隔爆型智能灭火系统的开发应用

陈贵青

摘 要：本文作者根据自己十几年来对大空间智能灭火系统产品的开发应用经验，对产品不断进行技术研究，结合新的工程应用特点，设计开发了一种在爆炸性气体场所能够应用的新型智能灭火系统——隔爆型智能灭火系统。拓展了大空间智能灭火产品的应用领域，也为其他新的应用领域提供了借鉴经验和开发思路。

关键词：隔爆型智能灭火装置；隔爆型启动探测器；隔爆型定位探测器

中图分类号：TU892 文献标识码：A

智能灭火系统是一种新型的大空间主动型喷火灭火系统。其采用的智能灭火装置是利用可燃物在着火（明火或阴火）时所产生的大量的红外线/紫外线辐射为目标，采用一种对火焰发出的红外线/紫外线光谱敏感的传感器，对火焰信号进行可靠的探测。将红、紫外线复合探测技术、信号处理技术、通讯控制技术、计算机技术和机械传动技术有机地结合在一起，能全天候自动监测保护范围内的火灾。现已大规模应用于各种商业和工业场所。

随着产品应用的扩大，会遇到一些新的特殊场所，例如煤仓库、煤厂、化学品生产车间和酒厂等。这些场所的特殊性表现在该场所可能存在爆炸性气体。若在此类场所中采用的电气设备没有防爆要求，设备产生的电火花、电弧和危险温度，就有可能会引燃外部爆炸性气体而爆炸，对人们的生命财产安全造成极大的威胁，后果不堪设想。因此在该类场所必须采用防爆型电气设备产品。防爆型又分有隔爆型“d”、增安型“e”和本质安全型“i”等。根据灭火装置的产品特点和应用场所的特殊性，在煤仓库、化学品生产车间等特殊场所均采用隔爆型灭火装置。隔爆型灭火装置就是在结构上用隔离措施将电路和周围环境隔绝，使电路在正常工作时所产生的热量和在故障状态时形成的电火花及高温，均限制在密封的壳体之内，以防止把周围的易燃易爆气体引燃。根据产品特点，目前开发应用的隔爆型灭火产品的防爆等级为EXdⅡB T6。即隔爆型ⅡB、产品的最高表面温度为85℃。

隔爆型智能灭火系统由隔爆型智能灭火装置、隔爆型现场手动控制器、消防联动控制柜和其他一些水路部件所组成。电气系统组成如图1所示。

1.隔爆型智能灭火装置

隔爆型智能灭火装置是系统最关键的部分。其作用是对火源进行自动跟踪探测定位，并发出火警信号联动相关部件，进行定位射水灭火。

图2为隔爆型智能灭火装置的自动跟踪定位系统。它由X（水平）方向寻的和Y（垂直）方向寻的两大部分组成。当灭火装置信号处理器接收到Ⅰ级启动探测信号后，就开始启动水平电机运转，进入水平方向扫描定位（水平回转角≥360?），寻找火源在水平方向的位置点。确认位置后，灭火装置停止水平扫描，驱动垂直方向电机进行垂直定位扫描。在进行完水平、垂直方向的火源定位后，信号处理器发出指令及火警信号，同时启动水泵、打开电动阀门，自动对准火源进行射水灭火，火源扑灭后，信号处理器再发出指令停止射水。若有新的火源，灭火装置将重复上述过程，待全部火源扑灭后重新回到监控状态。

2.隔爆型智能灭火装置的外观图片和设计原理

隔爆型智能灭火装置的设计主要解决以下两个问题：

①如何让装置整体隔爆。

②如何提高装置的探测灵敏度。

装置整体隔爆需要驱动部分采用隔爆电机，探测组件也需采用隔爆设计，同时各部件采用防爆锁扣、防爆绕性管进行连接，如图3所示。隔爆电机根据装置机械设计参数来选择，目前采用的是DC24V、每秒转动角度为15°的隔爆电机。隔爆型探测组件由启动探测器、水平探测器和垂直探测器组成。探测组件需要把探测电路用隔爆外壳密封起来，如下所示。

（1）隔爆型启动探测器（图4）

启动探测器属于灭火装置的I级启动装置，由紫外线火焰传感器和信号处理电路组成，产品探测灵敏度高且抗干扰能力强（太阳光，日光灯等光源的干扰）。

（2）隔爆型定位探测器

定位探测器包含隔爆型水平探测器和隔爆型垂直探测器（图5、图6）。两组定位探测器均采用对火源信号探测灵敏的波长为4.4um的红外线火焰传感器和信号处理电路组成。

由于探测器电路采用隔爆外壳密封，防爆玻璃会减弱火源辐射的能量。要提高探测灵敏度，则需要做以下处理。

①选取透过率高的光学防爆玻璃

目前装置选取的光学玻璃透过率达到90%以上，能够减少火源辐射能量的损耗。

②处理好电路的屏蔽問题

电路之间连接采用带屏蔽网的屏蔽线。把屏蔽网和装置的外壳进行可靠接触，形成一个大的保护地网，对干扰信号疏通到地，起到对干扰信号屏蔽的作用。

③提高电路的探测放大倍数

由于受隔爆玻璃损耗的影响，要提高探测灵敏度，最重要的还是提高电路的探测放大倍数。目前装置选取的电路放大为三级放大，倍数为10000倍可调。三级放大分别是一级放大跟随、二级为放大100倍可调、三级为放大100倍，如图7所示。

（3）隔爆型信号处理器

信号处理器是智能灭火装置的中央处理器，其功能是对采集的信号进行处理，驱动装置进行水平方向、垂直方向的扫描定位、开启/关闭电动阀、发出联动火警信号等。

3.隔爆型现场手动控制器（图8）

隔爆型现场手动控制器的功能是通过接收灭火装置信号处理器发出的火警信号，开启电动阀、水泵进行喷水灭火；同时采用PCF8574芯片，把电动阀的反馈信号进行转换，然后输入到单片机接收，从而在面板上进行阀门的状态显示。另外采用RS485通信方式与灭火装置进行通信，对灭火装置进行手动控制。

4.消防联动控制柜（图9）

消防联动控制柜通过与隔爆型现场手动控制器和隔爆型智能灭火装置配合使用，实现报警联动控制和灭火功能；同时具有图像监控功能，结合现场图像信号，值班人员可通过消防控制中心的联动控制柜，手动控制现场灭火装置，使灭火装置能达到自动和人工手动干预相结合，大大提高灭火装置的工作可靠性，能更直观的把握现场火灾情况，更有效地进行防火、灭火。由于消防联动控制柜是安装在值班室，而不是保护现场，所以对控制柜没有防爆要求。

消防联动控制柜面板部件及其功能说明如下。

①液晶显示屏

显示报警信息、装置参数。

②薄膜键盘及LED指示面板

输入数据，设置装置工作状态，查询及设置装置参数。

③打印机

打印报警信息、火警记录。

④分区报警与工作状态指示灯。

⑤控制阀、水泵的手动/自动按钮

当按下控制阀、水泵的自动按钮，自动状态指示灯亮，系统发现火警时立即喷水，当按下手动按钮，手动状态指示灯亮，系统发现火警时不喷水。

⑥各电源开关

控制系统交/直流电路的通断以及电源的显示。

⑦UPS（不间断电源）

当现场交流电断电时，可继续为系统供电。

⑧监视器和嵌入式数字硬盘录像机

显示现场的视频图像，并实现多路视频图像输入，多画面选择设置，同能对现场视频进行录像。

隔爆型智能灭火系统是在原产品技术的基础上，对技术不断研发，对产品应用进行深化的一种新型的创新型灭火系统。产品已取得国家相关主管部门出具的型式检验报告和消防产品强制3C认证证书，已在甘肃、陕西都一些煤矿工程得到了应用，凭借产品技术先进性和质量稳定性，得到了消防主管部门和用户的一致好评，对人们的生命财产安全起到了很好的保护作用。

另外隔爆型智能灭火装置也取得诸多的专利证书。对整套装置和各组成部件都分别申请了实用新型专利，对产品起到了专利技术保护。如于2015年9月申请，并于2016年1月授权的一种防爆式大功率智能灭火装置（专利号：ZL2015 2 0711137.8）和一種智能灭火装置启动探测器（专利号：ZL2015 2 0711138.2）等。

结语

随着产品在工程上的不断应用，将结合产品的应用情况和出现问题，进行针对性的研究解决，不断提高产品技术稳定性和可靠性，满足工程的使用要求，促进大空间消防事业的发展。

参考文献

[1]赵志峰.民用建筑以水代气灭火的可行性探讨[J].科技创新与应用，2013（10）2007.

[2]孙宪珍，郭亚伟.现代消防灭火系统新进展[J].科技信息，2011（3）310.