установку точечных ИП по СП5.13130.2009.

Теперь перейдём на верхний информационный уровень чувствительного элемента извещателей ProCab.

Для получения необходимой длины ЧЭ кабельные хвосты соединяются между собой (начало-конец) байонетными герметичными разъёмами. При этом УК оказываются подключёнными последовательно друг за другом.

Во-первых, через эти разъёмы на УК и датчики кабельного хвоста поступает питание от блока обработки извещателя. В целях повышения помехозащищённости цепи кабельного хвоста не имеют электрических контактов по всей длине с конструкциями, на которых он крепится.

Во-вторых, идёт цифровой обмен между блоком обработки и узловыми контроллерами кабельных хвостов. Для этого используется специально разработанный протокол “ESA-dominoes”. Функцией каждого УК является приём посылки и ретрансляция его в последующий УК. Это, опять же, предназначено для увеличения помехозащищённости и увеличения суммарной длины ЧЭ.

После подключения к блоку обработки чувствительного элемента, собранного из кабельных хвостов, происходит инициализация узловых контроллеров. При этом блок обработки последовательно нумерует УК номерами от 1 до 100. УК записывает свой номер в ПЗУ микропроцессора. Когда посылка доходит до последнего УК и тот обнаруживает, что за ним никого нет, то последний УК отправляет в блок обработки свой номер. После этого БО «знает» реальное количество кабельных хвостов и может контролировать их количество.

В дальнейшем основной формой запроса является широковещательная команда «отдать состояние УК». В том случае, если в пределах кабельного хвоста, контролируемого УК нет сработок, то от УК будет ответ «всё нормально». Если же по одному или нескольким датчикам УК выделит сработку, то он извещает об этом БО. При получении сработок по УК блок обработки обращается к каждому из них индивидуально с запросом: какие номера датчиков сработали.

В итоге БО получает адрес сработавших датчиков по всем УК, что позволяет провести точную идентификацию мест пожаров.

Извещение о сработке или неисправности передаётся блоком обработки посредством 20-ти оптоэлектронных реле на которые группируются узловые контроллеры кабельных хвостов.

Для отладки и поиска неисправности в БО есть ЖКИ дисплей с функциональной клавиатурой.

Монтаж чувствительного элемента.

По линии чувствительного элемента прокладываются кабельные хвосты в количестве, необходимом для достижения необходимой длины. Кабельные хвосты крепятся клипсами либо дюбелями.

Кабельные хвосты соединяются встроенными разъёмами. После этого получается непрерывный кабельный чувствительный элемент.

Такой решение значительно упрощает монтаж чувствительного элемента: намного проще проложить 100 раз по 24 метра, чем один раз – 2400 метров.

Неисправности. Поиск и устранение.

Неисправностями чувствительного элемента могут быть: обрыв, короткое замыкание, неисправность одного и более датчиков кабельного хвоста. В любом случае блок обработки определяет кабельный хвост включительно до которого идёт нормальный обмен информацией, выдаёт на ЖКИ-дисплей диагностику повреждения и номер УК в котором обнаружена неисправность.

Для замены кабельного хвоста, номер которого БО определил как неисправный, нужно разъединить байонетные разъёмы входа и выхода, снять кабельный хвост и на те же разъёмы подключить исправный кабельный хвост, провести рестарт извещателя.

Блок обработки диагностирует своё состояние, состояние чувствительного элемента. В случае обнаружения любой неисправности или выхода блока питания извещателя коммутирует реле «Неисправность» для передачи извещения о поломке. Для замены блока нужно переключить линию питания БО, подключения выходных реле к ПКП, переключить ЧЭ. После включения – установить температурный класс и пороги по СО. При включении БО подключится к уже проложенному ЧЭ.

Достоинства:

  • извещатель многократного действия;
  • определяет пожар по теплу (пожары с большим тепловыделение типа ТП1,ТП4,ТП5,ТП6), пожар по выделению угарного газа (пожары типа ТП2,ТП3,ТП9), либо тепло/газ пожары типа ТП1-ТП6, ТП9);
  • известна конкретная точки или точки пожаров с дискретностью расстояния между датчиками (4 метра для тепловых и 8 метров для газовых);
  • прост в монтаже и использовании;
  • извещатель получает информацию о воздействии ОФП по всей длине кабеля, несмотря на появление пожаров вплоть до полного разрушения кабеля.
  • чувствительный элемент можно прокладывать по различным помещениям, при этом будут получены данные по пожарам всех контролируемых зон;
  • точный выбор температурного класса;
  • при установке можно выбрать необходимый температурный класс, для этого не нужно заменять чувствительный элемент;
  • можно использовать максимально-дифференциальные температурные классы, это уменьшит время обнаружения пожара;
  • точный выбор порога сработки по выделению угарного газа, как признака тления;
  • точное определение место пожара позволяет применять тушение пожара по конкретным местам (адресное тушение пожара);
  • диагностика повреждения чувствительного повреждения с указанием типа повреждения и места повреждения;
  • простой монтаж и замена повреждённых участков чувствительного элемента;
  • применение датчиков 1-wire позволяет снизить себестоимость извещателя.

Недостатки:

  • извещатель не предусматривает резервирования чувствительного элемента;
  • извещение о пожаре и неисправности выдаётся только с помощью реле. Существующая версия извещателя не имеет цифрового выходного порта;
  • применение разъёмов для соединения кабельных хвостов ограничивает механическое сопротивление ЧЭ на растяжение.

Извещатели ProCab ИП101-1-Р-МТ, ИП435-6-МТ, ИП101/435-2-Р-МТ обеспечивают точное определение пожара, удобна прокладка, несложен ремонт ЧЭ. Применение газовых датчиков в ЧЭ позволяет обнаружить пожар на стадии тления, в том числе при запылённости сухой пылью и воздушных потоках.

В статье рассмотрены примеры решения кабельных линейных и многоточечных пожарных извещателей, различных степеней защищённости, действия одноразового и многоразового, без определения места пожара и с определением мест нескольких пожаров, аналоговые и цифровые, срабатывающие по превышению температуры, по скорости прироста температуры, срабатывающие по выделению угарного газа при пожарах малых мощностей.

Выбор конкретного извещателя – за Вами.

Хочу поблагодарить за помощь при написании статьи главного инженера ООО «Компания ЭРВИСТ» Любочкина Александра Анатольевича.

Список литературы и ссылок в порядке упоминания.

  1. Механизмы переноса тепла. http://www.ecoteco.ru/id235/
  2. Источник: http://www.xumuk.ru/encyklopedia/2/4356.html
  3. А. А. Лукьянченко, А.В. Фёдоров, А.В. Соколов, И. Б. Манченко. Методика 3D моделирования, газодинамических процессов распространения веществ на потенциально опасных объектах
  4. Большая энциклопедия нефти и газа. http://www.ngpedia.ru/id626018p2.html
  5. Блог о пожарной безопасности. http://firesafetyblog.ru/raschet-ofp/moshhnost-ochaga-pozhara.html
  6. Пожары в тоннелях – по оценкам зарубежных стандартов. http://www.hvacref.ru/articles/Fires_tonnels.doc
  7. Термокабель Protectowire «PHSC» http://www.phsc.ru/index.htm
  8. Термокабель Proline «TH» http://www.termokabel.com/
  9. Термокабель Спецприбор «GTSW» http://www.specpribor.ru/produkcia/izveshately/termokabel/
  10. Адресный тепловой сенсорный кабель MHD535. Техническая документация (T800469). Securiton AG, Швейцария.
  11. ИПТЛ «Елань» ООО «ЭТРА-спецавтоматика». http://www.termokabel.ru
  12. Извещатели пожарные многоточечные ProCab ООО «ЭТРА-спецавтоматика». http://www.etra.ru/index.php?option=com_content&view=article&id=96&Itemid=48
 
< Пред.   След. >