Это первая статья из двух частей, в которой мы приводим указания по выбору детектора пламени в зависимости от используемых технологий обнаружения и области применения. На протяжении десятилетий извещатели пламени, чувствительные к лучистой энергии, применялись в качестве оптических пожарных извещателей для противопожарной защиты промышленных и коммерческих объектов.

Отправить заявку

Известно, что пожары излучают электромагнитное излучение в инфракрасном (ИК), видимом и ультрафиолетовом (УФ) диапазонах в зависимости от источника топлива. Детекторы пламени, использующие датчики, соответствующие соответствующим спектральным полосам, измеряют излучаемую лучистую энергию, чтобы определить, является ли пламя реальным.

Разработчики пожарных детекторов давно поняли, что «идеальный» продукт должен обеспечивать точный баланс между положительным обнаружением пламени и абсолютным подавлением ложного срабатывания. Сегодня принято считать, что идеальный детектор пламени еще не придуман. Все они имеют сильные стороны и ограничения, и необходимы различные технологии обнаружения пожара, чтобы обеспечить соответствие среды и области применения, в которой будет работать извещатель, типу пламени.

Оптические извещатели могут «видеть» пожар с большого расстояния, при этом дым или тепло не должны достигать извещателя в первую очередь. Извещатели могут реагировать на возгорание очень быстро и на больших расстояниях, например, на пламя 0,1 м ² пламени н-гептана можно обнаружить на расстоянии до 80 м всего за 7,1 секунды. Эта возможность делает оптическое обнаружение пламени высокоэффективным на открытом воздухе и в зданиях с большим объемом, где обычные методы обнаружения пожара не работают.

Какие существуют наиболее распространенные оптические извещатели пожара?

Наиболее распространенными сегодня световыми датчиками пожара являются:

• УФ-ИК Сочетание технологий обнаружения ультрафиолетовых и инфракрасных лучей.

• IR3 Triple IR - использование трех инфракрасных диапазонов, работающих на обнаруженик пожара и отклонение ложного срабатывания.

Что такое УФ-датчики обнаружения пожара?

Ультрафиолетовые датчики обнаружения пламени используются с начала 1970-х годов. Большинство УФ-детекторов используют сенсорную трубку, которая определяет наличие излучения в диапазоне от 180 до 250 нанометров (нм).

УФ-обнаружение пожара очень быстро реагирует на начало возгорания, так как его механизм обнаружения просто зависит от количества фотонов (световой энергии), получаемых детектором каждую секунду. При превышении предварительно установленного порога детектор срабатывает.

Этот датчик не обнаруживает солнечное излучение, потому что оно поглощается Землей, а все пожары входят в диапазон, определяемый датчиком. Ультрафиолетовое обнаружение чувствительно к большому количеству воспламенений, включая углеводородные (в жидком, газообразном и твердом состоянии), металлические (магниевые), серные, водородные, гидразиновые и аммиачные.

Сегодня ультрафиолетовое обнаружение в основном используется в звукоизоляционных кожухах газовых турбин. Так как УФ-детекторы не имеют чувствительности к теплу, выделяемому турбиной.

Хотя УФ-детекторы являются хорошими устройствами общего назначения, у них действительно есть проблемы с ложными тревогами в условиях дуговой сварки, молний, рентгеновских лучей, искр, дуг и коронного разряда. Следует также отметить, что некоторые газы и пары затрудняют обнаружение, например, толуол. Оптическое загрязнение, масляный туман, пыль, грязь и песок могут ослепить детектор.

Как работает одночастотное ИК-датчики обнаружения пожара?

Узкая полоса излучения около 4,5 микрон, которую контролирует одночастотное ИК-обнаружение пожара, является превалирующей полосой излучения в случае углеводородных пожаров. Этот диапазон особенно полезен, поскольку земная атмосфера поглощает солнечное излучение, что делает одночастотные ИК-датчики пожара нечувствительными к этому излучению.

В детекторах SFIR используются пироэлектрические датчики и полосовые фильтры с низкими частотами, которые ограничивают их ответ частотами, характерными для возникающего огня.

Одночастотные ИК-детекторы обладают высокой устойчивостью при оптических загрязнениях и не реагируют на солнечный свет, сварку, удары молний, рентгеновское излучение, искры, дуги и корону. Однако они подходят только для пожаров, связанных с углеродом, и могут ложно срабатывать в случае модулированных источников ИК-излучения. Линза детектора может не обнаруживать возгорание при попадании на нее дождя и льда.

Как и ультрафиолетовые детекторы, сегодня довольно редко можно увидеть использование детекторов SFIR, в основном это связано с достижениями в области обнаружения пламени в УФ-ИК-диапазоне и тройном ИК-диапазоне (IR3).

Что такое обнаружение пламени в УФ-ИК-диапазоне?

Как бы то ни было, обнаружение пламени УФ-ИК-излучением представляет собой комбинацию технологий обнаружения пламени УФ и ИК. УФ-ИК-датчики пламени используют солнцезащитный УФ-датчик с ИК-датчиком и фильтром, подобранным для предполагаемого типа огня и топлива.

Характеристики отклика детектора зависит от выбранной длины волны инфракрасного излучения. В большинстве случаев она составляет 2,7 микрона для пожаров, не связанных с углеводородами, и 4,5 микрон для углеводородных пожаров.

УФ- и ИК-обнаружение очень устойчиво к ложному срабатыванию, поскольку для технологии обнаружения ультрафиолетового и инфракрасного излучения имеют мало источников ложных срабатываний. Однако следует соблюдать осторожность при использовании этих устройств, поскольку существует множество факторов, которые могут препятствовать срабатыванию детектора, например, оптическое загрязнение, содержащиеся в воздухе растворители, а также вода и лед на оптике детектора.

Что такое тройное инфракрасное обнаружение пламени - IR3?

В конце 1990-х годов развитие микропроцессоров позволило быстро вычислить более сложный анализ спектральных диапазонов. 

Тройной инфракрасный детектор обладает тремя датчиками, которые чувствительны к разным длинам волны инфракрасного излучения. ИЛ-излучение, испускаемое типичным углеводородным пожаром, интенсивнее на принимаемой одним датчиком длине волны, обычно 4,5 микрона, чем два других, которые контролируют соседние спектральные полосы (защитные полосы) на предмет ложных срабатываний. С другими источниками излучения (например, обогревателями, лампами, солнечным светом) дело обстоит иначе, поскольку интенсивность на уровне 4,5 микрон не превышает интенсивности по крайней мере одной из защитных полос. Электронная схема в детекторе преобразует полученную информацию в данные, которые можно анализировать на:

• Анализ мерцания пламени.

• Сравнение сигналов пороговой энергии.

• Математические соотношения и корреляции между различными сигналами.

Тройные ИК-извещатели практически невосприимчивы к ложным срабатываниям и могут иметь чрезвычайно большие расстояния обнаружения некоторых типов пожаров. Однако существуют большие различия в их работе в зависимости от производителя к бренду в отношении расстояния обнаружения и времени отклика. Нет двух одинаковых тройных ИК-детекторов. Инженер-проектировщик пожарных и газовых систем должен тщательно проверять характеристики детекторов для их применения, особенно в отношении расстояния обнаружения до интересующего типа пожара и скорости реакции.

Когда тройной ИК-датчик пламени впервые появился на рынке, он был способен обнаруживать углеводородное пламя только благодаря диапазону волн, выбранному для основного канала обнаружения пожара. В последние годы были достигнуты успехи в выборе фильтров, и теперь доступны устройства, способные обнаруживать водород. Эти устройства используют 2,7 микрона для обнаружения возгораний, не содержащего углеводородов, и две соседние длины волн для отклонения ложного срабатывания.

По сравнению с УФ-ИК-детекторами, детектор IR3, хотя и немного дороже, но обеспечивает большую зону покрытия, это означает, что требуется несколько детекторов, чтобы покрыть такой же риск, и поэтому общая стоимость установки ниже.

Понимание приложения

Перед выбором типа извещателя важно, чтобы разработчик понимал его применение / установку. Что следует учитывать:

• Классификация зон: должны ли агрегаты устанавливаться в зонах взрывоопасности? Если да, то какие разрешения требуются.

• Риск возгорания: что может загореться? Каков потенциал эскалации? Пожар какого размера необходимо обнаруживать

• Нежелательные источники ложного срабатывания: что может вызвать срабатывание извещателя без опасного возгорания? Наиболее очевидным нежелательным источником для всех типов обнаружения является надземный или наземный факел. Однако на разные технологии восприятия могут отрицательно повлиять разные стимулы.

• Условия эксплуатации: В качестве основного устройства безопасности важно, чтобы время безотказной работы извещателя пламени было максимальным, поэтому важно понимать максимальные и минимальные рабочие температуры. Какие экологические проблемы существуют? Дождь, снег, соляные брызги, песчаные и пыльные бури - список можно продолжать.

• Техническое обслуживание и функциональные испытания: детекторы пламени требуют регулярных проверок и могут нуждаться в периодическом обслуживании в атмосферах с высоким уровнем загрязнения. По возможности доступ должен быть доступен без строительных лесов, хотя это не всегда возможно.

Мы рассмотрим особенности применения и установки более подробно во второй части нашей статьи.

Заключение

В этой статье приведены некоторые рекомендации по выбору детекторов пламени в зависимости от используемых технологий и области применения. Сегодня большинство продаваемых извещателей пламени основаны либо на УФ-ИК, либо на ИК-диапазоне. Устройства, использующие эти технологии, могут обнаруживать широкий спектр типов пожаров, причем их характеристики в основном определяются выбранной длиной волны ИК-излучения. Детекторы чрезвычайно невосприимчивы к ложным срабатываниям, но существуют значительные различия в производительности от поставщика к поставщику, особенно для извещателей на основе IR3. Во второй части мы более подробно обсудим вопросы применения и конструкции системы обнаружения пламени.

Отправить заявку