Главная » Статьи » Элементы автоматики

Датчики-извещатели пламени

Датчики-извещатели пламени применяется в системах пожарной сигнализации совместно с тепловыми и дымовыми противопожарными датчиками. Датчики пламени предназначены для обнаружения возгорания на самой начальной стадии, пока температура в контролируемой зоне не достигла критического значения и отсутствует обильное дымообразование. В отличии от тепловых пожарных датчиков и оптических датчиков дыма датчики-извещатели пламени могут эксплуатироваться не только в помещениях, но и на улице. Наиболее широко датчики пламени применяются в нефтегазовой и химической отраслях. В зависимости от типа датчика и применяемой технологии обнаружения они служат для обнаружения возгорания  углеводородных или неуглеводородных горючих веществ.


При выборе датчика пламени нужно ориентироваться, в первую очередь, на то, обнаружение возгорания каких веществ будет им контролироваться. Это обусловлено тем, что при горении различных веществ пламя также будет разным как по своим излучающим (спектральным) характеристикам, так и по скорости распространения. Спектр электромагнитного излучения пламени может простираться от невидимого ультрафиолетового излучения (УФ) до невидимого инфракрасного излучения (ИК). Между УФ и ИК излучением располагается видимый человеческим глазом спектр излучения. То, какую часть спектра пламени «видит» датчик пламени определяется его назначением, что, в свою очередь, определяет его конструктивное исполнение и применяемые технологии обнаружения.


Например горение углеводородов сопровождается обильным образованием углекислого газа (СО2) и паров воды (Н2О). Горячий углекислый газ генерирует ИК-излучение в диапазоне длин волн около 4,3 мкм, поэтому для эффективного обнаружении пламени углеводородов используют извещатели с соответствующей рабочей длиной волны. При горении неуглеводородных горючих газов, например, водорода или аммиака, когда происходит образование только паров воды, применение извещателей с рабочей длиной волны в 4,3 мкм будет не эффективным. Для задачи обнаружения горения неуглеводородных газов нужно выбирать извещатель с другой спектральной чувствительностью: для аммиака это спектр от 2,5 до 3 мкм. Для обнаружения невидимого пламени горения водорода и чистого метанола применяют УФ-извещатели, работающие, как правило, в диапазоне 0,185-0,260 мкм.


Кроме спектральной чувствительности пожарных датчиков важны такие их характеристики, как устойчивость к ложным срабатываниям и сохранение чувствительности в различных условиях окружающей среды. Типичными источниками ложных тревог для стандартных инфракрасных датчиков пламени являются излучения от нагретых поверхностей аппаратов, вибрирующих в процессе работы (мощные двигатели, компрессоры и т.п.). ИК-датчик пламени пульсирующее (модулированное) тепловое излучение от этих агрегатов воспринимает как излучение пламени и формирует сигнал тревоги. Источниками ложных срабатываний для УФ-датчиков пламени могут стать электродуговые разряды при сварке, молнии, рентгеновское и гамма-излучение.


Чтобы свести к минимуму ложные срабатывания современные пожарные извещатели совмещают в себе сразу несколько технологий обнаружения. Одновременно могут применяться УФ и ИК технология обнаружения (UV/IR извещатели) или же датчик настроен для работы сразу в нескольких ИК-диапазонах (multi-IR извещатели). Для формирования сигнала тревоги датчик UV/IR должен увидеть одновременно излучение пламени в УФ и ИК спектрах, а multi-IR – излучение пламени на нескольких длинах ИК-волн. Это кардинальным образом снижает вероятность ложных срабатываний, но накладывает дополнительные требования к выбору места установки датчиков пламени и условиям окружающей среды. Например, УФ-излучение пламени существенно ослабляется различными преградами в виде пластиковых и стеклянных перегородок, дыма, взвесей масел и паров растворителей. ИК-излучение от пламени на рабочих длинах волн извещателей хорошо поглощается водой: IR и multi-IR датчики частично «слепнут» в сильный дождь и туман, а также при высоком фоновом ИК излучении. По этой причине совмещенные извещатели могут оказаться неэффективными при наличии в окружающей среде вышеперечисленных помех.


Наиболее прогрессивным методом обнаружения пламени является метод оценки образов. Например, компанией Drager выпускаются интеллектуальные извещатели Drager Flame 3000 и Dräger Flame 5000, которые определяют наличие пламени также, как это делает человек – извещатели со встроенной видеокамерой анализируют полученный визуальный образ и определяют является ли этот визуальный «образ» пламенем или нет. Датчики пламени Drager Flame 3000/5000 лишены таких недостатков, как ложные срабатывания или «слепота» - они надежно обнаруживают пламя на расстоянии до 90 метров при прямом солнечном свете, в дождь, туман и снег. Извещатели Flame 3000/5000 были специально разработаны для применения на морских платформах, где присутствует большое количество помех и факторов, снижающих чувствительность классических извещателей. Необходимо помнить, что датчики Drager Flame 3000/5000 могут применяться только для обнаружения видимого пламени. Соответственно пламя водорода и чистого метанола датчиками данного типа не могут быть обнаружены – они его просто не увидят.


Для надежной работы пожарные извещатели монтируются на стенах, перекрытиях, производственном оборудовании, которые не вибрируют в процессе работы. Схема расположения датчиков пламени должна быть определена таким образом, чтобы исключить возможность появления оптических помех.

Чтобы исключить ложные срабатывания в результате оптических помех, зону защиты должны контролировать минимум 2 извещателя, устанавленные с разных сторон. Площадь, контролируемая извещателем, определяется по значению угла обзора и чувствительности датчиков прибора к пламени по ГОСТ Р 53325-2012. Приборы должны быть доступны для проведения обслуживания и профилактических работ: чистки оптики и функциональной проверки с помощью специального тестового фонаря.

Датчики пламени выпускаются такими иностранными производителями как Drager Safety, Det-tronics, Spectrex и др. Отечественными производителями датчиков пламени являются АО «Электронстандарт-Прибор», НПО «Спектрон» и др.

Смотреть другие упоминания оборудования #Спектрон, #Электронстандартприбор на сайте.