Способ обнаружения возгораний Советский патент 1982 года по МПК G08B17/00 

(5) СПОСОБ ОБНАРУЖЕНИЯ ВОЗГОРАНИЙ

1

Изобретение относится к технике пожарной сигнализации и может быть использовано в пожарной службе для обнаружения возгораний на ранней стадии, еще до появления открытого пламени.

Известен способ обнаружения опасного перегрева аппаратуры с помощью ионизационных пожарных извещателей, заключающийся в нанесении на материал Q из которого выполнена та или иная конструкция, специального вещества, температура возгонки (или испарения) которого выше температуры нормального функционирования конструкции, 5 -НО ниже температуры, при которой данная конструкция уже находится в пожароопасном состоянии С 1 1

Недостатком этого способа является то, что для сложных конструкций, 20 где элементы ее работают в разных температурных режимах, применение одного вида специального вещества для нанесения его на элементы конструкции может привести к ложному срабатыванию извещателей. Поэтому возникает необходимость подбора нескольких видов веществ для одной конструкции, что значительно усложняет применение данного метода. Этот метод не позволяет также определять вид материала, подвернутого сильному разогреву.

Наиболее близким техническим решением является способ, согласно которому в охраняемой зоне с помощью датчика аэрозольных частиц непрерывно или периодически регистрируют наличие аэрозольных частиц, размеры которых составляют 1-5 мкм, которые по мнению авторов характерны для начальной стадии пожара 2 .

Недостатком данного технического решения является то, что частицы указанного размера в значительной степени присущи пылевому фону окружающей среды. Это может привести к ложному срабатыванию дат-ика по причи3 . .неj, связанной с возгоранием, например из-за большой концентрации бытовой пыли. Кроме того, ие все материалы, способные к возгоранию, вы деляют при разогреве и последующей термодеструкции частицы размеров бо лее 1 мкм. Цель изобретения - повышение на дежности обнаружения возгораний и расширение функциональных возможностей. Поставленная цель достигается те что измеряют в интервале размеров частиц 0,01-0,1 мкм концентрации аэрозольных частиц двух размерных фракций, для которых отношение полу ширины фракции к среднему диаметру аэрозольных частиц находится в пределах 0,1-0,3 сравнивают измеренные концентрации и по результатам сравнения определяют степень пожароопасности и вид материала, подвераиегося нагреву. На фиг. 1 и 2 приведены графики измерений концентрации частиц размером 0,01-0,018 мкм, выделяющихся в воздух при нагреве различных материалов до 250°С, при этом кривая 1характеризует стеклотекстолит, 2- древесину, 3 полиэтилен, Ц резину, 5 - поливинилхлорид, 6 - фо новый аэрозоль (а производственных помещениях 11 категории). Как видно из этих данных, осуществить надежный контроль пожароопасного состояния путем измерения концентрации частиц размером более 1 мкм (как в прототипе) не всегда оказывается возможным. Так концентрации частиц при нагреве таких широкор,аспространенных материалов как стеклопластик, древесина, полиэтилен оказываются ниже или же одного порядка с соответствующей концентрацией частиц фоновог аэрозоля. В то же время концентраци частиц с размерами в интервале 0,01 0,1 мкм оказываются, как показывают измерения всегда больше в 10-1000 раз, чем концентрации фоновых части соответствующих размеров. Таким об разом, переход от измерения частиц размером более 1 мкм к измерению частиц разме|эом 0,01-0,1 мкм дает повышение достоверности обнаружений ранней стадии возгорания-. Результаты экспериментов показы вают также, что для каждого вида ма териала отнбшение концентраций час7тиц, измеренных для двух соседних размерных фракций относительной полушириной О,1-0,3,является достаточно строго определённой величиной, причем практически независимой от температуры нагрева материала. Так, например, в случаеизмерения концентрации частиц фракций 0,01-0,018 и 0,018-0,026 мкм, среднее отношение упомянутых концентраций () принимает довольно определенное значение от 1 до 10, позволяющее уверенно отличить один материал от другого. В интервалах размеров частиц менее 0,01 и более 0,10 мкм ) получить устой чивые и однозначные отношения л не удается, В области размеров, менее 0,01 мкм, отношение Флуктуирует в пределах ±50 для одного и того же материала и температуры нагрева. В области размеров более 0,1мкм не достигается однозначной связи отношения концентраций с материалом частиц. Физически этот эффект объясняется тем, что на формирование спектра размеров частиц у поверхности раздела нагретый материал - газ оказывают влияние структура и химический состав материала, механизм образования частиц и другие специфические факторы.Так, например, материалы типа полихлорвинила, органическое стекло и др. вначале начинают плавиться с обычным испарением основного вещества. Далее у поверхнос.ти раздела материал-газ в газовой фазе создается пересыщение по испарившемуся мономеру и происхо дит спонтанная конденсация продуктов деструкции в аэрозольные частицы, размером 0,0010,1 мкм, которые затем укрупняются за счет процессов конденсационного роста и коагуляции. Другие полимерные материалы (дерево, полиэтилен и др..) при нагреве выделяют частицы за счет распада и коагуляции макромолекул и механической деформации полимерных каркасов. Третьи - резина, стеклотекстолит и др. - за счет одновременного действия механизмов конденсации и механического разрушения поверхности. Все эти факторы приводят к существенным отличиям в спектрах размеров частиц и особенно в области 0,01-0,1 мкм. Ограничение относительной полуширины измеряемых фракций значением ,1-0,3, где D - средний размер фракции, дО - полуширина фракции, обусловлена следующими особенностями функций распределения размеров аэрозольных продуктов термодеструкции: флуктуациями концентрации частиц в очень узких интервалах, ког да ДО /D 0,1, что обусловлено в . основном статистическими причинами; (падением способности разрешать вид |материала при увеличении относительной ширины фракций более 0,3. Далее, зная концентрацию частиц одной из упомянутых размерных фракций в интервале 0,01-0,1 мкм и вид материала, подвергнутого нагреву, мо но определить его температуру. Для этого используют тот факт, что повышение температуры до значений не выше температуры воспламенения материалов вызывает увеличение концентрации аэрозолей в охраняемой зоне. Для примера на фиг.2 приведены зависимости концентрации частиц размером 0,01-0,018 и 0,08-0,1 мкм от тем пературы нагрева древесины (кривая и поливинилхлорида (кривая 8). Как видно существует однозначная связь концентрации частиц от температуры нагрева в диапазоне 100-300 О, что позволяет оценивать температуру мат риала по концентрации фракций части с размерами 0,01-0,1 мкм в охраняемой зоне. Измерение концентраций частиц уз ких размерных фракций в охраняемой зоне возможно осуществить с помощью известных средств: электростатических и фотоэлектрических счетчиков аэрозолей. Устройство для обнаружения возгораний на ранней их стадии по предлагаемому способу содержит блок памяти, в который заложены сведения о фоновой концентраци аэрозольных частиц с размерами 0,01 0,10 мкм, а также данные о величинах тех пожароопасных материалов, которые находятся в.охрйняемой зоне, например данные для ма териалов изоляции электрических кабелей и машин. Способ обнаружения возгораний ос ществляется следующим образом. В охраняемой зоне осуществляют непрерывное или периодическое изме.рение концентрации аэрозольных частиц двух соседних размерных фракций 76 относительной полушириной 0,1-0,3Указанные фракции не должны выходить за пределы интервала размеров частиц 0,01-0 мкм. Полученные значения концентрации вначале сравнивают с тарировочными значениями концентраций фонового аэрозоля. Если оба измеренных значения концентрации превьпиают фоновыезначения, судят о появлении (наличии) пожароопасной ситуации. Далее определяют отношение измеренных концентраций частиц, сравни- . вают найденное отношение с паспортными (тарировочными ) значениями для характерных пожароопасных материалов и определяют вид материала, подвер шегося опасному перегреву. По виду материала судят о виде объекта, находящегося в пожароопасном состоянии. Зная концентрацию частиц .указанных фракций размеров, вид материала и тарировочную зависимость концентрации частиц от температуры нагрева для данного материала в охраняемой зоне. аналогичную приведенной на фиг.2, определяют температуру перегрева, по которой судят о степени пожароопасности в охраняемой зоне. Формула изобретения Способ обнаружения возгораний, основанный на измерении концентраций аэрозольных частиц материала контролируемого объекта, отличающийся .тем. что, с целью повышения надежности обнаружения возгорания, измеряют в интервале размеров частиц 0,01-0,1 мкм концент-рации аэрозольных частиц двух размерных фракций, для которых отноше,ние полуширины-фракции к среднему диаметру аэрозольных частиц находится в пределах 0,1-0,3,сравнивают измеренные концентрации и по результатам сравнения определяют степень пожароопасности и вид материала, подвергшегося нагреву. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1, Патент США № , кл. 250-389, опублик. 1976. 2. Патент Франции № 2225793, кл. G 08 В 17/12, опублик. 197Мпротotип),

&Н

-/W

Лйуо

.