Способ обнаружения возгораний

 

Оп ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

>»>960877

Союз Советски к

Социалистические

Республик (6I ) Дополнительное к авт. свил-ву (51)M. Кл. (22)» »« 20. 02.81 (2 I ) 3250881/18-24

G 08 В 17/00 с присоединением заявки РЙ (23) Приоритет

3ЪоударстееввЯ комнтет

CCCP но делам нзобретеннЯ и отерытнЯ (53) УД3(654. 9 (088.8) .

Опубликовано 23 . 09. 82 ° Бюллетень Юе 35

Дата опубликования описания 23.09.82

В. А. Алексеев, О. В. Косовцов и В. В . Смирнов

1 (72) Авторы изобретения

Институт экспериментальной метеороло научно-исследовательский институт пр обороны (?I) Заявители (54) СПОСОБ ОБНАРУЖЕНИЯ ВОЗГОРАНИЙ

Изобретение относится к технике пожарной сигнализации и может быть использовано в пожарной службе для обнаружения возгораний на ранней стадии, еще до появления открытого

5 пламени.

Известен способ обнаружения опасного перегрева аппаратуры с помощью ионизационных пожарных извещателей, заключающийся в нанесении на материал о из которого выполнена та или иная конструкция, специального вещества, температура возгонки (или испарения) которого выше температуры нормального функционирования конструкции, но ниже температуры, при которой данная конструкция уже находится в пожароопасном состоянии (1 3.

Недостатком этого способа являет. ся то, что для сложных конструкций, >о где элементы ее работают в разных температурных режимах, применение одного вида специального вещества для нанесения его на элементы конструкции может привести к ложному срабатыванию извещателей. Поэтому возникает необходимость подбора нескольких видов веществ для одной конструкции, что значительно усложняет применение данного метода. Этот метод не позволяет также определять вид материала, подвернутого сильному разогреву.

Наиболее близким .техническим.решением является способ, согласно которому в охраняемой зоне с помощью датчика аэрозольных частиц йепрерывно или периодически регистрируют наличие аэрозольных частиц, размеры которых составляют 1-5 мкм, которые по мнению авторов характерны для начальной ста" дии пожара (2) .

Недостатком данного технического решения является то, что частицы указанного размера в значительной степени присущи пылевому фону окружающей среды. Это может привести к ложному срабатыванию дат ика по причиЗ 96 ,не,, связанной с возгоранием, например из-за большой концентрации бытовой пыли. Кроме того, не все материалы, способные к возгоранию, выделяют при разогреве и последующей термодеструкции частицы размеров более 1 мкм.

Цель изобретения — повышение надежностй обнаружения возгораний и расширение функциональных возможностей.

Поставленная цель достигается тем, что измеряют в интервале размеров частиц 0,01-0,1 мкм концентрации аэрозольных частиц двух размерны фракций, для которых отношение полуширины фракции к среднему диаметру аэрозольных частиц находится в пре- делах 0,1-0,3, сравнивают измеренные концентрации и по результатам сравнения определяют степень пожа-. роопасности и вид материала, подвергшегося нагреву.

На фиг. I и 2 приведены графики измерений концентрации чагтиц размером 0,01-0,018 мкм, выделяющихся в воздух при нагреве различных материалов до 250 С, при этом кривая

1 характеризует стеклотекстолит, 2 - древесину, 3 - полиэтилен, л резину, 5 - поливинилхлорид, 6 - фоновый аэрозоль (в производственных помещениях II категории).

Как видно иэ этих данных, осуществить надежный контроль пожароопасного состояния путем измерения концентрации частиц размером более мкм (как в прототипе) не всегда оказывается возможным, Так концентрации частиц при нагреве таких широкорзспространенных материалов как стеклопластик, древесина, полиэтилен оказываются ниже или же одного порядка с соответствующей концентрацией частиц фонового аэрозоля. В то же время концентрации частиц с размерами в интервале 0,010,1 мкм оказываются, как показывают измерения, всегда больше в 10-1000 раз, чем концентрации фоновых частиц соответствующих размеров. Таким образом, переход от измерения частиц размером более 1 мкм к измерению частиц размером 0,01-0,1 мкм дает повышение достоверности обнаружения ранней стадии возгорания;

Результаты экспериментов показывают также, что для каждого вида материала отношение концентраций час,тиц, измеренных для двух соседних размерных фракций относительной полушириной 0,1-0,3,является достаточно строго определенной величиной, приS чем практически независимой от температуры нагрева материала. Так, например, в случае измерения концентрации частиц фракций 0,01-0,0I8 и

0,018-0,026 мкм, среднее отношение

10 упомянутых концентраций (II„/u ) принимает довольно определенное значение от 1 до 10, позволяющее уверенно отличить один материал от другого. В интервалах размеров частиц (менее

0 0l и более 0,10 мкм ) получить устой чивые и однозначные отношения М /И2 не удается. В области размеров, менее

0,01 мкм, отношение и /N Флуктуирует в пределах + 503 для одного и того

2О же материала и температуры нагрева.

В области размеров более О, 1 мкм не достигается однозначной связи отношения концентраций с материалом частиц.

Физически этот эффект объясняется

25 тем, что на формирование спектра размеров частиц у поверхности раздела нагретый материал - газ оказывают влияние структура и химический состав материала, механизм обраэоващ ния частиц и другие специфические факторы.

Так, например, материалы типа полихлорвинила, органическое стекло и др. вначале начинают плавиться с

35 обычным испарением основного вещества. Далее у поверхности раздела материал-гаэ в газовой фазе создается пересыщение по испарившемуся мономеру и происходит спонтанная конО денсация продуктов деструкции в аэразольные частицы, размером 0,00 10,1 мкм, которые затем укрупняются за счет процессов конденсационного роста и коагуляции, Другие полимер45 ные материалы (дерево, полиэтилен и др..) при нагреве выделяют частицы за счет распада и коагуляции макромолекул и механической деформации полимерных каркасов. Третьи - резина, стеклотекстолит и др. - за счет

50 одновременного дейст.вия механизмов конденсации и механического разрушения поверхности. Все эти факторы приводят к существенным отличиям в спектрах размеров частиц и особен но в области 0,01-0,1 мкм.

Ограничение относительной полуширины измеряемых фракций значением

hD/D=0,1-0,3, где 5 — средний раз.

5 9608 мер фракции, ь0 - полуширина фракции, обусловлена следующими особенностями функций распределения размеров аэрозольных продуктов термодеструкции: флуктуациями концентрации 5 частиц в очень узких интервалах, когда Ь D /D 4 О, 1, что обусловлено в основном статистическими причинами; падением способности разрешать вид

)материала при увеличении относитель ной ширины фракций более 0,3.

Далее, зная концентрацию частиц одной из упомянутых размерных фракций в интервале 0,01-0,1 мкм и вид материала, подв ргнутого нагреву, мож-15 но определить его температуру. Для этого используют тот факт, что повышение температуры до значений не выше температуры воспламенения материалов вызывает увеличение концент- 20 рации аэрозолей в охраняемой зоне.

Для примера на фиг.2 приведены зави" симости концентрации частиц размером 0,01-0,018 и 0,08-0,1 мкм от температуры нагрева древесины {кривая 7) >5 и поливинилхпорида {кривая 8). Как видно существует однозначная связь концентрации частиц от температуры нагрева s диапазоне 100-300 О, что позволяет оценивать температуру мате- щ риала по концентрации фракций частиц с размерами 0,01-0,1 мкм в охраняемой зоне.

Измерение концентраций частиц узких размерных фракций в охраняемой зоне возможно осуцествить с помощью известных средств: электростатических и фотоэлектрических счетчиков аэрозолей. Устройство для об" наружения возгораний на ранней их стадии по предлагаемому способу содержит блок памяти, в который заложены сведения о фоновой концентрации аэрозольных частиц с размерами 0,010,10 мкм, а также данные о величинах N /N для тех пожароопасных материалов, которые находятся в охраняемой зоне, например данные для материалов изоляции электрических кабелей и машин.

Способ обнаружения возгораний ocyS0 ществляется следуюцим образом.

В охраняемой зоне осуществляют непрерывное или периодическое изме.рение концентрации аэрозольных частиц двух соседних размерных фракций

77 6 относительной полушириной 0,1-0,3.

Указанные фракции не должны выходить за пределы интервала размеров частиц

0,01-0,1 мкм. Полученные значения концентрации вначале сравнивают с тарировочными значениями концентраций фонового аэрозоля. Если оба измеренных значения концентрации превышают фоновые значения, судят о появлении (наличии) пожароопасной ситуации.

Далее определяют отношение измеренных концентраций частиц, сравни",. вают найденное отношение с паспортными (тарировочными ) значениями для характерных пожароопасных материалов и определяют вид материала, подвергшегося опасному перегреву. По виду материала судят о виде объекта, находящегося в пожароопасном состоянии. Зная концентрацию частиц ..указанных фракций размеров, вид материала и тарировочную зависимость концентрации частиц от температуры нагрева для данного материала в охраняемой зоне, аналогичную приведенной на фиг.2, определяют температуру перегрева, по которой судят о степени пожароопасности в охраняемой зоне. формула изобретения

Способ обнаружения возгораний, ос" нованный на измерении концентраций аэрозольных частиц материала контролируемого объекта, о т л и ч а юшийся . тем, что, с целью повы" шения надежности обнаружения возгорания, измеряют в интервале размеров частиц 0,01-0, 1 мкм концент-. рации аэрозольных частиц двух раз" мерных фракций, для которых отноше; ние полуширины"фракции к среднему диаметру аэрозольных частиц находится в пределах 0,1-0,3,сравнивают измеренные концентрации и по результатам сравнения определяют степень пожароопасности и вид материала, подвергшегося нагреву.

Источники информации,,:принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США Р 3774044, :кл. 250-389, опублик. 1976.

2. Патент Франции И 2225793, кл. G 08 В 17/12, опублик. 1974(прототип).