典型大空間火災(zāi)探測器選型

(中國艦船研究設(shè)計中心，武漢 430064)

船舶的大空間場所與其他場所相比，涉及的系統(tǒng)和設(shè)備更加復(fù)雜，火災(zāi)危險源更多，如固體可燃物火災(zāi)、液體燃料火災(zāi)、電氣火災(zāi)等，均可能在典型大空間中發(fā)生，一旦發(fā)生火災(zāi)，造成的危害性極大。根據(jù)國外的事故統(tǒng)計，典型大空間火災(zāi)在大型船舶火災(zāi)中占有較大比例，且造成的經(jīng)濟和軍事?lián)p失重大。根據(jù)消防系統(tǒng)“早期探測、快速滅火”的要求，火災(zāi)探測系統(tǒng)對抑制初期火災(zāi)并控制火災(zāi)蔓延可以發(fā)揮關(guān)鍵作用[1-2]。

在火災(zāi)探測系統(tǒng)中，火災(zāi)探測器是一個關(guān)鍵元件，火災(zāi)探測器的選擇將直接影響火災(zāi)探測的效果與靈敏度。任何一種火災(zāi)探測器都有一定的環(huán)境適應(yīng)性，要有效發(fā)揮火災(zāi)探測器的作用，必須掌握其特點并結(jié)合實際環(huán)境合理選用，才能早期發(fā)現(xiàn)火警，及時采取滅火措施，減少火災(zāi)損失。由于船舶典型大空間內(nèi)可能存在較多的設(shè)備，且可能存在易揮發(fā)的燃料氣體以及其他可燃物，環(huán)境條件尤其特殊，因此，對火災(zāi)探測器的選擇也尤為困難[3-4]。針對船舶典型大空間火災(zāi)的特點，介紹典型大空間內(nèi)火災(zāi)探測器的種類，探討典型大空間內(nèi)火災(zāi)探測器的選型。

1 艙室火災(zāi)探測技術(shù)現(xiàn)狀

在民用領(lǐng)域，隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展以及對火災(zāi)探測要求的不斷提高，早期的火災(zāi)探測手段從技術(shù)性能、使用經(jīng)濟性等方面逐漸暴露出短板，促使火災(zāi)探測手段隨之不斷發(fā)展。近年來，對射/反射式紅外光束感煙探測技術(shù)、吸氣式感煙探測技術(shù)、火災(zāi)圖像探測技術(shù)、線型光纖感溫探測技術(shù)等，得到研究并已應(yīng)用于相關(guān)領(lǐng)域，例如：英國apollo公司的反射式紅外光束感煙探測器，最大探測距離可達50 m；澳大利亞xtralis公司和瑞士securiton公司的吸氣式感煙探測器覆蓋空間大，探測靈敏度高；美國DHF-intellvision圖像型火災(zāi)探測器，為大空間倉庫火災(zāi)的探測提供較好選擇；英國Sensa公司、德國APSENSING公司、德國Lios公司的線型光纖感溫探測器，單個探測器探測距離可達數(shù)千米[5-6]。

民用火災(zāi)探測技術(shù)，多以高大空間、大型倉庫等為應(yīng)用背景，以探測距離遠、覆蓋面積大、反應(yīng)速度快等技術(shù)特性為目標進行研究和設(shè)計，新型火災(zāi)探測技術(shù)在保證火災(zāi)探測經(jīng)濟性的同時，進一步突出并提升火災(zāi)的早期發(fā)現(xiàn)和預(yù)防能力。

2 典型大空間火災(zāi)的特點分析

典型大空間火災(zāi)不同于其他火災(zāi)，由于典型大空間面積大、層高較高、存放可燃物、燃油、相關(guān)設(shè)備布置密集、環(huán)境條件差，所以典型大空間火災(zāi)具有爆炸性、大面積流淌性、立體性、火勢發(fā)展快等特點，同時由于典型大空間早期火災(zāi)具有難以及時探測和發(fā)現(xiàn)的特點，一旦發(fā)生火災(zāi)，滅火難度非常大，損失難以估量，后果相當嚴重。

從火災(zāi)類型來看，典型大空間主要有油面火、溢流火、物體障礙火、燃油蒸氣火、電氣火等多種火災(zāi)類型。從火災(zāi)危險源來看，典型大空間火災(zāi)主要來源于燃油以及其他滑油等。一旦燃油泄漏并被點燃而不能及時探測到火情，火勢會快速蔓延至相鄰區(qū)域。因此，對燃油火的探測成為典型大空間火災(zāi)控制的關(guān)鍵。

3 探測要求

根據(jù)上述典型大空間火災(zāi)特點分析，典型大空間火災(zāi)探測器選型要求如下。

1)響應(yīng)速度快，能早期探測。由于典型大空間火災(zāi)發(fā)展速度快，在火災(zāi)早期探測到火災(zāi)才能有效啟動措施并進行有效滅火。

2)可靠性高，具有虛警免疫能力。虛警帶來的傷害有兩種：①可能會啟動滅火措施并對大空間內(nèi)設(shè)備造成損害以及人員的人身安全造成傷害；②對船員的心理造成嚴重影響和負擔(dān)。

3)全覆蓋立體探測，避免盲點。典型大空間危險源較多且分布廣泛，由于障礙物的遮擋等因素，導(dǎo)致探測死角。

4 探測器選型

火災(zāi)過程中會產(chǎn)生大量煙霧，并發(fā)出大量的紅外和紫外電磁輻射，體現(xiàn)為發(fā)光和發(fā)熱。根據(jù)典型大空間火災(zāi)的具體狀況，其電磁輻射包含IR、UV和可見光部分。目前，火災(zāi)探測技術(shù)主要包括：感溫探測、火焰探測、感煙探測。

4.1 感溫探測器選型

由于燃燒過程中會發(fā)出大量的熱量，通過輻射和傳導(dǎo)等方式，隨著煙氣在空間內(nèi)進行蔓延，使得空間的溫度上升。通過感知火災(zāi)溫度即可實現(xiàn)火災(zāi)探測。該方法的局限性是探測距離近，反應(yīng)速度慢，在空間大、高度高的典型大空間內(nèi)，當火勢發(fā)展到足夠激發(fā)其報警門限時才能給出報警信號，顯然不適合，因而典型大空間火災(zāi)探測方法和探測器的選擇主要集中在火焰探測、感煙探測以及視頻探測等方面。

4.2 火焰探測器選型

在火災(zāi)探測距離和探測速度方面，火焰探測器具有非常明顯的優(yōu)點，原因是電磁輻射距離遠、速度快(光速)，且不受風(fēng)環(huán)境的影響，因此，火焰探測器成為典型大空間火災(zāi)探測系統(tǒng)的理想選擇?；鹧嫣綔y技術(shù)包括：單波段紅外火焰探測技術(shù)、紫外火焰探測技術(shù)、紅外/紫外火焰探測技術(shù)、雙波段紅外火焰探測技術(shù)、雙波段紫外火焰探測技術(shù)以及三波段紅外火焰探測技術(shù)等。

1)單波段紅外火焰探測技術(shù)的缺點較為明顯，太陽光、照明以及具有一定溫度的物體都能對探測結(jié)果產(chǎn)生干擾，復(fù)雜環(huán)境下誤報率較高。

2)紫外火焰探測器探測距離較近，不適合典型大空間環(huán)境。

3)雙波段紅外/紫外火焰探測器，雖然在性能上優(yōu)于單紅外和單紫外，但依然受紫外/紅外光源影響以及濃煙、蒸汽等影響，不太適用典型大空間環(huán)境下使用。

4)三波段紅外探測器在保證探測距離的前提下，兼顧了報警準確率，是現(xiàn)階段性能最好的火焰探測器，且該型探測器在船舶消防系統(tǒng)中得到了大量應(yīng)用。

4.3 感煙探測器選型

感煙探測器主要有：點型感煙探測器、光線型感煙探測器和吸氣式感煙探測器等。對燃油來說，火災(zāi)煙氣產(chǎn)物主要是炭顆粒等，在理論上多種類型的感煙探測器都能夠探測到該類型的煙氣，但是要確保對火災(zāi)發(fā)生初期煙霧進行及時可靠探測，將面臨的主要困難：煙霧在擴散過程中被氣流稀釋，很難達到傳統(tǒng)探測器的報警閾值。

1)點型感煙探測器，屬于被動式探測。受到典型大空間層高、氣流等影響下，導(dǎo)致煙霧在上升過程中被稀釋、冷卻，難以達到探測器的報警閾值而無法報警或延遲報警，因此，典型大空間感煙探測器不宜采用點型感煙探測器。

2)光線型感煙探測器，在高大空間使用效果要好于點型感煙探測器，其需要一個發(fā)射器和接收器(或反光器)，光路上不能有遮擋，在典型大空間復(fù)雜環(huán)境下布置難度大，且探測靈敏度比點型感溫探測器要低。因此光線型探測器也不是典型大空間火災(zāi)探測的理想設(shè)備。

3)吸氣式感煙探測器，采用主動吸氣方式，縮短了煙霧到達探測器的時間。該類型探測器對于因環(huán)境風(fēng)速影響導(dǎo)致的副作用相對較小，其靈敏度范圍較寬。因此，感煙探測器更適合選用吸氣式感煙探測器。

5 結(jié)論

針對典型大空間空間大、層高高、環(huán)境條件差等因素以及典型大空間火災(zāi)具有爆炸性、大面積流淌性、立體性、火勢發(fā)展快速性等多種火災(zāi)特點，結(jié)合典型大空間火災(zāi)探測早期探測、虛警免疫的要求，典型大空間采用火焰探測、感煙探測更為適宜。另外，輔助采用視頻監(jiān)視等手段，可對早期發(fā)現(xiàn)典型大空間火警，及時采取滅火措施，減少火災(zāi)損失起到重要的作用。