Создание автоматических извещателей
Первые попытки создать устройства автоматического извещения о пожаре относятся к 40-м годам XIX века. В 1846 году российский журнал «Отечественные записки» поместил описание такого устройства, изобретенного в Англии. Оно предназначалось для использования в жилых домах и включало в себя металлическую гирю, подвешенную на протянутый через комнату шнур. При резком повышении температуры шнур перегорал, а гиря падала на взрывное устройство. Оглушительный звук извещал всех жителей дома о надвигающейся опасности.
Подобного рода извещатели использовались и в промышленности. В фабричных помещениях под потолком протягивали тонкий жгут, на одном из концов которого подвешивался груз. Правда, при падении груза происходил не взрыв, а приводился в действие пружинный завод колокола тревоги.
На одну из подобных конструкций в 1867 г. в России была выдана привилегия Карлу Диону, предложившему использовать для включения механической системы извещателя нагретый воздух.
Механические системы сигнализации применялись недолго. За сравнительно короткий промежуток времени был создан ряд электрических систем, основанных на изменении формы или объема жидкости, пружины и пр. Эти изменения использовались для прерывания цепи тока.
Одна из таких конструкций в 1884 г. была разработана жителем Санкт-Петербурга Л. Гель-бордтом. На сосуд с жидкостью навинчивали металлический полушар с расположенной в нем контактной системой. Сам сосуд закрывали пробкой со стержнем, который при обычной температуре не касался контактной системы. При повышенной температуре жидкость закипала, и расширяясь, давила на пробку со стержнем. Последний и замыкал контактную систему извещателя. Из всех известных такого типа извещателей наибольшее распространение получил аппарат фирмы «Сименс-Гальске».
Извещатели, срабатывающие при достижении в помещении критической температуры, относились к типу сигнализаторов максимального действия. Имелись еще и дифференциальные, вырабатывающие сигнал тревоги при определенной скорости нарастания температуры в охраняемом помещении.
В 1886 г. выдается привилегия на «Электроавтоматический аппарат для подачи сигналов о пожаре». В числе авторов этого изобретения значились и русские подданные М. Швамбаум и Г. Стыпульковский. Аппарат представлял собой комбинированный извещатель, срабатывавший как при определенной скорости нарастания температуры, так и при повышении температуры в помещении до определенной высоты.
Первый образец был выполнен из цилиндрического сосуда, к нижней части которого герметически крепилось одно из колен У-образной трубки. Это колено до определенной высоты наполнялось ртутью. Сосуд сверху плотно закрывался крышкой с небольшим отверстием, которое в свою очередь закупоривалось пробкой из пористого материала. Через середину пробки вставляли стержень, один конец которого плотно прижимался к электрическому контакту, а другой, выполненный из платины, погружался в ртуть. Второе колено трубки делалось с расширенной верхней частью, через которую опускали проводник от максимального извещателя.
При нормальной температуре ток проходил через извещатель. Если температура повышалась на незначительную величину, то воздух постепенно расширялся, не производя давление на ртуть, так как по мере нагрева он выходил из сосуда через пористую крышку. При быстром повышении температуры нагретый воздух не успевал выйти из сосуда и давил на ртуть, в результате чего ее уровень опускался ниже платинового конца стержня. Цепь при этом размыкалась. Для того чтобы цепь при дальнейшем повышении температуры не замкнулась, авторы соединили дифференциальный и максимальный извещатели.
В 1897 г. аналогичная конструкция была создана в Мюнхене Г. Ликером и А. Шроппом. Впоследствии в качестве термоэлемента в извещателях нашли применение легкоплавкие вставки, которые при плавлении прерывали контакты.
В 80-х годах XIX столетия испанцы Стивен-Пти и Стивен Брессон предложили извещатели, основанные на использовании деформации биметаллических пластинок под воздействием тепла.
Успехи в области электротехники привели к появлению большого количества разнообразных автоматических извещателей. Немалую лепту в их создание внесли и самоучки, среди которых был и наш соотечественник московский крестьянин Яков Казаков. В 1899 г. он получает привилегию на автоматический пожарный контакт, выполненный из массивной цинковой рамы и закрепленной на ней пластинке того же материала. При плавных изменениях температуры удлинение как рамы, так и пластинки было одинаковым, и прибор не выдавал сигналов. При сравнительно быстром повышении температуры окружающей среды пластинка принимала ее температуру и вследствие этого расширялась. Но так как ее концы укреплялись на массивной раме, то пластинка изгибалась и касалась контакта, замыкая электрическую цепь звонка.
Это предложение по достоинству оценили специалисты, поскольку оно расширяло границы использования автоматических систем. Ведь в зависимости от назначения здания (сушильни, мастерские, котельни и т.п.) менялась критическая температура срабатывания извещателя.
Спустя три года после выдачи привилегии Я. Казакову этот сигна-льный аппарат усовершенствуется А. Шенке, который сверху металлической пластины установил лимб с делениями и контактным винтом. Задание определенной температуры срабатывания извещателя теперь осуществлялось поворотом лимба, при этом конец винта перемещался относительно пластины. В дальнейшем ряд технических решений, положенных в основу первых автоматических тепловых извещателей, таких, как легкоплавкие вставки, биметаллические пластины и другие, нашли применение и в нашей стране.
В соответствии с наиболее характерными признаками возникновения пожара все автоматические средства обнаружения загораний принято делить условно на 4 основных типа:
·средства обнаружения аэрозольных продуктов термического разложения (дымовые пожарные извещатели);
·средства обнаружения невидимых газообразных продуктов термического разложения (газовые извещатели);
·средства обнаружения конвективного тепла от очага пожара (тепловые извещатели);
·средства обнаружения оптического излучения пламени очага пожара (пожарные извещатели пламени).
Извещатели 60-70-х годов
В тех случаях, когда применение автоматических средств обнаружения загораний по каким-либо причинам невозможно или экономически нецелесообразно, используют ручные пожарные извещатели или иные кнопочные устройства - сигнализаторы.
Наибольшее распространение в автоматических системах пожарной сигнализации получили тепловые и дымовые пожарные извещатели. Это объясняется как спецификой начальной фазы процесса горения большинства пожароопасных веществ, так и относительной простотой схемных и конструктивных решений этих извещателей.
В тепловых пожарных извещателях широко используется термоэлектрический эффект, явления изменения при определенных температурах магнитных свойств ферромагнитных материалов, механических свойств легкоплавких спаев, электропроводности полупроводниковых материалов, линейных размеров металлов и др.
Первый отечественный автоматический пожарный извещатель массового применения, разработанный во ВНИИПО в 60-х годах, это тепловой пожарный извещатель ДТЛ. Он сигнализирует о повышении температуры воздуха в помещении выше 72 С и относится к простейшему типу тепловых пожарных извещателей-сигнализаторов однократного действия. Принцип действия извещателя ДТЛ основан на разрушении под воздействием температуры легкоплавкого соединения двух пружинящих пластин-теплоприемников, спаянных сплавом Вуда с температурой плавления 70-72°С и размыкающих соответствующую электрическую цепь сигнализации. На этапе становления отечественной автоматической пожарной сигнализации массовый тепловой пожарный извещатель ДТЛ сыграл свою положительную роль. Максимальная простота конструкции и технологии его промышленного производства позволили в короткие сроки и с минимальными затратами решить задачу противопожарной защиты подавляющего большинства объектов народного хозяйства.
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.