CC BY
11
Расстояние от геометрического центра газовоздушного облака,м
Рис. 2. Избыточное давление, развиваемое при сгорании газовоздушной смеси на открытом
пространстве, кПа
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Федеральный закон о пожарной безопасности.
2. Федеральный закон РФ от 22 июля 2008 г № 123-ФЭ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности».
3. ГОСТ 12.1.010-76 Взрывобезопасность. Общие требования.
УДК 654.948
И.В. Сычев, А.И. Ситников, А. А. Ракитянский ФГКОУ ВО Воронежский институт МВД России
ПРИМЕНЕНИЕ ГАЗОВЫХ ИЗВЕЩАТЕЛЕЙ ПРИ ОБНАРУЖЕНИИ ПОЖАРА
В статье поднимается проблема обнаружения признаков пожара на ранней стадии, одн из возможных решений которого является использование извещателей пожарных газовых. Эффективное применение которых будет возможным при увеличении селективности газочувствительного элемента.
Ключевые слова: пожарная безопасность, извещатель пожарный газовый, газочувствительный элемент.
I. V. Sytchev, АЛ. Sitnikov, A.A. Rakityanskii
USING OF GAS DETECTOR FOR FIRE DETECTION
This article poses a problem of fire's signs detection at an early stage, one of the possible solution is using of gas detectors. Which effective using would be possible by increasing the selectivity of gas sensitive element.
Keywords: fire safety, fire-gas detector, gas sensetive element.
Пожар с древних времен являлся одним из самых страшных врагов человека. К сожалению, с течением времени огонь продолжает разрушать жилые дома, производственные помещения заводов и фабрик, не только уничтожая материальные ценности, но и унося человеческие жизни. С развитием технологий перед человеком встал вопрос не только борьбы с опасными факторами пожара, но и обнаружения признаков пожара на ранней стадии, что способствует быстрой локализации очага возгорания, спасению жизней людей и материальных ценностей. Самыми распространенными из них пожарные извещатели, которые классифицируются в зависимости от способа обнаружения пожара: дымовые, тепловые, извещатели пламени. Задачами развития данных приборов является увеличение чувствительности, разработка датчиков, реагирующих на самые первые признаки пожара, задолго до появления открытого пламени, уменьшение факторов ложных срабатываний. Раннее обнаружение возгорания обеспечивает газовый пожарный извещатель.
Извещатели пожарные газовые (ИПГ) реагируют на изменение химического состава воздуха, контролируя появление газа или газов, характерных для тления или горения. Этим определяются особенности данного извещателя. Наиболее распространены ИПГ, срабатывающие по уровню угарного газа СО. Качественный прибор способен определить концентрацию от 0,001%. Пожар начинается с нагрева какого-либо материала, в результате чего происходит его деструкция, выделяются газы, т.е. появляется возможность обнаружения пожара с помощью ИПГ. Лишь потом, при последующем нагреве появляются значительно более крупные частицы, сажа. Таким образом, сначала пожар возможно обнаружить с помощью ИПГ, а потом, по мере развития пожара, его можно обнаружить дымовым извещателем и т.д. ИПГ обеспечивает наиболее раннюю реакцию на тление.
Главной рабочей частью извещателя является газоанализирующий полупроводниковый сенсор. Наиболее распространенной моделью является датчик Наойоши Тагучи. Это сенсор, который регистрирует наличие и концентрацию недоокисленных газов в атмосфере. При появлении молекул такого газа на поверхности электропроводящей пластины она меняет свою проводимость, подавая сигнал тревоги исполнительным устройствам.
Принцип его работы заключается в следующем. Полупроводниковый адсорбционный газочувствительный элемент улавливает из воздуха, который является акцептором или донором для вещества, находящегося на поверхности металлоксидной полупроводниковой пластины. Электрохимическая реакция изменяет емкость пластины, подавая сигнал тревоги. Такие сенсоры очень чувствительны, однако они имеют большое энергопотребление и их невозможно использовать в качестве автономных энергонезависимых систем.
ИПГ подразделяется на следующие виды устройств, реагирующие минимум на один вид газов(паров) веществ(материалов): СО - угарный газ. Это основной компонент для обнаружения тлеющих очагов возгораний, образующихся при пиролизе органических материалов; С02 - углексилый газ. Он начинает активно выделяться в начале перехода пожара в пламенную стадию; СхНу - летучие/ароматические углеводороды сырья, промежуточных/готовых продуктов технологической переработки нефти/газа; другие газы, чье появление в воздушной среде контролируемой зоны, однозначно свидетельствует о появлении очага пожара, создавшейся аварийной ситуации.
В качестве чувствительных датчиков нами предлагаются пьезокварцевые резонаторы, которые уже более 40 лет приметаются для решения различных аналитических задач, например, для оценки вклада в суммарный аналитический сигнал системы отдельного изомера или гомолога. А в качестве устройства, позволяющего проводить анализ газовых смесей, в качестве базовой была использована многоуровневая нейронная семиотическая модель - устройство «электронный нос» (ЭН) представляет собой
аналитический инструмент, состоящий из системы слабоселективных сенсоров с перекрестной специфичностью к различным веществам и использующий для обработки сигналов математические методы распознавания образов (искусственные нейронные сети, кластерный анализ, метод главного компонента), позволяющие проводить качественный и количественный анализ газов, паров веществ и запахов.
Таким образом, пьезосенсоры осуществляют сбор первичной информации о природе и составе запаха, то есть соответствуют обонятельным рецепторным нейронам первого уровня модели.
Сигналы пьезосенсоров, зависящие от чувствительности, интенсивности запаха, затем группируются системой сбора и передачи информации на втором уровне модели.
Для многоканальной регистрации сигналов пьезосенсоров в системе «электронный нос» и последующей передаче полученных данных в персональный компьютер или программируемая логическая интегральная схема (ПЛИС).
Такое решение позволит создать малогабаритную высокоинтегрированную систему сбора данных с гибкой структурой, поддерживающую также функцию внутрисхемного программирования.
Затем общий выходной сигнал электронного носа может при необходимости обрабатываться на третьем уровне модели, который располагается уже в ЭВМ.
У И111 нет ложных сработок от пыли, аэрозолей и дымов, в отличие от дымового извещателя. Молекула угарного газа на 4 порядка меньше в размерах, чем самая мелкая пыль, вследствие этого пыль не может мешать передвижению молекул угарного газа. Поэтому даже осаждение пыли непосредственно на газочувствительном сенсоре не приводит тому, что извещатель перестает действовать, причем без всяких ухищрений с компенсацией пыли.
Нет проблемы влияния тепловых выбросов и воздушных потоков, низких температур очагов пожара. Эти причины существенно не сказываются на обнаружении пожара с помощью ИНГ. Это связано с тем, что в отличие от конвекционных потоков, газ распространяется во все стороны от источника пожара, угарный газ распространяется достаточно равномерно. Конечно, тепловой поток может ускорить этот процесс, но если он слаб (в результате того, что мал очаг пожара или низкая температура окружающей среды), то И111 обнаружит пожар вследствие заполнения объема помещения диффузионным механизмом движения газов
Однако, И111 обладает и рядом недостатков: отсутствие универсального сенсора, определяющего все типы газов, ложная сработка по выбросу контролируемого газа, присущего технологическому процессу. Например, И111 на СО нельзя приметать в подземных парковках, поскольку высокий фоновый уровень СО и быстрый темп нарастания угарного газа в выбросах автомобилей приведет к ложной сработке извещателя.
Таким образом, извещатель пожарный газовый является одной из перспективных направлений в развитии пожарных извещателей. Однако пока, отсутсвует необходимая нормативная база, опыт по работе с такими извещателями, статистика успешного применения И111 как в результате недавнего серийного производства, использования этого вида извещателей, так из-за того, что их доля на рынке очень мала. Но анализируя способности ИНГ, его можно отлично применять прежде всего на объектах, где развитие возможного очага пожара начнется с тления органических веществ, материалов: цеха текстильных производств, библиотеки, архивы, деревообрабатывающие предприятия, предприятия теплоэнергетики.
