История развития пожарной автоматики

В 1984 г. этот извещатель был модернизирован с целью устранения выявившихся в процессе эксплуатации недостатков: значительной инерционности при обнаружении загораний, а также отсутствия возможности диагностирования при проведении технического обслуживания. В результате чего на смену извещателю ДТЛ пришел пожарный извещатель ИП104-1, аналогичный ему по принципу действия и конструктивному исполнению, но отличающийся меньшей инерционностью и более объективным контролем технических параметров в процессе его промышленного производства. В этот же период был разработан и серийно освоен новый тип отечественного теплового пожарного извещателя массового применения — термомагнитный пожарный извещатель ИП 105-2/1 (ИТМ).

Пожарный извещатель ИТМ является извещателем многократного действия, что позволяет осуществлять контроль его работоспособности в установках пожарной сигнализации в процессе их эксплуатации и при проведении регламентных работ по их техническому обслуживанию. В качестве чувствительного элемента в извещателе ИТМ применяется герметизированный магнитоуправляемый контакт (геркон), объединенный в единый конструктивный узел с термочувствительной магнитной системой, состоящей из двух кольцевых магнитов и расположенного между ними термочувствительного ферри-тового магнитопровода. Путем соответствующего выбора конструктивных элементов термомагнитного преобразователя обеспечена температура срабатывания извещателя в диапазоне 70±7°С и значительно меньшая по сравнению с извещателем ДТЛ инерционность при обнаружении очага пожара.

Дальнейшим логическим продолжением разработок тепловых пожарных извещателей стало создание максимально-дифференциального теплового пожарного извещателя ИП101-2. Максимально-дифференциальные извещатели срабатывали как при повышении температуры окружающего воздуха до некоторого порогового значения, определяемого их настройкой, так и при достижении определенной скорости повышения температуры воздуха. Такие пожарные извещатели обладали значительно меньшей инерционностью, по сравнению с максимальными тепловыми извещателями и стали способны обнаруживать значительно меньшие очаги пожара. В отличие от предыдущих моделей, извещатель ИП101-2 имел встроенный оптический сигнализатор срабатывания, выполненный с применением современной элементной базы и унифицированный по параметрам взаимосвязи с современным приемно-контрольным оборудованием пожарной сигнализации.

Необходимость эффективной  противопожарной защиты резервуарных парков магистральных нефтепроводов, а также хранилищ нефти и нефтепродуктов привела к созданию нового взрывозащищенного теплового пожарного извещателя ИП 103-1 в оригинальном конструктивном исполнении, устойчивом к воздействию паров агрессивных веществ. Применение в новом пожарном извещателе комбинированного термочувствительного элемента, состоящего из двух, ориентированных в ортогональных плоскостях максимально-дифференциальных термобиметаллических датчиков, позволило значительно повысить надежность формируемого извещателем сигнала на запуск установок автоматического пожаротушения и значительно снизить его инерционность по сравнению с применявшимся для этих целей термоизвещателем ТРВ-2.

В дымовых пожарных извещателях, в основном, используется фотоэлектрический принцип действия, заключающийся в регистрации оптического излучения, отраженного от частиц дыма, попадающего в дымовую камеру.

Создание и эксплуатация первых отечественных дымовых пожарных извещателей СИ-1, КИ-1, РИД-1, ИДФ-1 и ИДФ-1М и соответствующих им средств контроля и оповещения о пожаре — установок и устройств пожарной сигнализации СКПУ-1, СДПУ-1, ППКУ-1 и ППКУ-1М — показало высокую эффективность систем пожарной сигнализации с применением дымовых пожарных извещателей. На этапе разработки и внедрения первых дымовых пожарных извещателей они соответствовали лучшим зарубежным образцам и действующим стандартам. Вместе с тем накопленный опыт эксплуатации этих систем позволил выявить все слабые стороны и технические недостатки созданных в то время дымовых пожарных извещателей.

Основной недостаток пожарных извещателей 60-70-х годов заключался в том, что они создавались в расчете на эксплуатацию только с определенным типом приемно-контрольного оборудования пожарной сигнализации, созданного в более ранний период и к моменту разработки первых дымовых пожарных извещателей оказавшегося уже морально и технически устаревшим. В 80-х годах началось конструирование полного агрегатированного комплекса технических средств пожарной сигнализации с едиными (унифицированными) для всего комплекса стандартными параметрами взаимосвязи элементов в системе пожарной сигнализации. При этом был предварительно изучен не только современный уровень лучших зарубежных образцов, но и выявлены, определены на основе прогнозирования перспективы и тенденции их развития и дальнейшего технического совершенствования.

3. Современные пожарные извещатели

 На смену морально и технически устаревшим пожарным извещателям АТИМ, АТП, ДТЛ, ДИ-1, КИ-1, РИД-1, ИДФ-1, ИДФ-1М, ПОСТ-1 и приемно-контрольного оборудования СКПУ-1, СДПУ-1, ППКУ-1М, ТОЛЮ/100, РУОП-1 были разработаны и освоены новые модели современных пожарных извещателей и приемно-контрольных приборов со значительно лучшими эксплуатационными показателями долговечности, надежности и экономичности, выполненные на современной элементной базе широкого применения. К ним относились: радиоизотопный дымовой пожарный извещатель РИД-6М, фотоэлектрический дымовой извещатель ДИП-1, ДИП-2 и ДИП-3, световой пожарный извещатель ультрафиолетового излучения пламени ИП329-2 «Аметист», взрывозащищенный тепловой пожарный извещатель ИП-103, тепловой магнитоконтактный пожарный извещатель многократного действия ИП 105-2/1 (ИТМ), ручной пожарный извещатель ИПР, максимально-дифференциальный извещатель ИП101-2, а также приемно-контрольные приборы ППС-3, ППК-2, РУПИ-1, ППКУ-1М-01 и «Сигнал-42». Для защиты взрывопожароопасных производств разработан и передан в промышленное производство новый искробезопасный приемно-контрольный прибор «Сигнал- 44», рассчитанный на подключение к искро-безопасному шлейфу сигнализации пожарных извещателей с нормально замкнутыми контактами.

Отличительной особенностью новых дымовых пожарных извещателей РИД-6М, ДИП-2 и ДИП-3 явилось наличие в их конструкции встроенного кнопочного имитатора для проверки работоспособности извещателей при регламентных работах.

Проверку работоспособности  стали осуществлять нажатием кнопки, расположенной на центральной части извещателя, которая имитирует наличие дыма в рабочей зоне извещателя. Указанные пожарные извещатели более чем в 100 раз превосходили по экономичности дымовые извещатели ИДФ-1М, в несколько раз превышали их по чувствительности, долговечности и надежности, и не требовали отдельного источника стабилизированного питания. Электрическое питание извещателей ДИП-2, ДИП-3 и РИД-6М осуществлялось непосредственно по двухпроводному шлейфу пожарной сигнализации, что значительно повышало их надежность функционирования, а также существенно сокращало расходы на монтаж и эксплуатацию оборудования пожарной сигнализации.

Новое поколение созданных  пожарных извещателей было унифицировано по электрическим, конструктивным и информационным параметрам взаимосвязи с современными пожарными приемно-контрольными приборами, а также унифицировано по электрическим и информационным параметрам с пожарными извещателями, производимыми в странах СЭВ, что создавало и известные удобства в плане обеспечения сотрудничества и кооперации в рамках создания и производства технических средств противопожарной защиты.

При создании нового комплекса  технических средств пожарной сигнализации особое внимание было уделено вопросам разработки линейных дымовых оптикоэлектронных устройств обнаружения загораний. Разработанные ВНИИПО в середине 80-х годов два типа указанных свойств серии ИДПЛ позволили восполнить существующий недостаток в средствах обнаружения загораний в помещениях с высотой перекрытия более 12 м, где применение точечных дымовых и тепловых пожарных извещателей мало эффективно, а также в помещениях и сооружениях значительной протяженности, в частности, кабельных сооружениях энергетических объектов. Особенности конструкции и технические возможности линейных дымовых пожарных извещателей позволяют полностью герметизировать или изолировать от влияния среды тот объем извещателя, где расположены основные элементы его электрической схемы, подверженные разрушительному действию паров агрессивных веществ. Это обстоятельство позволило эксплуатировать такие оптико-электронные дымовые извещатели не только на промышленных предприятиях и энергетических объектах, но и в помещениях животноводческих и птицеводческих комплексов, где пожарные извещатели обычного исполнения не способны функционировать длительное время в специфических условиях агрессивной или химически активной среды.

Разработанные в это время световые пожарные извещатели ультрафиолетового излучения пламени ИП-329-1 «Аметист» превосходили зарубежные аналоги по экономичности, чувствительности и помехозащищенности. Извещатель ИП-329-1 имел унифицированные параметры взаимосвязи, обеспечивающие его непосредственное включение в шлейф приемно-контрольных приборов пожарной сигнализации ППС-3, ППК-2, «Сигнал-42», «Сигнал-43», а также устройства ППКУ-1М-01. Конструктивное исполнение извещателя ИП-329-1 позволило эксплуатировать его в помещениях с содержанием в воздухе производственных пылей.

Пожарные извещатели, реагирующие на излучение открытого пламени, наибольшее развитие получили применительно к отраслям промышленности, где обращаются взрывчатые материалы, легковоспламеняющиеся жидкости, горючие газы. Основными преимуществами извещателей пламени, по сравнению с тепловыми или дымовыми извещателями, являются повышенное быстродействие, независимость времени срабатывания от направления воздушных потоков в защищаемом помещении, перепадов температур, высоты потолка и перекрытий, объема и конфигурации помещений. Вместе с тем, для извещателей пламени в большей степени проявляется проблема обеспечения требуемой помехозащищенности и от прямого и отраженного излучения источников естественного и искусственного освещения, от излучения нагретых частей технологического оборудования, от грозовых разрядов и т.п. Решение этой проблемы приводит к усложнению схемных и конструктивных решений в извещателях пламени.

Извещатели данного класса разрабатываются на основе фотопреобразователей, чувствительных к излучению пламени в ультрафиолетовой (УФ) и инфракрасной (ИК) областях спектра. Преобразователи видимого излучения практически не используются, в связи с существенными трудностями в обеспечении помехозащищенности.

Наибольшей чувствительностью  обладают извещатели пламени на основе УФ фотопреобразователей. Однако использование этих преобразователей накладывает ряд ограничений на эксплуатационные характеристики извещателей. Это и низкое значение фоновой освещенности, и малый срок службы, и высокое напряжение питания. Кроме того, к недостаткам УФ преобразователей следует отнести невозможность регистрации низкотемпературных очагов и повышенную чувствительность к ионизирующим излучениям. Вследствие указанных причин, извещатели УФ излучения до сих пор не находят широкого применения.

В последнее время при разработке тепловых извещателей широкое применение получили материалы с эффектом «памяти формы», в основе которого лежат термоупругие мартенситные реакции, характерные для ряда металлических сплавов (например, никелида титана). Использование таких материалов позволяет создавать достаточно простые тепловые пожарные извещатели многоразового действия.

В 90-х годах появился ряд разработок дымовых пожарных извещателей, в основу которых положен принцип регистрации изменения ионизационного тока в воздушной среде при появлении в ней частиц дыма. Ионизация воздушной среды в ионизационных камерах таких извещателей осуществляется, как правило, источником радиоактивного излучения. Известны и другие способы ионизации газовоздушной среды в дымовых пожарных извещателях, например, ионизация в поле высоковольтного электрического разряда. Использование этого принципа при разработке извещателей позволяет существенно повысить их чувствительность, однако, его реализация связана со значительными трудностями технологического характера.

Для использования в пожарных извещателях пламени в настоящее время создан счетчик фотонов СИ-45Ф, обладающий повышенной светозащищенностью до 10000 лк, расширенным температурным диапазоном эксплуатации от −20 до +70°С и увеличенным сроком службы — до 50000 ч.

Опытные образцы извещателей пламени на основе этого фотопреобразователя по своим техническим характеристикам находятся на уровне лучших зарубежных разработок этого класса.

В извещателях пламени инфракрасного диапазона в качестве приемников излучения наибольшее применение получили фоторезисторы и фотодиоды. Анализ спектральных характеристик излучения пламени различных горючих материалов и спектральных характеристик помех показал, что для обеспечения устойчивости извещателей к световым помехам максимум спектральной чувствительности ИК фотопреобразователей должен находиться в области 2,7 и 4,3 мкм. Большинство же серийно выпускаемых ИК приемников излучения общего применения имеют спектральные характеристики в более коротком диапазоне ИК излучения, где в значительной степени проявляется влияние солнечного излучения и ламп накаливания.

Требуемая помехозащищенность обеспечивалась при этом как оптической фильтрацией принимаемого сигнала, так и соответствующими схемными решениями. Получили развитие извещатели, основанные на использовании эффекта пульсаций ИК излучения пламени в различных частотных диапазонах. Эти извещатели предназначались, как правило, для обнаружения пламени определенного ряда веществ в конкретных условиях применения. Разрабатывались также двух и трехканальные извещатели пламени, в которых фотопреобразователи имели чувствительность в различных диапазонах ИК спектра излучения. Такой принцип построения позволял существенно повысить помехозащищенность ИК извещателей пламени, однако, ввиду значительной сложности такие извещатели не нашли широкого применения.

Предпринимались попытки  создания комбинированного ИК и УФ извещателя пламени, структура которого для обеспечения максимальной помехозащищенности является оптимальной, но существенная разница в чувствительности применяемых в известных разработках ИК и УФ фотопреобразователей не позволила в полной мере реализовать преимущества такой структуры.