潔凈廠房火災(zāi)探測分析論文

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摘要：潔凈廠房發(fā)展不斷加快，它廣泛應(yīng)用于電子、生物制藥、宇航、精密儀器制造及科研各個行業(yè)中，其重要性越來越被人們所認(rèn)識。

關(guān)鍵詞：潔凈廠房火災(zāi)探測

潔凈廠房發(fā)展不斷加快，它廣泛應(yīng)用于電子、生物制藥、宇航、精密儀器制造及科研各個行業(yè)中，其重要性越來越被人們所認(rèn)識。新建和改建的潔凈廠房也越來越多。大多數(shù)潔凈廠房內(nèi)設(shè)有昂貴設(shè)備、儀器，而且建造費用昂貴，一旦著火，損失巨大。同時潔凈廠房內(nèi)人員進(jìn)出迂回曲折，人員疏散困難，火災(zāi)不易發(fā)現(xiàn)，消防人員難以接近，防火有一定的困難。為達(dá)到室內(nèi)得凈化級別，潔凈室內(nèi)對氣流、空間大小、換氣率都有較高的要求。火災(zāi)后若一旦關(guān)閉凈化空調(diào)系統(tǒng)，即使再恢復(fù)也會影響潔凈度，使其達(dá)不到工藝生產(chǎn)要求而造成損失。而且，中斷生產(chǎn)造成的損失也無法彌補。潔凈室內(nèi)一般空間較大、氣流速度高，普通的感煙探測器對煙霧探測有很大的困難。所以，潔凈室內(nèi)的煙霧探測既重要又困難。常規(guī)的火災(zāi)探測器系統(tǒng)往往不能有效的發(fā)揮作用，因此采用早期火災(zāi)探測及報警技術(shù)克服潔凈室內(nèi)高氣流、大空間探測難度達(dá)到火災(zāi)極早期報警，最小化火災(zāi)損失的目的，甚至無損失。

目前，國內(nèi)的消防工程中應(yīng)用的早期火災(zāi)探測及報警技術(shù)產(chǎn)品主要來自國外，有澳大利亞的VESDA公司的LaserPLUS火災(zāi)探測技術(shù)和GO－DEX公司的LDD火災(zāi)探測技術(shù)、英國的KIDDE公司的Unilaser火災(zāi)探測技術(shù)。國際上，澳洲火災(zāi)防御中心、澳大利亞國家防火委員會、美國國家火災(zāi)防護委員會都有對早期火災(zāi)報警的闡述，并有推薦使用早期火災(zāi)探測報警技術(shù)的建議。

以VESDA公司的LaserPLUS火災(zāi)探測技術(shù)為例：系統(tǒng)通過高效抽氣機，主動、連續(xù)不斷的在防護區(qū)內(nèi)的空氣吸入采樣管，然后經(jīng)采樣管到達(dá)雙級過濾器，其中10％經(jīng)第一級過濾后，作為空氣樣本進(jìn)入系統(tǒng)探測腔，用于分析和測定煙霧含量。經(jīng)過的二次過濾后的空氣用來沖洗探測腔內(nèi)的光學(xué)元件表面，確保設(shè)備正常工作和延長使用壽命。探測腔內(nèi)有一個穩(wěn)定的激光源，煙霧離子使激光發(fā)生散射，散射光使高靈敏度的光接收器產(chǎn)生信號。經(jīng)過系統(tǒng)分析，完成光電轉(zhuǎn)換。煙霧濃度值及其報警等級由顯示器顯示出來。

火災(zāi)都有一個醞釀發(fā)展的過程，可分為四個階段：第一階段，火災(zāi)起始階段，存在人眼看不見的很微弱的煙，早期煙霧探測系統(tǒng)工作在這個階段，可以探測到這些煙霧。這個階段可達(dá)數(shù)小時；第二階段，人們可以看見明顯的煙霧存在，這就是離子、光電感煙探測器工作的階段。這個階段離明火有數(shù)分鐘至數(shù)十分鐘；第三階段，陰燃聚集的熱量導(dǎo)致物質(zhì)出現(xiàn)有焰燃燒，火焰探測器可探測階段；第四階段，高溫強熱階段，溫度上升數(shù)十度乃至上百度，這就是感溫探測器、線型定溫探測器工作范圍。

早期火災(zāi)探測報警系統(tǒng)與傳統(tǒng)感煙式火災(zāi)探測系統(tǒng)在探測原理、采樣方式、探測靈敏度、抗干擾能力、適應(yīng)環(huán)境等方面存在較大的差異，兩種系統(tǒng)之間的性能比較如下表所示。

傳統(tǒng)感煙式火災(zāi)探測系統(tǒng)與早期火災(zāi)探測系統(tǒng)的性能對比

項目

傳統(tǒng)感煙式火災(zāi)探測系統(tǒng)

早期煙霧探測器系統(tǒng)

離子

光電

探測原理

火災(zāi)后煙霧擴散至探測器并達(dá)到一定濃度才能實現(xiàn)探測和報警，屬于被動式探測。一般采用光電式組件或放射源，單向模擬量可尋址技術(shù)。

主動抽取監(jiān)測區(qū)域的空氣，只要空氣中含有火災(zāi)后產(chǎn)生的煙塵，就能及時探測并報警，屬于主動式探測；一般采用激光前向散射技術(shù)和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)智能技術(shù)。

采樣方式

利用煙霧的熱上升特性；只有煙霧上升達(dá)到或超過探測器安裝高度時，才能在煙霧檢測室形成煙霧聚集，反映煙霧濃度大小。

主動抽氣式煙霧探測：通過抽氣管路和取樣孔的有效布置，能夠克服房間高度的影響，將火災(zāi)初期產(chǎn)生的微量煙霧吸取到煙霧檢測室內(nèi)，對微量煙霧做出靈敏反映。

探測部件

镅241α放射源，一個收集極

紅外發(fā)光管

光接收管

高穩(wěn)定激光源，二個光接收器，三維立體圖像分析

測量方式

相對測量

絕對值測量，即對環(huán)境煙霧量的實時測量

報警方式

兩級報警

可設(shè)四級報警

靈敏度

5%obs/m~20％obs/m；

當(dāng)產(chǎn)生火災(zāi)報警器報警時，火災(zāi)已經(jīng)達(dá)到一定程度，撲救難度也增大。靈敏度由人工設(shè)定。

0.004%obs/m~20％obs/m；選擇同的煙閥值設(shè)置四個報警級。

當(dāng)探測器報警時，留給值班人員控制和撲滅火災(zāi)的時間十分充足；可設(shè)置三個可調(diào)的靈敏度等級，靈敏度由機器自動設(shè)定，人工僅設(shè)定誤報率。

抗干擾能力

控制器和探測器之間相連的電源線和信號線較長，易形成天線效應(yīng)，感應(yīng)空間的電磁波；尤其是在通信、計算機等強電磁干擾區(qū)域，輕則影響探測器和控制器之間的信號傳輸，重則可能損壞控制器和探測器的內(nèi)部組件。

采樣PVC管道、取樣孔等組成，無需走電線，所有電子組件都在系統(tǒng)探測器機殼內(nèi)，不易受到外界電磁場干擾，可用于易燃易爆場所、超強電磁輻場所、微波室、正負(fù)電子對撞機房、油庫和軍火庫等。

安裝維護

使用一定時間必須進(jìn)行清洗和標(biāo)定，維護工作量大，費用較高。

PVC采樣管網(wǎng)和主機無電氣連接，只需定期清除過濾網(wǎng)灰塵，維護工作量小，無需費用。

適用范圍

點型感煙式探測器適用于辦公室、賓館客房等建筑環(huán)境當(dāng)中，在特殊場所和工業(yè)環(huán)境無法使用。

適用于通信機房、計算機機房、潔凈廠房、高氣流地方、電纜隧道、發(fā)電廠等環(huán)境中。

組網(wǎng)能力

一般獨立組網(wǎng)，部分產(chǎn)品可以通過RS－485／232接口與計算機互連。

刻度立組網(wǎng)，也可由RS－485接口與計算機聯(lián)網(wǎng)，或者通過繼電器開關(guān)量接口與其他系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)；并具有黑匣子功能，能記憶18000條信息。

抗環(huán)境氣流影響

受氣流環(huán)境影響大，要求氣流速度不大于5米／秒，在許多強氣流環(huán)境中無法探測報警。

不適合黑煙及高頻電磁干擾強的場合，同樣在許多強氣流環(huán)境中無法探測報警。

不受氣流環(huán)境影響，可用于具有大型環(huán)境空調(diào)機組的計算中心、程控機房等環(huán)境，以及室內(nèi)空氣流動強烈，感煙探測器無法使用的環(huán)境。

光學(xué)器件的清洗

傳統(tǒng)光電感煙探測器長時使用，其光學(xué)器件上會布滿灰塵，使靈敏度下降，甚至失效，必須由人工逐個檢測清洗，工作量大且損壞器件。

借鑒主動抽氣式原理，利用抽進(jìn)并過濾的空氣對光學(xué)元件不斷的進(jìn)行清洗，使光學(xué)元件始終保持最佳工作狀態(tài)，不用人工清洗。

比較可以看出：第一，普通感煙感溫探測器工作至少都在火災(zāi)第二階段之后，其靈敏度一般在5～15減光率／米，VESDA的靈敏度高達(dá)0.005減光率／米，是普通感煙探測器的1000倍。試驗中得知：普通探測器報警時，煙霧已經(jīng)彌漫了整個保護區(qū)，雖然報了警，但留下處理火災(zāi)的時間不多，錯過了將火災(zāi)撲滅最佳時機。即使聯(lián)動了滅火設(shè)備，也已造成財產(chǎn)和人員不同程度的損失。VESDA早期火災(zāi)探測報警系統(tǒng)在火災(zāi)第一階段就可以探測到火災(zāi)起始的煙霧，并分四級進(jìn)行報警，分別為一級預(yù)警、二級行動提示、三級臨界火警（工作在火災(zāi)第一階段）、四級火警（工作在火災(zāi)第二階段）。值班人員可以有足夠的時間來查找火源，控制火情發(fā)展和蔓延，從而確保廠房內(nèi)工藝設(shè)備不會因火警而引起生產(chǎn)中斷，避免了火災(zāi)帶來的損失。第二，VESDA早期火災(zāi)探測系統(tǒng)不被潔凈室中高氣流影響，甚至可在風(fēng)管中對空氣進(jìn)行采樣收集，分析煙霧濃度。第三，VRSDA早期火災(zāi)探測報警系統(tǒng)誤報率低，性能可靠。消除了誤報引起的連鎖反應(yīng)。VSM3軟件的自學(xué)習(xí)功能使誤報率降至最低，甚至在設(shè)置環(huán)境參考點后可達(dá)到零誤報率。第四，VRSDA早期火災(zāi)探測報警系統(tǒng)主動采樣，管網(wǎng)布置靈活，不受風(fēng)管、燈具等影響。VESDA系統(tǒng)通過在盡可能早的階段探知煙霧的存在來提供最優(yōu)的防火保護。

在潔凈室這種空氣要求關(guān)鍵環(huán)境里，安裝較短的取樣管網(wǎng)可保證對潛在的火災(zāi)風(fēng)險有一個較早的反應(yīng)時間。另一個考慮重點是單個系統(tǒng)的覆蓋面積。單個探測器的效率與它保護的空間和通過此區(qū)域的氣體交換率成正比，同樣也很重要的是室外污染氣流可能會通過新風(fēng)進(jìn)入取樣管產(chǎn)生誤報。可安裝一臺基準(zhǔn)探測器進(jìn)行彌補，盡可能減少或消除誤報。

VESDA系統(tǒng)在潔凈室中取樣位置：根據(jù)現(xiàn)場勘測的數(shù)據(jù)或整體設(shè)計要求，考慮保護區(qū)域大小（如房間長、寬、高、吊頂、活動地板的尺寸），保護區(qū)域的環(huán)境狀況（如空調(diào)的通風(fēng)口、回風(fēng)口位置、空氣流動的路徑及可能產(chǎn)生發(fā)熱生煙的部位），保護對象的位置（如設(shè)備距墻，距天花板的距離）及保護程度的等級，劃分探測區(qū)域，選擇探測設(shè)備，進(jìn)行管網(wǎng)設(shè)計。

早期火災(zāi)探測報警系統(tǒng)在早期火災(zāi)報警中有著突出的特點，只有根據(jù)不同的使用場所及保護對象合理選用該系統(tǒng)，才能充分發(fā)揮其報警作用。實際應(yīng)用中會有許多問題有待解決，如沒有相應(yīng)系統(tǒng)設(shè)計和驗收規(guī)范、系統(tǒng)的質(zhì)量監(jiān)督管理、主機僅能顯示報警探測的區(qū)域，沒能顯示出具體探測采樣點，這給火災(zāi)原因調(diào)查，確定起火點造成一定的困難等。

以上只是我的一些工作中的想法，歡迎同行批評指正。

參考資料：

火災(zāi)自動報警設(shè)計規(guī)范

潔凈廠房設(shè)計規(guī)范

火災(zāi)監(jiān)控技術(shù)陳南編著

VESDA系統(tǒng)的應(yīng)用