Проектирование системы обнаружения пламени



В предыдущей части руководства по обнаружению пламени приведены некоторые рекомендации по выбору датчиков пламени в зависимости от используемой технологии обнаружения. В этой второй статье изложены некоторые соображения по проектированию вашей системы обнаружения пламени. В общих чертах, эти соображения можно разделить на следующие категории: применение, детектор и критерии проектирования установки.

Отправить заявку

Понимание работы детектора

Прежде чем выбрать тип детектора, важно, чтобы разработчик понимал, что ему нужно. Что следует учитывать:

  • Риск пожара

Что будет гореть? Пожар какого размера необходимо обнаружить и как быстро?

  • Наличие источников ложных тревог

Есть ли что-нибудь, что может вызвать срабатывание извещателя без реального возгорания? Наиболее очевидным источником нежелательного сигнала тревоги является факел, но следует также учитывать выхлопы двигателей или турбин.

  • Условия эксплуатации

Какие экологические проблемы могут существовать? Дождь, снег, соляные брызги, песчаные и пыльные бури и т.д.

  • Техническое обслуживание и функциональное тестирование

Детекторы пламени требуют регулярных проверок и могут нуждаться в периодическом обслуживании в атмосферах с высоким уровнем загрязнения. По возможности доступ должен быть открыт без строительных лесов, хотя это не всегда возможно.

  • Классификация территорий

Могут ли агрегаты устанавливаться во взрывоопасной зоне? Если да, убедитесь, что продукция сертифицирована соответствующим образом.

  • Возможности диагностики

Все чаще детекторы пламени оснащаются дополнительными коммуникационными возможностями, такими как HART. Если система управления поддерживает HART, проверьте, предоставляют ли датчики пламени, которые вы хотите указать, информацию для планового (профилактического) обслуживания, а не только индикацию возникших неисправностей.

  • Понимание отклика детектора

В этом разделе мы рассмотрим поле зрения, расстояние обнаружения и обнаружение различных видов топлива.

Какое поле зрения оптического детектора пламени?

Как следует из названия, поле зрения (FOV, иногда называемое конусом обзора) оптического детектора пламени определяет беспрепятственную зону охвата, которую детектор пламени имеет для данного топлива.

Наибольшая чувствительность к возгоранию наблюдается непосредственно через центральную линию к лицевой панели извещателя, ее иногда называют осевой чувствительностью. Затем расстояние обнаружения уменьшается по мере удаления от центральной линии, при этом форма, образованная полем обзора, обычно выглядит как капля.

FM 3260 (Стандарт одобрения для пожарных извещателей, чувствительных к излучению, для автоматической сигнализации о пожаре) определяет поле зрения, утверждая, что отклик детектора должен составлять не менее 50% осевой чувствительности (измеренной в единицах расстояния) как минимум в четырех направлениях (влево, вправо, вверх и вниз).

Горизонтальное поле зрения детектора обычно составляет 90°, но может изменяться из-за оптомеханической конструкции детектора и / или сжигаемого топлива. Вертикальное поле зрения обычно меньше горизонтального из-за препятствий со стороны отражающих пластин, используемых при оптических испытаниях через линзы.

Некоторые датчики пламени имеют угол обзора более 90°. Хотя на бумаге это может показаться преимуществом с точки зрения охвата, для многоспектральных детекторов пламени могут быть некоторые непредвиденные последствия. Следует также отметить, что при практических установках, как правило, детекторы предпочитают размещать в углах комнат или технологических модулей, а это означает, что извещатели с более широким полем обзора не принесут пользы. Еще один момент для рассмотрения - пожарное зонирование; ограничение поля зрения до 90° упрощает зонирование и помогает гарантировать, что датчики пламени из одной зоны не сработают в результате пожара в соседней зоне.

Как далеко может обнаружить ваш детектор?

Это разумный и простой вопрос, но, к сожалению, на дальность обнаружения детектора пламени влияет множество факторов, и поэтому необходимо было разработать воспроизводимые средства тестирования детекторов, чтобы гарантировать согласованность от продукта к продукту и при сравнении продуктов. 

Сегодня FM 3260 и EN-54-10 (Системы обнаружения пожара и пожарной сигнализации. Детекторы пламени. Точечные детекторы) являются международными стандартами для работы оптических извещателей пламени. Согласно данным производителей, проведенным в соответствии с этими стандартами, тройные ИК-датчики пламени обычно более чувствительны (80 м), чем УФ-ИК-датчики (30 м), к возгоранию н-гептана площадью один фут (0,1 м 2) на самой высокой настройке чувствительности, которую может использовать извещатель. 

При этом расстояние, на котором датчик пламени может обнаружить пожар, связано со многими факторами, в том числе:

  • Технология обнаружения

  • Настройка чувствительности детектора

  • Сжигание топлива

  • Размер огня

Большинство извещателей пламени имеют регулируемую настройку чувствительности для удовлетворения потребностей среды, в которой расположен извещатель. Инженер по противопожарной защите должен понимать это и учитывать, что чувствительность большинства извещателей IR3 по умолчанию составляет 30 м, и обычно это называется «средней» чувствительностью.

После того, как мы определили чувствительность извещателя, важно понять, что диапазон обнаружения является динамическим, поскольку он связан с размером пожара. Небольшой пожар вблизи извещателя может вызвать тревогу так же легко, как и большой пожар вдали, потому что энергия, достигающая извещателя, одинакова.

Расстояние обнаружения регулируется законом обратных квадратов, что в основном означает, что если детектор среагирует на возгорание н-гептана площадью 1 квадратный фут на 30 м, он также отреагирует на возгорание, которое в четыре раза больше на удвоенном расстоянии (60 м). К сожалению, этот расчет нельзя применять бесконечно, поскольку внешние воздействия, такие как водяной пар, холодный CO2 и мерцание пламени, также влияют на «обнаружение».

Наконец, важно знать, что существуют значительные различия в дистанциях обнаружения между разными видами топлива. Разработчик должен спросить производителя детектора об ожидаемой дистанции обнаружения в зависимости от топлива в рассматриваемом продукте. Конечно, было бы предпочтительнее, если бы эти данные ответа могли быть подтверждены независимой лабораторией, такой как Factory Mutual.

Источники ложных тревог

Редко бывает установка детектора пламени, в которой отсутствуют потенциальные ложные сигналы тревоги. Типичные источники включают факельные трубы, прямой и отраженный солнечный свет, горячие технологические процессы и выхлопы двигателей, и это лишь некоторые из них. Во время работ по техническому обслуживанию извещатели обычно необходимо изолировать, поскольку могут быть добавлены дополнительные источники ложных тревог; к ним относятся рентгеновское просвечивание, резка, шлифовка и дуговая сварка. 

Итак, сколько детекторов нужно для охвата установки?

Критерии проектирования объекта будут иметь большое влияние на количество детекторов, необходимых для любой установки. В промышленности многие конечные пользователи (например, Shell или bp) определяют действия, которые будут предприняты в случае тревоги, и это во многом зависит от критичности и потенциала эскалации установки. Инициируемое действие обычно происходит автоматически, за исключением тех случаев, когда действия человека были оценены для объекта и типа опасности и могут быть продемонстрированы как эффективная часть процесса смягчения последствий. Действия обычно варьируются от тревоги, когда требуется вмешательство человека - возможно, с использованием видеопотока видеонаблюдения для подтверждения - до остановки завода и сброса системы подавления или затопления, когда требуется конфигурация детектора, одобренная голосом. Голосовые функции извещателей используют логическую функцию, например, «2 из N» (2ooN) для срабатывания, где N представляет количество извещателей в пожарной зоне. Конфигурация только с тревогой обычно использует один извещатель без голосования для инициирования действия.

Мы также знаем, что датчики пламени реагируют на мерцающие огни, расположенные в пределах их поля зрения. Следует также отметить, что они не реагируют на угли или тлеющий огонь. И, как мы уже определили, необходимо учитывать несколько важных факторов, таких как:

  • Что будет гореть?

  • Пожар какого размера мне нужно обнаружить?

  • Какие источники ложных тревог присутствуют?

  • Какие условия на объекте? Горячий, холодный, пыльный, соляной туман, снег и т. д.

  • Подходит ли технология обнаружения пламени для всего вышеперечисленного?

Предлагая проект, рекомендуется провести обследование участка для существующего завода или просмотреть 3D-модель нового объекта, если такой проект существует. При этом ищите твердые конструкции для установки детекторов, которые закрывают объекты и области, нуждающиеся в защите. Постарайтесь прочувствовать то, что «видит» детектор, учитывая его поле зрения. Детекторы следует устанавливать так, чтобы они смотрели вниз под углом, чтобы предотвратить скопление грязи, пыли и влаги на окнах и избежать потенциальных источников ложных тревог в зоне обзора, таких как ракеты, выхлопы двигателя или турбины. Наконец, особое внимание следует уделить устранению слепых пятен (теней), отбрасываемых препятствиями в поле зрения.

Эти элементы важны, но мы также должны рассмотреть другой практический аспект установки: доступность для целей обслуживания. Этот аспект не следует упускать из виду, поскольку детекторы пламени обычно устанавливаются на возвышенности, и следует учитывать долгосрочные эксплуатационные аспекты установки. Это, однако, представляет собой проблему для проектировщиков, поскольку им обычно ставят задачу разработать оптимизированную конструкцию, которая по существу сводит к минимуму количество используемых детекторов без учета доступа. Вполне вероятно, что менее оптимизированная компоновка детекторов, в которой используется существующая конструкция с хорошим доступом, принесет пользу владельцу и оператору объекта с точки зрения технического обслуживания и что это может потенциально улучшить время безотказной работы объекта, если оно устранит необходимость установки строительных лесов, например.

Отправить заявку