RU2626716C1 - Method for fire or overheat detection, and device for its implementation - Google Patents
Method for fire or overheat detection, and device for its implementation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2626716C1 RU2626716C1 RU2016122738A RU2016122738A RU2626716C1 RU 2626716 C1 RU2626716 C1 RU 2626716C1 RU 2016122738 A RU2016122738 A RU 2016122738A RU 2016122738 A RU2016122738 A RU 2016122738A RU 2626716 C1 RU2626716 C1 RU 2626716C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fire
- temperature
- linear
- rate
- module
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G08—SIGNALLING
- G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
- G08B17/00—Fire alarms; Alarms responsive to explosion
- G08B17/06—Electric actuation of the alarm, e.g. using a thermally-operated switch
-
- G—PHYSICS
- G08—SIGNALLING
- G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
- G08B17/00—Fire alarms; Alarms responsive to explosion
- G08B17/10—Actuation by presence of smoke or gases, e.g. automatic alarm devices for analysing flowing fluid materials by the use of optical means
Landscapes
- Fire-Detection Mechanisms (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области пожарной безопасности, а именно к способам и устройствам обнаружения пожара или перегрева, возникающих на различных технических объектах, где существует риск возникновения пожара или перегрева и предназначено для автоматической сигнализации о пожаре или перегреве, например, в отсеках воздушно-транспортных средств, морских судов, промышленных установок, на железнодорожном транспорте и других объектах.The invention relates to the field of fire safety, and in particular to methods and devices for detecting fire or overheating that occur at various technical facilities where there is a risk of fire or overheating and is intended for automatic signaling of a fire or overheating, for example, in the compartments of air vehicles marine vessels, industrial installations, railway transport and other facilities.
Известно устройство сигнализации о пожаре, содержащее чувствительно-усилительный контур, состоящий из термодатчика, реле, подстроечного резистора и резистора контроля, которое через резисторы делителя напряжения и выключатель подключено к источнику питания, сигнальный элемент подключен к источнику питания через нормально разомкнутый контакт реле, при этом дополнительная обмотка подключена через подстроечный резистор к стабилизированному источнику питания в противоположной полярности по отношению к термодатчику [Патент РФ №2024947, опубликовано 15.12.1994].A fire alarm device is known that contains a sensitive amplifier circuit consisting of a temperature sensor, a relay, a tuning resistor, and a control resistor, which is connected to a power source through a voltage divider resistor and a switch, and a signal element is connected to a power source through a normally open relay contact, while the additional winding is connected through a trimming resistor to a stabilized power source in the opposite polarity with respect to the temperature sensor [RF Patent No. 2024947, ublikovano 15.12.1994].
Недостатком такого устройства сигнализации о пожаре следует считать низкую помехоустойчивость и ограниченную зону контроля термодатчика.The disadvantage of such a fire alarm device should be considered low noise immunity and a limited control zone of the temperature sensor.
Известна шестиканальная система сигнализации о пожаре, включающая исполнительный блок и соединенные с ним шесть групп датчиков - по три последовательно соединенных датчика в группе, выдающих сигналы на исполнительные устройства. Принцип работы такой системы основан на измерении температуры и скорости ее изменения с помощью точечных датчиков с термоэлектрическим чувствительным элементом [ВЕРТОЛЕТ Ми-171. РУКОВОДСТВО ПО ТЕХНИЧЕСКОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ. КНИГА III. Часть 1. ВЕРТОЛЕТНЫЕ СИСТЕМЫ. Раздел 026, 1995 г].A six-channel fire alarm system is known, including an actuator unit and six groups of sensors connected to it — three sensors in series in a group that provide signals to actuators. The principle of operation of such a system is based on measuring temperature and its rate of change using point sensors with a thermoelectric sensitive element [Mi-171 HELICOPTER. INSTRUCTIONS FOR TECHNICAL OPERATION. BOOK III.
Однако данная система сигнализации о пожаре также обладает низкой помехоустойчивостью и ограниченной зоной контроля.However, this fire alarm system also has low noise immunity and a limited monitoring area.
Известен датчик пожарной сигнализации, состоящий из пневмореле, соединенный с сенсорной трубкой и выполненный в виде одной или более камеры, перекрытой диафрагмой и с электродом, расположенным напротив нее, при этом гибкая диафрагма способна под действием изменения давления в трубке контактировать с электродом и прерывать контакт [Патент РФ №2438184, опубликовано 27.12.2011].A known fire alarm sensor, consisting of a pneumatic relay connected to the sensor tube and made in the form of one or more cameras, is blocked by a diaphragm and with an electrode located opposite it, while the flexible diaphragm is able to contact the electrode under the influence of pressure changes in the tube and interrupt the contact [ RF patent No. 2438184, published December 27, 2011].
Недостатком указанного датчика пожарной сигнализации является большая тепловая инерционность, наличие подвижных частей в датчике и низкая контролепригодность.The disadvantage of this fire alarm sensor is a large thermal inertia, the presence of moving parts in the sensor and low control suitability.
Также известен пневматический датчик давления с чувствительной трубкой, находящейся под давлением газа, используемый в системах пожарной сигнализации, состоящий из камеры повышенного давления, расположенной между парой деформируемых диафрагм, и находящийся под давлением капиллярного датчика с поглощенным газом. Электронная система управления расположена отдельно от датчика давления и соединяется с ним единственным проводом. Контур содержит также заземление электронной системы управления и датчика [Патент США №5691702, опубликовано 25.11.1997].Also known is a pneumatic pressure sensor with a sensitive tube under gas pressure used in fire alarm systems, consisting of a pressure chamber located between a pair of deformable orifice plates and under pressure of a capillary sensor with absorbed gas. The electronic control system is located separately from the pressure sensor and is connected to it by a single wire. The circuit also contains grounding of the electronic control system and the sensor [US Patent No. 5691702, published November 25, 1997].
Однако известный пневматический датчик пожарной сигнализации также обладает большой тепловой инерционностью и низкой контролепригодностью.However, the known pneumatic fire alarm sensor also has a large thermal inertia and low controllability.
Известна система обнаружения пожара на воздушных судах, содержащая два (основной и резервный) блока обнаружения пожара и набор пневматических датчиков пожара, соединенных параллельно с блоками обнаружения. Датчики могут находиться в одном из трех состояний: нормальном, неисправном и в состоянии, когда обнаружен пожар. Введение в систему дополнительных связей позволяет выявлять конкретный датчик, обнаруживший пожар. [Патент США №8094030, опубликовано 10.01.2012].A known system for detecting fire on aircraft, containing two (primary and backup) units for detecting fire and a set of pneumatic fire detectors connected in parallel with the detection units. Sensors can be in one of three states: normal, faulty, and in a state where a fire is detected. Introduction to the system of additional connections allows you to identify a specific sensor that has detected a fire. [US Patent No. 8094030, published January 10, 2012].
Недостатком такой системы обнаружения пожара также являются большая тепловая инерционность, наличие подвижных частей в пневматическом датчике и низкая контролепригодность.The disadvantage of such a fire detection system is also a large thermal inertia, the presence of moving parts in a pneumatic sensor and low controllability.
Наиболее близкой к предлагаемому изобретению является система обнаружения пожара или перегрева, принятая за прототип, включающая датчик, с двумя чувствительными элементами (терморезистивным и термисторным), первый из которых выполнен из материала с положительным температурным коэффициентом сопротивления, а второй - из материала с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления и устройство, подключенное к датчику. Способ, реализованный в данной системе, принятый за прототип, позволяет выявить такие неисправности датчика как обрыв, короткое замыкание, а также определить по сопротивлениям двух чувствительных элементов среднюю температуру в контролируемой зоне и размер зоны датчика, подвергшейся локальному воздействию повышенной температуры и оценить динамические изменения измеряемых параметров [Патент США №7098797, опубликовано 29.08.2006].Closest to the proposed invention is a fire or overheating detection system adopted for the prototype, including a sensor, with two sensitive elements (thermistor and thermistor), the first of which is made of a material with a positive temperature coefficient of resistance, and the second is a material with a negative temperature coefficient resistance and the device connected to the sensor. The method implemented in this system, adopted as a prototype, makes it possible to detect such sensor malfunctions as an open, short circuit, and also to determine the average temperature in the controlled zone and the size of the sensor zone subjected to increased temperature locally by the resistances of two sensitive elements and evaluate the dynamic changes in the measured parameters [US Patent No. 7098797, published August 29, 2006].
Недостатком этих способа и системы обнаружения пожара является использование датчика, который имеет значительную тепловую инерционность и требует установки отдельного датчика для каждого канала в системе с резервированием. Кроме того, на точность измерения средней температуры в такой системе влияет разброс характеристик и нестабильность термисторного чувствительного элемента, а также повышенный уровень помех, связанный с необходимостью измерения сопротивлений чувствительных элементов с использованием внешней оболочки датчика.The disadvantage of this method and system of fire detection is the use of a sensor that has significant thermal inertia and requires the installation of a separate sensor for each channel in the redundant system. In addition, the accuracy of the average temperature in such a system is affected by the spread of characteristics and instability of the thermistor sensitive element, as well as the increased level of interference associated with the need to measure the resistances of the sensitive elements using the outer shell of the sensor.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение точности измерения средней температуры и скорости ее нарастания в контролируемой зоне, повышение помехозащищенности и быстродействия устройства обнаружения пожара или перегрева, а также уменьшение его массы и габаритов.The problem to which the invention is directed is to increase the accuracy of measuring the average temperature and its rise rate in the controlled area, increase the noise immunity and speed of the device for detecting fire or overheating, as well as reducing its weight and dimensions.
Поставленная задача решается способом обнаружения пожара или перегрева заключающимся в том, что получают данные о температуре от линейных датчиков пожара, контролируют исправность линейных датчиков пожара, формируют сигналы о пожаре или перегреве в случае исправности линейных датчиков пожара и превышения данными о температуре этих линейных датчиков пожара предварительно заданных пороговых значений, которые свидетельствуют о наличии пожара или перегрева и корректируют заданные пороговые значения при изменении режимов работы объекта контроля, в том числе в системе с резервированием, при этом после контроля исправности линейных датчиков пожара сохраняют полученные данные о температуре за заданный интервал времени и вычисляют по сохраненному массиву данных о температуре скорость изменения температуры, причем длительность заданного интервала времени определяют исходя из допустимого времени для обнаружения пожара.The problem is solved by a method of detecting fire or overheating, which consists in the fact that they obtain temperature data from linear fire sensors, monitor the health of linear fire sensors, generate signals about a fire or overheat in case of serviceability of linear fire sensors and if the temperature data exceeds these linear fire sensors previously predetermined threshold values that indicate the presence of a fire or overheating and adjust the predetermined threshold values when changing the operating modes of the object and control, including in a redundant system, while after monitoring the health of linear fire sensors, save the obtained temperature data for a given time interval and calculate the rate of temperature change from the stored temperature data array, and the duration of the specified time interval is determined based on the permissible time for fire detection.
Новым в заявляемом изобретении является то, что после контроля исправности линейных датчиков пожара сохраняют полученные данные о температуре за заданный интервал времени и вычисляют по сохраненному массиву данных о температуре скорость изменения температуры, при этом при вычислении скорости изменения температуры, в отличие от известных технических решений, вместо измерений по двум значениям температуры используется массив данных о температуре, сохраненных за интервал времени, длительность которого определяют исходя из допустимого времени для обнаружения пожара. Это предотвращает возможность формирования ложных сигналов о пожаре и повышает точность вычисления скорости изменения температуры в контролируемой зоне.New in the claimed invention is that after monitoring the health of linear fire sensors, they save the obtained temperature data for a given time interval and calculate the rate of temperature change from the stored temperature data array, while calculating the rate of temperature change, in contrast to the known technical solutions, instead of measurements on two temperature values, an array of temperature data is used, stored for a time interval, the duration of which is determined based on the permissible time for fire detection. This prevents the possibility of formation of false signals about a fire and increases the accuracy of calculating the rate of temperature change in the controlled area.
Поставленная задача решается устройством обнаружения пожара или перегрева, содержащим линейные датчики пожара, состоящие из рабочей и монтажной частей, при этом рабочая часть выполнена в виде длинной тонкостенной гибкой металлической оболочки, в которой размещены два чувствительных элемента, подключенные к блоку противопожарной защиты, содержащему основной и резервный каналы, при этом каждый из каналов включает последовательно соединенные модуль аналого-цифровых преобразователей, на вход которого подключены линейные датчики пожара, модуль вычислителя с цифровыми интерфейсами, один из которых используется для связи с резервным каналом, а второй - для связи с объектом контроля и релейный модуль, при этом в каждый из каналов блока противопожарной защиты включен дополнительный модуль, предназначенный для вычисления скорости изменения температуры и соединенный с модулем вычислителя, чувствительные элементы выполнены однотипными терморезистивными, каждый из которых представляет собой две одинаковые параллельно расположенные вдоль оболочки нитевидные токопроводящие жилы, выполненные из металла с положительным температурным коэффициентом сопротивления и с близкой к линейной зависимостью сопротивления от температуры, соединенные между собой у одного конца оболочки сваркой и изолированные друг от друга, от оболочки и от второго чувствительного терморезистивного элемента теплопроводным изолирующим материалом, к оболочке со стороны соединения токопроводящих жил, герметично приварена металлическая заглушка, а с другой стороны, где за пределы оболочки выступают свободные концы токопроводящих жил для подключения к внешней электрической цепи блока противопожарной защиты, оболочка загерметизирована высокотемпературным клеем или герметиком.The problem is solved by a device for detecting fire or overheating, containing linear fire detectors consisting of a working and mounting parts, while the working part is made in the form of a long thin-walled flexible metal shell, in which two sensitive elements are placed connected to the fire protection unit containing the main and backup channels, each channel including a series-connected module of analog-to-digital converters, to the input of which linear fire detectors are connected , a calculator module with digital interfaces, one of which is used to communicate with the backup channel, and the second - to communicate with the monitoring object and a relay module, while an additional module is included in each of the channels of the fire protection unit, designed to calculate the rate of change of temperature and connected with a calculator module, sensitive elements are made of the same type of thermoresistive, each of which is two identical threadlike conductive parallel to the shell f conductors made of metal with a positive temperature coefficient of resistance and with a close to linear dependence of resistance on temperature, connected together at one end of the shell by welding and isolated from each other, from the shell and from the second sensitive thermoresistive element with a thermally conductive insulating material, to the shell with the connection side of the conductive conductors, a metal plug is hermetically welded, and on the other hand, where the free ends of the conductive conductors protrude beyond the shell To connect the fire protection unit to the external electrical circuit, the enclosure is sealed with high-temperature adhesive or sealant.
Новым в заявляемом изобретении является то, что в каждый из каналов блока противопожарной защиты включен дополнительный модуль, предназначенный для вычисления скорости изменения температуры и соединенный с модулем вычислителя, реализующий помехозащищенные вычислительные алгоритмы. Также новым в заявляемом изобретении является то, что чувствительные элементы выполнены однотипными терморезистивными, каждый из которых представляет собой две одинаковые параллельно расположенные вдоль оболочки нитевидные токопроводящие жилы, выполненные из металла с положительным температурным коэффициентом сопротивления и с близкой к линейной зависимостью сопротивления от температуры, соединенные между собой у одного конца оболочки сваркой и изолированные друг от друга, от оболочки и от второго чувствительного терморезистивного элемента теплопроводным изолирующим материалом, к оболочке, со стороны соединения токопроводящих жил, герметично приварена металлическая заглушка, а с другой стороны, где за пределы оболочки выступают свободные концы токопроводящих жил для подключения к внешней электрической цепи блока противопожарной защиты, оболочка загерметизирована высокотемпературным клеем или герметиком, что позволяет создать более компактную и помехозащищенную конструкцию линейного датчика пожара и повысить его точность и быстродействие.New in the claimed invention is that each of the channels of the fire protection unit includes an additional module designed to calculate the rate of change of temperature and connected to a computer module that implements noise-proof computational algorithms. Also new in the claimed invention is that the sensitive elements are made of the same type of thermoresistive, each of which is two identical filamentous conductive wires parallel to the shell, made of metal with a positive temperature coefficient of resistance and with a close to linear dependence of resistance on temperature, connected between at one end of the shell by welding and isolated from each other, from the shell and from the second sensitive thermoresistive a thermally conductive insulating material, a metal plug is hermetically welded to the shell, on the side of the connection of the conductive conductors, and on the other hand, where the free ends of the conductive wires protrude beyond the shell to connect to the external electrical circuit of the fire protection unit, the shell is sealed with high-temperature adhesive or sealant , which allows you to create a more compact and noise-resistant design of a linear fire sensor and increase its accuracy and speed.
На фиг. 1 представлена схема устройства обнаружения пожара или перегрева. На фиг. 2 представлен разрез фрагмента линейного датчика пожара. На фиг. 3 разрез А-А фиг. 2. На фиг. 4 приведен график, поясняющий алгоритм вычисления скорости изменения температуры.In FIG. 1 is a diagram of a fire or overheating detection device. In FIG. 2 is a sectional view of a fragment of a linear fire sensor. In FIG. 3 is a section AA of FIG. 2. In FIG. 4 is a graph explaining an algorithm for calculating a rate of change of temperature.
Способ обнаружения пожара или перегрева осуществляют следующим образом.A method for detecting fire or overheating is as follows.
Получают данные о температуре от линейных датчиков пожара, контролируют исправность линейных датчиков пожара и формируют сигналы о пожаре или перегреве в случае исправности линейных датчиков пожара и превышения данными о температуре этих линейных датчиков пожара предварительно заданных пороговых значений, свидетельствующих о наличии пожара или перегрева и корректируют заданные пороговые значения при изменении режимов работы объекта контроля, в том числе в системе с резервированием, при этом после контроля исправности линейных датчиков пожара сохраняют полученные данные о температуре за заданный интервал времени и вычисляют скорость изменения температуры. При вычислении скорости изменения температуры используется массив данных о температуре, сохраненных за интервал времени, длительность которого определяется допустимым временем для обнаружения пожара. Также важным является возможность коррекции пороговых значений для средней температуры и скорости ее нарастания по дополнительной информации от датчиков, характеризующих режимы работы объекта контроля. Такая коррекция позволит за счет снижения порогов для средней температуры на более низких режимах работы объекта контроля повысить скорость обнаружения пожара и уменьшить вероятность ложных срабатываний за счет повышения порогов для скорости нарастания температуры на переходных режимах работы объекта контроля. При обнаружении неисправности в одном из каналов резервированной системы, в исправном канале, для уменьшения вероятности ложных срабатываний, повышают уровни пороговых значений для средней температуры и скорости нарастания температуры. При резком повышении температуры, вызванном изменением режима работы объекта контроля, когда отсутствует дополнительная информация об этих режимах, повышают пороговое значение только для скорости нарастания температуры на время действия переходного процесса, сопровождаемого изменением температуры. В качестве признака, характеризующего начало и окончание переходного процесса, используется косвенный параметр - одновременное изменение данных о температуре всех линейных датчиков пожара, установленных в контролируемой зоне.Temperature data is obtained from linear fire detectors, the health of linear fire detectors is monitored, and fire or overheating signals are generated if the linear fire detectors are operational and the temperature data exceeds these linear fire detectors of predetermined threshold values that indicate a fire or overheating and correct threshold values when changing the operating modes of the monitoring object, including in a redundant system, while after monitoring the health of linear sensors Cove fire stored temperature data obtained over a predetermined time interval and calculating the rate of temperature change. When calculating the rate of temperature change, an array of temperature data is used, stored for a time interval, the duration of which is determined by the permissible time for fire detection. Also important is the ability to correct threshold values for the average temperature and its rise rate according to additional information from sensors characterizing the operating modes of the monitoring object. Such correction will allow, by lowering the thresholds for the average temperature at lower operating conditions of the control object, to increase the rate of fire detection and reduce the likelihood of false positives by increasing the thresholds for the rate of temperature rise in transition modes of operation of the control object. If a malfunction is detected in one of the channels of the redundant system, in the serviceable channel, in order to reduce the likelihood of false alarms, threshold levels for the average temperature and the rate of temperature rise are increased. With a sharp increase in temperature caused by a change in the operating mode of the monitoring object, when there is no additional information about these modes, the threshold value is increased only for the rate of temperature rise during the transition process, accompanied by a change in temperature. As a sign characterizing the beginning and end of the transition process, an indirect parameter is used - the simultaneous change in temperature data of all linear fire sensors installed in the controlled area.
Устройство для осуществления способа обнаружения пожара или перегрева содержит линейные датчики пожара 1 (их количество может быть от 1 до N), состоящие из рабочей 2 и монтажной 3 частей, при этом рабочая часть выполнена в виде длинной тонкостенной гибкой металлической оболочки 4 из высокотемпературного сплава, например, из сплава ХН78Т толщиной 0,2 мм, в которой размещены два чувствительных терморезистивных элемента 5, выполненные, например, из сплава Н50К10 или никеля, подключенные к блоку противопожарной защиты 6, содержащему основной канал 7, элементы которого имеют дополнительный индекс "А" и резервный канал 8, элементы которого имеют дополнительный индекс "В". Один из чувствительных терморезистивных элементов каждого линейного датчика пожара подключен к основному каналу 7, а второй, изолированный от него чувствительный терморезистивный элемент - к резервному каналу 8. Оболочка каждого линейного датчика пожара изолирована от чувствительных терморезистивных элементов и соединена с корпусом блока противопожарной защиты 6 и корпусом объекта контроля. Внутри основного канала 7 установлены модули: модуль аналого-цифровых преобразователей 9, на вход которого подключены линейные датчики пожара, модуль вычислителя 10 с цифровыми интерфейсами, который связан с модулем вычислителя резервного канала 8 и с системами объекта контроля, релейный модуль 11 и дополнительный модуль 12.A device for implementing a method for detecting fire or overheating contains linear fire sensors 1 (their number can be from 1 to N), consisting of a working 2 and mounting 3 parts, while the working part is made in the form of a long thin-walled
Для реализации модуля вычислителя 10 используются микроконтроллеры, с разрядностью шестнадцать или тридцать два, имеющие достаточный объем внутренней памяти и обладающие высоким быстродействием, что позволяет реализовать на программном уровне все алгоритмы функционирования устройства. Дополнительный модуль 12 для вычисления скорости изменения температуры может быть реализован на отдельном микроконтроллере, в этом случае данные о температуре поступают в него от модуля вычислителя 10, либо может быть реализован на программном уровне, в составе модуля вычислителя 10.To implement the module of the calculator 10 microcontrollers are used, with a capacity of sixteen or thirty-two, having a sufficient amount of internal memory and having high speed, which allows you to implement at the software level all the algorithms for the operation of the device. An
Чувствительные элементы выполнены однотипными терморезистивными, каждый из которых представляет собой две одинаковые параллельно расположенные вдоль оболочки нитевидные токопроводящие жилы, диаметр которых может составлять, например, 0,2 мм, выполненные из металла с положительным температурным коэффициентом сопротивления и с близкой к линейной зависимостью сопротивления от температуры, соединенные между собой у одного конца оболочки сваркой и изолированные друг от друга, от оболочки и от второго чувствительного терморезистивного элемента теплопроводным изолирующим материалом 13, например, окисью магния слоем 0,2 мм при внешнем диаметре рабочей части линейного датчика пожара равной 1,2 мм. К оболочке, со стороны соединения токопроводящих жил, герметично приварена металлическая заглушка 14, а с другой стороны, где за пределы оболочки 4 выступают свободные концы токопроводящих жил для подключения к внешней электрической цепи блока противопожарной защиты 6, оболочка 4 загерметизирована высокотемпературным клеем, например, К-300 или герметиком. Использование в линейном датчике пожара терморезистивных чувствительных элементов в виде двух соединенных между собой нитевидных токопроводящих жил позволит существенно уменьшить внешний диаметр линейного датчика пожара и, тем самым, снизить его тепловую инерционность. Кроме того, полная изоляция чувствительных терморезистивных элементов существенно повысит точность измерения и помехоустойчивость линейного датчика пожара и устройства обнаружения пожара или перегрева в целом. При этом линейный датчик пожара кроме рабочей части содержит монтажную часть, которая позволит избежать лишних соединений при его монтаже в пожароопасной зоне и, за счет этого, сделать устройство обнаружения пожара или перегрева более компактным.The sensitive elements are made of the same type of thermoresistive, each of which is two identical filamentous conductive wires parallel to the shell, the diameter of which can be, for example, 0.2 mm, made of metal with a positive temperature coefficient of resistance and with a linear dependence of the resistance on temperature , interconnected at one end of the shell by welding and isolated from each other, from the shell and from the second sensitive thermoresistive ementa thermally conductive
Устройство обнаружения пожара или перегрева работает следующим образом.A device for detecting fire or overheating works as follows.
Модуль аналого-цифрового преобразователя 9 обеспечивает питание линейных датчиков пожара 1 и преобразование выходных сигналов этих линейных датчиков пожара в цифровой код, который поступает по внутреннему интерфейсу в модуль вычислителя 10 для дальнейшей обработки. Для непрерывного контроля и выявления неисправностей линейных датчиков пожара (обрыв, короткое замыкание и др.) происходит сравнение показаний двух чувствительных терморезистивных элементов одного и того же линейного датчика пожара, допусковый контроль (сопротивление каждого чувствительного терморезистивного элемента должно находиться в пределах, соответствующих диапазону измеряемых температур), а также контроль по физическому соответствию параметров (например, средняя температура в области компрессора газотурбинного двигателя не должна превышать среднюю температуру в области турбины). Для обеспечения высокой точности измерения температуры в модуле вычислителя 10 осуществляется фильтрация выходных сигналов всех линейных датчиков пожара и линеаризация их статических характеристик. В модуле вычислителя 10 также осуществляется формирование пороговых значений для средней температуры и скорости ее нарастания для каждого линейного датчика пожара. Эти пороговые значения могут повышаться на величину от 20% до 50% для того линейного датчика пожара, в котором была обнаружена неисправность конкретного чувствительного терморезистивного элемента. Заданные пороговые значения могут корректироваться различными способами. В том случае, если в модуль вычислителя 10 по внешнему интерфейсу из систем объекта контроля поступает информация о режимах работы этого объекта контроля (например, информация о положении рычага управления двигателем, температуре и давлении на входе двигателя, расходе топлива, скорости и высоте полета), то осуществляется такая непрерывная коррекция порога для средней температуры, которая повышает уровень перегрева и пожара для более высоких режимов работы объекта контроля и понижает его для более низких режимов.The analog-to-
Для скорости нарастания температуры осуществляется коррекция заданных пороговых значений не по параметрам, характеризующим режим работы объекта контроля, а по скорости их изменения, причем лишь на время переходного процесса. В том случае, если соответствующая информация из систем объекта контроля не поступает, то осуществляется повышение только пороговых значений для скорости нарастания температуры и только на время переходного процесса, когда происходит одновременное превышение некоторого минимального уровня скорости нарастания температуры у всех линейных датчиков пожара, установленных в контролируемой зоне.For the rate of temperature rise, the set threshold values are corrected not by the parameters characterizing the mode of operation of the monitoring object, but by the rate of change, and only for the duration of the transition process. In the event that the relevant information is not received from the systems of the monitoring object, then only threshold values for the temperature rise rate are increased and only during the transition process, when a certain minimum level of the temperature rise rate is simultaneously exceeded for all linear fire detectors installed in the monitored zone.
Формирование сигналов о пожаре или перегреве осуществляется в модуле вычислителя 10 в том случае, если происходит превышение соответствующих пороговых значений. Сигнал о перегреве формируется по средней температуре, а сигнал о пожаре формируется по средней температуре или по скорости ее нарастания. В случае появления любого из этих сигналов одновременно в основном канале 7 и в резервном канале 8, информация о пожаре или перегреве поступает по каналу информационного обмена в соответствующие системы объекта контроля, вызывая срабатывание световой и/или звуковой сигнализации. Одновременно, по сигналу от модуля вычислителя 10 в релейном модуле 11 происходит замыкание контактов реле. Этим осуществляется дублирование информации о пожаре или перегреве, переданной в виде цифрового кода, а также может осуществляться включение автоматической системы пожаротушения. В дополнительном модуле 12 реализуются вычисления скорости изменения температуры (наиболее помехозащищенные варианты представлены ниже). При этом в дополнительном модуле 12 за заданный интервал времени, длительность которого определяется исходя из времени необходимого для обнаружения пожара (обычно оно ограничивается диапазоном от 3с до 5 с), на основе данных о температуре, поступающих из модуля вычислителя 10 с дискретностью, например, 125 мс, формируют массив информации за время от 10 с до 15 си сохраняют его.The formation of signals about a fire or overheating is carried out in the module of the calculator 10 in the event that the corresponding threshold values are exceeded. The overheat signal is generated by the average temperature, and the fire signal is formed by the average temperature or by its rate of rise. In the event that any of these signals appears simultaneously in the
В наиболее простом варианте для вычисления скорости изменения температуры в сохраненном массиве, например, для времени обнаружения пожара равного 3с, выделяют из последних значений две равные части, по 24 значения каждая и находят среднее значение температуры в каждой части. В этом случае скорость изменения температуры определяют по формуле:In the simplest version, to calculate the rate of temperature change in the stored array, for example, for a fire detection time of 3 s, two equal parts are selected from the last values, 24 values each and the average temperature value in each part is found. In this case, the rate of temperature change is determined by the formula:
- скорость изменения температуры; - rate of change of temperature;
- среднее значение температуры за более поздний интервал времени, равный t0; - the average temperature for a later time interval equal to t 0 ;
- среднее значение температуры за более ранний интервал времени, равный t0; - the average temperature for an earlier time interval equal to t 0 ;
t0 - заданное время обнаружения пожара.t 0 - set fire detection time.
В таком варианте вычисление скорости изменения температуры осуществляется с запаздыванием, равным .In this embodiment, the calculation of the rate of change of temperature is carried out with a delay equal to .
Вариант, который позволяет избежать этого эффекта, заключается в том, что при линейном нарастании температуры (фиг. 4) за равные интервалы времени t2-t1=t3-t2=t0 находят две суммы S1 и S2, состоящие из 24 измерений температуры каждая. В этом случае скорость нарастания температуры находят по формуле:An option that avoids this effect is that with a linear increase in temperature (Fig. 4) for equal time intervals t 2 -t 1 = t 3 -t 2 = t 0 find two sums S 1 and S 2 consisting of 24 temperature measurements each. In this case, the rate of temperature rise is found by the formula:
- скорость изменения температуры; - rate of change of temperature;
S2 - сумма более поздних измерений температуры;S 2 is the sum of the later temperature measurements;
S1 - сумма более ранних измерений температуры;S 1 is the sum of earlier temperature measurements;
t0 - заданное время обнаружения пожара.t 0 - set fire detection time.
Вычисление сумм S1 и S2 осуществляется в непрерывном (скользящем) режиме, когда с появлением нового измеренного значения оно сдвигает предшествовавшее ему значение влево по оси времени, а самое «старое» из всех значений отбрасывается.The calculation of the sums of S 1 and S 2 is carried out in a continuous (sliding) mode, when with the advent of a new measured value, it shifts the previous value to the left along the time axis, and the “oldest” of all values is discarded.
Для обнаружения пламени с разными температурами горения на более ранних стадиях и в точках, наиболее удаленных от линейных датчиков пожара, бывает необходимо увеличить время t0 для обнаружения пожара и, соответственно, уменьшить пороговое значение для формирования сигнала о пожаре по скорости нарастания температуры. В этом случае в дополнительном модуле 12 осуществляется вычисление скорости нарастания температуры одновременно для нескольких значений t0, например, для 3с, 5с и 10с, а в модуле вычислителя 10 устанавливают соответствующие пороги срабатывания, например, 2°С/с, 1°С/с и 0,5°С/с.To detect flames with different combustion temperatures at earlier stages and at points farthest from linear fire detectors, it is necessary to increase the time t 0 for detecting a fire and, accordingly, reduce the threshold value for generating a fire signal by the rate of temperature rise. In this case, in the
Испытания экспериментального образца устройства обнаружения пожара или перегрева с линейным датчиком пожара с двумя однотипными терморезистивными чувствительными элементами показали следующие результаты.Tests of an experimental sample of a fire or overheating detection device with a linear fire sensor with two similar thermoresistive sensitive elements showed the following results.
1. Время обнаружения пожара или перегрева по средней температуре у предлагаемого линейного датчика пожара, примерно в 3 раза меньше, чем у известных аналогов, а точность срабатывания по средней температуре выше более чем в 4 раза и может составлять 5°С при линеаризации статической характеристики.1. The time for detecting a fire or overheating at an average temperature of the proposed linear fire sensor is approximately 3 times less than that of the known analogues, and the accuracy of operation at an average temperature is more than 4 times higher and can be 5 ° C with linearization of the static characteristic.
2. Время обнаружения пожара по локальному воздействию пламени с температурой 1100°С на участок длиной 150 мм линейного датчика пожара сопоставимо с аналогами, не превышает 3с и остается на этом уровне при снижении температуры до 600°С.2. The time of fire detection by local exposure to a flame with a temperature of 1100 ° C for a 150 mm long section of a linear fire sensor is comparable to analogues, does not exceed 3 s and remains at this level when the temperature drops to 600 ° C.
3. Масса и габариты линейных датчиков пожара в резервированной системе обнаружения пожара уменьшены примерно в 2,5 раза по сравнению с известными устройствами обнаружения пожара или перегрева.3. The mass and dimensions of linear fire detectors in a redundant fire detection system are reduced by approximately 2.5 times compared with the known fire or overheating detection devices.
4. Сопротивление теплопроводного изоляционного материала линейного датчика пожара остается высоким даже при температуре 600°С и составляет не менее 500 кОм.4. The resistance of the heat-conducting insulating material of the linear fire sensor remains high even at a temperature of 600 ° C and is at least 500 kOhm.
5. Несмотря на компактность конструкции, линейный датчик пожара выдерживает воздействие вибрации с уровнем до 30g в диапазоне частот от 10 до 2000 Гц и воздействие одиночных ударов с уровнем ударного ускорения до 45g и длительностью 11 мс.5. Despite the compact design, the linear fire sensor withstands vibration with levels up to 30g in the frequency range from 10 to 2000 Hz and single impacts with shock acceleration levels up to 45g and a duration of 11 ms.
Таким образом, предлагаемые способ обнаружения пожара или перегрева и устройство, реализующее этот способ, позволяют повысить точность измерения средней температуры и скорости ее нарастания в контролируемой зоне, повысить помехозащищенность и быстродействие устройства обнаружения пожара или перегрева при более компактной конструкции, по сравнению с известными аналогами.Thus, the proposed method for detecting fire or overheating and a device that implements this method can improve the accuracy of measuring the average temperature and its rise rate in the controlled area, increase the noise immunity and speed of the device for detecting fire or overheating with a more compact design, in comparison with the known analogues.
Claims (14)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016122738A RU2626716C1 (en) | 2016-06-08 | 2016-06-08 | Method for fire or overheat detection, and device for its implementation |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016122738A RU2626716C1 (en) | 2016-06-08 | 2016-06-08 | Method for fire or overheat detection, and device for its implementation |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2626716C1 true RU2626716C1 (en) | 2017-07-31 |
Family
ID=59632620
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016122738A RU2626716C1 (en) | 2016-06-08 | 2016-06-08 | Method for fire or overheat detection, and device for its implementation |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2626716C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2715181C1 (en) * | 2019-04-16 | 2020-02-25 | Александр Иванович Завадский | Method of detecting fire or overheating in aircraft engine compartment and device for its implementation |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1298617A2 (en) * | 2001-09-21 | 2003-04-02 | Hochiki Corporation | Fire sensor |
RU2275688C2 (en) * | 2004-01-30 | 2006-04-27 | Академия государственной противопожарной службы (АГПС) МЧС России | Combined fire alarm |
US7098797B2 (en) * | 2003-03-03 | 2006-08-29 | Cerberus S.A.S. | Fire or overheating detection system |
US20090251322A1 (en) * | 2006-02-24 | 2009-10-08 | Airbus France | Fire detection system and aircraft equipped with such a system |
-
2016
- 2016-06-08 RU RU2016122738A patent/RU2626716C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1298617A2 (en) * | 2001-09-21 | 2003-04-02 | Hochiki Corporation | Fire sensor |
US7098797B2 (en) * | 2003-03-03 | 2006-08-29 | Cerberus S.A.S. | Fire or overheating detection system |
RU2275688C2 (en) * | 2004-01-30 | 2006-04-27 | Академия государственной противопожарной службы (АГПС) МЧС России | Combined fire alarm |
US20090251322A1 (en) * | 2006-02-24 | 2009-10-08 | Airbus France | Fire detection system and aircraft equipped with such a system |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2715181C1 (en) * | 2019-04-16 | 2020-02-25 | Александр Иванович Завадский | Method of detecting fire or overheating in aircraft engine compartment and device for its implementation |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA2843977C (en) | Pneumatic detector integrated alarm and fault switch | |
CN103703637A (en) | Overvoltage protection device with measuring device for monitoring overvoltage protection elements | |
AU2006332047B2 (en) | Linear fire-detector alarming system based on data fusion and the method | |
CN108152543A (en) | A kind of electric energy metering wiring box with fault alarm function | |
CN107545692B (en) | Unrecoverable cable type linear temperature-sensing fire disaster detector | |
RU2626716C1 (en) | Method for fire or overheat detection, and device for its implementation | |
US7098797B2 (en) | Fire or overheating detection system | |
JP7069163B2 (en) | Temperature transmitter and transmitter assembly with diagnostic elements for diagnosing thermocouple short circuits | |
US3188617A (en) | Condition responsive system with prevention of false indication | |
US10514307B2 (en) | Fault detection apparatus | |
CA2957777C (en) | Pneumatic fire detectors | |
US20240264007A1 (en) | Resistance temperature detector (rtd) sensor-based fault status reporting for a positive temperature coefficient (ptc) heater | |
RU2632765C1 (en) | Method of fire or overheat detection, and device for its implementation | |
JP2661194B2 (en) | Automatic monitoring device for lightning arrester without gap | |
JP7412085B2 (en) | Heat detector and fire detection method using it | |
RU2637095C1 (en) | Method of fire or overheat detection, and device for its implementation | |
JP2001264200A (en) | Sensor fault diagnostic device and gas pressure monitor device | |
RU2711136C1 (en) | Method of detecting fire or overheating and device for its implementation | |
CN101650865A (en) | Linear temperature sensing fire detector with point-shaped temperature sensing element and alarm method thereof | |
RU2637094C1 (en) | Method for detecting fire or overheating with use of duplicated linear thermoresistive sensors and device for its implementation | |
Chaturvedi et al. | Fire detection system and spurious (false) fire warning of the aircraft-an overview | |
EP4415478A1 (en) | Positive temperature coefficient (ptc) heater health monitoring system | |
CN201387657Y (en) | Line type heat fire detector with terminal capacitor | |
JP3845235B2 (en) | Differential heat sensor | |
RU2715181C1 (en) | Method of detecting fire or overheating in aircraft engine compartment and device for its implementation |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200609 |