Файл: Учебное пособие 2003 Содержание Назначение пожарной систем безопасности. Общие требования.doc
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 06.12.2023
Просмотров: 229
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Интенсивность общего электромагнитного излучения очагов горящих материалов может быть оценена по методике [1]НПБ 107-97.
Интенсивность излучения очага зависит от типа горючего материала. Интенсивность излучения очага в определенном диапазоне спектра зависит от удельной массовой скорости выгорания материала, спектра излучения, среднеповерхностной плотности излучения, и размеров образующегося «светящегося шара». Размер «светящегося шара» зависит от площади поверхности разлива топлива, удельной массовой скорости выгорания и плотности окружающего воздуха.
Коэффициент пропускания атмосферы может быть оценен по методике [1]НПБ 107-97 с учетом селективного спектрального поглощения окружающей средой. Следует учитывать поглощение при возможном обледенении входного окна извещателей или поглощение водой при осадках и других воздействиях. Можно использовать данные по поглощению средой и спектры излучения углекислого газа и воды, образующиеся при горении углеводородных материалов, приведенные в [4] Справочник по лазерам. Том 1. Пер. с англ. Под ред. А. М. Прохорова. М. Сов. Радио, 78
Значения массовой скорости выгорания приведены в [2]ГОСТ 12.1.004-91.
Следует учитывать, что скорость выгорания постоянна только при диаметрах ограничения разлива (диаметрах резервуара) более 1,3 м [3].
При меньших диаметрах скорость выгорания имеет сложную зависимость от диаметра. В случае обнаружения очага с диаметром поверхности горения до 1,3 м в методику расчета высоты пламени должна быть введена скорость выгорания как функция от диаметра.
Зависимость скорости выгорания от диаметра для керосина, для примера, приведена ниже.
Чувствительность извещателей пламени к излучению горючих материалов зависит от доли совместимости спектральных характеристик излучения пламени горючего материала и спектра чувствительности преобразователя излучения, установленного в извещателе пламени (коэффициент использования преобразователя).
У большинства извещателей пламени инфракрасного диапазона чувствительности диапазон чувствительности перекрывает полосы соответствующие полосам излучения углекислого газа и воды, имеющиеся при горении углеводородных материалов. Хотя обнаружение загорания может быть осуществлено по излучению, создаваемого раскаленными до определенных температур материалами. Методы оценки создаваемых при горении температур приведены в [3].
Обнаружительная способность системы пожарной сигнализации с учетом технических параметров пожарных извещателей и их размещения определяет возможность выполнения целевых задач.
Выбор извещателя определяется, как правило, исходя из номенклатуры обращающихся в защищаемой зоне горючих материалов. Одним из критериев выбора извещателя пламени является наличие, среди прочих, материалов с высокой скоростью пламенного горения. Размещением извещателей, как правило, однозначно решаются вопросы обнаружения очагов загораний заданных размеров, за некоторое время связанное с характером развития пожара.
Выбор извещателей пламени, обеспечивающих достаточную для обнаружения пожара чувствительность по отношению к спектру пламен обращающихся горючих материалов представляет особую проблему.
Предусмотренные ГОСТ 50898-96 огневые испытания предусматривают испытания по определению чувствительности к пламенам тестовых очагов (спирта, н-гептана, древесины, полиуретана). Чувствительность извещателей к пламенам других материалов может и должна быть определена дополнительно.
Чувствительность извещателя к пламени горючего материала, в основном, определяется коэффициентом использования оптического фотопреобразователя извещателя к спектру излучения пламени горючего материала:
где:
Fзначения лучистого потока источника в Вт, задаваемого аналитически или таблично;
S - значения относительной спектральной чувствительности преобразователя извещателя;
- длина волны, мкм
Чувствительность извещателя выбирается исходя из уровня вероятного излучения помех, коими являются, как правило, излучение Солнца, источников искусственного освещения, излучение технологического оборудования.
В этой связи оценка правильности выбора извещателя должна производиться по этому параметру и по отношению сигнал / помеха.
Работы по определению значений коэффициентов использования для разных типов преобразователей по отношению к различным группам горючих материалов проводились ранее и могут быть продолжены. Методами определения коэффициентов использования являются экспериментальный - при неизвестных спектральных характеристиках материала и расчетный - при известных спектральных характеристиках пламен обращающихся материалов и преобразователей излучения извещателей.
Поглощением излучения пламени сопровождающими горение газами и водяным паром при развитии пожара со слабым выделением дыма и на малых расстояниях можно пренебречь. При развитии пожара с вероятным дымовыделением следует устанавливать дополнительно извещатели дыма или произвести оценку селективного поглощения излучения по известным методикам.
В соответствии с НПБ 88 пожарные извещатели пламени следует устанавливать на потолке, стенах, строительных конструкциях помещений таким образом, чтобы контролировать каждую точку защищаемой поверхности не менее чем двумя пожарными извещателями. Желательно извещатели размещать с таким условием, чтобы извещатели были направлены на защищаемую зону под разными углами. Последнее положение связано, в основном, с характером воздействия помех от искусственных и естесвенных источников на пожарные извещатели пламени.
Поскольку основным из естественных источников является Солнце, при размещении извещателей, важным является оценка пропускания и рассеяния солнечного излучения, при которой учитывается географическая широта места установки, т.е. положение источника, положение проемов по отношению к источнику, отражательные свойства пола, стен помещения, спектральные свойства стекол проемов и оптического преобразователя извещателя.
Такая же процедура производится для других предполагаемых источников помех естественного и искусственного происхождения.
После чего производится оценка отношения сигнала помехи к пороговому значению извещателя. Она не должна превышать значения 0,7 при максимальных значениях помехи.
Зоны на плоскости пола, образуемые сечением диаграммы чувствительности извещателя плоскостью пола имеют форму эллипсов. Так как поверхность пола должна быть защищена полностью, зоны чувствительности на защищаемой поверхности должны представлять из себя перекрывающиеся эллипсы и условно могут быть разбиты на прямоугольники.
Чувствительность извещателя в пределах указанного прямоугольника определяется исходя из расстояния от извещателя до контролируемой точки зоны с учетом поправки, связанной с изменением чувствительности по углу диаграммы чувствительности.
В случае, когда в документации указана только апертура извещателя, значения чувствительности на краях диаграммы принимаются по уровню 0,7 от максимальной.
Оптимизация размещения извещателей представляет из себя геометрическую задачу с учетом вышеуказанных параметров.
Исходными параметрами являются размеры предельно допустимых очагов пожара, чувствительность по диаграмме чувствительности к обращающимся материалам, размеры помещения.
Переменными величинами для одного извещателя являются высота подвеса и углы наклона оси извещателя в вертикальной и горизонтальной плоскостях.
Искомыми величинами являются количество извещателей и координаты их местоположения и углы наклона их осей.
В приложении приведены методы расчета параметров размещения.
Литература
1. И. М. Абдурагимов, А. С. Андросов, Л.К. Исаева, Е.В. Крылов «Процессы горения», М., изд. ВИПТШ МВД СССР, 1984.
. Особенности работы пожарных извещателей пламени
Пожарные извещатели, реагирующие на ИК излучение пламени очага загорания по принципу действия разделяются на три вида:
Извещатели, реагирующие на эффект пульсации пламени, получили широкое применение благодаря простоте конструкции и более низкой стоимости по сравнению с извещателями, реагирующими на несколько поддиапазонов длин волн ИК излучения пламени, которые применяются в основном для защиты от загораний специальных объектов. Однако, извещатели, реагирующие на эффект пульсации пламени, обладают более низким быстродействием по сравнению с извещателями, реагирующими на несколько поддиапазонов спектра ИК излучения пламени.
При размещении извещателей исходят из предполагаемых размеров факела пламени и освещенности защищаемой поверхности солнечным излучением, поскольку чувствительность извещателя связана с установленной помехоустойчивостью к солнечному излучению.
Чувствительность извещателя к очагу пожара в метрах зависит от размера светящегося пятна пламени и спектра излучения пламени горючего материала.
При увеличении помехоустойчивости чувствительность, соответственно, сокращается.
Условия и характер горения материала (процесс испарения) определяют процесс обнаружения, поскольку при равной площади поверхности разлива (горения) высота факела и, соответственно, площадь поверхности сечения светящегося пятна может быть различной.
При использовании извещателя в условиях воздействия помех исходящих из зон, не относящихся к зонам контроля, на извещатель, как правило, устанавливается бленда, ограничивающая угол обзора извещателя в выбранных пределах.
Использование извещателя в зонах расположения оборудования с высокими рабочими температурами оболочки (свыше 200 град. С) в штатных режимах работы предполагает расчеты или экспериментальные измерения уровней фонового излучения разогретых поверхностей оборудования и стен или применение извещателя с узкой диаграммой чувствительности ориентированной на холодные поверхности.
Интенсивность излучения очага зависит от типа горючего материала. Интенсивность излучения очага в определенном диапазоне спектра зависит от удельной массовой скорости выгорания материала, спектра излучения, среднеповерхностной плотности излучения, и размеров образующегося «светящегося шара». Размер «светящегося шара» зависит от площади поверхности разлива топлива, удельной массовой скорости выгорания и плотности окружающего воздуха.
Коэффициент пропускания атмосферы может быть оценен по методике [1]НПБ 107-97 с учетом селективного спектрального поглощения окружающей средой. Следует учитывать поглощение при возможном обледенении входного окна извещателей или поглощение водой при осадках и других воздействиях. Можно использовать данные по поглощению средой и спектры излучения углекислого газа и воды, образующиеся при горении углеводородных материалов, приведенные в [4] Справочник по лазерам. Том 1. Пер. с англ. Под ред. А. М. Прохорова. М. Сов. Радио, 78
Значения массовой скорости выгорания приведены в [2]ГОСТ 12.1.004-91.
Следует учитывать, что скорость выгорания постоянна только при диаметрах ограничения разлива (диаметрах резервуара) более 1,3 м [3].
При меньших диаметрах скорость выгорания имеет сложную зависимость от диаметра. В случае обнаружения очага с диаметром поверхности горения до 1,3 м в методику расчета высоты пламени должна быть введена скорость выгорания как функция от диаметра.
Зависимость скорости выгорания от диаметра для керосина, для примера, приведена ниже.
Чувствительность извещателей пламени к излучению горючих материалов зависит от доли совместимости спектральных характеристик излучения пламени горючего материала и спектра чувствительности преобразователя излучения, установленного в извещателе пламени (коэффициент использования преобразователя).
У большинства извещателей пламени инфракрасного диапазона чувствительности диапазон чувствительности перекрывает полосы соответствующие полосам излучения углекислого газа и воды, имеющиеся при горении углеводородных материалов. Хотя обнаружение загорания может быть осуществлено по излучению, создаваемого раскаленными до определенных температур материалами. Методы оценки создаваемых при горении температур приведены в [3].
Обнаружительная способность системы пожарной сигнализации с учетом технических параметров пожарных извещателей и их размещения определяет возможность выполнения целевых задач.
Выбор извещателя определяется, как правило, исходя из номенклатуры обращающихся в защищаемой зоне горючих материалов. Одним из критериев выбора извещателя пламени является наличие, среди прочих, материалов с высокой скоростью пламенного горения. Размещением извещателей, как правило, однозначно решаются вопросы обнаружения очагов загораний заданных размеров, за некоторое время связанное с характером развития пожара.
Выбор извещателей пламени, обеспечивающих достаточную для обнаружения пожара чувствительность по отношению к спектру пламен обращающихся горючих материалов представляет особую проблему.
Предусмотренные ГОСТ 50898-96 огневые испытания предусматривают испытания по определению чувствительности к пламенам тестовых очагов (спирта, н-гептана, древесины, полиуретана). Чувствительность извещателей к пламенам других материалов может и должна быть определена дополнительно.
Чувствительность извещателя к пламени горючего материала, в основном, определяется коэффициентом использования оптического фотопреобразователя извещателя к спектру излучения пламени горючего материала:
где:
Fзначения лучистого потока источника в Вт, задаваемого аналитически или таблично;
S - значения относительной спектральной чувствительности преобразователя извещателя;
- длина волны, мкм
Чувствительность извещателя выбирается исходя из уровня вероятного излучения помех, коими являются, как правило, излучение Солнца, источников искусственного освещения, излучение технологического оборудования.
В этой связи оценка правильности выбора извещателя должна производиться по этому параметру и по отношению сигнал / помеха.
Работы по определению значений коэффициентов использования для разных типов преобразователей по отношению к различным группам горючих материалов проводились ранее и могут быть продолжены. Методами определения коэффициентов использования являются экспериментальный - при неизвестных спектральных характеристиках материала и расчетный - при известных спектральных характеристиках пламен обращающихся материалов и преобразователей излучения извещателей.
Поглощением излучения пламени сопровождающими горение газами и водяным паром при развитии пожара со слабым выделением дыма и на малых расстояниях можно пренебречь. При развитии пожара с вероятным дымовыделением следует устанавливать дополнительно извещатели дыма или произвести оценку селективного поглощения излучения по известным методикам.
В соответствии с НПБ 88 пожарные извещатели пламени следует устанавливать на потолке, стенах, строительных конструкциях помещений таким образом, чтобы контролировать каждую точку защищаемой поверхности не менее чем двумя пожарными извещателями. Желательно извещатели размещать с таким условием, чтобы извещатели были направлены на защищаемую зону под разными углами. Последнее положение связано, в основном, с характером воздействия помех от искусственных и естесвенных источников на пожарные извещатели пламени.
Поскольку основным из естественных источников является Солнце, при размещении извещателей, важным является оценка пропускания и рассеяния солнечного излучения, при которой учитывается географическая широта места установки, т.е. положение источника, положение проемов по отношению к источнику, отражательные свойства пола, стен помещения, спектральные свойства стекол проемов и оптического преобразователя извещателя.
Такая же процедура производится для других предполагаемых источников помех естественного и искусственного происхождения.
После чего производится оценка отношения сигнала помехи к пороговому значению извещателя. Она не должна превышать значения 0,7 при максимальных значениях помехи.
Зоны на плоскости пола, образуемые сечением диаграммы чувствительности извещателя плоскостью пола имеют форму эллипсов. Так как поверхность пола должна быть защищена полностью, зоны чувствительности на защищаемой поверхности должны представлять из себя перекрывающиеся эллипсы и условно могут быть разбиты на прямоугольники.
Чувствительность извещателя в пределах указанного прямоугольника определяется исходя из расстояния от извещателя до контролируемой точки зоны с учетом поправки, связанной с изменением чувствительности по углу диаграммы чувствительности.
В случае, когда в документации указана только апертура извещателя, значения чувствительности на краях диаграммы принимаются по уровню 0,7 от максимальной.
Оптимизация размещения извещателей представляет из себя геометрическую задачу с учетом вышеуказанных параметров.
Исходными параметрами являются размеры предельно допустимых очагов пожара, чувствительность по диаграмме чувствительности к обращающимся материалам, размеры помещения.
Переменными величинами для одного извещателя являются высота подвеса и углы наклона оси извещателя в вертикальной и горизонтальной плоскостях.
Искомыми величинами являются количество извещателей и координаты их местоположения и углы наклона их осей.
В приложении приведены методы расчета параметров размещения.
Литература
1. И. М. Абдурагимов, А. С. Андросов, Л.К. Исаева, Е.В. Крылов «Процессы горения», М., изд. ВИПТШ МВД СССР, 1984.
-
НПБ 107-97 “Определение категорий наружных установок по пожарной опасности”. -
В. В. Козелкин, И. Ф. Усольцев. Основы инфракрасной техники. М., Машиностроение, 1985.
. Особенности работы пожарных извещателей пламени
Пожарные извещатели, реагирующие на ИК излучение пламени очага загорания по принципу действия разделяются на три вида:
-
извещатели, реагирующие на эффект пульсации (мерцания) ИК излучения пламени обнаруживаемого очага загорания; -
извещатели, реагирующие на постоянную составляющую пламени; -
извещатели, реагирующие на информационное излучение в различных диапазонах спектра ИК излучения.
Извещатели, реагирующие на эффект пульсации пламени, получили широкое применение благодаря простоте конструкции и более низкой стоимости по сравнению с извещателями, реагирующими на несколько поддиапазонов длин волн ИК излучения пламени, которые применяются в основном для защиты от загораний специальных объектов. Однако, извещатели, реагирующие на эффект пульсации пламени, обладают более низким быстродействием по сравнению с извещателями, реагирующими на несколько поддиапазонов спектра ИК излучения пламени.
При размещении извещателей исходят из предполагаемых размеров факела пламени и освещенности защищаемой поверхности солнечным излучением, поскольку чувствительность извещателя связана с установленной помехоустойчивостью к солнечному излучению.
Чувствительность извещателя к очагу пожара в метрах зависит от размера светящегося пятна пламени и спектра излучения пламени горючего материала.
При увеличении помехоустойчивости чувствительность, соответственно, сокращается.
Условия и характер горения материала (процесс испарения) определяют процесс обнаружения, поскольку при равной площади поверхности разлива (горения) высота факела и, соответственно, площадь поверхности сечения светящегося пятна может быть различной.
При использовании извещателя в условиях воздействия помех исходящих из зон, не относящихся к зонам контроля, на извещатель, как правило, устанавливается бленда, ограничивающая угол обзора извещателя в выбранных пределах.
Использование извещателя в зонах расположения оборудования с высокими рабочими температурами оболочки (свыше 200 град. С) в штатных режимах работы предполагает расчеты или экспериментальные измерения уровней фонового излучения разогретых поверхностей оборудования и стен или применение извещателя с узкой диаграммой чувствительности ориентированной на холодные поверхности.