Способ обнаружения возгораний

(22) Заявлено 20, 02.81 (21) 3250881/18" 2 Й О 08 В 17/00 с присоединением заявки РЙ(23) Приоритетю Воударстеевид комнтет СССР но делам нзобретеннй и отерытнЯ(72) Авторы изобретения нститут экспериментальной метеоролоаучно-исследовательский институт пробороны(1) Заявители 5 Й) СПОСОБ ОБНАРУЖЕНИЯ ВОЗГОРАНИ к технике ожет быть лужбе для ранней открытого анного технического то, что частицы укав значительной стеевому фону окружаю- ожет привести к ложю датика по причиИзобретение относитсяпожарной сигнализации ииспользовано в пожарнойобнаружения возгораний нстадии, еще до появпенияпламени. Известен способ обнаружения опасного перегрева аппаратуры с помощью ионизационных пожарных извещателей, заключающийся в нанесении на материал 1 о изкоторого выполнена та или иная конструкция, специального вещества, температура возгонки (,или испарения) которого выше температуры нормаль- НОГО функционирОвания конструкции 1 15 но ниже температуры, при которой данная конструкция уже находится в пожароопасном состоянии (,1 3.Недостатком этого способа является то, что для сложных конструкций, 20 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 пожара2 3Недостатком дрешения являетсязанного размерапени присущи пылщей среды. Это мному срабатывани,не связанной с возгоранием, например из-за большой концентрации бытовой пыли. Кроме того, не все материалы, способные к возгоранию, выделяют при разогреве и последующейтермодеструкции частицы размеров более 1 мкм.Цель изобретения - повышение надежностй обнаружения возгораний ирасширение Функциональных возможностей,Поставленная цель достигается тем,что измеряют в интервале размеровчастиц 0,01-0,1 мкм концентрацииаэрозольных частиц двух размерныхФракций, для которых отношение полуширины фракции к среднему диаметруаэрозольных частиц находится в пре-делах 0,1-0,3, сравнивают измеренные концентрации и по результатамсравнения определяют степень пожа"роопасности и вид материала, подвергшегося нагреву,На фиг, 1 и 2 приведены графикиизмерений концентрации частиц размером 0,01-0,018 мкм, выделяющихсяв воздух при нагреве различных материалов до 250 оС при этом кривая1 характеризует стеклотекстолит,2 - древесину, 3 - полиэтилен, 4 резину, 5 - поливинилхлорид, 6 - фоновый аэрозоль в производственныхпомещениях 1 категории),Как видно иэ этих данных, осуществить надежный контроль пожароопасного состояния путем измеренияконцентрации частиц размером болеемкм как в прототипе) не всегдаоказывается возможным,Так концентрации частиц при нагреве таких широкораспространенныхматериалов как стеклопластик, древесина полиэтилен оказываются нижеили же одного порядка с соответствующей концентрацией частиц Фоновогоаэрозоля. В то же время концентрациичастиц с размерами в интервале 0,010,1 мкм оказываются, как показываютизмерения, всегда больше в 10-1000раз, чем концентрации фоновых частицсоответствующих размеров, Таким образом, переход от измерения частицразмером более 1 мкм к измерениючастиц размером 0,01-0,1 мкм даетповышение достоверности обнаруженийранней стадии возгорания;Результаты экспериментов показывают также, что для каждого вида материала отношение концентраций частиц, измеренных для двух соседнихразмерных Фракций относительной полушириной 0,1-0,3,является достаточнострого определенной величиной, при чем практически независимой от температуры нагрева материала. Так, например, в случаеизмерения концентрации частиц фракций 0,01-0,018 и0,018-0,026 мкм, среднее отношение 1 О упомянутых концентраций (И 1/И.1) принимает довольно определенное значениеот 1 до 10, позволяющее уверенно отличить один материал от другого. Винтервалах размеров частиц менее 5 0,01 и более 0,10 мкм ) получить устойчивые и однозначные отношения М 112не удается. 8 области размеров, менее0,01 мкм, отношение й/Мфлуктуирует в пределах503 для одного и того 2 О же материала и температуры нагрева.В области размеров более О, 1 мкм недостигается однозначной связи отношения концентраций с материалом частиц.Физически этот эффект объясняется 25 тем, что на Формирование спектра размеров частиц у поверхности разделанагретый материал - газ оказываютвлияние структура и химический состав материала, механизм обраэова- ЗО ния частиц и другие специфическиеФакторы.Так, например, материалы типаполихлорвинила, органическое стеклои др. вначале начинают плавиться с 35обычным испарением основного вещества. Далее у поверхности раздела материал-гаэ в газовой Фазе создаетсяпересыщение по испарившемуся мономеру и происходит спонтанная кон- О денсация продуктов деструкции ваэразольные частицы, размером 0,00 10,1 мкм, которые затем укрупняютсяза счет процессов конденсационногороста и коагуляции, Другие полимерные материалы дерево, полиэтилени др) при нагреве выделяют частицыза счет распада и коагуляции макромолекул и механической деформацииполимерных каркасов. Третьи - резина, стеклотекстолит и др. - за счет 5 Оодновременного дейст.вия механизмовконденсации и механического разрушения поверхности. Все эти факторыприводят к существенным отличиямв спектрах размеров частиц и особен но в области 0,01-0,1 мкм.Ограничение относительной полуширины измеряемых фракций значениемЬ 0/0=0,1-03 где О - средний раз5 9608мер фракции, дО - полуширина фракции, обусловлена следующими особенностями Функций распределения размеров аэрозольных продуктов термодеструкции; флуктуациями концентрации 5частиц в очень узких интервалах, когда ЬО /О0,1, что обусловлено восновном статистическими причинами;падением способности разрешать видматериала при увеличении относитель Оной ширины фракций более 0,3,Далее, зная концентрацию частицодной из упомянутых размерных Фракций в интервале 0,01-0,1 мкм и видматериала, подв ргнутого нагреву, мож но определить его температуру. Дляэтого используют тот факт, что повышение температуры до значений не вы"ше температуры воспламенения материалов вызывает увеличение концентрации 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) Ии поливинилхпорида (кривая 8), Каквидно существует однозначная связьконцентрации частиц от температурынагрева в диапазоне 100-300 в О, чтопозволяет оценивать температуру мате- щриала по концентрации фракций частицс размерами 0,01-0,1 мкм в охраняемой зоне.Измерение концентраций частиц узких размерных фракций в охраняемойзоне возможно осуществить с помощьюизвестных средств: электростатических и фотоэлектрических сцетциков аэрозолей. Устройство для об"наружения возгораний на ранней ихстадии по предлагаемому способу содержит блок памяти, в который заложены сведения о фоновой концентрацииаэрозольных частиц с размерами 0,010,10 мкм, а также данные о величинах й/Ндля тех пожароопасных материалов, которые находятся в охраняемой зоне, например данные для материалов изоляции электрических кабелей и машин,Способ обнаружения возгораний осуИществляется следующим образом.В охраняемой зоне осуществляютнепрерывное или периодическое изме.рение концентрации аэрозольных частиц двух соседних размерных фракций 77 6относительной полушириной 0,1-03Указанные фракции не должны выходить за пределы интервала размеров частиц0,01-0,1 мкм. Полученные значения концентрации вначале сравнивают с тарировочными значениями концентрацийФонового 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 ( тарировоцными ) 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,.указан- .ных Фракций размеров, вид материала итарировоцную зависимость концентрациичастиц 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 концентрацийаэрозольных частиц материала контролируемого объекта, о т л и ч а ющ и й с я . 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 среднемудиаметру аэрозольных частиц находится в пределах 0,1-0,3,сравнивают измеренные концентрации и порезультатам сравнения определяютстепень пожароопасности и вид материала, подвергшегося нагреву.Истоцники информации,:принятые во внимание при экспертизе1, Патент США И 377 ЬОЙЙ,кл, 250-389, опублик, 1976,2. Патент франции И 2225793,кл. а 08 В 17/12, опублик. 197(прототип).