Содержание Введение ....................................................................................................................... 4 1 Ионизационные датчики ......................................................................................... 5 1.1 Ионизационные датчики дыма ........................................................................ 5 1.2 Ионизационные датчики пламени ................................................................... 7 2. Описание ионизационных датчиков дыма и пламени ........................................ 9 2.1 Датчики-реле контроля пламени ДПЗ-71 ....................................................... 9 2.2 Извещатель пожарный радиоизотопный ИП-211-1..................................... 11 2.3 Извещатель пожарный радиоизотопный ИП-211-2..................................... 13 2.4 Датчики-реле контроля пламени Парус-002УФ-1/220Е ............................. 15 2.5 Ионизационный датчик дыма HIS 07............................................................ 17 Заключение ................................................................................................................ 19 Список используемых источников .......................................................................... 20 Введение На сегодняшний день ионизационные датчики являются неоспоримыми флагманами в системе пожарной сигнализации. Непосредственная фиксация появления дыма и мониторинг помещений на возможность возгорания на самой ранней стадии возникновения значительно снижает ущерб, являющий собой следствие возгорания, а значит делает применение средств пожарной автоматики действительно эффективным. На данный момент на современном отечественном рынке пожарных извещателей представлен широкий спектр производителей, от чего сделать выбор становится все сложнее, поскольку на него влияет не только цена, но и требования заказчика и монтажной организации, которая будет производить настройку и установку оборудования. А значит, прежде всего, необходимо углубиться в принципы работы извещателей, их основные типа конструктивные особенности. Цель курсовой работы: Рассмотреть тему ионизационные датчика дыма и пламени и раскрыть ее. Задачи: • Провести обзор выбранных датчиков • Описать конструкцию выбранных датчиков • Описать их технические и метрологические характеристики • Описать назначение и принцип действия 4 и 1 Ионизационные датчики 1.1 Ионизационные датчики дыма Функционирование ионизационных извещателей основано по принципу уменьшения ионной проводимости воздуха в момент появления дыма (ионы – это молекулы воздуха, заряд которых отличается от нейтрального). Естественная, природная ионизация воздуха крайне низкая и нестабильная, и именно по этой причине в зоне обнаружения извещателя с помощью источника ионизирующего излучения искусственно создается многократно превышающая фоновое значение ионизация. Ионизационный дымовой извещатель состоит из корпуса, в котором проделаны отверстия специального профиля исключающее возможность негативного воздействия воздушных потоков. Внутри корпуса установлена плата с электронными компонентами, которые осуществляют обработку поступившей от чувствительных сенсоров информации, связь с приемноконтрольным прибором, а также производят адресацию отправляемых сигналов. С другой стороны печатной платы находится ионизационная камера, состоящая из двух отсеков: внешнего дымового и внутреннего контрольного. Внешний дымовой отсек имеет выпускные щели для поступления дыма, они забраны защитной решеткой, предотвращающей попадание внутрь насекомых. Кронштейн, на котором крепится источник радиоактивного излучения, представляет собой положительно заряженную пластину, внешний дымовой отсек, соответственно, отрицательную. Радиоактивный элемент, америций 241, помещен во внутреннем отсеке. Его ионизационное излучение проникает через оба отсека, генерируя незначительный ток. Если частицы дыма попадут в дымовую камеру, то заряженные ионы притянуться к ним и сила тока, протекающего через камеры, снизится. Интегральная аналого-цифровая схема проанализирует силу и интенсивность снижение тока и сравнит их с пороговыми значениями. При превышении показателей устройство подаст сигнал тревоги. 5 Рисунок 1.1 Конструкции ионизационного извещателя Пример конструкции ионизационного извещателя изображен на рисунке 1.1. 1. Кнопки настройки адресации; 2. Держатель радиоактивного элемента «фольги» с напряжением 10 В; 3. Радиоактивная фольга из америция 241; 4. Корпус из литого негорючего поликарбоната; 5. Печатная плата устройства; 6. Информационный светодиод; 7. Внешний сектор дымовой камеры; 8. Заряд корпуса внешней дымовой камеры 0В; 9. Внутренний сектор дымовой камеры; 10. Внутренняя крышка; 11. Внешняя крышка корпуса с отверстиями для проникновения дыма. Частицы дыма попадают в зону обнаружения и уменьшают проводимость среды посредством влияния на длину пробега частиц ионизирующего излучения, увеличения нейтрализации ионов и других процессов. Величина уменьшения ионной проводимости определяется концентрацией частиц дыма, в некоторой мере их размерами и практически не зависит от их оптических свойств. Именно этот фактор и создает ионизационным извещателям определенные преимущества при применении. Их чувствительность не зависит от окраски дымов, т.е. они одинаково хорошо обнаруживают и «светлые» и «темные» дымы, при этом они обладают еще и некоторой чувствительностью к так называемым «невидимым» дымам. Поэтому их применение наиболее эффективно для защиты 6 кабельных коммуникаций, где они способны обнаружить возможные очаги пожара еще на стадии разогрева, не дожидаясь перехода в открытое горение. По целому ряду эксплуатационных параметров ионизационные детекторы дыма превосходят остальные типы извещателей. Основное преимущество минимальное количество ложных срабатываний. На функционирование устройства не оказывают существенного влияния уровень влажности, динамическое изменение температурного диапазона, атмосферное давление и движение воздушных масс. Корпус хорошо защищен от внешнего проникновения, электромагнитных помех разной частотности в широком диапазоне. Чувствительный сенсор имеет незначительное время отклика на дым, порядка 5-12 секунд в зависимости от модели. Основными недостатками ионизационных извещателей является их стоимость и необходимость привлечения сертифицированных специалистов для установки и обслуживания, что также обойдется не дешево. Но если дымовых извещателей представлено на рынке довольно много, то ионизационных извещателей крайне мало. Связано это в первую очередь с тем, что в России, в силу определенных обстоятельств, по-прежнему очень опасливо относятся к любым вещам, связанными с радиоактивными материалами и технологиями. 1.2 Ионизационные датчики пламени Ионизационные датчики контрольные электроды предназначены для селективного (избирательного) контроля факела газовой горелки. Контрольные электроды используются в качестве чувствительного элемента в схемах защиты и сигнализации комплектов автоматики при погасании газового факела. Находят широкое применение в системах автоматизации котельных. Ионизационные зонды предназначены для использования в качестве чувствительных элементов ионизационных датчиках-реле контроля пламени во всех типах промышленного энергетического оборудования. 7 Если в нагревательном устройстве по каким-то причинам пропадает пламя, то сразу же должна быть прекращена подача газа. В противном случае он достаточно быстро заполнит объем установки и помещение, что может привести к объемному взрыву от случайной искры. Поэтому все нагревательные установки, работающие на природном газе, в обязательном порядке должны оснащаться системой слежения за наличием пламенем и блокировки подачи газа. Ионизационные электроды контроля пламени обычно выполняют две функции: во время зажигания газа от запальника разрешают его подачу при наличии устойчивой искры, а при исчезновении пламени подают сигнал на отключение газа основной горелки. Принцип работы ионизационного электрода основан на физических свойствах пламени, которое по своей сути является низкотемпературной плазмой, т. е. средой, насыщенной свободными электронами и ионами и поэтому обладающей электропроводностью и чувствительностью к электромагнитным полям. Обычно на него подается положительный потенциал от источника постоянного тока, а корпус горелки и запальник присоединяются к отрицательному. На рисунке 1.2 ниже показан процесс возникновения тока между корпусом запальника и электродным стержнем, возвышающийся торец которого предназначен для контроля пламени основной горелки. Рисунок 1.2 Процесс контроля пламени 8 Процесс зажигания газа в нагревательной установке происходит в два этапа. На первом в запальник подается небольшое количество газа и включается электроискровое зажигание. При возникновении в запальнике устойчивого воспламенения происходит ионизация и начинает протекать постоянный ток в сотые доли миллиампер. Устройство контроля электрода подает сигнал системе управления, открывается электроклапан, и происходит поджигание основного потока газа. С этого момента электрод формирует управляющий сигнал уже от ионизации его пламени. Система управления настроена на определенный уровень ионизации, поэтому, если ее интенсивность снижается до заданного предела и ток в плазме падает, происходит отключение подачи газа и гашение пламени. После этого весь цикл с использованием запальника повторяется в автоматическом режиме до тех пор, пока процесс горения не станет устойчивым. Основные причины срабатывания сигнализации о снижении уровня ионизации в пламени: • неправильная пропорция газовоздушной смеси, формируемой в запальнике; • нагар или загрязнение на ионизационном электроде; • недостаточная мощность потока пламени; • уменьшение сопротивления изоляции из-за накопления в запальнике токопроводящей пыли. Одним из главных достоинств ионизационных электродов является мгновенная скорость срабатывания при погасании пламени. 2. Описание ионизационных датчиков дыма и пламени 2.1 Датчики-реле контроля пламени ДПЗ-71 9 Рисунок 2.1 Датчик контроля пламени ДПЗ-71 Ионизационные сигнализаторы горения — датчики-реле контроля пламени ДПЗ-71DIN с выходным дискретным (релейным) сигналом предназначены для индикации наличия или отсутствия пламени горелок и выдачи сигнала для систем автоматики промышленного энергетического оборудования (котельной автоматики и др.). Действие ионизационных датчиков контроля пламени (ДПЗ и аналогов) основано на эффекте электрической проводимости пламени под действием разности потенциалов, приложенной к корпусу горелки и электроду. В пламени, как в низкотемпературной плазме, всегда присутствуют свободные электроны и ионы. Под действием электрического потенциала начинается движение этих частиц, т. е. возникает ток. Этот ток фиксируется вторичным прибором, и наличие тока свидетельствует о наличии пламени. При желании установки в горелке датчиков ионизационного контроля пламени следует иметь в виду, что факел не любого топлива генерирует достаточное количество ионов, способных формировать ток ионизации. Таблица 2.1 – Параметры датчик контроля пламени ДПЗ-71 Напряжение питания: — ДПЗ-71DIN Потребляемая мощность: Выходной сигнал Коммутируемое напряжение, ток Коммутируемая мощность Время срабатывания Пылевлагозащита по ГОСТ 14254: — ДПЗ-71DIN ~ 220+10%/-15%В, 50Гц не более 2,5 Вт, не более 5 Вт две группы контактов реле не более 220 В, 1 А не более 100 Вт, 70 ВА не более 2 с IP20 10 Продолжение таблицы 2.1 Температура окружающей среды, Т ос от -40°С до +60°С Регулировка чувствительности: — ДПЗ71DIN Контроль короткого замыкания: — ДПЗ71DIN Вес: — ДПЗ-71DIN нет «да» — с отключением сигнала «Пламя», «нет» — в режиме проводимости пламени 0,35 кг 2.2 Извещатель пожарный радиоизотопный ИП-211-1 Рисунок 2.2 Извещатель пожарный радиоизотопный ИП-211-1 Радиоизотопные (ионизационные) дымовые пожарные извещатели автоматически обнаруживают возгорание по появлению дыма и передают сигнал «Пожар» на пульт охраны. Они распознают даже незначительные отклонения в атмосфере и монтируются в системы раннего обнаружения пожара в помещениях первого контура и гермзоны АЭС, где установка других средств противопожарной защиты неэффективна. Преимущество ИП-211-1 – высокая степень защищенности. Их устанавливают, когда монтаж других оповещателей невозможен из-за жестких условий (экстремальные температуры, влажность, ионизирующее излучение). ИП рассчитан на непрерывный режим работы. 11 Прибор «заточен» на обнаружение дыма, чувствителен ко всем его типам (в том числе серому и черному), поэтому сигнализация срабатывает даже при небольшом задымлении. Особенности: Высокая чувствительность извещателя в сочетании с нечувствительностью к изменению дисперсного состава аэрозольных продуктов горения. Конструктивные особенности извещателя, обеспечивающие работоспособность в жестких условиях эксплуатации за счет полностью металлического корпуса и размещения электронной части в отдельном герметизированном отсеке. Самовосстановление после включения системы автоматического пожаротушения. Основные технические характеристики • Выходной электрический сигнал, мА: 2- • Напряжение питания, В: от 20 до 26 • Мощность, потребляемая в дежурном режиме, мВт: 25 Условия эксплуатации: • Диапазон рабочих температур извещателя, °С. от -30 до +100 • Относительная влажность при 35 °С, %, не более: 98 • Допускаемая скорость потока воздуха, м/с, не более: 7 • Наличие гамма-излучения с мощностью экспозиционной дозы, А/кг (Р/с)[Р/ч], не более: 7,22 10-6 (2,8 10-2 ) [100] • Наличие нейтронного излучения с плотностью потока, н/с м2, не более: 5 • с энергией, Дж (кэВ): 40 10-16 (25) • Извещатель устойчив к воздействию эквивалентных землетрясению до 9 баллов 12 механических нагрузок, 2.3 Извещатель пожарный радиоизотопный ИП-211-2 Рисунок 2.3 Извещатель пожарный радиоизотопный ИП-211-2 Область применения: • Аспирационный (проточный) извещатель ИП-211-2 предназначен для обнаружения возгорания при появлении микроколичеств дыма (аэрозольных выбросов) в контролируемом помещении и подачи сигнала «тревога» на пульт. Извещатель работает совместно с пультами пожарной сигнализации типов ППК-2, ППС-3 и другими, аналогичными им. • Извещатель незаменим в системах раннего обнаружения пожара, требующих максимальной чувствительности пожарной сигнализации (вентилируемые помещения, кабельные каналы, шахты и т. п., а также на объектах, где установка других приборов невозможна из-за жестких условий эксплуатации (температура, влажность, радиация и пр.): ядерные реакторы, прокатные станы, безлюдные производства, токсичные технологии и др. Особенности: • Высокая чувствительность. • Повышенное быстродействие. • Автоматический непрерывный режим работы. • Регулируемый порог срабатывания. • Дистанционный отбор проб воздуха от контролируемых объектов. Новые возможности: 13 Высокая чувствительность и регулируемый порог срабатывания извещателя ИП-211-2 позволяют использовать его в качестве сигнализатора утечки вредных аэрозольных продуктов при аварийной разгерметизации замкнутых технологических циклов в химическом производстве (полупроводниковых материалов и других подобных технологий), а также применять его в системах контроля загрязнения окружающей среды при мониторинге воздушного бассейна промышленных предприятий, на которых возможны выбросы аэрозольных продуктов. Основные технические характеристики • Извещатель имеет перестраиваемый порог срабатывания. Значение порога срабатывания извещателя в относительных единицах, определяемого в соответствии с ГОСТ 22522-91, от 2,0 до 3,0. • Извещатель срабатывает на аэрозольные продукты, образующиеся при горении натрия и других материалов (ПХВ-изоляция кабеля, х/б материала, дерева и др.). • Время срабатывания извещателя с момента воздействия на него продуктов горения в концентрациях, превышающих порог срабатывания, до момента выдачи сигнала срабатывания не более 5с. • Питание извещателя осуществляется по двухпроводному шлейфу сигнализации с сопротивлением не более 500 Ом. Напряжение питания извещателя в дежурном режиме (24±2,4) В, ток не более 3 мА. • Извещатель выдает сигнал НЕИСПРАВНОСТЬ на пульт при отсутствии потока контролируемой среды через извещатель, при изъятии извещателя из шлейфа и при неисправности электронной схемы извещателя. • Извещатель имеет встроенную оптическую индикацию режимов ТРЕВОГА, НЕИСПРАВНОСТЬ с углом обзора не менее 40°. Извещатель допускает подключение выносного устройства оптической сигнализации (ВУОС) режима ТРЕВОГА с током потребления не более 20 мА, с помощью двухпроводной линии сопротивлением не более 40 Ом. 14 • Извещатель имеет встроенное устройство для автоматической и ручной проверки исправности. • Извещатель устойчиво работает: o в диапазоне температур окружающего воздуха от -10 до +55°С; o при относительной влажности до 80% при температуре 45°С; o при давлении от 87 до 106,7 кПа (от 650 до 800 мм.рт.ст.). • Уровень радиации в месте установки не более 5Р/ч. • Температура контролируемой среды от +5 до +110°С. • Корпус извещателя должен обеспечивать защиту, соответствующую требованиям IP42 ГОСТ 14254-96. • Объемный расход контролируемой среды через проточную камеру извещателя (30±3) л/мин. • Средняя наработка на отказ извещателя не менее 60000 час. • Средний срок службы извещателя не менее 10 лет. • Габаритные размеры извещателя не более 265х120х90 мм. • Масса извещателя не более 2 кг. без системы забора воздуха. 2.4 Датчики-реле контроля пламени Парус-002УФ-1/220Е Рисунок 2.4 Датчики-реле контроля пламени Парус-002УФ-1/220Е 15 Датчики-реле контроля пламени оптические типа Парус-002УФ-1Е предназначены для индикации наличия или отсутствия пламени горелок и выдачи сигнала для систем автоматики промышленного энергетического оборудования, работающего на газообразном и жидком видах топлива. Датчик с функцией 100% самопроверки от фотоприемника до выходного реле. Высокотехнологичный микропроцессорный датчик-реле контроля пламени нового поколения ПАРУС-002УФ-1/ХХХЕ с функцией 100% самопроверки от фотоприемника до выходного реле. Встроенный блок самодиагностики, обеспечивает полный контроль состояния датчика и, при необходимости, блокировку прохождения сигнала «ПЛАМЯ» при возникновении ошибки. Основой работы прибора является регистрация постоянной составляющей ультрафиолетового регулируемым излучения порогом пламени срабатывания в диапазоне 185…260 (чувствительности). В нм с датчике использован ультрафиолетовый фотоприемник фирмы Hamamatsu Photonics, являющейся ведущим мировым производителем оптоэлектронных компонентов. Электронная схема датчика, выполненная на современной элементной базе по технологии CHIP-монтажа, обеспечивает усиление сигнала фотоприемника, что исключает потребность в использовании внешнего усилителя Отличительными характеристиками датчика ПАРУС-002УФ-1/ХХХЕ являются: • компактная, герметичная конструкция (степень защиты IP65); • высокая селективность при использовании в многогорелочных котлах, печах и иных установках; • нечувствительность датчика к солнечному ультрафиолетовому излучению; • функция самопроверки; 16 • выходные сигналы – светодиодная индикация и «сухие» контакты реле (коммутируемая мощность до 100 Вт), позволяющие применять датчик практически с любой системой управления; • соответствие требованиям запально-защитные. Общие ГОСТ Р52229-2004 технические «Устройства условия» в части, относящейся к устройствам контроля пламени. Непрерывный контроль технологического процесса производства и испытания каждого прибора на стенде с реальным факелом гарантируют длительную безаварийную работу датчика при условии соблюдения правил обслуживания и эксплуатации прибора. Таблица 2.2 – Параметры датчика контроля пламени Парус-002УФ-1/220Е Параметр Напряжение питания: - Парус-002УФ-1/220Е Регулировка чувствительности Потребляемая мощность Выходной сигнал Коммутируемое напряжение, ток Коммутируемая мощность Время срабатывания Исполнение по ГОСТ 14254 Температура окружающей среды Присоединительный размер Вес, кг Значение ~ 220+10%/-15%В, 50Гц имеется не более 5,0 Вт группа контактов реле не более 220 В, 1 А не более 220 Вт, 220 ВА не более 2 с IP65 от -40°С до +60°С резьба М30х1,5 не более 1,0 кг 2.5 Ионизационный датчик дыма HIS 07 Рисунок 2.5 Ионизационный датчик дыма HIS 07 17 Датчик HIS-7 с большой точностью, позволяет определить наличие дыма, по сравнению с другими подобными детекторами. Модель: HIS-07 ионная камера датчик дыма. Диаметр: 37 мм Параметры: • Камера ионизации оснащена высокой производительностью и низкой активностью ионизации Am-241 • Ионизация исходной активности: 0. 5uCi (18KBq. 0. 8uCi±10% (30KBq±10%) • Ионизация источник, спектроскопия: пик: 4. 5MeV ± 10%, FW HM <0. 7MeV • Стандарты безопасности (GB4075, IS02919. C64444) • Скорость дозы излучения ионизации камеры при 25 см: 0. 03mGy/(значение 1 mgy ниже, чем стандарт дозы популяции) • Условия: внешний электрод и источник электрод напряжения (VDD напряжение питающей сети) элемент питания: 9 V • Температура окружающей среды: 20 + C: близкое к атмосферному давлению стандартное атмосферное давление, чистый воздух • Коллекционный баланс электрода: 5. 3 ~ 6. 5 V • Коллекционный электрод с изменением концентрации дыма 18 Заключение В данной курсовой работе я рассмотрел тему ионизационные датчики дыма и пламени. Проанализировал их актуальность и новизну. Показал общий принцип действия датчиков дыма и датчиков контроля пламени. Сделал обзор выбранных датчиков и привел их характеристики, назначение и место использования. 19 Список используемых источников 1. ИОНИЗАЦИОННЫЕ ИЗВЕЩАТЕЛИ [Электронный | ПТК ресурс]. ИВС | // Дзен URL: https://dzen.ru/a/YFBzhAp9UWVKdKIi (Дата обращения: 29.05.2023) 2. Ионизационный устройство электрод контроля [Электронный пламени: назначение ресурс]. // и URL: (Дата https://wikimetall.ru/oborudovanie/elektrod-ionizatsii.html обращения: 29.05.2023) 3. Датчики-реле контроля пламени ионизационные ДПЗ-71 | Контентплатформа Pandia.ru [Электронный ресурс]. // URL: https://pandia.ru/text/78/330/810.php (Дата обращения: 29.05.2023) 4. ДПЗ-71DIN Датчик-реле контроля пламени, цена в Екатеринбурге от компании Промавтоматика [Электронный ресурс]. // URL: https://www.npp-proma.ru/goods/154093947dpz_71din_datchiki_rele_kontrolya_plameni (Дата обращения: 29.05.2023) 5. Зонды ионизационные ИЗОМС-01, КЕ09С, КС-10-1, электрод розжига ЕР34А || ГК "Теплоприбор" [Электронный ресурс]. // URL: http://теплоприбор.рф/catalog/zondy-ionizatsionnye-izoms-01-ke09sks-10-1-elektrod-rozzhiga-er34a/#zondy-izoms-01-ke09s-ks (Дата обращения: 29.05.2023) 6. Ионизационные пожарные извещатели: виды и принцип действия [Электронный ресурс]. // URL: https://fireman.club/statyi- polzovateley/ionizatsionnyie-pozharnyie-izveshhateli/ (Дата обращения: 29.05.2023) 7. Ионизационные извещатели [Электронный ресурс]. // https://pgs-tver.ru/uslugi/aps/ionizatsionnye-izveschateli/ обращения: 29.05.2023) 20 URL: (Дата 8. Извещатель пожарный радиоизотопный ИП-211-1 - Промышленные товары и услуги [Электронный ресурс]. // URL: https://inreginfo.ru/product/izveshhatel-pozharnyj-radioizotopnyj-ip211-1/ (Дата обращения: 29.05.2023) 9. Пожарный радиоизотопный извещатель. Срабатывает при появлении микроколичеств дыма [Электронный ресурс]. // URL: https://iftp.ru/cat/izveshchatel-pozharnyy-radioizotopnyy-ip-211-2/ (Дата обращения: 29.05.2023) 10. ПАРУС || Технические характеристики на датчики-реле контроля пламени ПАРУС-002УФ-1 ХХХЕ, 1 24Е, 220Е, 24ЕК, 220ЕК, ПАРУС-003Ц-УФ 24, ПАРУС-003Ц 220. Описание на блок управления, переключатель ПАРУС002, УФ1, ХХХЕ, ПАРУС002УФ. Продажа оборудования производства Общемаш. Дилер ГКНТ. Поставка Россия и Казахстан. [Электронный ресурс]. // URL: https://obsemash.nt-rt.ru/images/manuals/08_02_ПАРУС.pdf (Дата обращения: 29.05.2023) 11. Каталог - купить профессиональное оборудование в России и СНГ с доставкой [Электронный ресурс]. // URL: https://obsemash.ntrt.ru/?utm_medium=cpc&utm_source=yandex.search&utm_campaign=4 4537267&utm_content=11855709058&utm_term=ПАРУС%20003Ц% 20УФ%20220&utm_division=180&utm_type=серия&utm_model=ПА РУС003&utm_category=Датчики&id=c670329&yclid=5026111109910757 375 (Дата обращения: 29.05.2023) 21
