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4 消防报警与联动控制系统


建筑智能化概论

第4章

消防报警与联动控制系统

? 众所周知,早期发现的火灾很容易扑灭,火灾造成的损失 也很小。特别是在茫茫大海中航行的船舶,一旦火灾蔓延,

由于孤立无援,其后果不堪设想。
? 火灾初期阶段的征兆,一般是产生烟雾、不正常的温升和

火光。因此,为了及早发现火灾,防微杜渐,可以通过各
种传感器(自动探测器)将烟、热或光信号转换成电信号, 然后送入报警控制单元进行信号处理,发出报警及其他控 制信号。

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4.1 概述

4.2 火灾形成及基本规范要求
4.3 火灾信息探测与数据处理方法 4.4 火灾探测器及其选用 4.5 火灾报警控制器 4.6 火灾监控系统基本设计形式

4.7 减灾、灭火联动控制系统
4.8 消防自动报警与联动控制系统工程设计

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4.1 概述
火灾自动报警控制系统的组成 ? 火灾自动报警控制系统主要由火灾探测器、火 灾报警控制器、消防联动设备、火灾应急广播 和警报装置以及火灾报警系统五大部分组成。 1 火灾探测器 火灾探测器是火灾自动报警控制系统最关键 的部件之一,它是以探测物质燃烧过程中产生的各 种物理现象为依据,是整个系统自动检测的触发器 件,能不间断地监视和探测被保护区域的火灾初期 信号。

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根据火灾探测器系统结构的不同,可分为 点式和线形 两大类。 根据火灾探测器探测火灾参数的不同,可分 为感烟式、感温式、感光式、可燃气体探测式 和复合式等主要类型。

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? (1)感烟式火灾探测器 ? 感烟式火灾探测器是一种检测燃烧或热解 产生的固体或液体微粒的火灾探测器。作为前 期、早期火灾报警是非常有效。对于要求火灾 损失小的重要地点,火灾初期有阴燃阶段,产 生大量的烟和少量的热,很少或没有火焰辐射 的火灾,都适合选用。

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? (2)感温式火灾探测器 ? 感温式火灾探测器是响应异常温度、温升 速率和温差等火灾信号的火灾探测器。常用的 有定温式、差温式和差定温式三种。 ? ① 定温式探测器 环境温度达到或超过预 定值时响应。 ? ② 差温式探测器 环境温升速率超过预定 值时响应。 ? ③ 差定温式探测器 兼有定温、差温两种 功能。

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? (3) 感光式火灾探测器 ? 感光式火灾探测器又称火焰探测器或光辐 射探测器,它对光能够产生敏感反应。按照火 灾的规律,发光是在烟生成及高温之后,因而 感光式探测器属于火灾晚期报警的探测器,适 用于火灾发展迅速,有强烈的火焰和少量的烟、 热,基本上无阴燃阶段的火灾。

红外线感光式探测器

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? (4) 可燃气体火灾探测器 ? 可燃气体火灾探测器是一种能对空气中可 燃气体浓度进行检测并发出报警信号的火灾探 测器。它除具有预报火灾、防火、防爆功能外, 还可以起到监测环境污染的作用,目前主要用 于宾馆厨房或燃料气储备间、汽车库、压气机 站、过滤车间、溶剂库、炼油厂、燃油电厂等 存在可燃气体的场所。

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? (5) 复合式火灾探测器 ? 复合式火灾探测器是可以响应两种或两种 以上火灾参数的火灾探测器,主要有感温感烟 型、感光感烟型、感光感温型等。

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2 火灾探测器的选择和布置 (1)火灾探测器的选择

感烟式:火灾初期有大量烟雾产生而热量和火焰较少的场合。

感光式:火灾发展迅速,并伴有强烈火焰的场合。 火灾探测器 感温式:可能发生无烟火灾或有大量烟气和蒸汽的场合。

可燃气体式:可能散发可燃气体的场合。

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智能建筑应以感烟式火灾探测器为主,不 宜用感烟式的场所,则选用感温式火灾探测器。

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(2)火灾探测器的布置
火灾探测器在室内一般是直接安装在顶棚或者墙壁上,遇如 下情况则需作相应的改动: (1)遇到突出顶棚的屋梁,当梁突出顶棚超过200mm时,就 必须考虑到梁对烟雾扩散的阻碍作用,适当增设探测器。 (2)遇到风管、风口、灯具等障碍物,应作适当移动。

(3)如有隔断墙,隔断墙避免高到顶棚,或者在隔出来的新 区域加装火灾探测器。

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? 2 火灾报警控制器 ? (1)火灾报警控制器的作用 ? 火灾报警控制器是火灾自动报警控制系统 的重要组成部分,是系统的核心。根据国家标 准GB/T 4718—1996的定义,火灾报警控制器是 可向火灾探测器供电,并具有以下功能的设备: ? ① 能接收探测信号,转换成声、光报警信 号,指示着火部位和记录报警信息。 ? ② 可通过火警发送装置启动火灾报警信号, 或通过自动灭火控制装置启动自动灭火设备和 联动控制设备。

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?

③ 自动监视系统的正确运行和对特定故障 给出声光报警。

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火灾自动报警控制系统的基本形式

火灾自动报警与消防联动控制系统按警戒区 域和设备功能的不同分为三类:区域报警系统、 集中报警系统、控制中心报警系统。其中前两 者适宜二级保护对象、后者适于特级和一级保 护对象。

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? 1 区域报警系统 ? 图8-4所示为区域报警系统示意图,它由火 灾探测器、手动火灾报警按钮、区域火灾报警 控制器、火灾报警装置和电源组成。区域报警 系统的保护对象仅为建筑物中某一局部范围或 某一措施。区域火灾报警控制器往往是第一级 的监控报警装置,应设置在有人值班的房间或 场所,如保卫室、值班室等。

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? 2 集中报警系统 ? 集中报警系统主要由火灾探测器、区域火 灾报警控制器、集中火灾报警控制器等组成, 如图8-5所示。 ? 集中报警系统一般适用于保护对象规模较 大的场合,如高层住宅、商住楼和办公楼等。 集中火灾报警控制器是区域火灾报警控制器的 上位控制器,它是建筑消防系统的总监控设备, 其功能比区域火灾报警控制器更加齐全。

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? 3 控制中心报警系统 ? 图8-6所示为控制中心报警系统示意图。从 图中可知,控制中心报警系统由火灾探测器、 手动火灾报警按钮、区域火灾报警控制器、集 中火灾报警控制器、消防联动控制设备、电源 及火灾报警装置、火警电话、火灾应急照明、 火灾应急广播和联动装置等组成。 ? 控制中心报警系统一般适用于规模大的一 级以上的保护对象,因该类型建筑物建筑规模 大,建筑防火等级高,消防联动控制功能多。

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手动火灾报警按钮 手动火灾报警按钮主要 安装在经常有人出入的公共 场所中明显和便于操作的部 位。当有人发现有火情的情 况下,手动按下按钮,向报 警控制器送出报警信号。手 动火灾报警按钮比探测器报 警更紧急,一般不需要确认。 因此,手动报警按钮要求更 可靠、更确切,处理火灾要 求更快。

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消防联动设备 消防联动设备是火灾自动报警与消防联动 系统的执行部件,消防控制中心接到报警后能 自动或手动启动消防联动设备。 按规范,智能建筑应具备一下联动设备: (1)非消防电源控制

(2)室内消火栓泵和喷淋水泵

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(3)消防电梯运行控制 普通电梯均不具备消防功能,发生火灾时禁止搭乘 电梯逃生。消防电梯通常都具备有完善的消防功能, 那么万一建筑内发生火灾,消防电梯就可以用于消防 救生。

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(4)管网气体灭火系统、泡沫灭火系统和干粉 灭火系统

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(4)防火门、防火卷帘和防火阀的控制

(5)防排烟系统

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4.2 火灾形成及基本规范要求

(一)燃烧的概念
燃烧,俗称“着火”。
可燃物与氧化剂作用发生的放热反应,通常伴 有火焰、发光和(或)发烟现象。

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(二)燃烧的类型 掌握燃烧类型的基本概念和有关知识, 对于了解物质的火灾危险性和预防、扑救 火灾是非常重要的
1、闪燃 在一定温度下,液体(固体)表面上能产生 足够的可燃蒸气,遇火能产生一闪即灭的燃烧 现象。

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2、着火 可燃物在氧气中受火源的作用表面发生 持续燃烧的现象。
3、自燃 可燃物在没有外部明火焰等火源作用下,因 受热或自身发热并蓄热所产生的燃烧现象。

4、阴燃 没有火焰的缓慢燃烧现象。 5、爆燃 以亚音速传播的爆炸。

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(三)燃烧的必要条件
可用一个燃烧三角形来表示
可燃物 温度(点火源)

氧化剂 只有具备了可燃物、温度、氧化剂这三个必 要条件,燃烧才能够发生,才能构成一个燃烧三 角形。(重点讲日常如何防火)

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(四)燃烧的充分条件

要使燃烧能够持续发生,必须同时具备如下 条件: 1、一定的可燃物浓度。 2、一定的氧气含量。 3、一定的着火能量。 4、未受抑制的链式反应。

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防火的基本措施
? ? ? ? 1、控制可燃物 2、隔绝空气 3、消除着火源 4、阻止火石蔓延

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(五)灭火的基本原理

1、冷却灭火(水) 把燃烧的物质用水冷却到其燃点以下。 2、窒息灭火(CO2、N2、水蒸气) 降低燃烧区域内的氧浓度到一定的数量下。 3、隔离灭火(关阀门、泡沫灭火器) 把可燃物和引火源分隔开来,燃烧就会自动中止。 4、化学抑制灭火(干粉灭火气) 通过化学反应的方式,把极其活泼的自由基H·、O·消 灭掉,从而达到灭火的目的。

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(六)火源

从引起火灾的角度来说,火源有多种,常见的有: 1、明火焰:700℃—2000℃。 2、炽热体:如短路熔珠、电焊熔珠等。 3、火 星:摩擦撞击火星、燃烧飞出的火星等。 4、电火花:静电火花、强弱电火花、雷电火花等。 5、化学反应热和生物热。 6、光辐射:如太阳光、玻璃聚光等。

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(七)燃烧特点

1、气体的燃烧特点 气体的分子比较简单,无需经过分解蒸发过程,直接燃 烧,燃烧速度快。 2、液体的燃烧特点 可燃液体燃烧是液体蒸气进行燃烧,其燃烧与否、燃烧 速率等与液体的蒸气压、闪点、沸点和蒸发速率等性质有 关。 3、固体的燃烧特点 固体燃烧必须经过受热蒸发、热分解过程,使固体上方 可燃气体浓度达到燃烧极限才能持续不断地发生燃烧。

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(八)燃烧方式

1、气体的燃烧方式 (1)扩散燃烧—煤气炉燃烧。 ( 2 )预混燃烧 — 爆燃,达到爆炸极限的气体混 合物被点燃。 2、液体的燃烧方式 通常液体的表面上方都有一定的液体蒸气,在 火源的作用下,蒸气在燃烧。

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3、固体的燃烧方式 (1)蒸发燃烧—硫、磷、沥青的燃烧。 ( 2 )分解燃烧 — 木材、纸张、棉、麻等的燃 烧。 (3)表面燃烧—木炭、焦炭的燃烧。 (4)阴燃—成捆堆放的棉、麻、煤等。

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(九)燃烧产物

燃烧产物通常指燃烧生成的气体、热量、可见 烟等。生成的气体一般是指一氧化碳、氰化氢、 二氧化碳、氯化氢、二氧化硫等。

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二、火灾
(一)火灾的概念

在时间和空间上失去控制的燃烧所造成的灾 害。

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(二)火灾的分类

1、A类火灾:固体物质火灾,如木材、棉、纸 等。 2、B类火灾:液体火灾和可溶化固体火灾,如 汽油、沥青等。 3、C类火灾:气体火灾,煤气、天然气等。 4、D类火灾:金属火灾,如钾、钠等。

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(三)常见灭火器的种类

1、ABC干粉灭火器:可灭A、B、C三种类型的火灾; 2、BC干粉灭火器:可灭B、C类型的火灾; 3、泡沫灭火器:可灭A、B类火灾; 4、CO2灭火器:适用于B、C类和电气火灾; 5、清水灭火器:用于A类火灾。 6、1211灭火器:正被逐暂淘汰,一般场所已禁用。

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1 、 A 类火灾场所必须配置可以灭 A 类火 灾的灭火器。 2 、 B 类火灾场所必须配置可以灭 B 类火 灾的灭火器。 3 、 C 类火灾场所必须配置可以灭 C 类火 灾的灭火器。

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(三)火灾的划分

1、特大火灾:死亡10人以上,重伤20人以上,死 亡、重伤20人以上,受灾50户以上,直接财产损失 100万元以上。
2 、重大火灾:死亡 3 人以上,重伤 10 人以上,死 亡、重伤10人以上,受灾30户以上,直接财产损失 30万元以上。 3、一般火灾:不具有前列两项情形的火灾。

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(五)室内火灾的发展过程

室内火灾发展过程分为四个阶段:火灾初起 阶段、火灾发展阶段、火灾燃烧猛烈阶段、火灾 熄灭阶段。

1.初期增长阶段

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室内发生火灾后,最初只是起火部位及其周围可燃物着火燃烧。初 期增长阶段的特点是:火灾燃烧范围不大,火灾仅限于初始起火点附近; 室内温度差别大,在燃烧区域及其附近存在高温,室内平均温度低;火 灾发展速度较慢,在发展过程中火势不稳定。该阶段的火灾持续时间受 点火源、可燃物质性质和分布、通风条件等因素的影响很大,火灾发展 一般会出现以下情况: (1)初始可燃物全部烧完而未能延及其他可燃物,致使火灾自行熄 灭。这种情况通常发生在初始可燃物不多且距离其他可燃物较远的条件 下。 (2)火灾增大到一定规模,但是由于通风不足使燃烧强度受到限制, 于是火灾以较小的规模持续燃烧。若通风条件相当差,则在燃烧一段时 间后火灾也会自行熄灭。 (3)如果可燃物充足且通风良好,火势将迅速扩展,乃至将其周围 的可燃物引燃,起火房间内的温度也随之迅速上升。

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2.充分发展阶段

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在火灾初期增长阶段后期,火灾范围迅速扩大,当起火房间温度达到 一定值时,聚积在房间内的可燃气体突然起火,整个房间都充满了火焰, 房间内所有可燃物表面部分都卷入火灾之中,燃烧很猛烈,温度升高很 快。房间内局部燃烧向全室性燃烧过渡的这种现象通常称为轰燃。轰燃 是室内火灾最显著的特征之一,它标志着火灾全面发展阶段的开始,对 于安全疏散而言,人们若在轰燃之前还没有从室内逃出,则很难幸存。 轰燃发生后,房间内所有可燃物都在猛烈燃烧,放热速度很大,因 而房间内温度升高很快。火焰、高温烟气从房间的开口大量喷出,把火 灾蔓延到建筑物的其他部分。室内高温还对建筑构件产生热作用,使建 筑构件的承载能力下降,甚至造成建筑物局部或整体倒塌破坏。 耐火建筑的房间通常在起火后,由于其四周墙壁和顶棚、地面坚固, 不会烧穿,因此发生火灾时房间通风开口的大小没有什么变化,当火灾 发展到全面燃烧阶段,室内燃烧大多由通风控制着,室内火灾保持着稳 定的燃烧状态。火灾全面发展阶段的持续时间取决于室内可燃物的性质 和数量、通风条件等。

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减弱熄灭阶段

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?

在火灾全面发展阶段后期,随着室内可燃物的挥发物 质不断减少,以及可燃物数量减少,火灾燃烧速度递减, 温度逐渐下降。当室内平均温度降到温度最高值的80%时, 则认为火灾进入熄灭阶段。随后,房间温度下降明显,直 到把房间内的全部可燃物烧光,室内外温度趋于一致,宣 告火灾结束。

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建筑物内火灾蔓延的途径
? 1、水平方向蔓延
? 2、通过竖井蔓延 ? 3、通过空调系统管道蔓延 ? 4、窗口向上蔓延

(1)火灾在水平方向的蔓延

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?

① 未设防火分区。对于主体为耐火结构的建筑来说,造成水平蔓延的主 要原因之一是建筑物内未设水平防火分区,没有防火墙及相应的防火门 等形成控制火灾的区域空间。 ② 洞口分隔不完善。对于耐火建筑来说,火灾横向蔓延的另一途径是洞 口处的分隔处理不完善。如,户门为可燃的木质门,火灾时被烧穿;普 通防火卷帘无水幕保护,导致卷帘失去隔火作用;管道穿孔处未用不燃 材料密封等。 ③ 火灾在吊顶内部空间蔓延。装设吊顶的建筑,房间与房间、房间与走 廊之间的分隔墙只做到吊顶底皮,吊顶上部仍为连通空间,一旦起火极 易在吊顶内部蔓延,且难以及时发现,导致灾情扩大;就是没有设吊顶, 隔墙如不砌到结构底部,留有孔洞或连通空间,也会成为火灾蔓延和烟 气扩散的途径。 ④ 火灾通过可燃的隔墙、吊顶、地毯等蔓延。可燃构件与装饰物在火灾 时直接成为火灾荷载,由于它们的燃烧因而导致火灾扩大。

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火灾通过竖井蔓延

?

在现代建筑物内,有大量的电梯、楼梯、设备、垃圾等竖井,这些竖井 往往贯穿整个建筑,若未作完善的防火分隔,一旦发生火灾,就可以蔓 延到建筑的其他楼层。 ① 火灾通过楼梯间蔓延。建筑的楼梯间,若未按防火、防烟要求进行分 隔处理,则在火灾时犹如烟囱一般,烟火很快会由此向上蔓延。 ② 火灾通过电梯井蔓延。电梯间未设防烟前室及防火门分隔,则其井道 形成一座座竖向 “烟囱”,发生火灾时则会抽拔烟火,导致火灾沿电梯 井迅速向上蔓延。 ③ 火灾通过其他竖井蔓延。建筑中的通风竖井、管道井、电缆井、垃圾 井也是建筑火灾蔓延的主要途径。此外,垃圾道是容易着火的部位,也 是火灾中火势蔓延的主要通道。

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火灾通过空调系统管道蔓延

?

建筑空调系统未按规定设防火阀、采用可燃材料风管、 采用可燃材料做保温层都容易造成火灾蔓延。通风管道蔓 延火灾,一是通风管道本身起火并向连通的空间(房间、 吊顶、内部、机房等)蔓延;二是它可以吸进火灾房间的 烟气,而在远离火场的其他空间再喷冒出来。

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火灾由窗口向上层蔓延

?

在现代建筑中,从起火房间窗口喷出的烟气 和火焰,往往会沿窗间墙经窗口向上逐层蔓延。 若建筑物采用带形窗,火灾房间喷出的火焰被吸 附在建筑物表面,有时甚至会卷入上层窗户内部。

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三、热的传播

火灾发生、发展的整个过程始终伴随着热传 播过程,热传播是影响火灾发展的决定因素。

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热传播有如下三种途径:
(一)热传导 热量通过直接接触的物质,从温度较高部位 传到温度较低部位的过程。 (二)热对流 热通过流动介质,由空间的一处传播到另一 处的现象。 (三)热辐射 以电磁波形式传递热量的现象。

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火灾严重性的影响因素
? 1、可燃材料的影响
? (性质、数量、分布)

? 2、建筑布局对火灾的影响
? 房间开口的大小和形状 ? 房间的大小和形状 ? 房间的热性能

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一、火灾分类

火灾分类

火灾种类根据物质和燃烧特性可划分以下几类: A 类火灾:含碳固体可燃物质,如木材、棉、毛、麻、 纸张等燃烧的火灾; B 类火灾:甲、乙、丙类液体,如气油、煤油、柴油、 甲醇、乙醚、丙酮等燃烧的火灾;

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C类火灾:可燃气体,如煤气、天燃气、甲烷、丙烷、乙炔、 氢气等燃烧的火灾; D类火灾:可燃金属,如钾、钠、镁、钛、锆、锂、铝镁合 金等燃烧的火灾; E类火灾: 带电物体燃烧的火灾。 二、物质燃烧三个基本要素

发生火灾的基本要素是可燃物、助燃物、点火源以及 它们之间的相互作用,构成一个燃烧三角形。

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三、火灾烟雾的组成 火灾烟雾通常是由以下三种物质组成的混合气溶胶: 1、气相燃烧产物;

2、未完全燃烧的液相、固相分解产物;
3、未燃的高温可燃蒸气。

四、火灾烟雾浓度参数
粒子数浓度、质量浓度、减光率、光学密度、减光系数。

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2 民用建筑防火类别的确定 ? 建筑物按高度可分为高层、低层及地下建 筑。 ? (1) 高层建筑 ? ① 建筑高度超过24m的非单层民用建筑。 ? ② 10层及10层以上的住宅建筑(包括首层 设置商业服务网点的住宅)。

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? (2) 低层建筑 ? ① 建筑高度不超过24m的单层或多层建筑。 ? ② 单层主体建筑超过24m的体育馆、会堂、 影剧院等公共建筑。 ? (3) 地下建筑 ? 凡是在室外地平面以下的建筑,不论是在 高层建筑或低层建筑下部的建筑或独立的建筑 物,均为地下建筑。

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民用建筑的防火类别等级 ? 各类民用建筑的防火保护等级是按建筑物的高 度、火灾的危险性、疏散和扑救难度进行划分的, 分为特级、一级、二级及三级保护对象。 ? (1) 超高层建筑(建筑物高度超过100m)为 特级保护对象,应采用全面保护方式。 ? (2) 高层中的一类建筑为一级保护对象,应 采用总体保护方式。

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?

(3) 高层中的二类和低层中的一类建筑为 二级保护对象,应采用区域保护方式;重要的 也可采用总体保护方式。 ? (4) 低层中的二类建筑为三级保护对象, 应采用场所保护方式;重要的也可采用区域保 护方式。 ? (5) 地下建筑按其规模及使用情况,分别 属一级保护对象或二级保护对象。

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4.3 火灾信息探测与数据处理方法
? 4.3.1、典型火灾过程分析 ? 1、普通可燃物火灾 ? 火灾探测是以物质燃烧过程中产生的各种火灾现象为依据, 普通可燃物质燃烧的表现形式是:首先产生燃烧气体和烟

雾,在氧气供应充足的条件下才能达到完全燃烧,产生火
焰并发出一些可见光与不可见光,同时释放大量的热,使 得环境温度升高。

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普通可燃物质典型起火过程

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? 普通可燃物质由初起阴燃阶段开始,到火焰燃烧、火势渐

大,最终酿成火灾。
? 1)初起和阴燃阶段占时较长

? 普通可燃物在火灾初起和阴燃阶段产生了烟雾可燃气体混
合物,但环境温度不高,火势尚未达到蔓延发展的程度。 ? 如果在此阶段能将重要的火灾信息——烟雾浓度有效的测 量出来,就可以将火灾损失控制在最低限度。

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? 2)火焰燃烧阶段火势蔓延迅速
? 在这个阶段火势开始蔓延,环境温度不断升高,

燃烧不断扩大,形成火灾。
? 此时通过探测环境温度来判断火情,能较及时地

控制火灾。

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? 3)物质全燃烧阶段产生强烈火焰辐射
? 在这个阶段会产生各种波长的火焰光,使火焰热辐射含

有大量的红外线和紫外线,因此对火灾形成的红外和紫外
光辐射进行有效探测也是实现火灾探测的基本方法之一。

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2、工业企业火灾

在工业生产环境,油品、液化烃等可燃物质起火过程不同于普通可燃
物,起火速度快且迅速达到全然阶段,形成很少有烟雾遮蔽的明火火 灾,因而用火焰光探测更及时有效。

? 此外,当可燃物质是可燃气体或易燃液体蒸气时,起火燃烧过程也不
同于普通可燃物,在可燃气体或易燃液体蒸气的爆炸浓度范围内由于 着火点火源的作用会引起爆炸,这时对可燃气体或易燃液体蒸气的浓

度探测十分重要。

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4.2.2 火灾信息探测方法

? 火灾信息探测是以物质燃烧过程中产生的各种火灾现象为 依据,以实现早期发现火灾为前提。分析普通可燃物的火 灾特点,以物质燃烧过程中发生的能量转换和物质转换为 基础,可形成不同的火灾探测方法,如下图所示:

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火灾探测方法

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(1)空气离化探测法

? 这是利用放射性同位素释放的a射线将空气电离产生正、负离子,使 得带电腔室(称为电离室)内空气具有一定的导电性,在电场作用下 形成离子电流;当烟雾气溶胶进入电离室内,比表面积较大的烟雾离 子利用起吸附特性吸附其中的带电离子,产生离子电流变化。这种离 子电流变化与烟浓度有直接线形关系,并可用电子线路加以检测,从 而获得与烟雾浓度有直接关系的电信号,用与火灾确认和报警。 ? 采用空气离化探测法实现的火灾烟雾浓度探测一般称作离子感烟探测, 他对火灾初起和阴燃阶段的烟雾气溶胶检测非常灵敏有效,可测烟雾 直径范围在0.03—10?m左右。

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(2)光电探测法

? 这是根据火灾所产生的烟雾颗粒对光线的阻挡或散射作用 来实现感烟式火灾探测的方法。可分为减光式和散射光式 两类。 ? 减光式光电感烟探测是根据烟雾颗粒对光线的阻挡作用所 形成的光通量的减少量来实现对烟雾浓度的有效探测,一 般是构成发光与收光部分分离的对射式线状火灾探测。

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? 散射光式感烟探测是根据光散射定律,在点状结构的火灾 探测器通气暗箱内用发光元件产生一定波长的探测光,当 烟雾气溶胶进入检测暗箱时,其中粒径大于探测光波长的 着色烟雾颗粒产生散射光,通过与发光元件成一定夹角 (一般在90°~135°,夹角越大,灵敏度越高)的光电 接受元件收到的散射光强度,可以得到与烟浓度成比例的 信号电流或电压,用于判定火灾。

? 散射光式光电感烟探测法对于普通可燃物在火灾初起和阴 燃阶段所产生的着色烟雾颗粒可以有效探测。

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(3)热(温度)探测法

? 这是根据物质燃烧释放出的热量所引起的环境温 度升高或其变化率大小,通过热敏元件与电子线 路来探测火灾。 ? 热(温度)探测法在火焰燃烧和有较大温度变化 的火灾危险环境可实现有效探测。

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(4)火焰(光)探测法

火焰探测器是感应火灾燃烧发出的电磁辐射,通过将火焰
辐射能量转化为电流或电压信号,达到火灾探测的目的。 火焰探测感应的火灾参量包括火焰辐射强度和频率。 ? 这是根据物质燃烧所产生的火焰光辐射的大小,其中主要 是红外辐射和紫外辐射的大小,通过光敏元件与电子路来

探测火灾现象。

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? 火焰(光)探测法一般采用被动式光辐射探测原理,用于
火灾发展过程中火焰发展和明火燃烧阶段,其中紫外式感 光原理多用于油品和电气火灾,红外式感光多用于普通可 燃物和森林火灾。为了区别非火灾形成的光辐射,被动感 光式火灾探测通常还要考虑可燃物燃烧时火焰光的闪烁频 率3~30Hz.

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? 根据火焰探测响应波长的不同,将响应波长低于
400nm的火焰探测器称为紫外火焰探测器,响应

波长大于700nm的火焰探测器称为红外火焰探测
器。

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火焰探测器的性能特点

(1)火焰探测器具有响应速度快,探测范围广的特点。
(2)由于紫外光波长较短,不适合火灾发生时伴随有烟雾生成的火灾 探测,比较适宜活泼金属及金属氧化物火灾的探测。 (3) 而红外火焰探测器,由于其探测波长较长,较适合含碳类液体火 灾的探测。

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(5)可燃气体探测法

? 对于物质燃烧初期产生的烟气体或易燃易爆场所泄露的可
燃气体,可以利用热催化式元件、气敏半导体元件或三端 电化学元件的特性变化类探测可燃气体浓度或成分,预防 火灾和爆炸危险。相应的火灾探测器需要采用防爆式结构。

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(6)复合式或杂探测法

? 这是根据普通可燃物火灾模型,在同一时间段内
对火灾过程中的烟雾、温度等多个参数进行探测 和综合数据处理,以兼顾火灾探测可靠性和及时 性为目的,分析判断火灾现象,确认火灾。

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(7)视频火灾探测技术
1)系统构成 CCTV系统、系统主机、视频火灾探测报警系统软件。

2)工作原理
烟雾的浓度、扩散、运动方式、 边缘特性判断,火焰特性及运 动模式分析。

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(8)红外图像的火灾探测技术

1)系统构成
红外摄像机、系统主机、红外图像分析软件。 2)工作原理 现场环境温度变化趋势

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? 感烟式火警探测器
? 感烟式火警探测器是在目前船舶中应用较普遍。 据统计,感烟式火警探测器可以探测70%以上的 火警。

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(1)离子感烟探测器

? 基本原理:离子室中α 源镅241使电离室中的空气
产生电离,使电离室在电子电路中呈电阻特性。

当烟雾进入电离室后,电离电流发生改变,电离
室的阻抗发生变化。根据阻抗变化的大小判定是 否有火灾发生。

建筑智能化概论 (2)光电感烟探头

光电感烟探测器是利用火灾烟雾对光产生 吸收和散射作用来探测火灾的一种装置。为了 探测烟雾的存在,将发射器发出的光束打到烟 雾上来探测其浓度,其探测方法可分为减光型 探测法和散射型探测法。 减光型探测法:通过测量烟雾在其光路上造成 的衰减来判定烟雾浓度的方法。 散射型探测法:通过测量烟雾对光散射作用产 生的光能量来确定烟雾浓度的方法。

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2、感温式火警探测器

1)感温探测原理:利用热敏元件接受被监测环境 或物体对流、传导、辐射传递的热量,并根据测 量、分析的结果判定是否发生火灾。 2)感温探测器的特点 感温探测器工作比较稳定,不受非火灾性烟尘雾 气等干扰,误报率低,可靠性高。

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3)感温探测器的分类 (1)按照探测器的结构形式分为点型和线型。

(2)线型感温火灾探测器按其动作性能可分为定温型、差
温型和差定温型。 (3)点型感温火灾探测器可分为A1、A2、B、C、D、E、 F、G共八种类型。另外。每种类型还根据其特性附加S或 R后缀。

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3、手动火灾报警按钮

手动火灾报警按钮主要安装

在经常有人出入的公共场所中明
显和便于操作的部位。当有人发 现有火情的情况下,手动按下按 钮,向报警控制器送出报警信号。 手动火灾报警按钮比探 头报警更紧急,一般不 需要确认。因此,手动 报警按钮要求更可靠、 更确切,处理火灾要求 更快。

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? 当巡逻员或附近人员发现火警,可取下小锤或用其他物体 击碎玻璃,该手动报警按钮即自动向报警指示设备发出报 警信号,同时按钮上的确认灯发亮,表示信号已经发出。 ? 一般来说,手动报警按钮

只需击碎玻璃即自动动作。
有的击碎玻璃后需按下 按钮。

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? 《SOLAS公约》规定,每一通道口应安装一只手动报警 按钮。
? 每层甲板的走廊内,手动报警按钮安装地点应便于操作, 并使走廊任何部位与手动报警按钮的距离不大于20m。 ? 具体安装时应尽可能与应急照明灯靠近,距离甲板的高度 约1.4m。

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? 通常监视状态下,绿色指示灯闪亮;当确认现场发生火情 时,按下面板开关,产生火警信号,红色指示灯闪亮。同 时在火灾报警控制器中显示出具体报警部位。当火情排除 后,搬动按钮的复位开关,将按钮复位(见下图);待系 统复位后,使其处于正常监视状态。

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4、消火栓按钮

消火栓按钮安装在消火 栓箱中。当发现火情必须使 用消火栓的情况下,手动按 下按钮,向消防中心送出报 警信号,在主机设置在自动 时,将直接启动消火栓泵。

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火灾探测器的故障分析

? 在火灾自动监控系统的实际运行过程中,控制器(中央单元)本身很 少出现故障,而且即使出现故障但由于船舶检测维修设备所限,往往 也无法解决。 ? 实际上,出现故障最多的是火灾探测器以及外围接线。火灾探测器故 障主要有漏报或误报两种情况:漏报是指火灾已发展到应当报警的规 模但却没有报警;误报是指没有火灾却发出报警信号。

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5、喷淋头
动作温度 68℃玻璃球 充液颜色为 红色 动作温度 93℃玻璃球 充液颜色为 绿色,厨房 等高温场所 使用

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6.火灾探测器的接线形式

? 在实际系统中,火灾探测器和控制器的接线方式一般均采 用并联。 ? 也就是说,若干个火灾探测器的信号线按一定关系并联在 一起,然后以一个部位或区域的信号送入火灾报警装置 (或控制器),即若干个火灾探测器连接起来后仅构成一 个探测回路,并配合各个火灾探测器的地址编码实现保护 区域内多个探测部位火灾信息的监测与传送。

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? 在每一探测回路一般均有一个终端电阻(或齐纳二极管),

在正常监视状态提供一个监视电流(一般为?A级),火
警方式时,探测器动作后产生一个报警电流(一般为mA 级)。

? 这里所谓“按一定关系并联”,大体可以分为两种形式:
? (1)若干个火灾探测器的信号线以某种逻辑关系组合,

作为一个地址或部位的信号线送入火灾报警装置,如机舱
内某一区域的火灾探测。

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? (2)若干个火灾探测器的信号线简单地直接并联
在一起,然后送入火灾报警装置。

? 例如,采用地址编码火灾探测器,通过二总线来
实现探测器与控制器的通信,以实现不同的监控

功能。

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? 自1996年起,单片机技术的发展和新型传感器的出现,
为火灾自动报警系统的智能化提供了可能,其典型的技术 特点是探测器内置了CPU。 ? 摆脱了单一“域值”报警模式,增加了环境参数变化归来 的判断,设置了火灾模拟曲线,从而大大提高了火灾报警 的准确性,减少了误报现象的发生。

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? 目前在火灾报警系统中,对于火灾探测器通常采
用三种接线方式:二线制、三线制、四线制。

(由于三线制在实船中较少使用,在此不作介
绍)。

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4.4 火灾探测器及其选用
火灾自动报警系统应设有手动和自动两种触发
装置。

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一.火灾探测器的选择
1、对火灾初期有阴燃阶段,产生大量的烟和少量的热, 很少或没有火焰辐射的场所,应选择感烟探测器。 2、对火灾发展迅速,可产生大量热、烟和火焰辐射的场 所,可选择感温探测器、感烟探测器、火焰探测器或其组 合。 3、对火灾发展迅速,有强烈的火焰辐射和少量的烟、热 的场所,应选择火焰探测器。 4、对使用、生产或聚集可燃气体或可燃液体蒸气的场 所,应选择可燃气体探测器。 5、安装探测器的房间高度大于12米时,一般不用感烟探测器; 房间高度大于8米时,一般不用感温探测器;火焰探测器一般不受高 度的限制。

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二.点型火灾探测器的选择

宜选择点型感烟探测器的场所:
①饭店,旅馆,教学楼,办公楼的厅堂,卧室等;②电子计

点 型 感 烟 探 测 器

算机房,通信机房,电影或电视放映室等;③楼梯,走道,

电梯机房等;④书库,档案库等;⑤有电器火灾的场所。
不宜选择离子感烟探测器的场所: ①相对湿度经常大于95%; ②气流速度大于5m/s;③有大 量粉尘,水雾滞留;④可能产生腐蚀性气体;⑤在正常情况 下有烟滞留;⑥产生醇类,醚类,酮类等有机物质。 不宜选择光电感烟探测器的场所: ①可能产生黑烟; ②有大量粉尘,水雾滞留;③可能产生

蒸汽和油雾;④在正常情况下有烟滞留。

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宜选择点型感温探测器的场所:

点 型 感 温 探 测 器

①相对湿度经常大于95%;②无烟火灾或有大量粉尘的场所; ③在正常情况下有烟和蒸汽滞留;④厨房,锅炉房,发电机

房,烘干车间;⑤吸烟室及其它不宜安装感烟探测器的厅堂
和公共场所。 不宜选择感温探测器的场所: ①可能产生阴燃火或发生火灾不及时报警将造成重大损失的 场所,不宜选择感温探测器; ②温度在00C以下的场所,不 宜选择感温探测器;③温度变化较大的场所,不宜选择差温 探测器。

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宜选择火焰探测器的场所:
①火灾时有强烈的火焰辐射;

点 型 感 光 探 测 器

②液体燃烧火灾等无阴燃阶段的火灾;
③需要对火焰作出快速反应。

不宜选择火焰探测器的场所:
①可能发生无焰火灾;②在火焰出现前有浓烟扩散;
③探测器的镜头易被污染;④探测器的“视线”易被遮挡; ⑤探测器易受阳光或其它光源直接照射;

⑥在正常情况下有明火作业以及X光射线,弧光等影响。

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三. 线型火灾探测器的选择

下列场所或部位,宜选择缆式线型定温探测器: ①电缆隧道,电缆竖井,电缆夹层,电缆桥架等; ②配电装置,开关设备,变压器等; ③各种皮带输送装置; ④控制室,计算机室的闷顶、地板下及重要设施隐蔽处。 下列场所宜选择空气管式线型差温探测器: ①可能产生油类火灾且环境恶劣的场所; ②不宜安装点型探测器的夹层,闷顶。 无遮挡大空间或有特殊要求的场所,宜选择红外光束感烟探测器。

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四. 火焰探测器应用场所
(一)适宜应用的场所: 1、火灾时有强烈的火焰辐射; 2、液体燃烧火灾等无阴燃阶段的火灾; 3、需要对火焰做出快速反应。 (二)不适宜应用的场所 1、可能发生无焰火灾; 2、在火焰出现前有浓烟扩散; 3、探测器的镜头易被污染; 4、探测器的“视线”易被遮挡; 5、探测器易受阳光或其他光源直接或间接照射; 6、在正常情况下有明火作业以及X射线、弧光等影响。

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五、可燃气体探测器应用场所

1、使用管道煤气或天然气的场所; 2、煤气站和煤气表房以及存储液化石油气罐的场所; 3、其他散发可燃气体和可燃蒸气的场所;

4、有可能产生一氧化碳气体的场所,宜选择一氧化碳气体
探测器。

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六、红外光束感烟火灾探测器应用场所
1、适宜应用于无遮挡大空间或有特殊要求的场所。 2、相邻两组红外光束感烟探测器的水平距离不应大于14

米;
3、探测器的发射器和接收器之间的距离不宜长过100米; 4、探测器安装据地高度不宜超过20米。

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七、线型缆式感温火灾探测器应用场所
1、电缆隧道、电缆竖井、电缆夹层、电缆桥架等; 2、配电装置、开关设备、变压器等; 3、各种皮带输送装置; 4、控制室、计算机室的闷顶内、地板下及重要设施隐蔽处 等; 5、其他环境恶劣不适合点型探测器安装的危险场所。

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八、空气管式线型差温探测器应用场所
1、不易安装点型探测器的夹层、闷顶; 2、可能产生油类火灾且环境恶劣的场所。

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九、火灾警报装置设置 1、未设置火灾应急广播的火灾自动报警系统

应设置火灾警报装置。
2、每个防火分区至少应设一个火灾警报装置,其位置宜设 在各楼层走到靠近楼梯出口处。 3、警报装置已采用手动或自动控制方式。

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? 探测器类型选择不当是造成漏报的主要之一。不同的火灾探测器都只
对某些火灾信号比较敏感。一般说对于火灾初期有阴燃阶段,易产生 大量烟和少量热,很少或没有火焰的场合,应选用感烟探测器;对于 火灾发展迅速,能产生大量热的场合,应选用火焰探测器。 ? 船舶各部位的火灾特点是难以准确预料的,但可以根据模拟试验的结 果进行估计。不过火灾探测器的选型在船舶制造时就已经解决,船舶 管理人员在实际维修更换火灾探测器时需考虑这一问题。

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? 感温。感烟和气敏探测器都是接触式探测器,只有当足够浓或足够热 的烟气到达探测器所在位置时才能被探测到并做出反应。假设探测器 本身及线路没有故障,出现漏报往往是探测器没有探测到足够多的烟 气。

? 例如,目前常用的感烟探测器基本上适用于船舶各部位,其顶棚的高
度一般不超过10m。这样当其地面附近起火时,火灾烟气可以在几秒 内升到顶棚,并迅速形成烟气层,探测器 能够起到及时发现火灾的

作用。

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? 如果船舶的内部空间(如机舱顶层)较大较高,烟气到达顶棚的时间
必将延长,而且由于卷吸空气的稀释,烟气的浓度有所降低等达到探 测器的报警浓度时,火灾已经发展到相当大的规模,早起灭火的时机 已经被错过了,但有时过于靠近天花板也不合适。

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? 例如在夏季,环境温度较高时,可造成室内顶棚下的空气 温度较高,它可以导致燃烧刚产生的烟气无法到达顶棚, 这通常称为烟气的热降,若探测器离顶棚过近就会漏报警。 ? 为避免热降,感烟探测器应与顶棚保持一段距离。又如当 室内有通风换气装置时,形成的强制空气流动可以使烟气 偏斜,以至达不到探测器位置。所有这些都应具体情况分 别对待。

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? 造成探测器误报有结构方面的原因,也有使用方面的原因。前一方面 主要与探测器的灵敏度有关,探测器的灵敏度过低会造成报警延迟。

但太高了又容易发生误报警,应当选择合适的报警范围。
? 现在通用的探测器大多将灵敏度分为若干级,如定温探测器的一级灵 敏度的动作温度为62℃,二级灵敏度的动作温度为70℃,三级灵敏

度的动作温度为78℃。感烟探测器的以及灵敏度表示单位长度的烟气
减光率达到10%报警,二级灵敏度表示该减光率达到20%报警,三级 灵敏度表示该减光率达到30%报警等。

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? 在火灾探测器维护和保养中,还需注意以下3点:
? 1)探测器拧到天花板的底座上之后在报警控制器上即显

示该区域报警,一般来讲说明底座上的两条接线反接了
(无极性要求的探测器除外),要用万用表检查极性后换 过来。

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? 2)当火灾报警器显示某区域报警,但该区域并无
火情,则可能是探测器本身的故障,如场效应管

输入阻抗降低;镅-241片剂量较低,可控硅击穿
等,应更换该探测器。

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? 3)定期进行熏烟检查,若对烟雾无反应,始终不
报警,可能是场效应管损坏,也可能是可控硅或

稳压二极管损坏。熏烟检查可用塑料管吹入香烟
烟雾,用专用试验器检查更好。

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4.5 火灾报警控制器

一. 火灾报警控制器功能、分类与型号
二. 火灾报警控制器的原理

三. 区域与集中火灾报警控制器
四. 火灾报警控制器布线、参数

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一 .火灾报警控制器功能、分类与型号

1、火灾报警控制器的功能 2、火灾报警控制器的分类
3、火灾报警控制器的型号

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1、火灾报警控制器的功能 ? 火灾报警:声光报警,由报警控制器本身的报警装置发出报警,同 时也控制现场的声、光报警装置发出报警 ? 启动灭火设备:通过联动装置 ? 启动减灾设备:通过联锁装置 ? 故障报警:能对现场所有设备及报警器本身进行故障报警 ? 火灾报警优先于故障报警 ? 记忆功能 :能记忆火灾或事故的地址与时间 ? 电源功能:主+备电源可为火灾探测器等提供工作电源 ? 自动打印 ? 阈(yu)值设定:报警阈(yu)值(提前设定的报警动作值)可在 控制器的软件中设定

2、火灾报警控制器的分类

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火灾报警控制器的分类说明

? 按控制范围分类:其中通用火灾报警控制器,兼有区域、集中两 级火灾报警控制器的双重特点。通过设置或修改某些参数(硬件 或软件)决定其用途。 ? 按系统布线方式分类:其中多线制火灾报警控制器,探测器与控 制器的连接采用一一对应方式。每个探测器至少有一根线与控制 器连接,有五线制、四线制、三线制、两线制等。而总线制火灾 报警控制器,所有探测器均并联或串联在总线上,有两总线、三 线制详细说明 总线、四总线,连接导线大大减少,较方便。 ? 按信号处理方式分类:其中有阈值火灾报警控制器:探测器的信 号为阶跃开关量信号,控制器不能对报警信号作进一步处理,火 灾报警取决于探测器。无阈值模拟量火灾报警控制器,探测器的 信号为连续的模拟量信号,其报警主动权掌握在控制器手中,是 现代化报警的发展方向。

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3、火灾报警控制器的型号

JB③—④⑤ —⑥
① — J(警),消防产品分类代号; ② — B(报),火灾报警控制器代号; ③ —应用范围特征代号,B(爆) —防爆型,C(船) —船用型, 非防爆、非船用特征代号可省略; ④—分类特征代号,D——单路,Q——区域,J——集中, T——通用; ⑤ —结构特征代号,G——柜式,T——台式,B——壁挂式; ⑥ —主参数, 表示各报警区域的最大容量。

型号举例:1、JB-TB-8 2、JB-JG-60

3、JB-QB -40

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二 . 火灾报警控制器的原理 1、电源部分 2、主机部分

1、电源部分

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通常采用开关型稳压电源,控制器通常采用主备 电源:控制器中有备用电池,当主电源断电时, 自动切换到电池供电。

2、主机部分

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工作模式:收集探测源信号—>输入单元—>自动 监控单元—>输出单元。同时增加了辅助人机接 口—键盘、显示部分、输出联动控制部分、计算 机通讯部分、打印部分等。

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三. 区域与集中火灾报警控制器 1、区域报警控制器 2、集中报警控制器

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1、区域报警控制器
(一)区域报警控制器基本单元 (二)区域报警控制器主要技术指标及功能
与集中报警控制器基本相同,在集中报警控制器中介绍

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2、集中报警控制器
(一)集中报警控制器基本单元 (1)声光报警单元 (2)记忆单元 (3) 输 出单元 (4)总检查单元 (5)巡检单元 (6)电 源单元 (7)电话单元 (二)集中报警控制器主要技术指标及功能 1.供电方式 2.监控功率与额定功率 3.使用 环境 4 .容量 5.系统布线数 6. 巡检速度 7.报 警功能 8.外控功能 9.故障自动监测功能 9.电源 及监控功能 10.系统自检功能 11.火灾报警优先功 能 巡检单元与巡检速度:

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巡检单元与巡检速度
巡检单元:为有效利用集中报警控制器,使其 依次周而复始地逐个接收由各区域报警控制器发来 的信号,即进行巡回检测,实现集中报警控制器的 实时控制。 巡检速度:通常正常巡检速度为每秒检测数十 个探测区域,如 60区/s、 30区/s、 20区/s等。 但当火灾时,火灾区域为非正常巡检速度,一般设 定为30区/min 。
集中报警控制器巡检方式图

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集 中 报 警 控 制 器 巡 检 方 式 图

四. 火灾报警控制器布线
1、区域报警控制器布线

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(一)区域报警控制器输入导线的确定 以二线制区域报警控制器为例,其输入导线总数可由下式确定: N=n+1(根) 式中N——区域报警控制器输入导线总数; n——本区域探测部位数; 输入线数示意图

“1”—公共电源线,+24V。

(二)区域报警控制器输出导线的确定 例如二线制火灾报警控制器,以型号JB-QB-20/1111的 区域报警控制器为例,输出导线总数可由下式确定:

N=10(n/5) + n/10 + 4(根)
式中10 (n/5) ——与集中报警控制器连接的火警信号线数每个 数码管负责显示五个部位;

n/10——巡检分组线数(取整数);
n——报警回路数;

输出线数示意图

4 ——层巡线,故障线,地线与总检线各一根。

(一)区域报警控制器输入导线的确定

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(二)区域报警控制器输出导线的确定

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2、集中报警控制器布线
集中报警控制器输入导线的确定: 若已知集中报警控制器,型号为JB-JT-50/1151。与其配 合使用的区域报警控制器共40台,其型号为JB-QB-50/1111, 报警回路数为n。集中报警控制器的输入线总数可由下式决定: N= 10 + n/10+ m + 3 式中10—区域报警控制器与集中报警控制器之间的火警信号线 数每个数码管负责显示五个部位; n/10—巡检分组线; m—层巡(层号)线,通常每层楼设置一台区域报警控制 器,控制器台数即为层巡线数; 3—故障信号线,总检线及地线各一根。

输入线数示意图

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集 中 报 警 控 制 器 输 入 线 数 示 意 图

火灾自动报警系统的线制

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多线制目前基本不用,但已运行的工程大部分为多线制系统。 1.多线制系统 (1)四线制:即n+4线制,n为探测器数,4为:电源线V、地 线G、信号线S、自诊断线T、另外每个探测器设一根选通线ST。

四线制接线图
(2)两线制:也称n+1线制,即一条公用地线,另一条则承担 供电、选通信息与自检的功能,仍为多线制。
采用两线制时,可完成:供电故障检查、火灾报警、断线报 警(包括接触不良、探测器被取走)等功能。

两线制接线图例1 2.总线制系统 四总线制连接图 两总线制连接图1 两总线制图2 两总线制图3

四线制接线图(多线制)

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两线制接线图例1

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四总线制连接图

两总线制连接图1 (树枝型接线)

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两总线制图2 (环型接线)

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两总线制图3 (链式连接)

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