1、精選優質文檔-傾情為你奉上第五章 火災自動報警系統第一節 火災自動報警系統概述一、危險化學品場所設置火災自動報警系統的意義危險品場所消防工作防范于未然非常重要的，但是及時發現火情有效滅火和處理也是很必要的，火災自動報警系統就是為此目的而設置的。一般可燃化學品發生火災，蔓延速度非常之快，在極短的時間內由小變大，易被發現，火災報警似忽意義不大。但是也有例外，對于無人值班的可燃化學品場所；長距離分散生產或使用可燃化學品的場所；有自燃特性的危險品場所；以及其他無人看管易發生火災的場所等，都有必要設置火災自動報警系統。實踐證明，火災自動報警系統是消防工作的重要工具。二、火災自動報警系統的組成基本的火災自

2、動報警系統的組成如圖5-1所示：火災報警控制器火災報警裝置火災探測器消防聯動裝置手動報警按鈕電 源圖 5-1 火災自動報警單元系統一個單元火災自動報警系統，可以設置多點火災探測器和手動報警按鈕，為系統的輸入端。火災探測器自動監測火情，并輸送火情信號到火災報警控制器，手動報警按鈕用于手動觸發報警。火災報警控制器接收火災探測器（或手動按鈕）的信號后，給出指令，使火災報警裝置發出聲光報警，同時指示出火災報警的地址。消防聯動裝置包括自動滅火設備，電話網絡，廣播網絡和聯鎖控制設備等的接口裝置，根據現場情況而設定。火災自動報警單元系統可單獨設置，也可以由幾個單元系統與中心控制器聯網，構成中心火災自動報警系

3、統。三、火災自動報警系統設計的基本要求1、火災自動報警系統的設計，必須遵循國家消防法規，針對保護對象的特點，做到安全適用、技術先進、經濟合理。火災自動報警系統的設計嚴格執行國家標準GB50116-98火災自動報警系統設計規范。2、火災自動報警系統要與可燃危險品場所的消防作戰方案密切結合，根據其要求和相關規范的規定，進行設計。3、消防聯動裝置啟動消防和聯鎖控制設備，要求有手動和自動兩種功能，并可任意設定。在自動狀態下，火災報警時，聯動裝置的啟動應有一定的延時時間，以使操作人員判斷，避免火警誤報。4、火災自動報警系統的部件，要選擇符合國家質量要求的產品。5、報警區域內每個防火分區至少設置一個手動火

4、災報警按鈕，且從一個防火分區里的任何位置至最近一個手動報警按鈕的距離不應大于30m，并應設置在明顯和便于操作的位置。手動報警按鈕距地面1.31.5m。6、火災探測器的選型和安裝地點，要考慮現場可能著火點的位置和火災特點，有利于快速報警，如果在室外安裝，還要考慮風向，不要因為刮風影響報警。第二節 火災探測器一、概述火災探測器是火災自動報警系統的基礎部件，它的性能決定了系統的優劣，而系統的其他部分，雖然也很重要，但都是一般電子設備，屬于配套設備，這里不做介紹。根據不同的火災燃燒現象研制的火災探測器，有以下五類：（1）感煙火災探測器，包括了離子感煙探測器和光電感煙探測器；（2）感溫火災探測器，包括定

5、溫和差溫式探測器；（3）氣體火災探測器，根據燃燒產生氣體的不同，而有不同的探測器；（4）感光火災探測器，包括紅外線式探測器和紫外線式探測器。（5）復合式火災探測器，例如感煙、感溫和氣體三合一式探測器，在國外已有產品。從物質燃燒的基本概念出發，選擇合適的火災探測器來探測火災的發生，是一個非常重要的課題。因為任何一種探測器都不是萬能的，而有一定的環境適應性，也就是有一定的使用局限性。要想有效地發揮各種火災探測器的作用，就要掌握各種火災探測器的探測原理，以及它的適用場所，才能真正發揮其作用。在火災自動報警系統中，對于火災探測器的選擇，應考慮火災初期物質的著火性和可燃性，因為這兩個因素將決定火災的初期

6、情況。通過實驗和火災案例的分析，火災一般是在一個有限區域里開始蔓延，它要受許多因素的影響：如可燃物的類別，可燃物的著火性，可燃物的分布，火災荷載，著火區域條件，新鮮空氣的供給和形成的溫度等。二、感煙火災探測器1、離子感煙式火災探測器感煙式火災探測器是目前世界上應用較普遍、數量較多的探測器。據了解，感煙式火災探測器可以探測70以上的火災。而感煙探測器目前應較廣泛的又屬離子感煙式火災探測器。因此，我們首先介紹離子感煙式火災探測器的原理。離子感煙式火災探測器利用了放射性同位素放出的射線的電離作用。放射性同位素在火災探測方面的應用，是原子能和平利用的一個重要方面，它也是近幾十年才發展起來的一項新技術。

7、射線是一種帶正電的粒子流，也就是氦原子核流，帶兩個單位正電量；穿透能力很小，一張紙便可以將它擋住，但電離能力很大，在穿過空氣時能使空氣變為導電體。（1）基本原理：離子感煙火災探測器利用兩片放射性物質镅（241Am）源構成兩個電離室（檢測電離室和補償電離室）及場效應晶體管（FET）等電子元器件組成電子線路，把物質初期燃燒所產生的煙霧信號轉換成直流電壓信號，通過導線傳輸給報警控制器，發出聲光報警信號。電離電流是怎樣形成的呢？如圖5-2所示，P1和P2是一相對的電極。在電極之間放有放射源241Am，由于它持續不斷地放射出射線，粒子以高速運動，撞擊空氣分子，從而使極板間空氣分子電離為正離子和負離子（電

8、子），這樣電極之間原來不導電的空氣具有了導電性，實現這個過程的裝置我們稱它為電離電室。如果在極板間P1和P2加上一個電壓E，極板間原來作雜亂無章運動的正負離子，此時在電場的作用下，正負離子作有規則的運動。正離子向負極運動，負離子向正極運動，從而形成了電離電流I3。施加的電壓E愈高，則電離電流I3愈大。當電流增加到一定值時，外加電壓再增高，電離電流也不會增加，此電流稱為飽和電流I3，如圖5-3所示。圖5-2 電離電流形成示意圖 圖5-3 電離電流和電壓的關系電離室又可分為雙極性和單極性兩種。整個電離室全部被射線所照射，電離室內的空氣都被電離，我們把這種電離室稱為雙極性電離室。所謂單極性電離室，是

9、指電離室局部被射線所照射，使一部分形成電離區，而未被射線所照射的部分則為非電離區。這樣在同一個電離室內分為兩個性質不同區域。如圖5-4所示。我們把這個非電離區稱為主探測區。一般離子感煙探測器的電離室均設計成單極性的，因為發生火災煙霧進入電離室后，單極性電離室要比雙極性的電離電流變化大，也就是說可以得到較大的電壓變化量，從而可以提高離子感煙探測器的靈敏度。在實際的離子感煙探測器設計中，是將兩個單極性電離室串聯起來，一個用為檢測電離室（也叫外電離室），結構上做成煙霧容易進入的型式；另一個作為補償電離室（也叫內電離室），做成煙粒子很難進入的結構型式。電離室采用這種串聯的方式，主要是為了減少環境溫度、

10、濕度、氣壓等自然條件的變化對電離電流的影響，提高離子感煙探測器的環境適應能力和穩定性。如圖5-5所示。圖5-4 單極性電離室示意圖 圖5-5 檢測電離室和補償電離室示意圖當有火災發生時，煙霧粒子進入檢測電離室后，被電離的部分正離子和負離子吸附到煙霧離子上去。因此離子在電場中運動速度比原來降低，而且在運動過程中正離子和負離子互相中和的幾率增加。這樣就使到達電極的有效離子數更少了；另一方面，由于煙粒子的作用，射線被阻擋，電離能力降低了很多，電離室內產生的正負離子數就少。這些微觀的變化反映在宏觀上，就是由于煙霧粒子進檢測電 圖5-6 檢測電離室和補償離室后，電離電流減少，相當于檢測電離室的空氣 電離

11、室電壓一電流特性曲線等效阻抗增加，因而引起施加在兩個電離室兩端分壓比的變化。這從圖5-6檢測電離室和補償電離室的電壓一電流變化特性曲線可以清楚地看出，電壓、電流的變化與燃燒生成物的關系。從圖5-6曲線看出，在正常情況下，探測器兩端的外加電壓V0等于補償電壓V1與檢測室電壓V2之和，即V0= V1+ V2。當有火災發生時，煙霧進入檢測室后，電離電流從正常的I1減少到I1也就是相當于檢測室的阻抗增加，此時，檢測室兩端的電壓從V2增加到V2，V= V2V2。由于檢測室與補償室分壓比的變化，即檢測室的電壓增加了一個V，當該增量增加到一定值時，開關控制電路動作，發出報警信號。并通過導線將此報警信號傳給報

12、警控制器，實現了火災報警的目的。（2）原理方框圖：離子感煙探測器的原理方框圖如圖5-7。它由檢測電離室和補償電離室、信號放大回路、開關轉換回路、火災模擬檢查回路、故障自動監測回路、確認燈回路等組成。信號放大回路是在檢測電離室進入煙霧以后，電壓信號達到規定值以上時開始動作，通過同輸入阻抗的MOS型場效應晶體管（PET）作為阻抗耦合后進行放大。開關轉換回路是用經過放大后的信號觸發正反饋開關電路，將火災信號傳輸給報警控制器。正反饋開關電路一經觸發導通，就能自保持，起到記憶的作用。為了防止探測器至報警器間發生電路斷線，或者探測器安裝接觸不良，探測器被取走等問題發生，故障自動監測回路能及時發出故障報警信

13、號，以便及時檢查維修。圖5-7 離子感煙探測器方框原理圖離子感煙探測器的電路，是由許多電子元件組成的，電子元器件的損壞，將會導致探測器誤報警或者不報警，為了及時檢查電子元器件是否損壞，可以通過火災模擬檢查回路加入火災模擬信號，即可及時發現問題，進行維護保養，提高探測器的可靠性。2、光電式感煙探測器（1）基本原理：目前世界各國生產的典型光電感煙火災探測器多為散射方式。此種探測器的檢測室內裝有發光元件和受光元件。在正常情況下，受光元件是接受不到發光元件發出的光的，因此不產生電光電流。在火災發生時，當煙霧進入探測器的檢測室時，由煙粒子的作用，使發光元件發射的光產生漫射，這種漫射光被受光元件所接受，使

14、受光元件阻抗發生變化，產生光電流。從而實現了將煙信號轉成電信號的功能，探測器發出報警信號。其工作原理如圖5-8所示。圖5-8 散射光式光電感煙 圖5-9 受光件阻抗探測器原理示意圖 隨煙濃度變化曲線作為發光元件，目前大多數采用大電流發光效率的紅外發光二極管；受光元件大多數采用半導體硅光電池。受光元件的阻抗是隨煙霧的增加而下降的。變化曲線如圖5-9所示。煙濃度以減光率表示，單位是/m，即每米內光減少的百分數。（2）原理方框圖：光電感煙式火災探測器的方框原理如圖5-10所示。它是由發光元件、受光元件和遮光體組成的檢測室、檢測電路、振蕩電路、信號放大電路、抗干擾電路、記憶電路、與門開關電路、確認電路

15、、擴展電路、輸出（入）電路和穩壓電路等組成。圖5-10 光電感煙式火災探測器方框原理圖光電感煙探測器是利用一套光學系統作為傳感器的。而光學器件是有一定壽命的，為了延長光學器件的壽命，特別是發光元件的壽命，一般不采用直流方案，而采用交流方案，即使發光元件發光時間縮短，間歇時間增長，同時又不影響探測器工作，振蕩電路就是為此而設置的。發光元件串接于振蕩電路中，當電路起振時，發光元件發出周期性的脈沖光束。一般脈沖寬度在100ms左右，脈沖幅度可根據需要進行調整；而脈沖間隔時間一般在5s左右，這樣就可使發光元件的有效工作時間大大增加。信號放大電路是在檢測室進煙以后，發光元件發出的平行光束發生散射，使受光

16、元件接受到光，阻抗降低，光電流增加，信號經放大后送出。抗干擾電路是為了保證受光元件長期、穩定、可靠地工作，不受其他光（非火災信號）的干擾。放大器作為一個獨立單元，全部裝在一個屏蔽盒內，避免了各種干擾因素的干擾，提高了探測器的可靠性。當探測器發出火災報警信號以后，要求此信號能長期保持，即使是煙霧濃度降低或消失，火警信號也不能自動消失，記憶電路就起這種作用。當火災發生的時間、地點確認以后，認為火警信號不必存在時，可由人工復原，將火警信號消除。記憶電路對火災探測器是一個重要電路單元，是不能忽視的，規范上也有明確要求。為了提高探測器的可靠性，更有效探測火災，減少誤報警，設置與門電路是非常必要的。振蕩電

17、路不僅為發光元件提供電源，同時也周期性地為開關電路提供信號。但是，在正常監視狀態下，受光元件接收不到光，因此無信號輸出，與門開關電路處于截止狀態，探測器也就無火警信號輸出。當探測器檢測室內進入煙后。由于煙顆粒的作用，使發光元件發出的平行光束發生散射，此時受光件接收到一定的光量，因此有信號輸出，此信號與振蕩器送來的周期脈沖信號復合后，開關電路導通，探測器發出火警信號。為了在現場判明探測器是否動作，現代的火災探測器上均設置確認電路。即當探測器工作以后，確認電路工作，點燃確認燈，在現場即可清楚地看到發光的燈光，表明探測器工作，不需到報警器上去查看，同時也給調試開通整個系統帶來方便。為了判明探測器工作

18、是否正常，在探測器電路設計上需設置模擬火災信號檢查電路。大家知道，作為火災自動報警系統，探測器的數量是很大的，探測器的好壞，直接影響著整個系統的正常運行。可見，對探測器應隨時掌握它的工作是否正常。可是，對每個探測器進行加煙試驗，工作量特別大，勞動強度也大，也不太可能，因此就必須從電路設計上想辦法，能夠遠距離加電信號上去，使其相當于火災信號，這樣就大大節約了時間，減輕了勞動強度，一旦發現問題，就可以進行維修。這樣不僅可以提高探測器的可靠性，同時也可以保證整個系統的正常運行。這個辦法非常巧妙而且又簡單易行。三、感溫火災探測器1、點型定溫式火災探測器當環境溫度達到某一溫度值時，即動作。其結構原理圖如

19、圖5-11所示。 圖5-11 點型定溫式火災探測器（1）利用金屬片的彎曲變形，達到溫度報警的目的。它是利用兩種膨脹系數不同的金屬片制成。當金屬片受熱時，膨脹系數大的金屬就要向膨脹系數小的金屬方向彎曲，如圖5-11（a）虛線所示，使接點閉合，將信號輸出。（2）利用雙金屬的反轉。所轉方式如圖5-11（b）所示。雙金屬的圓盤像虛線那樣反轉使接點閉合。（3）利用金屬膨脹系數的不同，如圖5-11（c）所示，用膨脹系數大的金屬外筒和膨脹系數小的內部金屬板組合而成，根據其膨脹系數的差使接點閉合。（4）電子定溫探測器：電子定溫探測器采用特制半導體熱敏電阻作為傳感器件，具有技術先進、結構簡單、可靠性高等優點，可

20、以和離子感煙器配合使用，以滿足不同使用對象和場所的需要。常見的JTW-DZ-262/062電子定溫探測器原理如圖5-12所示。圖5-12 JTW-DZ-262/062電子定溫探測器原理框圖1熱敏電阻CTR；2采樣電阻；3閥值電路；4雙穩態電路它采用臨界熱敏電阻CTR（Rt）作為傳感器件，這種熱敏電阻在室溫下具有極高的阻值，可以達到1M以上，隨著溫度的升高，阻值會緩慢下降，當達到設定的溫度點時，臨界電阻值會迅速減至幾十歐姆，使得信號電流迅速增大，探測器給出報警信號。2、點型差溫式火災探測器圖5-13是一種膜盒式點型差溫探測器。當環境溫度達到規定的升溫速率以上時動作。它是根據局部熱效應而動作。這種

21、探測器主要由感熱室、膜片、泄漏孔及接點等構成。當有火災時，感熱室內的空氣隨著周圍溫度的急劇上升而迅速膨脹，膜片受壓使接點閉合，發出報警信號。如果環境溫度緩慢變化時，由于泄漏孔的作用，空氣室內的氣體被泄漏，膜片保持不變，接點不會閉合。3、點型差定溫式火災探測器膜盒式差定溫探測器綜合了差溫式和定溫式兩種作用原理。其結構原理如圖5-14。圖5-13 膜盒點型差溫探測器圖 圖5-14 點型差溫火災探測器近期應用較普遍的還有電子差定溫探測器。電子差定溫探測器和電子定溫探測器都滿足GB4716-84規范要求的響應時間。區別在于差定溫探測器對快升溫響應更為靈敏，所以不宜安裝在平時溫度變化較大的場合，如廚房、

22、鍋爐房等，這種場合應使用定溫探測器，但對于汽車庫、小會議室等地方二者可等同使用。JTW-CDZ-262/061電子差定溫探測器工作原理見圖5-15。圖5-15 差定溫探測器原理框圖1調整電阻；2參考電阻；3采樣電阻；4閥值電路；5雙穩態電路差定溫式感溫探測器采用2只NTC熱敏電阻，其中取樣電阻RM位于監視區域的空氣環境中，參考電阻RR密封探測器內部，當外界溫度緩慢地上升時，RM和RR均有響應，此時，探測器表現為定溫特性。當外界溫度急劇升高時，RM阻值迅速下降，而RR阻值變化緩慢，此時，探測器表現為差溫特性，達到預定值時，探測器給出報警信號。四、火焰火災探測器紫外線火災探測器原理如下：探測器采用

23、圓柱紫外光敏元件，探測器示意見圖5-16所示。當它接收到18502450A的紫外線時，產生電離作用，紫外光敏管進行蓋革放電，使光敏管的內電阻變小，因而導電電流增加，從而使電子開關導通，光敏管工作電壓降低。當降低到著火電壓以下時，光敏管停止放電，使導電電流減少，從而使電子開關斷開，此時電源電壓通過RC電路充電，又使光敏管的工作電壓升高到著火電壓以上，于是又重復上述過程。這樣就產生了一串脈沖，脈沖的頻率與紫外線強度成正比，同時還與電路參數有關。探測器電原理方框圖見圖5-17。圖5-16 紫外線探測器示意圖 圖5-17 紫外線探測器原理圖五、火災探測器的選擇1、根據火災特點選擇探測器（1）火災初期有

24、陰燃階段，產生大量的煙和少量熱，很小或沒有火焰輻射，應選用感煙探測器。（2）火災發展迅速，產生大量的熱、煙和火焰輻射，可選用感煙探測器、感溫控制器、火焰探測器或其組合。（3）火災發展迅速，有強烈的火焰輻射和少量煙與熱，應選用火焰探測器。（4）火災形成特點不可預料，可進行模擬試驗，根據試驗結果選擇探測器。（5）對使用、生產或聚集可燃氣體或可燃液體蒸氣的場所，應選擇可燃氣體探測器。2、根據安裝場所環境特征選擇探測器（1）相對濕度長期大于95，氣流速度大于5m/s，有大量粉塵、水霧滯留，又能產生腐蝕性氣體，在正常情況下有煙滯留，產生醇、醚類、酮類等有機物質的場所，不宜選用離子感煙探測器。（2）可能產

25、生陰燃或者發生火災不及時報警將造成重大損失的場所，不宜選用感溫探測器；溫度在0以下的場所，不宜選用定溫探測器；正常情況下溫度變化大的場所，不宜選用差溫探測器。（3）有下列情形的場所，不宜選用火焰火災探測器： 可能發生無焰火災； 在火焰出現前有濃煙擴散； 探測器的鏡頭易被污染； 探測器的“視線”易被遮擋； 探測器易被陽光或其他光源直接或間接照射； 在正常情況下，有明火作業及X射線、弧光等影響。第三節 數字式測溫線纜一、測溫線纜和感溫線纜的區別較早用于工業火災檢測報警的感溫線纜，是由四根感溫的合金導線組成橋路與感溫報警器聯接，如圖5-18所示。感溫線纜報警系統，由報警器設定報警溫度。當現場溫度達到

26、設定溫度時，即發出報警。圖5-18 感溫線纜報警系統感溫線纜的缺點不能顯示溫度值，另外，如果線纜較長時，溫度超限報警后不能確定溫度超標位置。新型數字式測溫線纜，解決了感溫線纜的的缺點，它是在三芯電纜線上分散并接多只微型測溫傳感器，組成“一線總線”測溫線纜，即能顯示各點的溫度值，又能確定其位置。測溫線纜的溫度檢測報警系統如圖5-19所示，模塊和測溫線纜安裝在現場，每個模塊可聯接18根測溫線纜，特別適合大范圍多點溫度檢測報警。巡檢報警儀安裝在控制室，顯示各各點溫度，并實現超限報警。另外巡檢報警儀為溫度采集模塊和測溫傳感器提供電源。圖5-19 測溫電纜檢測報警系統測溫線纜檢測報警系統中，使用工業微機

27、取代巡檢報警儀，組成微機溫度檢測報警系統，可更加擴大檢測范圍，增加檢測報警的相關功能。二、溫度傳感器及其測溫線纜1、溫度傳感器測溫線纜中的專用溫度傳感器（例如DS18B20），由半導體測溫元件和數字電路組成的芯片，裝在一個微型殼體內，是支持“一線總 圖5-20 溫度傳感器線”接口的溫度傳感器，可以很方便地組建傳感器網絡，實現大范圍多點溫度檢測報警，能夠準確的提供檢測溫度和檢測點地址，元件外型如圖5-20所示。DS18B20型溫度傳感器的性能和特點： （1）體積小5×4×3mm（不算三個接線腳）； （2）測溫范圍-55+125；（3）測溫精度（-10+85范圍內）±

28、0.5；（4）無需外部元件，獨特的一線接口，電源和信號復合在一起；（5）每個芯片唯一編碼，支持網絡尋址，零功耗等待。2、數字式測溫線纜測溫線纜的結構如圖5-21所示，其中：圖5-21 測溫線纜示意圖1 為測溫傳感器，其間隔一般為2m，也可按要求設定。2 為三根絕緣外層的導線，每根截面積為1mm2。3 為帶有屏蔽層的外套，外皮材料要符合現場要求，同時要保證線纜能彎曲安裝。三、溫度采集模塊以LTM8003型模塊為例如圖5-22所示，為雙CPU技術增強型遠程溫度采集模塊，保證了系統的高速信息交換和數據采集，提高了系統的可靠性，適合于多點數，大區域，多個模塊組成的監控系統。另外，該模塊使用符合GB12

29、476.1-90及IEC61241-1-1防爆標準的外殼，可直接在防爆場可使用。LTM8003型溫度采集模塊性能特如下：（1）支持“一線總線”數字式測溫傳感器。（2）測溫點數：1512點 圖5-22 溫度采集模塊（3）測溫范圍：-55+125（4）測溫精度：±0.5（5）測溫分辨率：912位（0.0625）（6）測溫采集速度>60點/S（7）支持測溫線纜長度：200m（8）支持傳感器三線連接方式（9）自動識別傳感器數量，LD自動排程（10）模塊與上位機采用RS485通訊，485通訊距離：1200m（11）一臺上位機可帶128個模塊（12）波特率9600/19200/38400可以任意選擇（13）提供DLL庫及列程，支持多組態軟件（14）電源要求12V/24V/48V(DV)/220V（AC）任選（15）尺寸：180×125×60mm（16）環境溫度要求：070/-2585可選四、溫度巡檢報警儀 圖5-23 L