《第四章 火灾自动报警与控制》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第四章 火灾自动报警与控制（78页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第四章 火灾自动报警与控制,第一节 概 述第二节 火灾探测器第三节 火灾报警控制器 第四节 消防设施的联动控制,教学基本要求：理解消防系统的基本概念；掌握火灾探测器的工作原理和适用范围；理解火灾报警控制器、消防联动控制、智能消防系统的相关内容。,火灾的产生与规律,2.电气起火 如用户随意接插用电，线路超载，配电线路受潮、老化、漏电甚至短路，变配电设备和用电设备安放位置不当，电气事故后迅速引燃周围物质等。,3.建筑物遭受雷击,建筑物产生火灾的原因很多，大约有以下几种原因：,4.人为破坏,1.人员用火不慎 如乱丢烟、火柴，电焊、气焊火花跌落等引起可燃气、油料和木材、化纤等物体燃烧产生火灾。,第一节
2、 概 述,1. 燃烧气体 物质在燃烧开始阶段，首先释放出来的是燃烧气体。其中有单分子的CO,CO2,CxHx等气体、较大的分子团、灰烬和未燃烧的物质颗粒悬浮在空气里。气溶胶 0.0010.05m,2.烟雾 一般把人的肉眼可见的燃烧生成物，其粒子直径为0.0110m 的液体或固体微粒称之为烟雾。不管是燃烧气体还是烟雾，它们都有很大的流动性，能潜入建筑物的任何空间。这些气体和烟雾往往具有毒性，因而对人的生命有特别大的危险。据统计，在火灾中约有70%的死亡是由于燃烧气体或烟雾造成的。,燃烧是一种伴随有光、热的化学反应。物质在燃烧过程中一般产生下列现象：,4.火焰 火焰是物质着火产生的灼热发光的气体部
3、分。物质燃烧到发光阶段，是物质的全燃过程。此时，火焰热辐射含有大量的红外线和紫外线。,3.热（温）度 凡是物质燃烧必然有热量释放，使环境温度升高。但在燃烧速度非常缓慢的情况下，这种热（温）度不容易鉴别出来。,对于普通可燃物质燃烧的表现形式，首先是产生燃烧气体，然后是烟雾，在氧气供应充分的条件下，才能达到全部燃烧，产生火焰，并散发出大量的热量，使环境温度升高。起火过程曲线如图。,在火灾探测时，准备安装探测器的房屋结构与高度也是应考虑的重要因素。这是由于着火部位和探测器之间的距离发生变化时，物质燃烧产生的烟、热和火焰，会影响到探测器的应用。,火灾从开始阶段到全部燃烧，要经过一段时间。对于这种燃烧速
4、度缓慢的初期火灾，用感烟探测方法最合适。而且测量烟雾浓度比测量温度更灵敏。,火情发展在多数情况下，总是头两个阶段（初起和阴燃）所占时间较长，这是燃烧的开始阶段。若要把火灾损失控制在最低限度，保证人身不遭受伤亡，火灾探测应该从开始阶段进行为宜。因为此阶段尽管产生大量的气溶胶（燃烧气体）和烟雾，充满了建筑物内的空间，但环境温度并不高，尚未达到蔓延发展的程度。,火灾探测的方法,火灾的探测，是以探测物质燃烧过程中产生的各种物理化学现象为机理，从而实现早期发现火灾这一目的。因为火灾的早期发现，是充分利用灭火措施、减少火灾损失、保护生命财产的重要保证。世界各国对于火灾自动报警技术的研究，都致力于火灾探测手
5、段的研究和实验，试图发现新的早期探测方法，开拓火灾自动报警技术的新领域。,从物质燃烧的基本规律出发，选择合适的火灾探测器来探测火情是一个首要问题。因为任何一个探测器都不是万能的，都有一定的环境适应性，也有一定的局限性。要有效地发挥各种探测器的作用，就要掌握各种火灾探测器的探测原理及其适用场合，扬长避短。,温度烟浓度,时间,b,a,差温探测器,定温探测器,感烟探测器,燃烧气体和烟浓度与时间的关系,热气流温度与时间的关系,最常用的感烟、感温探测器响应时间曲线,参考上图，若火灾探测系统能够探测出燃烧气体和烟雾，也即在燃烧初起和阴燃阶段能起到探测作用，就可达到早期预报，以降低火灾损失，使人员不受伤亡。
6、若火灾探测系统的动作取决于温度的上升，只有在火灾发展到火焰扩散阶段，即火灾已经确立之后才能发出报警信号。,图中两条曲线还表示几种最常用类型的火灾探测器所作出的反应。感烟探测器能够在短时间内作出反应，早期发出报警信号；而感温探测器则要在较长时间后才能作出反应。到火灾达到火焰燃烧阶段，温度急剧升高时，差温探测器响应；而当燃烧不断扩大，温度不断升高，当环境温度达到某一定值时，定温探测器才能响应，发出火灾报警信号。由此可知，对于同一可燃物，在燃烧状态相同的条件下，感烟探测器比感温探测器能够更早的响应。,感温探测器对大部分火灾不仅灵敏度比感烟探测器差，而且在房间高度和保护面积上都有局限性。,在火灾探测方
7、法及探测器选择上，要充分考虑到房间的几何图形，会发生何种类型火灾，以及存在的火灾危险性等条件，方能实现早期报警的目的。,电气消防系统的组成与保护等级划分,现代建筑的防火，首先在建筑物工程设计时就必须考虑防火设施，例如防火结构、防火分区、非燃性及阻燃性材质、疏散途径、避难区固定设施等。其作用在于尽量减少起火因素，防止烟、热气流及火的蔓延，确保人身安全。此外，还必须按照国家有关建筑设计防火规范的规定选择相应的电气（或自动）消防系统。,1火灾探测与报警系统：这主要由火灾探测器和火灾自动报警控制装置等组成。,2通报与疏散系统：由紧急广播系统(平时为背景音乐系统)、事故照明系统以及避难诱导灯组成。,3灭
8、火控制系统：由自动喷洒装置，气体灭火控制装置、液体灭火控制装置等构成。,4防排烟控制系统：主要实现对防火门、排烟口、防火卷帘、排烟风机等设备的控制。,一般情况下，一级保护对象宜采用控制中心报警系统，并设有专用消防控制室。二级保护对象宜采用集中报警系统，消防控制室可兼用。三级保护对象宜用区域报警系统，可设消防报警室。在具体工程设计时根据工程实际需要进行综合考虑，并取得当地公安部门的认可。,第二节 火灾探测器,一、火灾探测器的分类,火灾发生时，会产生出烟雾、高温、火光及可燃性气体等现象，火灾探测器按其探测火灾不同的理化现象而分为四大类：感烟探测器、感温探测器、感光探测器、可燃性气体探测器；按探测器
9、结构可分为点型和线型。,二、离子感烟式探测器,离子感烟式探测器适用于点型火灾探测。根据探测器内电离室的结构形式，又可分为双源和单源感烟式探测器。,(一)感烟电离室,感烟电离室是离子感烟探测器的核心传感器件，其工作原理如图所示。电离室两极间的空气分子受放射源镅Am241不断放出的射线照射，高速运动的粒子撞击空气中气体分子，使两极间气体分子电离为正离子和负离子，这样就使电极之间原来不导电的空气具有导电性。此时在电场作用下，正、负离子的有规则运动，使电离室呈现典型的伏安特性，形成离子电流。,电离室的结构 电离室局部被射线覆盖，使电离室一部分为电离区，另一部分为非电离区，从而形成单极性电离室。,离子感
10、烟探测器感烟原理：当烟雾粒子进入电离室后，被电离部分的正离子与负离子被吸附到烟雾粒子上，使正、负离子相互中和的概率增加；同时离子附着在体积比自身体积大许多倍的烟雾粒子上，会使离子运动速度急剧减慢，最后导致的结果就是离子电流减小。显然，烟雾浓度大小可以以离子电流的变化量大小进行表示，从而实现对火灾过程中烟雾浓度这个参数的探测。,双源双电离室结构的感烟探测器 即有两个电离室，每一电离室都有一块放射源。其中一室为检测用开室结构电离室M；另一室为补偿用闭室结构电离室R。这两个室反向串联在一起，检测室工作在其特性的灵敏区，补偿室工作在其特性的饱和区。无烟时，探测器工作在A点。有烟时，由于检测室M中，离子
11、减少且离子运动速度减慢，相当于其内阻变大。又因双室串联，回路电流一样，故检测室两端电压增高，探测器工作点移至B点。A点和B点间的电压增量V，即反映了烟雾浓度的大小。,（二）双源式感烟探测原理,进烟后曲线,检测电离室,电压,(三)单源式感烟探测原理,单源式感烟探测器原理如图所示。其检测电离室和补偿电离室由电极板Pl、P2和Pm等构成，共用一个放射源。其检测室和补偿室都工作在非饱和灵敏区，极板Pm上电位的变化量大小反映了烟雾浓度的大小。单源式感烟探测器的检测室和补偿室在结构上都是开室，两者受环境温度、湿度、气压等因素的影响相同，因而提高了对环境的适应性。离子感烟探测器按对烟雾浓度检测信号的处理方式
12、的不同，可分为阈值报警式感烟探测器，编码型类比感烟探测器以及分布智能式感烟探测器。,三、光电感烟式探测器,光电感烟式探测器的基本原理是，利用烟雾粒子对光线产生遮挡和散射作用来检测烟雾的存在。下面介绍遮光型感烟探测器和散射型感烟探测器。,(一)遮光型感烟探测原理,遮光型感烟探测器具体又可分为点型和线型两种类型。,1点型遮光感烟探测器：这种探测器原理如下图所示。其中的烟室为特殊结构的暗室，外部光线进不去，但烟雾粒子可以进入烟室。烟室内有一个发光元件及一个受光元件。发光元件发出的光直射在受光元件上，产生一个固定的光敏电流。当烟雾粒子进入烟室后，光被烟雾粒子遮挡，到达受光元件的光通量减弱，相应的光敏电
13、流减小，当光敏电流减小到某个设定值时，该感烟探测器发出报警信号。,.,脉冲信号,.,.,.,.,.,.,.,.,.,遮光型光电感烟探测器,2线型遮光感烟探测器：线型遮光感烟探测器在原理上与点型探测器相似，但在结构上有区别。点型探测器中发光及受光元件同在一暗室内，整个探测器为一体化结构。而线型遮光探测器中的发光元件和受光元件是分为两个部分安装的，两者相距一段距离。其原理如图所示。光束通过路径上无烟时，受光元件产生一固定光敏电流，无报警输出。而当光束通过路径上有烟时，则光束被烟雾粒子遮挡而减弱，相应的受光元件产生的光敏电流下降，当下降到一定程度则探测器发出报警信号。在此，发射光束可以是图所示的激光
14、束，也可以是红外光束。,(二)散射型感烟探测器原理,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,散射型光电感烟探测器,散射型感烟探测器原理如图所示。其烟室也为一特殊结构的暗室，进烟不进光。烟室内有一个发光元件，同时有一受光元件，但散射型感烟探测器不同的是，发射光束不是直射在受光元件上，而是与受光元件错开。这样，无烟时受光元件上不受光，没有光敏电流产生。当有烟进入烟室时，光束受到烟雾粒子的反射及散射而达到受光元件，产生光敏电流，当该电流增大到一定程度时则感烟探测器发出报警信号。,四、感温式探测器,感温式探测器根据其对温度变化的响应可分为以下二类。,(一)定温式探测器,双金属片定温探测器结构示意图,定
15、温式探测器是在规定时间内，火灾引起的温度达到或超过预定值时发出报警响应，有线型和点型两种结构。其中线型是当火灾现场环境温度上升到一定数值时，可熔绝缘物熔化使两导线短路，从而产生报警信号。点型则是利用双金属片、易熔金属、热电偶、热敏电阻等热敏元件，当温度上升到一定数值时发出报警信号。下面对双金属片定温探测器进行介绍,其结构如图所示。,+,-,绝缘物,高膨胀金属,低膨胀金属,接点,双金属定温探测器圆筒状结构示意图,这种定温探测器由热膨胀系数不同的双金属片和固定触点组成。当环境温度升高时，双金属片受热膨胀后变形不同，使触点闭合，输出报警信号。当环境温度下降后，双金属片复位，探测器状态复原。,(二)差
16、温式探测器,差温式探测器是在规定时间内，环境温度上升速率超过预定值时报警响应。它也有线型和点型两种结构。点型则是根据局部的热效应而动作的，主要感温器件是空气膜盒、热敏电阻等。下图所示的是膜盒式温差探测器结构示意图。,空气膜盒是温度敏感元件，其感热外罩与底座形成密闭气室，有一小孔与大气连通。当环境温度缓慢变化时，气室内外的空气可由小孔进出，使内外压力保持平衡。如温度迅速升高，遇室内空气受热膨胀来不及外泄，致使室内气压增高，波纹片鼓起与中心线柱相碰，电路接通报警。,膜盒式差温探测器结构示意图,感光火灾探测器：对燃烧的光谱特性、光强度和火焰闪烁频率敏感的相应的火灾探测器。其响应快、可室外使用、稳定性好。红外和紫外敏感元件。,可燃气体探测器：用于易爆、易熔场合，探测保护区内可燃气体的浓度，报警点通常设在可燃气体爆炸浓度下限的20%25%. 按其敏感元件分为：半导体和催化型可燃气体探测器。,
