李艷云

(連云港堿廠,江蘇 連云港 222042)

火災(zāi)報警控制系統(tǒng)設(shè)計在建筑中的應(yīng)用

李艷云

(連云港堿廠,江蘇 連云港 222042)

分析了工廠及高層民用建筑中設(shè)置火災(zāi)報警系統(tǒng)的必要性?？偨Y(jié)了各種火災(zāi)探測器的原理、功能及應(yīng)用。闡述火災(zāi)報警控制系統(tǒng)設(shè)計的基本要求,智能火災(zāi)報警系統(tǒng)的組成元素及工作原理,以及設(shè)計時的注意事項等。

工廠防火;電氣火災(zāi);報警控制器;探測器

隨著科技進步,電氣設(shè)備越來越多地被使用在日常工作與生活中。一些臨時插線板,接線端子,電纜等被大量的使用,從而導致了用電的不安全因素。近年來,我國電氣事故引起的火災(zāi)約占火災(zāi)總數(shù)的30%,在所有火災(zāi)起因中占首位。

隨著人們生活節(jié)奏的變快,高層民用建筑、娛樂場所及工作場所(如工廠)等越來越多地對消防安全系統(tǒng)的設(shè)計提出了更高的要求?；馂?zāi)探測與報警是消防的重要方面,是縱深防御體系中處于中間位置的一道關(guān)鍵防線?；鹁脑缙诖_認對于滅火成功,減少損失往往起著決定性的作用?；馂?zāi)探測報警對火災(zāi)的預警起著關(guān)鍵性的作用,它包括火災(zāi)的探測、定位、報警和確認的全工程。

1 火災(zāi)探測報警設(shè)計要求

火災(zāi)報警控制系統(tǒng)由現(xiàn)場探測器、報警控制器、報警按鈕、聯(lián)動控制、各類(輸入、輸出)模塊、各種顯示設(shè)備、消防廣播系統(tǒng)、消防電話系統(tǒng)等組成。能極大地消除漏報,減少誤報幾率。系統(tǒng)采用無極性的兩總線線制,探測報警、聯(lián)動控制以及火災(zāi)顯示盤共用同一總線回路,可通過計算機現(xiàn)場編程。

1.1 幾種火災(zāi)探測器的適用范圍

1)感煙探測器:感煙探測器是利用煙粒子對離子的吸附作用或?qū)饩€的散射、阻擋作用探測煙霧,其特點是靈敏度較高,適用于早期火災(zāi)及陰燃火災(zāi)的報警,但是因同時敏感于塵埃和潮氣,故在多灰塵場所容易發(fā)生誤報警。

2)電子式感溫探測器:是利用熱電阻探測環(huán)境系統(tǒng)空氣溫度值及其上升速度,二者有一超標即報警,典型定溫動作溫度為58℃,典型的動作升溫速度為5～20℃∕min,感溫探頭只敏感于溫度及溫升,對其它環(huán)境參數(shù)不敏感,很少誤報。因此應(yīng)用于具有明顯及快速放熱特征的火災(zāi)場所:如汽輪發(fā)電機組軸承處。感溫探測器也可作為惡劣環(huán)境下替代感煙探測器的補償手段,如機修車間的焊接工作區(qū)內(nèi)。

3)火焰探測器:是利用光電池探測以5～25Hz頻率變化的可見光及紅外光。碳氫化合物燃燒火焰的頻率基本都在這一范圍。其特點是可靠性高,很少誤報;其缺點是只能探測明火,不能用作陰燃報警,或早期火災(zāi)報警。因此在重要保護場所通常與感煙探測器組成雙回路綜合探測系統(tǒng),以提高可靠性,甚至可啟動滅火系統(tǒng),如直接啟動地下油罐室的中倍泡沫系統(tǒng),柴油發(fā)電機室報警聯(lián)動相關(guān)設(shè)備。

4)氣體探測器:分為天然氣、煤氣和液化石油氣探測器。用于民用高層住宅、智能小區(qū)燃氣泄漏檢測。

5)此外,感溫電纜(根據(jù)環(huán)境可以選擇85℃或105℃)實際上是線型感溫探測器。其內(nèi)部是2根彈性鋼絲,每根鋼絲外面包有1層感溫且絕緣的材料,在正常監(jiān)視狀態(tài)下,2根鋼絲處于絕緣狀態(tài),當周邊環(huán)境溫度上升到預定動作溫度時,溫度敏感材料破裂,2根鋼絲產(chǎn)生短路,輸入模塊檢查到短路信號后產(chǎn)生報警。可用于發(fā)電站、變電站、電纜溝道、隧道、夾層、傳送帶等場所,感溫電纜探測器穩(wěn)定可靠,適用于惡劣環(huán)境的火災(zāi)探測。

在設(shè)計時要根據(jù)工廠及高層建筑中的實際狀況選擇探測器的種類,或獨立使用或結(jié)合使用。

1.2 設(shè)計注意事項

1)為保證火災(zāi)自動報警和聯(lián)動系統(tǒng)的設(shè)計符合規(guī)范、造價合理,控制器(聯(lián)動型)采用全總線方式,重要設(shè)備使用多線聯(lián)動方式,可滿足大、中、小型工程需要?？捎芯€組網(wǎng),也可無線組網(wǎng),無線通訊傳輸距離。以JBF-11S型智能火災(zāi)聯(lián)動型控制器在某工廠中的應(yīng)用為例。設(shè)計時應(yīng)注意:

①每回路總線可接光電感煙探測器、感溫探測器、手動報警按鈕、輸入監(jiān)視模塊、輸出控制模塊等,每回路可接探測部件與聯(lián)動模塊共200只,15臺火災(zāi)顯示盤;建議每回路預留20%的余量。

②正確計算出總線各類設(shè)備的點數(shù),計算多線控制設(shè)備時的點數(shù),選擇合適專線聯(lián)動盤。

③在火災(zāi)報警及聯(lián)動系統(tǒng)中線型建議選用:信號總線 L1、L2采用:ZR—RVS—2×1.0～2.5 mm2;電源總線VG采用:ZR—BV—2×1.0～2.5 mm2;多線盤聯(lián)動線采用:ZR—BV—5N ＊1.0～1.5mm2;消防廣播線采用:ZR—BV—2×1.0～1.5mm2;消防電話線采用:ZR—HBV—2N＊1.0 mm2。

④火災(zāi)自動報警及聯(lián)動信號總線在鋪管穿線時,其穿線套管必須采用金屬管道或軟管,保證有良好的接地。

⑤火災(zāi)自動報警及聯(lián)動系統(tǒng)、火災(zāi)事故廣播系統(tǒng)和消防電話通訊系統(tǒng)在各層應(yīng)分別鋪管穿線。

2)某工廠火災(zāi)報警系統(tǒng)控制器組網(wǎng)見圖1。

圖1 某工廠火災(zāi)報警系統(tǒng)控制器組網(wǎng)示意圖

2 電弧性短路引起火災(zāi)報警系統(tǒng)的設(shè)計方法

由于大多數(shù)的火災(zāi)都是由于電氣短路引起的,特別是帶電導體對地短路,是以電弧為通路的電弧性短路,較導線間的直接接觸短路發(fā)生的幾率大,不易察覺,在配電回路中產(chǎn)生的短路電流較小,不會使保護斷路器動作,因而接地故障的電弧局部溫度很高(可達3000～4000℃),且電弧可長時間延續(xù),很容易引燃附近可燃物。所以帶電導體對地的電弧性短路的危險性遠大于導體間的短路,即帶電體對地短路是引發(fā)電氣火災(zāi)的主要原因,不容忽視。

帶電體對地短路引起的火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)一般由剩余電流檢測元件、現(xiàn)場處理設(shè)備和集中監(jiān)控設(shè)備組成。

2.1 剩余電流檢測元件

剩余電流檢測元件的工作原理基于基爾霍夫電流定律,即電路內(nèi)任意點的電流矢量和等于零。檢測剩余電流時,讓三相導線和中性線穿過一個電流互感器,未發(fā)生接地故障時,無論三相負荷是否平衡,電流矢量和均為零;當發(fā)生接地故障時,故障電流會經(jīng)過故障點流入大地,使電流互感器中電流矢量和不為零,此電流值即為剩余電流值。低壓配電系統(tǒng)的接地形式?jīng)Q定了剩余電流檢測元件是否能正常工作。從剩余電流檢測元件的工作原理可知:低壓配電系統(tǒng)的N線與PE線必須嚴格分開,通過剩余電流檢測元件的N線不能作為PE線使用,不能重復接地,不能接設(shè)備外露可導電部分。因此,TN系統(tǒng)中的TN-S系統(tǒng)和 TT系統(tǒng)滿足使用剩余電流檢測元件的要求。至于TN-C和TN-C-S系統(tǒng)需局部改造為TN-S或TT系統(tǒng),才能應(yīng)用剩余電流檢測元件,因IT系統(tǒng)不宜接出中性線,不適宜在工廠中應(yīng)用。

2.2 現(xiàn)場處理設(shè)備

現(xiàn)場處理設(shè)備接收剩余電流檢測元件信號,對信號進行放大、變換、分析、比較等處理后,一方面?zhèn)鬏斨连F(xiàn)場報警顯示模塊,用于現(xiàn)場報警指示;另一方面?zhèn)鬏斨潦Ｓ嚯娏骰馂?zāi)報警系統(tǒng)的集中監(jiān)控設(shè)備。

2.3 集中監(jiān)控設(shè)備

集中監(jiān)控設(shè)備通過總線實時收集各個現(xiàn)場處理設(shè)備的信號,對信號進行比較、分類等處理后,將相應(yīng)信息送往報警、顯示、控制信號輸出、存儲、打印等設(shè)備,實現(xiàn)集中顯示、控制、記錄等功能。

2.4 以住宅小區(qū)中的火災(zāi)報警控制系統(tǒng)為例

當為普通多層住宅或民用建筑時,可采用集剩余電流、短路、過載、過壓和欠壓(缺相)等電氣故障的監(jiān)測、分析、報警、及控制于一體的防火剩余電流動作報警器(智能開關(guān))遠程監(jiān)控系統(tǒng),具有剩余電流選擇、分段鎖定及記憶功能的智能開關(guān)可與感溫探測器、感煙探測器、可燃氣體探測器等連接,與火災(zāi)自動報警系統(tǒng)中心聯(lián)動,實現(xiàn)遠程切斷負載電源,并有DC12V信號反饋給報警中心觸發(fā)報警。同時,具有與電腦通信的功能,可實現(xiàn)用戶連網(wǎng),在一臺電腦上對1～500臺智能開關(guān)進行在線遠程監(jiān)控,隨時檢查各用戶安全用電情況,隨時接通或分斷各用戶供電線路。遠程監(jiān)控布線如圖2所示,防火保護接線端子示意圖如圖3所示,主控臺系統(tǒng)圖如圖4所示。

說明:

①感溫、感煙、可燃氣體報警器常開觸點接在防火保護與遠程監(jiān)控接線端子的通信端口2或通信端口3上。當這些探測器檢測到有險情時,各探測器的常開觸點變?yōu)槌ｉ]觸點,該智能開關(guān)會立即發(fā)出指令,切斷供電線路。

②火災(zāi)報警系統(tǒng)中心的DC24V或12V接在防火保護與遠程監(jiān)控接線端的通信端口3上,報警反饋信號到消防系統(tǒng)中心的DC12V接在通信端口4上。當火災(zāi)報警系統(tǒng)中心有觸發(fā)電壓DC24V或12V輸出時,該智能開關(guān)會立即發(fā)出指令,切斷供電線路。

圖4 智能開關(guān)遠程監(jiān)控布線及主控臺系統(tǒng)圖

智能防火剩余電流動作報警器組成的遠程監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù) GB14287.3-2005《電氣火災(zāi)監(jiān)控》和GB50045-1995(2005年版)《高層民用建筑設(shè)計規(guī)范》的要求設(shè)計為二級或三級保護。

3 結(jié) 語

工廠以及高層建筑中防火保護是非常必要的,應(yīng)成為消防電氣控制中的重要環(huán)節(jié),火災(zāi)報警行業(yè)競爭會更加激烈,火災(zāi)報警控制器的功能也會日趨完善。在報警顯示方面引入防火分區(qū)信息顯示,有助于進行事故處理。今后設(shè)計新的火災(zāi)報警控制器系統(tǒng)時,在滿足國家標準的同時,還應(yīng)多參考國際標準設(shè)計,盡可能同時滿足國際標準。隨著電氣系統(tǒng)的不斷進步與完善,新產(chǎn)品的不斷更新,在設(shè)計中應(yīng)不斷的改進應(yīng)對措施,吸收先進技術(shù)以適應(yīng)其發(fā)展。

[1] 歐洲標準 EN54-2火災(zāi)探測報警系統(tǒng)第2部分:火災(zāi)報警控制器[S].

[2] 董希琳.消防安全和事故應(yīng)急[M].北京:原子能出版社,1999.

[3] 姚軍.防止剩余電流火災(zāi)淺談[J].低壓電器,2007, (8):22～26

[4] GB50045-1995高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范[S]

TU998.1

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1005-8370(2010)01-20-04

2009-04-22

李艷云(1981—),電氣工程師,從事電氣技術(shù)工作。