隔爆型智能滅火系統(tǒng)的開發(fā)應(yīng)用

陳貴青

摘 要：本文作者根據(jù)自己十幾年來對大空間智能滅火系統(tǒng)產(chǎn)品的開發(fā)應(yīng)用經(jīng)驗，對產(chǎn)品不斷進(jìn)行技術(shù)研究，結(jié)合新的工程應(yīng)用特點(diǎn)，設(shè)計開發(fā)了一種在爆炸性氣體場所能夠應(yīng)用的新型智能滅火系統(tǒng)——隔爆型智能滅火系統(tǒng)。拓展了大空間智能滅火產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域，也為其他新的應(yīng)用領(lǐng)域提供了借鑒經(jīng)驗和開發(fā)思路。

關(guān)鍵詞：隔爆型智能滅火裝置；隔爆型啟動探測器；隔爆型定位探測器

中圖分類號：TU892 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

智能滅火系統(tǒng)是一種新型的大空間主動型噴火滅火系統(tǒng)。其采用的智能滅火裝置是利用可燃物在著火（明火或陰火）時所產(chǎn)生的大量的紅外線/紫外線輻射為目標(biāo)，采用一種對火焰發(fā)出的紅外線/紫外線光譜敏感的傳感器，對火焰信號進(jìn)行可靠的探測。將紅、紫外線復(fù)合探測技術(shù)、信號處理技術(shù)、通訊控制技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)和機(jī)械傳動技術(shù)有機(jī)地結(jié)合在一起，能全天候自動監(jiān)測保護(hù)范圍內(nèi)的火災(zāi)?，F(xiàn)已大規(guī)模應(yīng)用于各種商業(yè)和工業(yè)場所。

隨著產(chǎn)品應(yīng)用的擴(kuò)大，會遇到一些新的特殊場所，例如煤倉庫、煤廠、化學(xué)品生產(chǎn)車間和酒廠等。這些場所的特殊性表現(xiàn)在該場所可能存在爆炸性氣體。若在此類場所中采用的電氣設(shè)備沒有防爆要求，設(shè)備產(chǎn)生的電火花、電弧和危險溫度，就有可能會引燃外部爆炸性氣體而爆炸，對人們的生命財產(chǎn)安全造成極大的威脅，后果不堪設(shè)想。因此在該類場所必須采用防爆型電氣設(shè)備產(chǎn)品。防爆型又分有隔爆型“d”、增安型“e”和本質(zhì)安全型“i”等。根據(jù)滅火裝置的產(chǎn)品特點(diǎn)和應(yīng)用場所的特殊性，在煤倉庫、化學(xué)品生產(chǎn)車間等特殊場所均采用隔爆型滅火裝置。隔爆型滅火裝置就是在結(jié)構(gòu)上用隔離措施將電路和周圍環(huán)境隔絕，使電路在正常工作時所產(chǎn)生的熱量和在故障狀態(tài)時形成的電火花及高溫，均限制在密封的殼體之內(nèi)，以防止把周圍的易燃易爆氣體引燃。根據(jù)產(chǎn)品特點(diǎn)，目前開發(fā)應(yīng)用的隔爆型滅火產(chǎn)品的防爆等級為EXdⅡB T6。即隔爆型ⅡB、產(chǎn)品的最高表面溫度為85℃。

隔爆型智能滅火系統(tǒng)由隔爆型智能滅火裝置、隔爆型現(xiàn)場手動控制器、消防聯(lián)動控制柜和其他一些水路部件所組成。電氣系統(tǒng)組成如圖1所示。

1.隔爆型智能滅火裝置

隔爆型智能滅火裝置是系統(tǒng)最關(guān)鍵的部分。其作用是對火源進(jìn)行自動跟蹤探測定位，并發(fā)出火警信號聯(lián)動相關(guān)部件，進(jìn)行定位射水滅火。

圖2為隔爆型智能滅火裝置的自動跟蹤定位系統(tǒng)。它由X（水平）方向?qū)さ暮蚘（垂直）方向?qū)さ膬纱蟛糠纸M成。當(dāng)滅火裝置信號處理器接收到Ⅰ級啟動探測信號后，就開始啟動水平電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，進(jìn)入水平方向掃描定位（水平回轉(zhuǎn)角≥360?），尋找火源在水平方向的位置點(diǎn)。確認(rèn)位置后，滅火裝置停止水平掃描，驅(qū)動垂直方向電機(jī)進(jìn)行垂直定位掃描。在進(jìn)行完水平、垂直方向的火源定位后，信號處理器發(fā)出指令及火警信號，同時啟動水泵、打開電動閥門，自動對準(zhǔn)火源進(jìn)行射水滅火，火源撲滅后，信號處理器再發(fā)出指令停止射水。若有新的火源，滅火裝置將重復(fù)上述過程，待全部火源撲滅后重新回到監(jiān)控狀態(tài)。

2.隔爆型智能滅火裝置的外觀圖片和設(shè)計原理

隔爆型智能滅火裝置的設(shè)計主要解決以下兩個問題：

①如何讓裝置整體隔爆。

②如何提高裝置的探測靈敏度。

裝置整體隔爆需要驅(qū)動部分采用隔爆電機(jī)，探測組件也需采用隔爆設(shè)計，同時各部件采用防爆鎖扣、防爆繞性管進(jìn)行連接，如圖3所示。隔爆電機(jī)根據(jù)裝置機(jī)械設(shè)計參數(shù)來選擇，目前采用的是DC24V、每秒轉(zhuǎn)動角度為15°的隔爆電機(jī)。隔爆型探測組件由啟動探測器、水平探測器和垂直探測器組成。探測組件需要把探測電路用隔爆外殼密封起來，如下所示。

（1）隔爆型啟動探測器（圖4）

啟動探測器屬于滅火裝置的I級啟動裝置，由紫外線火焰?zhèn)鞲衅骱托盘柼幚黼娐方M成，產(chǎn)品探測靈敏度高且抗干擾能力強(qiáng)（太陽光，日光燈等光源的干擾）。

（2）隔爆型定位探測器

定位探測器包含隔爆型水平探測器和隔爆型垂直探測器（圖5、圖6）。兩組定位探測器均采用對火源信號探測靈敏的波長為4.4um的紅外線火焰?zhèn)鞲衅骱托盘柼幚黼娐方M成。

由于探測器電路采用隔爆外殼密封，防爆玻璃會減弱火源輻射的能量。要提高探測靈敏度，則需要做以下處理。

①選取透過率高的光學(xué)防爆玻璃

目前裝置選取的光學(xué)玻璃透過率達(dá)到90%以上，能夠減少火源輻射能量的損耗。

②處理好電路的屏蔽問題

電路之間連接采用帶屏蔽網(wǎng)的屏蔽線。把屏蔽網(wǎng)和裝置的外殼進(jìn)行可靠接觸，形成一個大的保護(hù)地網(wǎng)，對干擾信號疏通到地，起到對干擾信號屏蔽的作用。

③提高電路的探測放大倍數(shù)

由于受隔爆玻璃損耗的影響，要提高探測靈敏度，最重要的還是提高電路的探測放大倍數(shù)。目前裝置選取的電路放大為三級放大，倍數(shù)為10000倍可調(diào)。三級放大分別是一級放大跟隨、二級為放大100倍可調(diào)、三級為放大100倍，如圖7所示。

（3）隔爆型信號處理器

信號處理器是智能滅火裝置的中央處理器，其功能是對采集的信號進(jìn)行處理，驅(qū)動裝置進(jìn)行水平方向、垂直方向的掃描定位、開啟/關(guān)閉電動閥、發(fā)出聯(lián)動火警信號等。

3.隔爆型現(xiàn)場手動控制器（圖8）

隔爆型現(xiàn)場手動控制器的功能是通過接收滅火裝置信號處理器發(fā)出的火警信號，開啟電動閥、水泵進(jìn)行噴水滅火；同時采用PCF8574芯片，把電動閥的反饋信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換，然后輸入到單片機(jī)接收，從而在面板上進(jìn)行閥門的狀態(tài)顯示。另外采用RS485通信方式與滅火裝置進(jìn)行通信，對滅火裝置進(jìn)行手動控制。

4.消防聯(lián)動控制柜（圖9）

消防聯(lián)動控制柜通過與隔爆型現(xiàn)場手動控制器和隔爆型智能滅火裝置配合使用，實現(xiàn)報警聯(lián)動控制和滅火功能；同時具有圖像監(jiān)控功能，結(jié)合現(xiàn)場圖像信號，值班人員可通過消防控制中心的聯(lián)動控制柜，手動控制現(xiàn)場滅火裝置，使滅火裝置能達(dá)到自動和人工手動干預(yù)相結(jié)合，大大提高滅火裝置的工作可靠性，能更直觀的把握現(xiàn)場火災(zāi)情況，更有效地進(jìn)行防火、滅火。由于消防聯(lián)動控制柜是安裝在值班室，而不是保護(hù)現(xiàn)場，所以對控制柜沒有防爆要求。

消防聯(lián)動控制柜面板部件及其功能說明如下。

①液晶顯示屏

顯示報警信息、裝置參數(shù)。

②薄膜鍵盤及LED指示面板

輸入數(shù)據(jù)，設(shè)置裝置工作狀態(tài)，查詢及設(shè)置裝置參數(shù)。

③打印機(jī)

打印報警信息、火警記錄。

④分區(qū)報警與工作狀態(tài)指示燈。

⑤控制閥、水泵的手動/自動按鈕

當(dāng)按下控制閥、水泵的自動按鈕，自動狀態(tài)指示燈亮，系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)火警時立即噴水，當(dāng)按下手動按鈕，手動狀態(tài)指示燈亮，系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)火警時不噴水。

⑥各電源開關(guān)

控制系統(tǒng)交/直流電路的通斷以及電源的顯示。

⑦UPS（不間斷電源）

當(dāng)現(xiàn)場交流電斷電時，可繼續(xù)為系統(tǒng)供電。

⑧監(jiān)視器和嵌入式數(shù)字硬盤錄像機(jī)

顯示現(xiàn)場的視頻圖像，并實現(xiàn)多路視頻圖像輸入，多畫面選擇設(shè)置，同能對現(xiàn)場視頻進(jìn)行錄像。

隔爆型智能滅火系統(tǒng)是在原產(chǎn)品技術(shù)的基礎(chǔ)上，對技術(shù)不斷研發(fā)，對產(chǎn)品應(yīng)用進(jìn)行深化的一種新型的創(chuàng)新型滅火系統(tǒng)。產(chǎn)品已取得國家相關(guān)主管部門出具的型式檢驗報告和消防產(chǎn)品強(qiáng)制3C認(rèn)證證書，已在甘肅、陜西都一些煤礦工程得到了應(yīng)用，憑借產(chǎn)品技術(shù)先進(jìn)性和質(zhì)量穩(wěn)定性，得到了消防主管部門和用戶的一致好評，對人們的生命財產(chǎn)安全起到了很好的保護(hù)作用。

另外隔爆型智能滅火裝置也取得諸多的專利證書。對整套裝置和各組成部件都分別申請了實用新型專利，對產(chǎn)品起到了專利技術(shù)保護(hù)。如于2015年9月申請，并于2016年1月授權(quán)的一種防爆式大功率智能滅火裝置（專利號：ZL2015 2 0711137.8）和一種智能滅火裝置啟動探測器（專利號：ZL2015 2 0711138.2）等。

結(jié)語

隨著產(chǎn)品在工程上的不斷應(yīng)用，將結(jié)合產(chǎn)品的應(yīng)用情況和出現(xiàn)問題，進(jìn)行針對性的研究解決，不斷提高產(chǎn)品技術(shù)穩(wěn)定性和可靠性，滿足工程的使用要求，促進(jìn)大空間消防事業(yè)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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