安全防范技术课件

安全防范技术2008年5月第四章火灾报警技术

采用现代科学技术，对火灾做到早期预防、早期报警、早期扑救是避免火灾发生和减少火灾损失的最有效的方法之一。在这章中，对火灾自动报警系统的各部组成、工作原理及安装加以介绍。火灾报警系统概述火灾自动报警系统的形式多种多样，控制功能有多有少，控制范围有大有小.一个现代化的比较完善的火灾自动报警系统，通常都由触发装置、火灾报警装置、火灾警报装置和其他辅助功能的装置组成。火灾报警控制器

为火灾探测器供电、接收、显示和传递火灾报警等信号，对自动消防等装置发出控制信号的报警装置。1、供给火灾探测器高稳定电源；2、监视传输导线有无断线；3、保证火灾探测器长期、稳定、有效地工作。向智能化、体积小、功能强、控制灵活、安全可靠方向发展。火灾警报装置

以声、光方式向报警区域发出火灾警报信号。消防控制装置能自动或手动启动相关消防设备并显示其状态的设备。包括：自动灭火系统的控制装置，室内消火栓系统的控制装置，防烟排烟系统及空调通风系统的控制装置，常开防火门、防火卷帘的控制装置，电梯回降控制装置，以及火灾应急广播、火灾警报装置、消防通信设备、火灾应急照明与疏散指示标志的控制装置等。火灾报警系统的基本形式（一）火灾自动报警系统的基本形式1、区域报警系统2、集中报警系统3、控制中心报警系统（二）报警区域与探测区域1、将警戒范围按防火分区或楼层划分的部分空间，是设置区域火灾报警控制器的基本单元。2、探测区域是按照探测火灾的部位划分的单元，是火灾探测部位编号的基本单元。区域性火灾自动报警系统

这是小型简单的火灾自动报警系统。这种区域报警系统是一个区域设置一个火灾自动报警控制器。区域-集中火灾自动报警系统这是中型火灾自动报警系统。在区域—集中火灾自动报警系统中，几个防火区域设置几个区域火灾报警控制器，最后由集中火灾报警控制器进行集中监控管理。可以对多个防火区域进行统一的监控。

火灾报警系统的基本工作过程

探测器不断地向所监测现场烟雾浓度、温度等，反馈给报警控制器，控制器比较、判断。当发生火灾时，报警，显示、储存等。火灾报警控制器的基本功能

接收火警信号，运算、处理后对认定火灾发出火警信号。启动报警、灭火联动装置、连锁减灾系统。1．火灾报警：接收火警信号报警，显示报警地址。2．自动巡检、测试、故障报警。3．时钟锁定，火警优先。4．调显火警地址。自动打印。5．联动控制：分“自动”和“手动”两种方式。6．阈值设定。7．切换电源。火灾报警控制器的基本组成

1．电源部分。2．主机部分：将火灾探测器传来的信号进行处理、报警并中继的作用。从原理上讲，就是收集探测源信号。同时，为了功能扩展、方便使用，增加键盘、显示、输出联动控制、通信、打印等。火灾自动消防联动控制

探测到火灾信号后，自动切除报警区域内有关的空调器，关闭管道上的防火阀，停止换风机，开启管道的排烟阀，自动关闭电动防火门、防火卷帘门，按顺序切断非消防用电源，接通事故照明及疏散标志灯，停运除消防电梯外的全部电梯，通过中心的控制器，启动灭火系统，自动灭火。分集中控制、分散与集中控制相结合两种形式，控制方式有联动、非联动和二者相结合三种方式。自动喷淋灭火系统

按喷头形式，可分为闭式、开式两种；前者又可分为多种形式，其中湿式喷淋灭火系统应用最广泛。发生火情时，该区内的闭式喷头的热敏组件受热破裂，喷头喷水灭火；水流指示器动作，发出开启信号，由喷水报警箱接收，延时l0s判别信号后，发出报警信号，并显示失火回路及地点；启动喷淋加压泵或喷淋水泵，提供迅速扑灭火源所需水量和水压。考虑备用泵，以保障系统工作可靠。

卤代烷灭火系统

用于建筑物内不适宜用水灭火重要的场所，通过火灾探测报警系统来进行联动操纵，实现自动灭火。卤代烷灭火剂有1211和1301，灭火效率高、灭火速度快、灭火后不留痕迹、电绝缘性好、腐蚀性极小、便于贮存且久贮不变质等优点。但有毒性，价格高；破坏臭氧层。可用二氧化碳等来替代。火灾事故广播与警报、非消防电源及电梯应急控制系统

探测到火警，送给火灾报警控制器，人工确认后，通过广播控制器启动或关闭相应的扬声器；启动警报器。要求能同时进行手动操作。强切非消防用电电源的控制目的是减轻火势的继续发展，减少在用消火栓灭火时造成触电伤亡事故。在火灾初期，慎重强切照明电源。确认火灾后，先切断空调及与消防无关的通风系统的电源。强启应急疏散照明，切断火区的照明电源，随着火势的发展有步骤地切断电源，减少混乱局面。根据火情强制除消防电梯以外的其他所有电梯依次停于底层，并切断其电源。第二节火灾探测器

监视与火灾有关的物理或化学现象。提供合适的信号以通报火警或操作自动消防设施，经判定后出警报。根据火灾早期产生的烟雾、温度、光、气体等特征，现已研制出四大类常用的火灾探测器。感烟式火灾探测器

火灾初期，物质处于阴燃阶段，产生大量烟雾。是早期火灾的重要特征之一，将探测部位烟雾浓度的变化转换为电信号实现报警目的。有离子感烟式、光电感烟式、红外光束线型感烟式等几种类型。应用最广泛。

离子感烟式火灾探测器工作原理媚241不断放射α射线，撞击空气分子电离成正/负离子。电极间加上电压后，离子在电场作用下定向运动，形成电流。电流大小受烟雾浓度的影响、浓度越大，电流越小。原因是：离子吸附烟雾粒子，运动速度减慢；烟雾减弱了α射线电离能力。无烟雾时，电离室导电能力一定，V1、V2和C点电位恒定。发生火灾烟雾时，检测电离室导电能力变小，Vc发生变化，发出报警信号。这种离子感烟报警器具有灵敏度高、安全、可靠的特点，但对环境要求较高，有些场合不能应用。光电感烟式灭灾报警器光电感烟式火灾探测器根据其将烟雾信息转变为电信号的工作原理的不同，可以分为遮光式和散射光式两种类型。前一种方式目前较少采用，而后一种获得广泛应用。红外线感烟式火灾探测器由对向安装的红外发射器和红外接收器组成。发射器发射周期性红外辐射脉冲（周期约为8毫秒、脉宽为15微秒左右）。红外辐射经光学系统形成近似为平行光束穿过被保护区，在接收器处形成一个较大的弥散区。再经过光学系统聚焦后，由光电探测器接收，再经检波器检波后变为一定大小的直流电平。当烟雾出现在光束路径上时，对红外光吸收、遮挡和散射，使到达接收器的红外辐射通量减弱，检波器输出的直流电平发生变化,便可向报警控制器发出报警信号。

这种红外光感烟火灾探测器有可靠性高、成本低的特点，但需经常保持清洁，否则会引起误报。激光感烟式火灾探测器

激光感烟火灾探测器的工作原理与红外光感烟火灾探测器十分相似，只是光源不是红外线发光管而是半导体激光发生器。激光发生器在激光脉冲调制电源的激发下，发出激光束，经过光学系统后，由光电接收器转换为电信号。当烟雾遮挡激光束时，接收到的激光强度有所减弱，就可以发出火灾报警信号。激光感烟探测器要比红外光感烟探测器的警戒距离大得多，这是由激光的基本性质所决定的，但这种探测器造价比较高。

感烟式火灾探测器的特点、灵敏度

具有响应速度快，能及早发现火情，有利于火灾早期扑救的特点。但是探测器易受外界因素影响，如风速、灰尘以及电路的噪声干扰等，而引起误报警。分为高、中、低三级灵敏度。感温式火灾探测器以火灾发生时释放出的热量使周围温度升高这一现象来作为探测依据的。因此，又叫热探测器。它虽不是理想的火灾早期报警探测器，但在火灾报警系统中也是必不可少的。目前应用也比较多。

按工作原理的不同，可分为定温式、差温式、差定温式3种类型。

定温式火灾探测器

定温式火灾探测器的功能是探测环境温度升高的变化。当环境温度升高到规定的温度时，探测器即可发出报警信号。定温式火灾探测器中的核心部件是感温敏感元件。根据所使用的敏感元件的不同，又可分为双金属片型、易熔金属片型、热敏电阻型、热敏电缆型等多种类型。点型定温式火灾探测器是相对线型而言的，点型警戒的区域为一个点，线型警戒区域为一条线。双金属片型定温式火灾探测器

主要元件是一个被压合在一起的双金属I（膨胀系数不同）片。常温下为直形，受热后，因膨胀系数不同会产生弯曲，使触点闭合。当有火灾发生，环境温度升高时，双金属片弯曲。当温度升高到一定值时，使A、B两触点闭合，从而产生报警信号。易熔全属型定温式火灾探测器

用低熔点的易熔金属，如铅、铋、锡、镉等按一定的比例制成合金，可在60-70℃左右时熔化。火灾发生时，环境温度升高，使低熔点的合金熔化，导致触点闭合，从而发出火灾报警信号。热敏电阻型定温式火灾探测器

此探测器由热敏电阻分压器构成。U为定值，R1为普通电阻，Rt为热敏电阻，常温下R、Rt阻值一定，B点电位一定，当发生火灾，环境温度升高使Rt阻值减小时，B点电位发生变化，当电位变化到一定的阈值时，在其他元器件的作用下，便可输出报警信号。

线型定温式火灾探测器

线性定温式火灾探测器的探测区是一条线型分布的有较大长度范围的探测区。1.气体填料型：在细铜、不锈钢、尼龙管内充以空气或填料。发生火灾过热时，管内气体或填料膨胀，管头气室膜片凸起，电路触点接通，发出火警信号。2.热敏同轴电缆型：内、外导体之间的绝缘物是用特殊材料制成的，受热达到一定温度时，具导体性能。内、外导体短路，发出火灾报警信号。3.热敏双芯电缆型：两根裹以热敏易熔绝缘材料的金属导线交织着扭在一起。火灾遇热，热敏材料的电阻变得很小，绝缘材料转换为导体，甚至熔化，致使金属导线短路报警。

差温式火灾探测器

差温式火灾探测器的功能是探测环境温度升高速率的变化。当火灾发生时，引起环境温度的上升速率大大超过正常情况下的环境温升速率时，探测器即可发出火灾报警信号。根据其结构及工作原理的不同，差温式火灾探测器可分为金属膜盒式（机械式）、热敏电阻式（电子式）、空气管线等多种类型。有线型和点型两种结构。空气管线型环境温度升高，空气管内的空气膨胀，压力升高，气体通过泄漏孔排出。当温度速率超过某值时，迅速膨胀的气体来不及排出，管内的气压升高，膜片膨胀，使电气触点闭合报警。金属膜盒型差温火灾探测器

在空气室内有一个金属的弹性膜片，在正常环境温升的情况下，虽然空气室的空气会受热膨胀，但空气可以从毛细孔排出；因此膜片不动，与触点不会接触。当发生灭灾，环境温升很快时，泄气孔来不及向外排泄空气，促使膜片向上运动。当温升达到一定速率时，空气室的空气即可推动膜片与触点闭合，从而产生报警。

热敏电阻型差温火灾探测器

Rt1、Rt2均为热敏电阻。Rt1装在特制的隔热金属盒内，其阻值对外界环境急剧温升变化不敏感。Rt2就安放在探测器的外壳上，其阻值对外界环境温升变化很敏感。常温下Rtl、Rt2为定值，B点电位一定，当环境温度缓慢变化时，热敏电阻Rt1,Rt2的阻值会发生同样的变化，B点电位相对稳定，当发生火灾环境温升速率急剧增加时，Rt2的阻值会明显下降，而Rt1的阻值仍可基本不变，这样B点电位发生变化，当变化达到一定阈值时，便可在其他元器件的作用下发生报警信号。差温式火灾探测器

定温式火灾探测器对环境要求较严格，有些场合不能应用；差温式火灾探测器只检测温升速率。都有误报和漏报情况的发生。差定温式火灾探测器，是前两种探测器以一定的方式结合在一起。同时具有定温和差温报警的功能，提高了探测器工作的可靠性，有效地防止了漏报。根据其结构及工作原理的不同，可分为金属膜盒式、双金属片式、热敏电阻式等多种类型。金属膜盒型差定温火灾探测器

在原有的差温火灾探测的空气室内又增加了一个金属弹簧片和易熔合金块。金属弹簧片的一端固定，另一端被易挤合金块顶住。当环境温度达到标定值时，低熔点的合金块熔化，弹簧片弹起与上方的弹性膜片接触，并推动膜片B上移，与触点A相通，即可发出火灾报警信号。该种差定温火灾探测器的缺点是其定温探测部分的易熔金属块只能一次性使用，一旦发出定温报警信号，就不能自行复原。电子型差定温火灾探测器两只NTC热敏电阻，参考电阻R2密封在探测器内部。R2、R3差温特性，R1、R3定温特性。当阈值电路A输入端电位达到闭值时，其输出信号促使双稳态电路B翻转。双金属片盒式可复位型差温火灾探测器定温部分为一双金属片，在标定的温度下可因弯曲度达到一定程度，从而通过推杆，推动金属膜片，使触点接通，而发出定温火灾报警信号。差温部分由吸热罩、金属膜片、泄气管组合成气室。气室内的压力随温度的开高而增大，金肩膜片受挤向外变形，推动触点接通，而发出差温火灾报警信号。

气室内设计的泄气管、可使环境温升速率在低于10C／分时，因气室内的室气可以通过此管与大气相通，因而使气室内外压力保持平衡，从而避免了由子非火灾因素造成的环境低温升速率的变化，而出现的误报警的现象。

感温式火灾探测器的灵敏度及特点

探测器达到动作温度（或温升速率）时发出报警信号所需时间的快慢，分为Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级，用绿色、黄色和红色表示。Ⅰ级灵敏度：54℃＜动作温度＜62℃标志绿色Ⅱ级灵敏度：54℃＜动作温度＜70℃标志黄色Ⅲ级灵敏度：54℃＜动作温度＜78℃标志红色差温探测器的灵敏度没有分级。结构简单，价格低廉，某些类型不配置电路也能工作，可靠性较感烟探测器高，对环境要求低，对初期火灾响应迟钝。感光式火灾探测器

对火焰中特定波段中的电磁辐射（红外、可见和紫外谱带）敏感的火灾探测器。响应波长低于400nm辐射能通量的紫外探测器，响应波长高于700nm辐射能通量的红外探测器。对快速发生的火灾或爆炸能够及时响应，是对这类火灾早期通报火警的理想探测器。

紫外线火焰

探测器紫外线火焰探测器是用来探测波长在4000埃（1埃＝10-10米）以下的紫外辐射光的。此种探测器的特点是反应速度快、抗干扰能力强、耐高温，适用于工业企业中对各种易燃易爆场合的火灾探测报警。紫外线火焰探测器

工作原理紫外光敏管玻壳内，充氢气和氦气，并设置两根电极,加上工作电压（200-300伏）。当紫外光敏管接收到紫外光辐射时，电极发射出电子。电子被极间电场加速后又与壳内气体分子相互碰撞，致使气体分子大量电离(雪崩放电过程)。此时，紫外光敏管由截止状态转变为导通状态。紫外光越强，产生的导电电流也就越大，促使电子线路的开关开闭，紫外光敏管的极间进行反复充发电。因此产生了一系列的电脉冲。其频率与紫外线的强度成正比。将此脉冲电信号经电子线路处理后，即可得到与紫外线辐射强度成正比的直流电压，当此电压超过规定的阑值电压时，就可触发报警控制器发出火灾报警信号。红外线感光式火灾探测器

红外线火焰探测器一般是用来探测波长在70000埃以上的红外辐射光的。为了扩大探测器的视场角，在探测器内可以120度间隔角安装3个红外光敏元件，并将它们并联地接到电路中。这种探测器的特点是比紫外线火焰探测器的探测区域大，探测距离远，并且在烟雾弥漫的火场仍可对火焰报警，这是因为红外光波长长，绕射性强。

红外线火焰探测器工作原理

探测器前方的红外滤光透镜只让一定波长范围内的红外光通过，而滤除掉红外线以外的光谱成分。锗片可以更好地滤除掉可见光。经滤光后的红外光照射在探测器内的红外光敏元件上（硫化铅或硫化镐光电池等），它们可以将红外光信号转变为相应强度的电信号。经电路放大和处理之后，即可用来触发报警。为了避免非火焰的红外线辐射使探测器产生误报，电路中往往采用一个频率选择放大器，它只对火焰发出的具有一定频率的红外光辐射所产生的信号予以放大。感光式火灾探测器的特点

对物质燃烧火焰的光谱、强度和火焰闪烁频率敏感的探测器。响应速度快，适用突然起火无烟的易燃易爆场所。不受环境影响，可在户外使用。性能稳定、可靠、探测方位准确。属被动型。可燃气体探测器探测空气中可燃气体的含量。有效地探测煤气、液化石油气、然气、一氧化碳等多种可燃性气体的微量泄漏。适用于石油、化工、煤炭、电力、冶金、电子等工业企业，以及煤气厂、液化石油气站、氢气站等生产和贮存可燃性气体的场所。分为气敏半导体型、催化燃烧型、光电型及固体电介质型等多种类型。气敏半导体型可燃气体探测器

氧化锌(Zn0)或氧化锡(Sno2)中添加Pt、Pa、稀土元素或过渡族元素，在高温下烧结成多晶体。在适当工作温度下（250-300℃），遇可燃气体泄漏时，阻值将会减小，将探测到的可燃气体的浓度转变成为相应强度的电信号。达到一定浓度时，即可触发报警。

催化燃烧型可燃气体探测器

在铂丝催化元件表面覆盖一层氧化铝。给铂丝通电使催化剂表面温度达300℃。可燃性气体产生“接触式无焰燃烧”，产生的热量使铂丝的温度升高，引起电阻值发生变化。将探测到的可燃气体的浓度转变成为相应强度的电信号。达到一定浓度时，即可触发报警

其它可燃气体探测器作用及原理热导原理：利用被测气体与纯净空气导热性的差异和金属氧化物表面燃烧的特性，将被测气体浓度转换成热丝温度或电阻的变化达到测定气体浓度的目的。三端电化学原理：电池内安置3个电极并施加一定的极化电压，以透气薄膜同外部隔开，被测气体通过此膜达到工作电极，氧化还原反应，产生与气体浓度成正比的输出电流。总线制系统概述

早期火灾自动报警控制系统均采用分线制。每只探测器和报警控制器之间都分别需要有2一4根的连线。分线制系统不适应智能化、网络化、多功能化方向的发展。例如，在大型的火灾自动报警系统中（火灾探测器达上千只），系统布线的数量相当可观，大大增加了系统工程施工安装的工作量和造价，也给维护工作带来了不便。而且，采用分线制系统的功能比较单一，信息单向传送，系统配置不灵活。系统扩容时还要再增加线路。基于上述原因，目前分线制系统已逐步被总线制系统所取代。国外对总线制系统的研究大约始于70年代中后期，我国于80年代末首次在火灾自动报警系统中采用了总线制方案，并于最近几年逐步向推广普及方向发展。特点、响应性、适用场所特点：点型结构，输出信号的处理多采用阈值比较方式。响应性：1、火灾产生的一氧化碳往往先于火焰或烟出现，因此，可提供最早期的火灾报警。2、半导体气体探测器能探测远小于一般火灾的低浓度的一氧化碳（百万分之几），对探测火灾是一个有利的因素。3、一氧化碳半导体气体探测器对各种火灾具有较普遍的响应性，这是其他火灾探测器无法比拟的。4、半导体气体探测器结构简单，对大气酸性物质有一定抵御能力，体积较小，且坚固，成本较低。适应性：广泛地应用于溶剂仓库、压气机站、炼油厂、输油输气管道等场所的可燃性气体探测，同时也用于预防潜在的爆炸或毒气对工业场所及民用建筑场所。第三节新技术应用与发展一、图像型火灾探测技术基于实时影像的火灾探测模式，将摄影测量、图像处理、计算机多媒体应用于火灾探测与联动控制。研究火灾中各种物理现象在图像上的表现，明显区别于火灾以外的其他物理现象。用摄像机进行火灾探测，免受空间高度和气流的影响，配有防护罩消除粉尘影响，多重判据克服判据单一的困难。基本消除了复杂、恶劣环境因素对火灾探测系统的影响。（二）吸气式火灾探测技术为重要场所超早期报警，开发高灵敏度吸气式感烟火灾探测报警系统。改被动等烟为吸气方式，采用特殊检测室，高强度光源和高灵敏的光接收器件，使灵敏度增加了几百倍。国际定义：通过管道抽取被保护空间空气样本到中心检测点以监视被保护空间内烟雾存在与否的火灾探测器。气泵抽样空气样本。滤除灰尘等大颗粒。（HSSD探测器采用激光光源，直接对空气粒子记数，不需过滤）。测量室有测量光源及光接收器。烟粒子作用光束产生散射，接收散射的光信号，测得散射光强变化或光信号脉冲数测量出空气样本中烟粒子量。信号处理后，与报警阈值比较，给出报警信号。（三）智能火灾报警技术1、突破火灾探测报警的范畴，可与其他系统合并成一个整体。2、采用专用芯片的模拟量探测器。实施自动补偿。3、采用计算机技术和网络结构。软件编程替代硬件组合，提高灵活性，可修改性