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    船用光電感煙探測器安裝距離

    2020-10-21 02:58:52張曉蕾
    中國船檢 2020年9期
    關(guān)鍵詞:感煙光電流元件

    張曉蕾

    2019年,某船舶在港口國檢查時被指出艙室內(nèi)某型點型光電感煙探測器安裝間距11.5m超出FSS Code《國際消防安全系統(tǒng)規(guī)則》探測器安裝距離要求0.5m問題。那么,探測器當(dāng)下安裝距離是否能夠保證其火災(zāi)報警特性呢?本文通過研究探測器工作原理,結(jié)合當(dāng)前探測器通用標(biāo)準(zhǔn)和靈敏度性能參數(shù),試做推斷。

    點型光電感煙探測器工作原理

    點型光電感煙探測器是利用火災(zāi)煙霧對光產(chǎn)生吸收和散射作用來探測火災(zāi)的一種裝置,主要由發(fā)光元件和受光元件兩部分組成,如圖1所示。

    正常由發(fā)光元件發(fā)出的光通過透鏡射到光敏元件上。發(fā)生火災(zāi)時,煙霧進入光電室,發(fā)光元件發(fā)出的光線被煙粒子散射,使得處于一定夾角位置的收光元件(光敏元件)的阻抗發(fā)生變化,產(chǎn)生光電流。此光電流的大小與散射光強弱有關(guān),并且由煙粒子的濃度和粒徑大小及著色與否來決定。當(dāng)煙粒子濃度達到一定值時,散射光的能量就足以產(chǎn)生一定大小的激勵用光電流,可以用于激勵遮光暗室外部的信號處理電路發(fā)出火災(zāi)報警信號。探測器安裝距離變大如何影響探測器的報警功能

    探測器安裝間距變大,必然會在一定程度上降低進入探測器的煙霧濃度。進入到探測器的煙霧濃度降低,散射光就會變?nèi)酰罟怆娏饕矔冃?,如果探測器不夠靈敏,極有可能無法觸發(fā)火災(zāi)報警。因此探測器的靈敏度能否滿足當(dāng)下安裝距離的要求是問題的癥結(jié)所在。

    感煙探測器的靈敏度

    從定義上講,靈敏度是探測器對單位有效輸入量的敏感程度。靈敏度作為探測器的基本屬性,與時間無關(guān),具有時不變性,但通常是入射粒子能量的函數(shù)。

    影響光電感煙探測器靈敏度的因素有:光電接收器輸出信號,光源輻射功率和波長,煙霧粒子的濃度、粒徑,散射角、散射體積以及光敏元件受光面積。一旦選定了光學(xué)器件和確定光迷宮結(jié)構(gòu),報警信號強度只與煙霧粒子濃度和粒徑有關(guān)。

    火災(zāi)探測器的靈敏度可以通過試驗進行驗證,以檢驗其在模擬真實火災(zāi)環(huán)境下的響應(yīng)性能。目前,世界上公認(rèn)的感煙探測器靈敏度試驗標(biāo)準(zhǔn),具有代表性的主要有歐洲的EN54-7、美國的UL268、日本的消防法,中國的GB4715(基本等同于EN54)。

    圖1 點型光電感煙探測器原理

    表1 EN54-9中感煙探測器靈敏度試驗內(nèi)容

    表2 靈敏度等級

    圖2 靈敏度等級劃分圖

    FSS Code對于火災(zāi)報警探測器的相關(guān)要求源于EN54,該探測器由國內(nèi)生產(chǎn)廠家制造,滿足GB4715的要求。本文整理了EN54和GB4715中光電感煙探測器靈敏度試驗要求。

    EN54-9:1984(2005年 納 入EN54-7)中對光電感煙探測器的靈敏度試驗要求如表1所示,對4只感煙探測器,依次按TF1-TF6的6種試驗火進行點火。試驗期間應(yīng)隨時測量△T,m,y等火災(zāi)參數(shù)。要求每只探測器在每一種試驗火結(jié)束前均應(yīng)發(fā)出火災(zāi)報警信號。根據(jù)4只探測器在6種試驗火中的表現(xiàn),確定其靈敏度等級A、B、C和N (不動作),靈敏度等級劃分見表2和圖2。除TF1和TF6試驗火之外,在其他4種模擬試驗火中探測器靈敏度等級必須在C級范圍內(nèi),滿足該要求的探測器才可視為靈敏度測試通過。GB4715-2005《點型感煙探測器》中靈敏度測試方法與EN54中完全一致。

    感煙探測器安裝距離要求

    EN54-14《Fire detection and alarm systems-part14:Guidelines for planning, design,installation,commissioning, use and maintenance》中點型感煙探測器安裝距離要求如表3所示,天花板高度h<11m時,探測器最大中心距為15m。

    GB50116-2013《火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》作為設(shè)計人員確定火災(zāi)自動報警系統(tǒng)中探測器安裝數(shù)量與布局的主要依據(jù),在特定的實驗條件下,通過4種典型試驗火試驗提供的數(shù)據(jù),參照國外規(guī)范制定了表5中感煙探測器的保護面積和保護半徑。凡符合GB4715:2005標(biāo)準(zhǔn)的感煙探測器,其保護面積和保護半徑同樣符合表4規(guī)定。

    探測器安裝間距,應(yīng)根據(jù)探測器的保護國積A和保護半徑R確定,且不超過圖E探測器安裝間距的極限曲線。其中D5、4D7-D11(含D9)曲線適宜于保護面積A=60m2、80m2、100m2、120m2,保護半徑R=5.8m、6.7m、7.2m、8.0m、9.0m和9.9m感煙探測器。

    表3 點型感煙探測器保護半徑和天花板高度限制

    表4 GB50116-2013中感煙探測器的保護面積和保護半徑

    圖E 探測器安裝間距的極限曲線

    表5 靈敏度型式試驗結(jié)果

    可行性分析

    該船點型光電感煙探測器靈敏度測試作為型式試驗項目在初次認(rèn)可時已按照EN54-7(GB4715-2005)的相關(guān)要求進行試驗,并確認(rèn)該型號探測器靈敏度等級為C級,滿足標(biāo)準(zhǔn)要求,型式試驗結(jié)果如表5。

    通過研究點型光電感煙探測器工作原理、靈敏度測試標(biāo)準(zhǔn),EN54-14和GB50116中探測器安裝距離要求,分析安裝距離對感煙探測器火災(zāi)報警的影響,從以下幾點給出本次事件中探測器安裝距離有效的可行性理論依據(jù)。

    (1)該型感煙探測器按照GB4715標(biāo)準(zhǔn)(等同EN54-7)生產(chǎn),滿足GB4715標(biāo)準(zhǔn)的感煙探測器即符合GB50116中探測器中心距(其中最小值11.6m大于11.5m);

    (2)該型感煙探測器按照EN54-7標(biāo)準(zhǔn)進行型式試驗,適用EN54-14中探測器最大安裝中心距15m;

    (3)根據(jù)艙室火災(zāi)探測器的安裝數(shù)量,利用探測器安裝距離a、b與保護面積A和最大中心距(2R)的關(guān)系a*b=A和a2+b2=R2,結(jié)合探測器安裝距離極限曲線,也可以優(yōu)化探測器的安裝位置,保證每個探測器的保護作用發(fā)揮充分。

    由以上分析可知,該船光電感煙探測器的靈敏度滿足要求,且安裝距離在極限曲線(圖E)范圍內(nèi),符合EN54和GB50116的安裝距離要求,不影響探測器的火災(zāi)報警功能。

    如上,在無法獲取直接試驗數(shù)據(jù)的情況下,從探測器工作原理角度分析安裝間距變大如何影響探測器火災(zāi)報警功能,找到放寬安裝距離的切入點。研究了EN54和GB4715中探測器靈敏度試驗方法及等級要求、國際和國內(nèi)公認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)中探測器安裝要求,結(jié)合實際產(chǎn)品型式試驗靈敏度測試結(jié)果,通過橫向?qū)Ρ鹊姆绞?,找出放寬安裝距離的切入點,整理出放寬船用光電感煙探測器安裝距離可能的理論依據(jù)。同時也為船舶消防設(shè)備的優(yōu)化布置提供了新的視角和思路。

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