潔凈廠房火災探測分析論文

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摘要：潔凈廠房發展不斷加快，它廣泛應用于電子、生物制藥、宇航、精密儀器制造及科研各個行業中，其重要性越來越被人們所認識。

關鍵詞：潔凈廠房火災探測

潔凈廠房發展不斷加快，它廣泛應用于電子、生物制藥、宇航、精密儀器制造及科研各個行業中，其重要性越來越被人們所認識。新建和改建的潔凈廠房也越來越多。大多數潔凈廠房內設有昂貴設備、儀器，而且建造費用昂貴，一旦著火，損失巨大。同時潔凈廠房內人員進出迂回曲折，人員疏散困難，火災不易發現，消防人員難以接近，防火有一定的困難。為達到室內得凈化級別，潔凈室內對氣流、空間大小、換氣率都有較高的要求。火災后若一旦關閉凈化空調系統，即使再恢復也會影響潔凈度，使其達不到工藝生產要求而造成損失。而且，中斷生產造成的損失也無法彌補。潔凈室內一般空間較大、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，潔凈室內的煙霧探測既重要又困難。常規的火災探測器系統往往不能有效的發揮作用，因此采用早期火災探測及報警技術克服潔凈室內高氣流、大空間探測難度達到火災極早期報警，最小化火災損失的目的，甚至無損失。

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

以VESDA公司的LaserPLUS火災探測技術為例：系統通過高效抽氣機，主動、連續不斷的在防護區內的空氣吸入采樣管，然后經采樣管到達雙級過濾器，其中10％經第一級過濾后，作為空氣樣本進入系統探測腔，用于分析和測定煙霧含量。經過的二次過濾后的空氣用來沖洗探測腔內的光學元件表面，確保設備正常工作和延長使用壽命。探測腔內有一個穩定的激光源，煙霧離子使激光發生散射，散射光使高靈敏度的光接收器產生信號。經過系統分析，完成光電轉換。煙霧濃度值及其報警等級由顯示器顯示出來。

火災都有一個醞釀發展的過程，可分為四個階段：第一階段，火災起始階段，存在人眼看不見的很微弱的煙，早期煙霧探測系統工作在這個階段，可以探測到這些煙霧。這個階段可達數小時；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分鐘至數十分鐘；第三階段，陰燃聚集的熱量導致物質出現有焰燃燒，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。

早期火災探測報警系統與傳統感煙式火災探測系統在探測原理、采樣方式、探測靈敏度、抗干擾能力、適應環境等方面存在較大的差異，兩種系統之間的性能比較如下表所示。

傳統感煙式火災探測系統與早期火災探測系統的性能對比

項目

傳統感煙式火災探測系統

早期煙霧探測器系統

離子

光電

探測原理

火災后煙霧擴散至探測器并達到一定濃度才能實現探測和報警，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。

主動抽取監測區域的空氣，只要空氣中含有火災后產生的煙塵，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和人工神經網絡智能技術。

采樣方式

利用煙霧的熱上升特性；只有煙霧上升達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，將火災初期產生的微量煙霧吸取到煙霧檢測室內，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

紅外發光管

光接收管

高穩定激光源，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，即對環境煙霧量的實時測量

報警方式

兩級報警

可設四級報警

靈敏度

5%obs/m~20％obs/m；

當產生火災報警器報警時，火災已經達到一定程度，撲救難度也增大。靈敏度由人工設定。

0.004%obs/m~20％obs/m；選擇同的煙閥值設置四個報警級。

當探測器報警時，留給值班人員控制和撲滅火災的時間十分充足；可設置三個可調的靈敏度等級，靈敏度由機器自動設定，人工僅設定誤報率。

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，感應空間的電磁波；尤其是在通信、計算機等強電磁干擾區域，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探測器機殼內，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行清洗和標定，維護工作量大，費用較高。

PVC采樣管網和主機無電氣連接，只需定期清除過濾網灰塵，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、賓館客房等建筑環境當中，在特殊場所和工業環境無法使用。

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、發電廠等環境中。

組網能力

一般獨立組網，部分產品可以通過RS－485／232接口與計算機互連。

刻度立組網，也可由RS－485接口與計算機聯網，或者通過繼電器開關量接口與其他系統聯網；并具有黑匣子功能，能記憶18000條信息。

抗環境氣流影響

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

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境中無法探測報警。

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

光學器件的清洗

傳統光電感煙探測器長時使用，其光學器件上會布滿灰塵，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，利用抽進并過濾的空氣對光學元件不斷的進行清洗，使光學元件始終保持最佳工作狀態，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，煙霧已經彌漫了整個保護區，雖然報了警，但留下處理火災的時間不多，錯過了將火災撲滅最佳時機。即使聯動了滅火設備，也已造成財產和人員不同程度的損失。VESDA早期火災探測報警系統在火災第一階段就可以探測到火災起始的煙霧，并分四級進行報警，分別為一級預警、二級行動提示、三級臨界火警（工作在火災第一階段）、四級火警（工作在火災第二階段）。值班人員可以有足夠的時間來查找火源，控制火情發展和蔓延，從而確保廠房內工藝設備不會因火警而引起生產中斷，避免了火災帶來的損失。第二，VESDA早期火災探測系統不被潔凈室中高氣流影響，甚至可在風管中對空氣進行采樣收集，分析煙霧濃度。第三，VRSDA早期火災探測報警系統誤報率低，性能可靠。消除了誤報引起的連鎖反應。VSM3軟件的自學習功能使誤報率降至最低，甚至在設置環境參考點后可達到零誤報率。第四，VRSDA早期火災探測報警系統主動采樣，管網布置靈活，不受風管、燈具等影響。VESDA系統通過在盡可能早的階段探知煙霧的存在來提供最優的防火保護。

在潔凈室這種空氣要求關鍵環境里，安裝較短的取樣管網可保證對潛在的火災風險有一個較早的反應時間。另一個考慮重點是單個系統的覆蓋面積。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進入取樣管產生誤報。可安裝一臺基準探測器進行彌補，盡可能減少或消除誤報。

VESDA系統在潔凈室中取樣位置：根據現場勘測的數據或整體設計要求，考慮保護區域大小（如房間長、寬、高、吊頂、活動地板的尺寸），保護區域的環境狀況（如空調的通風口、回風口位置、空氣流動的路徑及可能產生發熱生煙的部位），保護對象的位置（如設備距墻，距天花板的距離）及保護程度的等級，劃分探測區域，選擇探測設備，進行管網設計。

早期火災探測報警系統在早期火災報警中有著突出的特點，只有根據不同的使用場所及保護對象合理選用該系統，才能充分發揮其報警作用。實際應用中會有許多問題有待解決，如沒有相應系統設計和驗收規范、系統的質量監督管理、主機僅能顯示報警探測的區域，沒能顯示出具體探測采樣點，這給火災原因調查，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：

火災自動報警設計規范

潔凈廠房設計規范

火災監控技術陳南編著

VESDA系統的應用