火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)及火災(zāi)探測(cè)器在船上的應(yīng)用

摘要：為了避免火災(zāi)在船舶上的發(fā)生，船舶上都普遍安裝了火災(zāi)報(bào)警監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)火災(zāi)的自動(dòng)檢測(cè)、報(bào)警和線路的自檢功能，大大提高了船舶火災(zāi)預(yù)警監(jiān)控能力，有效地提高了船舶的安全性。

關(guān)鍵詞：火災(zāi)；檢測(cè)；報(bào)警；自檢

1 火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的原理及功能

火災(zāi)報(bào)警監(jiān)控就是利用火災(zāi)發(fā)生前兆所產(chǎn)生的煙霧、不正常的溫度、溫升速度以及火光等現(xiàn)象，將其物理現(xiàn)象轉(zhuǎn)換為電信號(hào)匯集報(bào)警指示器，發(fā)出火災(zāi)報(bào)警信號(hào)。

一套完整的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)應(yīng)由以下設(shè)備組成：火災(zāi)探測(cè)器、手動(dòng)報(bào)警按鈕、報(bào)警指示器、聲光報(bào)警器等組成。火災(zāi)探測(cè)器被分布于各需要監(jiān)視的艙室內(nèi)；報(bào)警器安裝于船舶駕駛臺(tái)或消防站內(nèi)；手掀按鈕安裝在人員經(jīng)常出入的通道、走廊、控制站、公共場(chǎng)所等明顯之處。

報(bào)警指示器應(yīng)具備以下功能：

1.1 火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警功能：由手掀按鈕或火災(zāi)探測(cè)器從被監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)發(fā)出火災(zāi)警報(bào)信號(hào)傳送的指示器，發(fā)出聲、光報(bào)警，并指示出火警的部位。

1.2 火災(zāi)和故障報(bào)警的記憶功能：當(dāng)發(fā)生報(bào)警時(shí)，只有當(dāng)火災(zāi)或故障已排除后才能人工復(fù)位。

1.3 設(shè)備故障報(bào)警功能：能夠?qū)斎胼敵鼍€路的斷線故障進(jìn)行自檢。當(dāng)故障時(shí)，發(fā)出故障聲光報(bào)警，并顯示故障部位。同時(shí)能實(shí)現(xiàn)主、副電源故障后的自動(dòng)切換。

1.4 火災(zāi)優(yōu)先功能：同時(shí)發(fā)生線路故障和火災(zāi)時(shí)，自動(dòng)切換為火災(zāi)報(bào)警。

1.5 具有手動(dòng)測(cè)試功能：在控制面板上，可用各報(bào)警分路的自檢按鈕，對(duì)系統(tǒng)功能進(jìn)行檢測(cè)試驗(yàn)，也可利用該按鈕迅速確定線路故障所在回路。

1.6 其它的聯(lián)動(dòng)控制功能：可以聯(lián)動(dòng)控制，如：將風(fēng)機(jī)、防火門關(guān)閉，滅火劑自動(dòng)釋放；當(dāng)火災(zāi)報(bào)警發(fā)出后，若在2分鐘內(nèi)沒有值班人員應(yīng)答，則向全船發(fā)出警鈴報(bào)警，向船員住所、服務(wù)處所、消防監(jiān)控站和機(jī)器處所等發(fā)出顯著的二次聲響報(bào)警等，以通知全船人員實(shí)施救火。

手動(dòng)報(bào)警按鈕，實(shí)質(zhì)上是自動(dòng)火災(zāi)探測(cè)器的常開觸點(diǎn)，由人工觸發(fā)，當(dāng)有人發(fā)現(xiàn)火情時(shí)可就近按下按鈕報(bào)警。當(dāng)用小錘擊碎按鈕盒的玻璃后按鈕燈已亮，這表明報(bào)警信號(hào)已發(fā)到報(bào)警指示器。

船舶失火報(bào)警系統(tǒng)按安裝的區(qū)域和探測(cè)的介質(zhì)分有三類，分別為：艙室失火報(bào)警系統(tǒng)、干貨倉失火報(bào)警系統(tǒng)、和可燃?xì)怏w探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)。

2 火災(zāi)探測(cè)器的形式和原理

船用火災(zāi)探測(cè)器有：感溫型、感煙型和感光型。

2.1 感溫型：利用熱效應(yīng)原理，選用對(duì)溫度或溫升變化敏感度較高的元件，如雙金屬片、易熔斷元件、膨脹器件、熱敏電阻和彈性膜盒機(jī)構(gòu)等。有定溫型、差溫型和差定溫型三類。

定溫型常用雙金屬片、易容金屬制作，簡(jiǎn)單可靠。動(dòng)作值一般為60℃、70℃和90℃三種。不同材質(zhì)的雙金屬片由于膨脹系數(shù)不同，受熱膨脹彎曲，使報(bào)警觸點(diǎn)接通。雙金屬片型可恢復(fù)并可以重復(fù)使用；易容金屬受熱熔斷后，將彈性動(dòng)觸點(diǎn)釋放，接通定觸點(diǎn)觸發(fā)報(bào)警，由于其不能重復(fù)使用，目前，在船上已逐漸淘汰。

差溫型：它是根據(jù)溫升變化率來檢測(cè)火災(zāi)發(fā)生的，一般限制在5.5℃/min。膜盒式差溫探測(cè)器就是差溫型，當(dāng)環(huán)境溫度緩慢變化時(shí)，膜盒上的泄露孔能調(diào)節(jié)氣室內(nèi)、外壓力保持平衡。一旦火災(zāi)發(fā)生，氣室內(nèi)空氣快速膨脹來不及經(jīng)泄漏孔排出，金屬波紋膜片被壓力推動(dòng)接通報(bào)警觸點(diǎn)。

差定溫探測(cè)器：是具有“差溫”和“定溫”雙重特性的敏感元件或由“差溫”和“定溫”組合的探測(cè)器。分為機(jī)械和電子的兩種。電子型差定溫探測(cè)器其敏感元件是三只熱敏電阻R1、R2和R3。R1和R2阻值與特性相同，構(gòu)成串聯(lián)分壓式偏置電路作為電子開關(guān)電路的差溫輸入信號(hào)電路，進(jìn)行差溫檢測(cè)；R2與探測(cè)器的感溫銅外殼緊貼，R1放置在金屬罩內(nèi)，對(duì)外界溫度反應(yīng)遲鈍?；馂?zāi)發(fā)生時(shí)溫度急劇上升，則R2的阻值及其分壓電位急劇下降，使電子開關(guān)電路導(dǎo)通發(fā)出溫升過快的差溫報(bào)警信號(hào)。R3與一固定電阻串聯(lián)分壓，作為定溫輸入信號(hào)電路，進(jìn)行定溫檢測(cè)；當(dāng)溫度上升到整定值時(shí)（規(guī)定不大于78℃）熱敏電阻R3的阻值和電位已經(jīng)下降到了使開關(guān)電路導(dǎo)通的狀況，發(fā)出定溫報(bào)警信號(hào)。

2.2 感煙型：是利用火災(zāi)前兆所產(chǎn)生的煙霧濃度來檢測(cè)火災(zāi)。有離子感煙型和光電感煙型兩種

離子感煙型探測(cè)器：它是由兩個(gè)離子室串聯(lián)，組成等效于電阻串聯(lián)的偏置電路，其中一個(gè)是基本不與外界相通的"內(nèi)電離室"，另一個(gè)是與外界相通的"外電離室"，即檢測(cè)電離室。這兩個(gè)電離室中均放置有放射元素镅，它不斷地放射出α粒子，使離子室內(nèi)的氣體被部分電離。當(dāng)有煙霧進(jìn)入外電離室時(shí)，一部分離子被煙霧粒子吸附，則外室的離子電流減小，等效電阻值增大，分壓電位升高。當(dāng)煙霧濃度達(dá)到檢測(cè)的限定濃度時(shí)，則電位升高到能觸發(fā)開關(guān)電路（高電位觸發(fā)型）而報(bào)警。

光電感煙型：利用火災(zāi)煙霧濃度改變光敏元件由光源得到的光的強(qiáng)弱而發(fā)出報(bào)警信號(hào)。

2.3 火焰探測(cè)器（又稱感光探測(cè)器）：它是根據(jù)火災(zāi)時(shí)物質(zhì)燃燒火焰的光譜特性、光照強(qiáng)度和火焰的閃爍特性來檢測(cè)火災(zāi)的。分為紅外火災(zāi)探測(cè)器和紫外火災(zāi)探測(cè)器。由于火災(zāi)探測(cè)器對(duì)濃煙或隱燃火災(zāi)探測(cè)性較差，故在船上作為輔助探測(cè)器。紫外火災(zāi)探測(cè)器的檢測(cè)元件是紫外充氣光敏電子管，它受高溫火焰紫外光輻射時(shí)發(fā)射電子，在兩電極電場(chǎng)的作用下產(chǎn)生雪崩式的電離，使二極管由截止變?yōu)閷?dǎo)通，發(fā)出報(bào)警信號(hào)。低溫火焰因沒有足夠的紫外光輻射不能導(dǎo)通。

紅外火焰探測(cè)器的檢測(cè)元件是硫化鉛、硅光電元件等?；馂?zāi)初期，光偏于紅外輻射且有3Hz～10Hz頻率的閃爍性。紅外探測(cè)器就是檢測(cè)紅外光輻射及其閃爍性的，它利用閃爍頻率來鑒別火焰信號(hào)。

3 干貨倉自動(dòng)探火和可燃?xì)怏w探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)

3.1 船用干貨倉自動(dòng)探火報(bào)警系統(tǒng)：該系統(tǒng)主要由兩臺(tái)互為備用的采樣抽風(fēng)機(jī)及管道、光電煙氣探測(cè)器、報(bào)警指示器組成。采樣管按各艙位編號(hào)，從中抽吸氣體，然后用光電探測(cè)煙霧濃度。發(fā)生報(bào)警時(shí)，值班人員可將煙氣管道轉(zhuǎn)向駕駛室排氣，以嗅檢煙氣是否真的存在，防止誤報(bào)。該系統(tǒng)一般采用巡回采樣方式工作。

3.2 可燃?xì)怏w探測(cè)器：對(duì)于滾裝船、液化氣船、消防船以及貨船上某些艙室等，因燃?xì)饧郏拾惭b有可燃?xì)怏w探測(cè)器。在遠(yuǎn)低于爆炸濃度下限值25%時(shí)，就發(fā)出危險(xiǎn)報(bào)警信號(hào)，以及早采取有效措施。探測(cè)器由裝于駕駛室的報(bào)警指示器和現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)探頭組成。探頭有隔爆網(wǎng)，安放在危險(xiǎn)處所的下部，較重的可燃?xì)怏w會(huì)擴(kuò)散進(jìn)入探頭。探頭內(nèi)有涂有催化劑的反應(yīng)元件鉑絲電阻和補(bǔ)償元件鎳絲電阻，它們構(gòu)成測(cè)量電橋的相鄰的兩臂電阻?？扇?xì)怏w在鉑絲表面發(fā)生無煙燃燒的強(qiáng)烈氧化，使鉑絲電阻值，因氧化溫度升高而增大，電橋失衡，達(dá)到設(shè)定值時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。

4 探測(cè)器的線路監(jiān)控

所有探測(cè)器至報(bào)警指示器之間的連線，在系統(tǒng)中都有自身監(jiān)控，即在每一分路終端都要安裝一只屬于終端監(jiān)控的探測(cè)器，當(dāng)某分路有斷線即發(fā)出故障報(bào)警，同時(shí)顯示出該分路。如果一個(gè)分路僅裝一只探測(cè)器，則這個(gè)探測(cè)器必須是屬于終端監(jiān)控的探測(cè)器。

火災(zāi)探測(cè)器每一分路到報(bào)警指示器之間的連線有二線、三線、四線制。在二線制連線中，其終端監(jiān)控探測(cè)器是一只含有一個(gè)并聯(lián)電阻的探測(cè)器。正常情況下，分路上并聯(lián)的各探測(cè)器觸點(diǎn)均是斷開狀態(tài)，線路可通過監(jiān)控電阻構(gòu)成通路，表明線路正常。當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時(shí)，探測(cè)器常開觸點(diǎn)閉合形成短路，發(fā)出火災(zāi)報(bào)警；當(dāng)分路發(fā)生斷路時(shí)便發(fā)出故障報(bào)警。

作者簡(jiǎn)介：張書明（1963，10-），男，天津市塘沽區(qū)，工程師 大專畢業(yè)，研究方向：輪機(jī)管理。