АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ ПРИБОРОВ КОНТРОЛЯ ЗАДЫМЛЕННОСТИ ВОЗДУШНОЙ СРЕДЫ

Даже в XXI веке проблема обеспечения надежной пожарной безопасности остается актуальной. Так, в России за январь-сентябрь 2014 года зарегистрировано 109009 пожаров, 6831 погибших при пожаре. Прямой материальный ущерб от пожаров достигает 11661354 тыс. руб. [3].

С проблемами противопожарной безопасности тесно связан контроль материалов, используемых при строительстве, капитальных ремонтах, энергоснабжении промышленных, гражданских и коммерческих зданий.

«К кабелям, эксплуатирующимся в пожароопасных местах (шахты, электростанции, нефтехимические, общественные здания и т. д.) предъявляются повышенные требования к нераспространению горения, пониженному дымо- и газовыделению, токсичности продуктов горения. Статистические данные свидетельствуют, что одной из основных причин пожаров является возгорание кабельных изделий, а гибель людей происходит при отравлении продуктами горения» [1].

Опасность, возникающая при задымлении, состоит в следующем:

·     наличие токсичных газов (пример – окись углерода), возможно наличие наркотических (цианистый водород) и раздражающих (кислотные) веществ;

·     низкий уровень кислорода, который приводит к асфиксии;

·     высокая температура продуктов сгорания, что приводит к тепловому облучению;

·     плохая видимость.

Таким образом, задачами данной работы являются анализ существующих методов испытаний на задымленность при горении кабелей, выявление недостатков установок для контроля плотности дыма при горении кабеля для их соответствующего усовершенствования.

Установки для измерения содержания взвешенных в газе жидких и твердых веществ (дымомеры) бывают двух видов: расположенные вне потока анализируемого газа и введенные непосредственно в поток газа.

Расположенные вне потока анализируемого газа дымомеры работают по следующей схеме (рис. 1):

Рисунок 1. Устройство дымомера с искусственным подводом газа

Из дымохода 5 с помощью эжектора 6 газ искусственно подается в систему измерения и выводится снова в дымоход. В состав дымомера входят источник света 1, приемник светового излучения 2, линзы 3 и 4.

Расположение чувствительного фотоэлемента вне потока анализируемого газа особенно целесообразно при определении интенсивности дыма в топочных газах, поскольку при этом исключается неблагоприятное влияние высокой температуры. Кроме того, устройство можно легко чистить от сажи и других механических примесей.

Недостатком является то, что дымомер содержит дополнительную сложную конструкцию (эжекторы для всасывания анализируемого газа) и имеет ограниченную точность, связанную с тем, что концентрация взвешенных частиц в кювете чувствительного фотоэлемента отличается от действительной концентрации в основном дымоходе. Это отличие является источником погрешности измерения плотности дыма.

Дымомер, введенный непосредственно в поток газа, и схема его работы представлены на рисунке 2.

Рисунок 2. Устройство дымомера, введенного непосредственно в поток газа

Дымомер работает следующим образом: поток лучей из источника света 1 проходит через линзу 2, отражается от зеркала 3, установленного непосредственно в дымоходе 8, и попадает на приемник света 5 через линзу 4. Корпус 7, в котором находится система измерения, отделяется перегородкой 6 от сажи и различных примесей.

Положительной стороной такой конструкции является легкость монтажа и удобство настройки оптической части чувствительного элемента.

Основным недостатком является то, что устройство не содержит устройства очистки зеркала и стекла или устройств коррекции коэффициента усиления фотоприемника с усилителем, вследствие чего загрязнение зеркала и стеклянной перегородки является источником погрешности.

Всем дымомерам присущ один недостаток – на результат измерения оказывает влияние фон, который попадает в дымоход. Кроме того, при малых размерах канала измерения оказывает влияние неравномерность задымленности.

В методике контроля задымленности воздушной среды при горении кабеля (ГОСТ IEC 61034-1-2011) частично решена проблема влияния неравномерности задымленности за счет увеличения канала измерения (объем испытательной камеры 27 м3) [2].

Рисунок 3. Устройство для контроля задымленности

Устройство для контроля задымленности работает следующим образом: поток лучей из источника света 1 проходит через камеру и попадает в приемник излучения 7. Внутри камеры 6 находится воздушный экран 2, закрывающий источник пламени в поддоне 4 и горящий кабель, закрепленный на опорах 5, от потока воздуха из вентилятора 3. Вентилятор 3 способствует равномерному распределению дыма внутри испытательной камеры.

Недостатком данного устройства является то, что на точность измерения оказывают влияние факторы, которые обусловлены использованием преобразования и усиления постоянного сигнала, а именно высокий уровень шумов, влияние подсветки и фона. Недостатком также являются большие габариты испытательной камеры, которые выполнены для повышения чувствительности фотометрической системы, поскольку это увеличивает длину контролируемого участка задымления. Очевидно, если будет повышена точность, исключено влияние различных факторов, то габариты системы можно уменьшить. Кроме того необходимо отметить, что при большом объеме камеры задымление контролируется только на отдельном отрезке.

Из анализа существующих приборов контроля задымленности следует, что основным недостатком является ограниченная точность измерений, связанная с нестабильностью оптико-электронного тракта, с влиянием фона и внутренних шумов фотоприемников.

Необходимо разработать прибор, который бы исключал влияние факторов на точность измерений: фона, разницы температуры окружающей среды. Поэтому для выбора технического решения необходимо провести предварительный анализ физических основ измерения задымленности, на его основе разработать устройство с повышенной точностью.

Список литературы:

1. Довженко И.Г. Пластикаты с низкой пожарной опасностью типа ПП (торговое название “LOWSGRAN”) / И.Г. Довженко // Наука и техника. – 2003. – № 6. – С. 12–14.
2. Измерение плотности дыма при горении кабелей в заданных условиях. Ч. 1. Испытательное оборудование: ГОСТ IEC 61034-1-2011; введ. 01.01.2013. – Москва: Стандартинформ, 2014. – 17 с. – (Межгосударственный стандарт).
3. Сводка МЧС и происшествий – [Электронный ресурс] / МЧС России. – 2014. – Режим доступа: http: //www.mchs.gov.ru/operationalpage/digest/2014/ (Lата обращения: 26.02.2015).