Пожарный газовый извещатель
Газовый извещатель — извещатель, реагирующий на газы, выделяющиеся при тлении или горении материалов. Газовые извещатели могут реагировать на оксид углерода (углекислый или угарный газ), углеводородные соединения.
Извещатели должны реагировать, как минимум, на один из приведенных ниже газов при концентрации в пределах:
- СО2 — 1000…1500 ppm;
- СО — 20…80 ppm;
- СхНу — 10…20 ppm.
По чувствительности к СО извещатели подразделяют на два класса:
- 1-й класс — 20…40 ppm;
- 2-й класс — 41…80 ppm.
Извещатели могут реагировать на другие газы, однозначно свидетельствующие о возникновении очага загорания, в соответствии с ТУ на извещатели.[1]
Окись углерода (СО) является основным характерным газовым компонентом, выделяющимся на стадии тления в результате пиролиза материалов, используемых в строительстве. На начальной стадии пожара, при тлении, концентрация СО быстро увеличивается до 20-100 мг/м³, но при появлении пламени наоборот падает, зато растет концентрация диоксида углерода (СО2) до уровня более 5000 мг/м³, что соответствует сгоранию 40-50 граммов древесины или бумаги в закрытом помещении объёмом 60 м³ или эквивалентно 10 выкуренным сигаретам. С другой стороны, такой уровень СО2 достигается в результате присутствия в помещении двух человек в течение 1 часа.
Что очень важно, вместе с СО при тлении всех органических материалов выделяется водород (Н2), который отсутствует в обычных условиях в атмосфере. Несмотря на небольшие концентрации водорода, выделяемого в воздух помещения (до 10 мг/м³), его легко детектировать при наличии высокочувствительных и селективных датчиков водорода, например на полупроводниковых сенсорах.[2]
Пожарные извещатели на основе газовых сенсоров способны предупредить пожары на самых ранних стадиях возгорания. Для эффективного применения газовые сенсоры (датчики) извещателей должны обладать следующими свойствами:
- чувствительностью для водорода 0,00001…0,0002 %, для угарного газа 0,0001…0,008 %;
- быстродействием (2…5 с);
- низким энергопотреблением (менее 50 мВт);
- долговечностью (10…60 тыс. ч);
- стабильностью работы;
- низкой стоимостью (1…3 долл.).
На начальном этапе пожара, когда тлеет ещё небольшое количество материала, «пожарные газы» растворяются в объёме помещения и их концентрация мала. Отсюда требование к порогу чувствительности сенсоров — от 0,0001 % для СО и 0,00001 % для Н2. Требования к быстродействию сенсоров вытекают из скорости диффузии газов и конвекции воздушной массы в помещении, а также динамики развития пожароопасного процесса.
Газовые извещатели, применяемые в частных домах и квартирах, должны быть комплексными и способными сигнализировать о возможных утечках газа из кухонных плит и систем газового и печного отопления. Для возможности одновременного измерения и низких концентраций пожарных газов и высоких концентраций (до 5 %) горючих газов сенсор должен иметь динамический диапазон в четыре порядка, которым обладают только полупроводниковые сенсоры[3].
Сенсоры газовых извещателей
Классификация газоаналитических сенсоров[4]
| Классы | Подклассы |
|---|---|
| Сенсоры электрохимические | Сенсоры потенциометрические Сенсоры вольтамперометрические Сенсоры кулонометрические Сенсоры кондуктометрические |
| Сенсоры полупроводниковые | Сенсоры полупроводниковые на оксидных металлах Сенсоры на органических полупроводниках Сенсоры полупроводниковые на МОП-транзисторах с чувствительным затвором |
| Сенсоры оптические | Сенсоры спектрофотометрические Сенсоры люминесцентные Сенсоры оптометрические |
| Сенсоры акустоволоконные | Сенсоры пьезокварцевые Сенсоры высокочастотные |
| Сенсоры термоволновые | Сенсоры с оптическим возбуждением Сенсоры с терморезестивным возбуждением |
| Сенсоры магнитные | |
| Сенсоры термометрические | Сенсоры термокаталитические |
В настоящее время актуальной задачей для газовых извещетелей является разработка миниатюрных химических сенсоров на основе металлооксидных полупроводников SnO2, In2O3, TiO2, WO3 и др. Наиболее широко используется диоксид олова, отличающийся высокой химической устойчивостью. Принцип действия таких сенсоров основан на том, что обратимая хемосорбция активных газов на их поверхности сопровождается обратимыми изменениями проводимости. При этом высокая чувствительность к содержанию в атмосфере целого ряда отравляющих и взрывоопасных газов, а также возможность управления процессами, происходящими на поверхности и в объёме полупроводника, делают эти материалы особенно привлекательными[5].
Сенсоры на основе оксида олова
Определение концентрации СО основано на изменении сопротивления чувствительного элемента. На поверхности, образованной окисью олова, при соприкосновении с молекулой СО происходит химическая реакция доокисления углерода: SnO2 + 2*CO = Sn + 2*CO2.
Соответственно, при возрастании концентрации СО в воздухе, количество молекул Sn возрастает, что приводит к понижению сопротивления чувствительного элемента. Для получения непрерывного процесса измерения СО необходимо периодически восстанавливать поверхность сенсора путём доокисления ранее восстановленного олова. Для реализации этого процесса используется нагревательный элемент расположенный непосредственно под поверхностью сенсора.
Реальная зависимость сопротивления от концентрации СО выражается сложной нелинейной зависимостью так как в скорость химической реакции вносит значительный вклад температура, в несколько меньшей степени влажность, а также точность поддержания температуры нагревателя при проведении восстановительной реакции[6].
Напишите отзыв о статье "Пожарный газовый извещатель"
Примечания
- ↑ НПБ 71-98 Извещатели пожарные газовые. Общие технические требования. Методы испытаний. п.7.1
- ↑ А. В. Федоров, А. А. Лукьянченко, А. В. Соколов ПРИМЕНЕНИЕ ГАЗОВЫХ СЕНСОРОВ В СИСТЕМАХ АВТОМАТИЧЕСКОЙ ПОЖАРНОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ
- ↑ [01service.spb.ru/cat/article/gazovye_sensory_dlja_pozharnyh_izveschatelej.htm А. Васильев, И. Олихов, А. Соколов. Газовые сенсоры для пожарных извещателей — ЭЛЕКТРОНИКА: НТБ, 2005, № 2, с.24-27.]
- ↑ [agps-2006.narod.ru/konf/2005/sb-2005/sec-2-05/22.2.05.pdf Федоров А. В., Лукьянченко А. А., Соколов А. В. Аналитический обзор газовых пожарных извещателей. Материалы четырнадцатой научно-технической конференции «Системы безопасности» — СБ-2005. -М.: Академия ГПС МЧС России, 2005. С.203]
- ↑ [www.lib.tpu.ru/fulltext/a/2007/17.pdf Анисимов Олег Викторович электрические и газочувствительные характеристики полупроводниковых сенсоров. НА ОСНОВЕ ТОНКИХ ПЛЕНОК SnO2]
- ↑ Извещатель пожарный комбинированный ИП101/435-1-А1/2 «Эксперт». Руководство по эксплуатации. ИДАФ.441577.002РЭ.
Отрывок, характеризующий Пожарный газовый извещатель
Когда чтение, продолжавшееся более часу, было кончено, Ланжерон, опять остановив табакерку и не глядя на Вейротера и ни на кого особенно, начал говорить о том, как трудно было исполнить такую диспозицию, где положение неприятеля предполагается известным, тогда как положение это может быть нам неизвестно, так как неприятель находится в движении. Возражения Ланжерона были основательны, но было очевидно, что цель этих возражений состояла преимущественно в желании дать почувствовать генералу Вейротеру, столь самоуверенно, как школьникам ученикам, читавшему свою диспозицию, что он имел дело не с одними дураками, а с людьми, которые могли и его поучить в военном деле. Когда замолк однообразный звук голоса Вейротера, Кутузов открыл глава, как мельник, который просыпается при перерыве усыпительного звука мельничных колес, прислушался к тому, что говорил Ланжерон, и, как будто говоря: «а вы всё еще про эти глупости!» поспешно закрыл глаза и еще ниже опустил голову.Стараясь как можно язвительнее оскорбить Вейротера в его авторском военном самолюбии, Ланжерон доказывал, что Бонапарте легко может атаковать, вместо того, чтобы быть атакованным, и вследствие того сделать всю эту диспозицию совершенно бесполезною. Вейротер на все возражения отвечал твердой презрительной улыбкой, очевидно вперед приготовленной для всякого возражения, независимо от того, что бы ему ни говорили.
– Ежели бы он мог атаковать нас, то он нынче бы это сделал, – сказал он.
– Вы, стало быть, думаете, что он бессилен, – сказал Ланжерон.
– Много, если у него 40 тысяч войска, – отвечал Вейротер с улыбкой доктора, которому лекарка хочет указать средство лечения.
– В таком случае он идет на свою погибель, ожидая нашей атаки, – с тонкой иронической улыбкой сказал Ланжерон, за подтверждением оглядываясь опять на ближайшего Милорадовича.
Но Милорадович, очевидно, в эту минуту думал менее всего о том, о чем спорили генералы.
– Ma foi, [Ей Богу,] – сказал он, – завтра всё увидим на поле сражения.
Вейротер усмехнулся опять тою улыбкой, которая говорила, что ему смешно и странно встречать возражения от русских генералов и доказывать то, в чем не только он сам слишком хорошо был уверен, но в чем уверены были им государи императоры.
– Неприятель потушил огни, и слышен непрерывный шум в его лагере, – сказал он. – Что это значит? – Или он удаляется, чего одного мы должны бояться, или он переменяет позицию (он усмехнулся). Но даже ежели бы он и занял позицию в Тюрасе, он только избавляет нас от больших хлопот, и распоряжения все, до малейших подробностей, остаются те же.
– Каким же образом?.. – сказал князь Андрей, уже давно выжидавший случая выразить свои сомнения.
Кутузов проснулся, тяжело откашлялся и оглянул генералов.
– Господа, диспозиция на завтра, даже на нынче (потому что уже первый час), не может быть изменена, – сказал он. – Вы ее слышали, и все мы исполним наш долг. А перед сражением нет ничего важнее… (он помолчал) как выспаться хорошенько.
Он сделал вид, что привстает. Генералы откланялись и удалились. Было уже за полночь. Князь Андрей вышел.
Военный совет, на котором князю Андрею не удалось высказать свое мнение, как он надеялся, оставил в нем неясное и тревожное впечатление. Кто был прав: Долгоруков с Вейротером или Кутузов с Ланжероном и др., не одобрявшими план атаки, он не знал. «Но неужели нельзя было Кутузову прямо высказать государю свои мысли? Неужели это не может иначе делаться? Неужели из за придворных и личных соображений должно рисковать десятками тысяч и моей, моей жизнью?» думал он.
«Да, очень может быть, завтра убьют», подумал он. И вдруг, при этой мысли о смерти, целый ряд воспоминаний, самых далеких и самых задушевных, восстал в его воображении; он вспоминал последнее прощание с отцом и женою; он вспоминал первые времена своей любви к ней! Вспомнил о ее беременности, и ему стало жалко и ее и себя, и он в нервично размягченном и взволнованном состоянии вышел из избы, в которой он стоял с Несвицким, и стал ходить перед домом.
Ночь была туманная, и сквозь туман таинственно пробивался лунный свет. «Да, завтра, завтра! – думал он. – Завтра, может быть, всё будет кончено для меня, всех этих воспоминаний не будет более, все эти воспоминания не будут иметь для меня более никакого смысла. Завтра же, может быть, даже наверное, завтра, я это предчувствую, в первый раз мне придется, наконец, показать всё то, что я могу сделать». И ему представилось сражение, потеря его, сосредоточение боя на одном пункте и замешательство всех начальствующих лиц. И вот та счастливая минута, тот Тулон, которого так долго ждал он, наконец, представляется ему. Он твердо и ясно говорит свое мнение и Кутузову, и Вейротеру, и императорам. Все поражены верностью его соображения, но никто не берется исполнить его, и вот он берет полк, дивизию, выговаривает условие, чтобы уже никто не вмешивался в его распоряжения, и ведет свою дивизию к решительному пункту и один одерживает победу. А смерть и страдания? говорит другой голос. Но князь Андрей не отвечает этому голосу и продолжает свои успехи. Диспозиция следующего сражения делается им одним. Он носит звание дежурного по армии при Кутузове, но делает всё он один. Следующее сражение выиграно им одним. Кутузов сменяется, назначается он… Ну, а потом? говорит опять другой голос, а потом, ежели ты десять раз прежде этого не будешь ранен, убит или обманут; ну, а потом что ж? – «Ну, а потом, – отвечает сам себе князь Андрей, – я не знаю, что будет потом, не хочу и не могу знать: но ежели хочу этого, хочу славы, хочу быть известным людям, хочу быть любимым ими, то ведь я не виноват, что я хочу этого, что одного этого я хочу, для одного этого я живу. Да, для одного этого! Я никогда никому не скажу этого, но, Боже мой! что же мне делать, ежели я ничего не люблю, как только славу, любовь людскую. Смерть, раны, потеря семьи, ничто мне не страшно. И как ни дороги, ни милы мне многие люди – отец, сестра, жена, – самые дорогие мне люди, – но, как ни страшно и неестественно это кажется, я всех их отдам сейчас за минуту славы, торжества над людьми, за любовь к себе людей, которых я не знаю и не буду знать, за любовь вот этих людей», подумал он, прислушиваясь к говору на дворе Кутузова. На дворе Кутузова слышались голоса укладывавшихся денщиков; один голос, вероятно, кучера, дразнившего старого Кутузовского повара, которого знал князь Андрей, и которого звали Титом, говорил: «Тит, а Тит?»
