линейный тепловой извещатель. применение, физика процесса и проблемы выбора.

Середа, 22 жовтня 2014 10:55

На рынке пожарного оборудования представлен широкий выбор различных марок термокабеля (линейного теплового пожарного извещателя) с различными техническими характеристиками. Из рекламных материалов не всегда понятно, как различные материалы проводников и оболочки термокабеля влияют на эксплуатационные характеристики линейного теплового извещателя в виде термокабеля и на его долговечность. В статье рассматриваются вопросы обеспечения точности локализации очага при изменении температуры окружающей среды, защита от химически агрессивных реагентов и эксплуатация термокабеля при низких температурах. Статья предназначена для широкого круга специалистов не равнодушных к пожарной безопасности.

Линейный тепловой извещатель, а проще термокабель, незаменим в зонах с тяжелыми условиями эксплуатации, с повышенной или пониженной температурой, химически агрессивной средой, высокой влажностью и загрязнением, а также для защиты протяженных сооружений и наружных установок. Это предприятия нефтегазового комплекса, металлургические и химические производства, предприятия по переработке древесины, цементные и углеобогатительные предприятия, электростанции, мощные трансформаторы и кабельные сооружения, автомобильные и железнодорожные тоннели и так далее. В отличии от других типов пожарных извещателей конструкция линейного теплового извещателя в виде термокабеля позволяет защищать оборудование путем контроля повышения его температуры при непосредственном контакте с объектом. Таким образом, защищаются нефтехранилища, мощные трансформаторы, кабельные трассы и др. В настоящее время термокабель получил широкое распространение благодаря надежности работы в тяжелых условиях, простоте монтажа, отсутствию затрат на техническое обслуживание и рекордному сроку службы – более 25 лет.

Принцип действия

Оригинальный термокабель был изобретен более 80 лет назад и до сих пор производится в США, причем первые образцы термокабеля эксплуатируются без отказов и ложных срабатываний на объектах уже более 70 лет с ежегодным тестированием. Он представляет собой кабель с витыми проводниками изготовленными из стали специального сплава, изолированные термочувствительным полимером в защитной оболочке (рис. 1). При достижении температуры срабатывания термочувствительный полимер расплавляется, продавливается проводниками и они замыкаются между собой, что приводит к изменению сопротивления термокабеля и позволяет обнаружить очаг перегрева.
poz1

                                                                                                                             Рис. 1. Конструкция термокабеля

1 – свитые проводники; 2 – термочувствительный полимер; 3 – внутренняя оболочка; 4 – наружная защитная оболочка

Современный термокабель сохранил принцип действия, но значительно продвинулся в спектре используемых технологий и материалов. В зависимости от типа полимера может быть получена температура сработки термокабеля равная 57°С, 68°С, 88°С, 105°С, 138°С и даже 180°С. И даже выпускается трехжильный термокабель на два порога срабатывания, на 68°С и на 93°С. Для удобства использования термокабель выпускается в оболочке различного цвета в зависимости от температуры срабатывания с маркировкой ее значения и типа оболочки по всей длине термокабеля (рис. 2).
poz2

 Рис. 2. Цвет оболочки определяет тип термокабеля

Размещение термокабеля

В соответствии с ДБН В.2.5-56:2010 "Інженерне обладнання будинків і споруд. СИСТЕМИ ПРОТИПОЖЕЖНОГО ЗАХИСТУ" расстояния между чувствительными элементами в линии не должны превышать 7 м, а расстояния от стен – соответственно 3,5 м. Согласно Приложения А.6.5.1. ДСТУ-Н CEN/TS 54-14:2009 термокабель должен располагаться под перекрытием либо в непосредственном контакте с пожарной нагрузкой и расстояние от чувствительного элемента извещателя до перекрытия должно находиться в пределах верхних 5% высоты помещения, при стеллажном хранении материалов допускается прокладывать чувствительный элемент извещателей по верху ярусов и стеллажей.

В случае плоского горизонтального перекрытия, при отсутствии препятствий для распространения воздушных потоков каждый тепловой линейный извещатель, как и точечный извещатель, защищает площадь в виде круга в горизонтальной проекции. При расстановке чувствительных элементов через 7 м в помещении высотой до 3,5 м, средняя площадь, контролируемая одним сенсором, составляет 49 кв. м, а радиус защищаемой площади равен 3,5 м х √2 = 4,95 м (рис. 3).
poz3

Рис. 3. Чувствительный элемент теплового точечного извещателя защищает площадь радиусом 4,95 м
poz4

Рис. 4. Линейный тепловой извещатель защищает площадь шириной 9,9 м

У линейного теплового извещателя каждая точка на всей его протяженности является чувствительным элементом. Соответственно линейный тепловой извещатель защищает зону, ширина которой в √2 больше шага расстановки точечных извещателей. В наших нормах это положение не учитывается, и, при размещении термокабеля на нормативных расстояниях, защищаемые площади соседних участков накладываются (рис. 4). Можно также отметить, что зарубежные стандарты определяют значительно большую площадь, защищаемую линейными тепловыми извещателями, например, по американскому стандарту UL ширина защищаемой термокабелем площади равна 15,2 м, по требованиям FM – 9,1 м.

При защите термокабелем помещений, подпадающих под действие Приложении А.6.3.2 ДСТУ-Н CEN/TS 54-14:2009 его длина не может превышать порядка 400 – 500 м поскольку оно гласит: «якщо зона охоплює більш ніж 5 приміщень, то адреса кімнати повинна відображуватися на ППКП або має бути встановлений над дверима виносний пристрій оптичної сигналізації для індикації кімнати, в якій спрацював пожежний сповіщувач». Однако при достаточно точном определении расстояния до очага по сути обеспечивается выполнение требования адресности участков термокабеля, что позволяет увеличить длину термокабеля на одном шлейфе ППКП до нескольких километров.

Подключение термокабеля к ППКП

Не рекомендуется, а во многих случаях не допускается подключать термокабель непосредственно к приемно-контрольному прибору (ППКП). Во-первых, необходимо обеспечить корректную работу шлейфа ППКП при срабатывании термокабеля. При срабатывании термокабеля вблизи прибора, из-за малого сопротивления термокабеля прибор будет фиксировать неисправность, как при коротком замыкании шлейфа, а при срабатывании термокабеля на большом расстоянии из-за значительного сопротивления термокабеля шлейф может остаться в дежурном режиме. Для согласования термокабеля с ППКП на практике используются специальные интерфейсные модули, которые кроме того еще обеспечивают защиту от электромагнитных помех и гальваническую развязку между термокабелем и шлейфом ППКП, что особенно важно при защите оборудования с высокими уровнями электромагнитных полей, например, при защите мощных высоковольтных трансформаторов, генераторов, кабельных сооружений и просто при значительной длине термокабеля, или при наружном размещении. По требованиям Приложения А.7.3.3. ДСТУ-Н CEN/TS 54-14:2009  «Кабелі, що з'єднують між собою компоненти системи пожежної сигналізації ..... мають бути обов’язково захищені від завад», следовательно, при защите силовых кабелей использование интерфейсных модулей для защиты шлейфа ППКП обязательно.

В простейшем варианте интерфейсный модуль обеспечивает светодиодную индикацию режима работы одного линейного извещателя и формирует на ППКП сигналы "Пожар" и "Неисправность" посредством переключения контактов реле (рис. 5). Более сложные модули позволяют подключить два термокабеля и индицируют расстояние до очага вдоль термокабеля в метрах, которое определяется по сопротивлению до точки короткого замыкания термокабеля (рис. 6). Соответственно, точность локализации очага определяется не столько характеристиками измерителя сопротивления модуля, но в большей степени нестабильностью сопротивления термокабеля и соединительного кабеля при изменении условий окружающей среды.
poz5
Рис. 5. Интерфейсный модуль с реле и со светодиодной индикацией
poz6Рис. 6. Интерфейсный модуль с индикацией длины термокабеля до очага в метрах

На сегодняшний день в Украине около 80% рынка занимает оригинальный термокабель с проводниками из специального сплава стали, примерно 20% делят изделия из самых разных стран, от Великобритании до Китая, использующие сходный принцип срабатывания – замыкание двух проводников при нагреве полимерной оболочки при достижении заданной температуры. Характерно, что практически все изготовители этих изделий утверждают, что «добились значительного снижения удельного сопротивления» своих версий термокабеля, за счет применения различных сплавов и комбинаций металлов, чаще всего, меди и никеля. При этом производитель оригинального «родного» термокабеля зачем-то применяет стальной сплав, у которого удельное сопротивление специально увеличено – в 10 раз выше, чем у простой стали. Случайно ли это? Очевидно, что нет. Чтобы разобраться – перейдем к «физике процесса».

Для удобства монтажа термокабель прокладывается только в защищаемой зоне, а подключение к интерфейсному модулю производится стандартным медным кабелем с использованием коммутационных коробок (рис. 7). Причем, если при подключении к интерфейсному модулю без измерителя длины сопротивление соединительного кабеля может ограничиваться величиной 100 Ом, то при измерении длины его сопротивление должно быть значительно меньше. Например, если максимальное сопротивление кабеля равно 18 Ом, а удельное сопротивление термокабеля 0,6 Ом/м, то для юстировки «нулевой» точки отсчета длины термокабеля необходимо обеспечить возможность коррекции шкалы измерителя на величину равную 18 Ом : 0,6 Ом/м = 30 м, т.е. иметь диапазон корректировки от 0 до 30 м. Если используется низкоомный термокабель с удельным сопротивлением порядка 0,2 Ом/м, то диапазон корректировки должен быть увеличен до 90 - 100 м.

Кроме того, необходимо учитывать зависимость изменения сопротивления меди от температуры (Таблица 1). Повышение температуры на 10 °С вызывает увеличение сопротивления медных проводников примерно на 4%, а изменение температуры на 50°С, например с +20°С до -30°С – уже на 20%. При сопротивлении соединительного медного кабеля 100 Ом, изменение его сопротивления при наружной прокладке может достигать 20 Ом. И если удельное сопротивление термокабеля равно 0,2 Ом/м, то ошибка измерения расстояния до места сработки термокабеля составит 100 м. Аналогичный эффект, только в гораздо больших масштабах, проявляется при использовании меди в проводниках самого термокабеля.
poz7

Рис. 7. Подключение термокабеля 1 к интерфейсному модулю 3 при помощи соединительного кабеля 2 и коммутационных коробок А и В

Таблица 1

Проводник

ρ, Ом·мм²/м

при T = 20°С

КТR, 1/К

∆R, при

∆T= 10°С

∆R, при

∆T= 50°С

0,087

5,866·10-3

5,866%

29,33%

0,01724 - 0,018

4,041·10-3

4,041%

20,2%

0,08

4·10-3

4%

20%

0,015 - 0,0162

3,819·10-3

3,819%

19,1%

0,103 - 0,137

3·10-3

3%

15%

Нихром

1,05 - 1,4

0,13 - 0,17·10-3

0,13 - 0,17%

0,65 - 0,85%

0,5

0,074·10-3

0,074%

0,37%

Манганин

0,43 – 0,51

0,015·10-3

0,015%

0,075%


Легко заметить, что высокоомные сплавы, например нихром, константан, манганин имеют слабую зависимость сопротивления от температуры. При изменении температуры на 10 °С их сопротивление практически не изменяется, и даже при изменении на 50 °С отличается меньше, чем на 1% (Таблица 1). В противоположность у низкоомных металлов: никеля, меди, бронзы, серебра и обычной стали зависимость от температуры повышается в десятки раз что делает невозможным измерение расстояния сработки низкоомного термокабеля при изменении температуры. Для меди при изменении температуры на 50 °С (от +20°С до -30 °С), при длине термокабеля 3 км ошибка может достигать 600 м, а для никеля ошибка на 3 км составит 879,9 м (!!!). В связи с этим возникает вопрос: какой смысл применять низкоомный термокабель, с высокой величиной погрешности измерения, если требуется определить точное место срабатывания в протяженной зоне? И становится понятно, зачем изобретатели технологии в итоге создали термокабель со значительно более высоким удельным сопротивлением и применяют сплав, максимально устойчивый к перепадам температуры окружающей среды.

Тип оболочки термокабеля

В зависимости от условий эксплуатации используется термокабель с оболочкой из различного материала: ПВХ, полимерная оболочка, оболочка из полипропилена и фторполимерная оболочка. Возможность эксплуатации термокабеля в химически агрессивных средах проверяется при ускоренных испытаниях при высоких концентрациях химических реактивов. Наилучшими эксплуатационными характеристиками обладает термокабель с высококачественной огнестойкой оболочкой из фторполимера с пониженным дымо- и газовыделением (Таблица 2). Если термокабель с ПВХ, полимерной или полипропиленовой оболочкой необходимо выбирать в зависимости от возможных воздействий тех или других химических соединений, то термокабель со фторполимерной оболочкой может применяться практически в любых агрессивных средах, при наличии ульрафиолетового излучения и в условиях экстремально низких температур до - 60 °С.

Таблица 2

Воздействие

Тип оболочки

ПВХ

Полимерная

Полипропилен

Фторполимер

Трение

C

C

B

A

Низкая температура

B

A

B

A

Высокая температура

C

C

B

A

УФ-излучение

С

B

B

A

Пресная вода

A

A

A

A

Морская вода

A

A

A

A

Поваренная соль

A

A

A

A

Уксусная кислота

D

D

A

A

Серная кислота

D

D

A

A

Соляная кислота

B

B

B

A

Плавиковая кислота

C

C

D

B

Азотная кислота

D

D

D

A

Гидроксид калия

B

B

B

A

Хлорид цинка

C

C

B

A

Гидроксид натрия

A

A

B

A

Ацетон

D

D

B

A

Анилин

C

C

A

A

Бензол

C

C

D

A

Этанол

C

C

B

A

Метанол

A

A

A

A

Глицерин

B

B

A

A

Бутанол

D

D

B

A

Нитробензол

D

D

A

A

Пропанол

A

A

A

A

Этиленгликоль

B

B

A

A

Моторное масло

B

B

B

A

Бензин

C

C

D

A

Толуол

D

D

D

A

Керосин

A

A

D

A

Трихлорэтилен

D

D

D

A

Бутан

C

C

B

A

 

А – абсолютная устойчивость;

B – приемлемая устойчивость;

С – слабая устойчивость;

D – не рекомендуется к применению.

 Очевидно технические и эксплуатационные характеристики термокабеля определяются как типом оболочки, так и материалом проводников. И в заключение необходимо отметить еще одну специфическую особенность - принцип действия термокабеля определяет необходимость сохранения упругости проводников в течении всего срока службы. Потеря упругости пары проводников – это отказ термокабеля: слабое сдавливание термочувствительного полимера, не обеспечит замыкания проводников при достижении температуры срабатывания. Но эта важнейшая характеристика у новых типов термокабеля будет определена только в процессе эксплуатации в ближайшем будущем при тестировании.

 

Игорь Неплохов, к.т.н.,
технический директор ГК «Пожтехника» по ПС

Ольга Крупа,
заместитель директора ООО «Пожтехника Украина»

 

03179 г. Киев, п-т Победы, 123, оф. 314

тел. +38044-377-51-97, +38095-354-23-53

E-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

http://www.firepro.com.ua

Опубліковано в індустрія
Детальніше ...

Автор: Александр Красноперов

Журналистская зарисовка о рынке пожарного наблюдения: ценообразование, демпинг, перспективы.

Емкость рынка и соблазны 

Пожарное наблюдение принято рассматривать как совокупность организационых и технических мероприятий, направленных на обеспечение удаленного круглосуточного контроля за состоянием пожарной автоматики объектов; оно осуществляется путем приема, обработки и передачи тревожных сигналов от средств пожарной автоматики. Тем самым, в случае возникновения чрезвычайной ситуации, обеспечивается реагирование подразделений пожарной охраны.

По своей сути пожарное наблюдение – это универсальный индикатор, показывающий качество выполнения проекта и проведенной экспертизы, качество выполнения и приемки монтажных работ, качество проведенной сертификации изделий, качество технического обслуживания средств пожарной автоматики, быстроту реагирования подразделений пожарной охраны и, собственно, отношение самого заказчика работ к пожарной безопасности своего объекта. И тот, кто владеет информацией о состоянии дел в сфере пожарного наблюдения, владеет информацией об эффективности всей системы пожарной безопасности в Украине. 

pozezne sposterigannya

По данным МЧС, сегодня в Украине системами пожарной автоматики оборудовано 356.477 объектов, а пожарное наблюдение осуществляется лишь на 27.174 (7,6 % от общего количества оборудрованных объектов). При усредненной стоимости наблюдения одного объекта в 250 грн. в месяц, годовой объем рынка пожарного наблюдения составляет более миллиарда гривен. Объем «неосвоенного» рынка, без учета новых, вводящихся в эксплуатацию объектов, составляет 988,2 млн. грн.

Информация к размышлению для страховых компаний: если верить статистике МЧС, то за 10 месяцев прошлого года благодаря пожарному наблюдению спасено материальных ценностей на общую сумму 45 млн. грн. При этом на счетах предприятий, осуществляющих пожарное наблюдение, было аккумулировано средств в 1,5-2 раза больше указанной суммы.

Таким образом, два фактора – универсальная «индикаторность» и коммерческая привлекательноть – обуславливают повышенный интерес к пожарному наблюдению со стороны как властных, так и коммерческих структур (в конце концов, если говорят, что «газ – это бизнес президентов», то и пожарное наблюдение тоже должно быть чьим-то бизнесом).

В те времена, когда пожарное ведомство функционировало в системе МВД, тема пожарного наблюдения была этаким «табу» - о ней говорилось только шепотом, в наглухо закрытых кабинетах. Закономерно, что, не без помощи чиновников, на рынке была создана «монополька». В Киеве, например, неплохо себя чувствовала некая компания «Д», которая наблюдала (или делала вид, что наблюдала) около 20 тыс. объектов. 

Демократические беспорядки 2004 года вывели пожарное наблюдение из тени. Компанию «Д» лишили лицензии. Бизнес, сначала робко, а потом и настойчиво, - начал инициировать разработку адекватной нормативной базы, поскольку действующий ДБН таил в себе весьма смутную формулировку: «За наявності технічної можливості». И лед тронулся. По словам Юрия Зозули, ныне советника министра МЧС, а в прошлом – активного оператора рынка, пожарное наблюдение «…на данный момент наиболее проработано и рынок сейчас имеет почти полную определенность того, как система должна взаимодействовать с другими службами и каким стандартам отвечать» (правила пожарного наблюдения включены в отдельный раздел проекта ДБН «Системи протипожежного захисту». – прим. Ред).

Но было бы ошибочным предполагать, что «оранжевые» чиновники не поддавались соблазну зарегулировать рынок пожарного наблюдения на свой лад. «Дуже прикро, що цим питанням займався Департамент пожежної безпеки», - так год назад на любопытствующий вопрос «Секьюрити ЮЭй» ответил теперь уже бывший заместитель министра МЧС Валерий Третьяков. В его бытность у руля министерства бизнесменам доводилось «изворачиваться на пупе», чтобы получить лицензию на наблюдение за пожарной автоматикой. Например, компания «ГРУП 1» 06.10.2009 г. направила полагающееся заявление; через неделю представители предприятия были вызваны в МЧС для т.н. «спільної зустрічі», а еще через две недели «ГРУП 1» получила письменную весточку за № 04-13920/36: «Заяву розглянуто, та, враховуючи стислі терміни її розгляду, прийнято рішення про відмову у видачі ліцензії». Беря во внимание абсурдность формулировки, остается только предполагать, какие-такие вопросы поднимались во время «спільної зустрічі».

 
Микроэкономика

Описанный выше экскурс в историю рынка пожарного наблюдения необходим, чтобы понимать, как происходит ценообразование на этом рынке сегодня. По мнению дирекции ООО «ВЕНБЕСТ», на себестоимость услуг пожарного наблюдения может существенно влиять политика региональных управлений МЧС. Эту точку зрения разделяют практически все участники рынка, а некоторые из них делают и более резкие, хоть и эзоповы заявления. Например, директор львовской компании «Мелдетехник-Украина» Ирина Гизалева отметила, что «контроль за доходами и расходами фирм находится в компетенции других известных органов», тогда как, по словам Ирины Михайловны, «контролировать надо не денежные потоки, а качество работ»

Иногда серьезную конкуренцию менеджерам по продажам фирм, осуществляющих пожарное наблюдение, составляют нечистоплотные инспекторы органов пожнадзора. Последние «убеждают» владельца объекта, что выгоднее и безопаснее, например, дать ему в конверте 1000 грн. и на целый год забыть о существовании пожарной службы, чем «ни за что» платить мониторинговой фирме 2000 и по-прежнему ждать в гости инспектора. 

Тем не менее, как бы кому не хотелось, но существуют объективные экономические расчеты себестоимости услуг. Компания «Пожарное наблюдение – Донецк» представила в редакцию «Секьюрити ЮЭй» свои расчеты, согласно которым минимальная стоимость пожарного наблюдения при мониторинге 300 объектов не может составлять менее 348 грн, а при мониторинге 900 объектов – 185 грн.

С расчетами донецкой компании согласились и другие операторы рынка. По мнению специалистов «ВЕНБЕСТа», затраты на современные высокотехнологичные услуги связи, а также стабильный высокоскоростной интернет могут быть значительно выше. Кроме того, специалисты отмечают необходимость нести эксплуатационные затраты на специальные технические системы (молниезащита, заземление и др.), на поверку и техническое обслуживание измерительной техники, на специальное обучение персонала, актуализацию нормативно-технического фонда. Однако, по их мнению, эти затраты кардинально изменить приведенные цифры не могут.

По аналогии с указанной выше статьей, описывающей демпинг на рынке пультовой охраны, можно сделать вывод, что для большинства компаний предлагать стоимость услуг по пожарному наблюдению ниже 250-300 гривен – это все равно, что признаться в сознательном обмане клиента и/или нарушении требований Лицензионных условий. При этом нельзя исключать, что, с учетом политики региональных управлений МЧС, минимальная цена пожарного наблюдения может быть выше на 20-30, а то и 40 %. 

 
Подмороженный рынок

По оценкам «Секьюрити ЮЭй», рынок пожарного наблюдения находится в подмороженном, неустойчивом состоянии. О том, что будет с этим рынком завтра, сейчас мало кто возьмется прогнозировать. Несбалансированность ситуации обуславливает незаконченность работ по созданию фрагмента 01 Службы 112, неясность методологических подходов в сфере техногенной безопасности, а также кадровая неопределенность и процессы «притирки» в верхушке МЧС. 

В такой обстановке аналитики МЧС уже не скрывают, что существующее состояние пожарной безопасности в стране составляет реальную угрозу для населения и экономики государства. По их оценкам, если срочно не предпринимать адекватных мер, то прямые и побочные убытки от пожаров в 2011-2015 годах составят свыше 8 млрд. грн. За последние полные 9 лет в огне уже умерло и пострадало 55370 жителей Украины. На этом фоне проблема демпинга на рынке пожарного наблюдения находится на …-дцатом месте. Тем не менее, каждый Божий день 329300 объектов – жилых домов, офисов, отелей, школ, клубов, заводов и т.д. – могут стать филиалами крематория. А наблюдение за пожарной автоматикой этих объектов, вкупе с нормальными экономическими рычагами управления безопасностью, может и должно это предотвратить. 

Опубліковано в суспільство

дснс проти пожежного спостереження через київ

Четвер, 11 квітня 2013 21:40

Теперішнє керівництво Державної служби України з надзвичайних ситуацій до створення СЦПТС у запланованому її розробниками вигляді ставиться критично.

Про це на питання ІБ “Сек'юріті ЮЕй” відповів перший заступник голови ДСНС України Сергій Данилюк під час інтернет-конференції, яка відбулася 11 квітня о 16.00 на базі інтернет-ресурсу Пресс-центр ЛІГАбізнесІнформ.

“Ми категорично проти того, щоб сигнал, який отримують пультовими на місцях, проходив через Київ і з Києва вертався назад на місця. Це є неприпустимим, оскільки дійсно може збільшувати час проходження сигналу та збільшує ймовірність непроходження цього сигналу вчасно через можливе зовнішнє втручання у систему”, - заявив пан Данилюк.

Також Сергій Леонідович зазначив, що задля вдосконалення вищевказаного проекту та визначення його ролі і місця в “Системі 112” в ДСНС створена відповідна робоча група.

Опубліковано в суспільство
Детальніше ...