浅谈某车间火灾自动报警系统的设计

◎ 刘玉苹，刘双安

（郑州中粮科研设计院有限公司，河南 郑州 450001 )

近年来，我国经济飞速发展，居民生活环境显著改善，但火灾事故却屡禁不止，严重威胁人们的生命安全，并造成极大的经济损失。因此，对消防安全保障工作的要求不断提高，依照“预防为主，防消结合”的方针，设置火灾自动报警系统，做到火情早发现、早预警、快处理，对保证消防安全至关重要。

1 系统形式的选择

给排水专业在车间内设置了预作用式自动喷水灭火系统，在一层配电间、二层MCC室和三层控制室内设置了柜式七氟丙烷气体灭火系统，暖通专业在二层参观走廊设置了机械排烟系统，排烟风机、自喷系统、气体灭火设备等均需通过输入、输出模块对设备进行联动控制，依据《火灾自动报警系统设计规范》有关条文规定，工程采用集中报警系统。

2 消防控制室

2.1 消防控制室的设置

车间一层设置消防控制室，面积约为35 m2，控制室内设置有UPS电源、火灾报警控制器（联动型）、图形显示装置、消防应急广播总机、消防电话总机、消防设备电源监控主机、电气火灾监控器、应急照明控制器以及手动控制盘等设备，同时控制室还设有用于报警的119专用外线电话[1]。

系统火灾报警控制器为联动型，依据规范规定，其所连接的设备点数不应超过3 200点，其中联动点数不超过1 600点；一个总线回路相连的地址数不应超过200点，其中，联动点数不超过100点；同时，为了灵活应对后期的修改和变更，报警控制器所连接的设备总数及每个总线回路所连接的设备总数都应该留有10%的余量，如图1所示。

图1 火灾报警控制器连接设备点数示意图

2.2 消防控制室的供电

车间室外消防用水量为35 L·s-1，依据《建筑设计防火规范》第10.1.1条相关规定，工程消防负荷为二级负荷，因此消防控制室内备用照明、消防应急疏散照明及火灾自动报警设备均为二级负荷，需采用双电源供电，在消防控制室内设置双电源切换箱XFAP，两路电源分别引自配电间变压器下低压配电柜及柴油发电机组，并在配电箱XFAP处实现末端切换。火灾报警系统除了采用XFAP双电源切换箱为其提供电源外，还在消防控制室设置了UPS电源装置，作为火灾报警设备的备用电源，UPS的应急工作时间在180 min 以上。

3 火灾探测器的选择

3.1 点型火灾探测器

点型火灾探测器以烟雾为主要探测对象，适用于火灾初期有阴燃阶段的场所。目前，应用最广的火灾探测器就是点型感烟探测器，在大多数场所，点型感烟探测器和感温探测器都能及时预警火灾的发生，再加上稳定的性能、后期维护的便利性及物美价廉等因素，使其成为目前市场上最受欢迎的火灾探测器。依据规范，点型感烟、感温探测器适用的安装高度和保护范围如表1所示，从表中可以看出，点型感烟探测器不适用于房间高度大于12 m的场所，点型感温探测器不适用于房间高度大于8.0 m的场所。

表1 点型火灾探测器选择表

3.2 线型光束感烟探测器

此类探测器适用于高层建筑群、文物保护建筑设施、厅堂场所及仓库群等大空间场所，由发射器和接收器组成，安装简单方便。探测器的工作原理决定了日光和人工光源对接收端的直接照射会影响探测器的正常运行甚至导致误报警。如果有高浓度烟雾粒子出现在在探测器接收端，探测器可能误判为遮挡故障，因此，应该合理设定灵敏度和报警阈值，在一定程度上避免漏报误报的发生[2]。

3.3 光截面感烟探测器

包括发射器和接收器，每一个接收器都可以对应多个发射器，利用光截面图像感烟火灾探测技术，可实现对任意被保护区域实施的曲面式覆盖，环境适应性强，对各种干扰光源具有较好的分辨能力[3-4]。

3.4 管路采样式吸气感烟火灾探测器

管路采样式吸气感烟探测器主要由主机、采样管、采样孔组成。主机通过抽气泵把空气吸入探测器主机内的采样室，进行分析判断，有火情发生时，控制器会发出报警信息，并利用中继器把报警信息上传至消防控制室的火灾报警器[5]。管路采样式吸气感烟火灾探测器具有主动探测性、灵敏度高、性能可靠、可扩展性强以及维护成本低等特点，主要用于冷库、洁净厂房、高大空间及高温、高湿场所。

3.5 OSID双鉴式成像感烟探测器

每一个OSID感烟探测器由一个成像器和多个发射器组成，发射器通过成像器连续发射一系列波长不同的紫外（UV）光和红外（IR）光来探测大小颗粒，波长较长的红外光探测大颗粒，波长较短的紫外光探测小颗粒。同时，OSID内装有一个光学成像阵列，它可提供一个更宽广的视角对探测区域进行定位并捕捉图像。故而，使得系统安装、调准都更轻松[6]。

与传统对射探测器相比，OSID具有以下优点。①强大的防误报能力。紫外线和红外线双波长颗粒探测，有效区分真正烟雾和干扰源，避免干扰引起的报警。②真正实现一对多，有效降低成本。单个OSID成像器即可同时对应探测7个发射器，打破了传统红外对射一对一的局限，有效降低了设备采购成本。③安装容易，调试轻松。OSID系统由最多7个发射器和1个安装在对面的成像器组成，每个部件都可以直接安装在安装面表面，也可以通过附带的安装托架进行固定， 10 min内完成自动调试。④维护简单易行。OSID系统具有较高的防止灰尘和污物能力，实际操作中很少需要维护。

3.6 车间不同区域火灾探测器的选择

综合比较以上几种火灾探测器的性能特点，对本系统的火灾探测器进行合理选择和设置，分为以下3种情况来讨论。

（1）高度小于12 m的场所。综合考虑稳定性、可靠性、经济性等各因素，本系统在车间内高度小于12 m的房间设置点型感烟探测器，探测器在顶棚吸顶安装，且每只探测器的探测半径小于等于5.8 m，且每个被隔开的区域至少安装一只感烟探测器。

（2）高度大于12 m的场所。依据规范，高度大于12 m的场所应选择两种不同参数的探测器，比较各种探测器的优劣性和适用场合后，系统在高度大于12 m 的成品库区域设置吸气管式感烟探测器和OSID双鉴式成像感烟探测器。OSID探测器的布置采用1对4的形式，即1个成像器对应4个发射器，成像器和发射器之间的距离为35 m。

吸气管式感烟探测器设置在距地1.3 m处，采样管在保护区内顶部安装，在采样管上开取采样点。依照规范要求，一个采样孔的保护半径相当于一个点型感烟探测器的保护半径，因此采样孔按照保护半径5.8 m进行设置，且每根采样管上的采样点小于25个，采样管布置示意图如图2所示，图中，采样管总长度L=L1+L2+L3≤200 m，采样管单管长度L1、L2、L3≤100 m，单管（L1、L2、L3）上的采样孔数量≤25个，采样管（L）上的采样孔数量≤100个。

图2 吸气式感烟探测器布置示意图

（3）变配电间、MCC室、控制室。依据规范规定的气体灭火系统联动控制要求，变配电间、MCC室、控制室内应同时设置点型感烟探测器和点型感温探测器，其中感烟探测器的探测半径为5.8 m，感温探测器的探测半径为3.6 m，两种探测器均在顶棚吸顶 安装。

4 火灾自动报警系统的联动设计

4.1 消火栓系统

可通过水箱流量开关动作、低压压力开关动作直接启动消火栓泵，也可通过人员按下消火栓按钮的动作信号、探测器或手动按钮的报警信号组成的“与”逻辑信号联动控制消火栓泵的启动，其联动控制示意图如图3所示。

图3 消火栓泵联动控制示意图

4.2 自动喷水灭火系统

车间自喷系统为预作用式系统，联动控制器确认火灾后，联动开启预作用式报警阀，使系统转为湿式系统。转为湿式系统后，可由压力开关直接连锁启泵，也可在压力开关信号反馈给消防联动控制器后，由消防联动控制器在“与”逻辑判断后通过输出模块控制启泵，其联动控制示意图如图4所示。自喷泵的启停按钮、预作用报警阀均通过专用线路连接至消防控制室的手动控制盘，以实现控制室手动控制。

图4 湿式自喷系统联动控制示意图

4.3 排烟系统

暖通专业在车间二层走廊区域设置了机械排烟系统，需要联动控制。火灾报警控制器接收到报警信号，确认火灾后，应能联动控制排烟口、排烟阀的开启。消防控制室控制盘可手动控制排烟阀、排烟口的启停；排烟风机通过专用控制线接入消防控制室手动控制盘，可直接手动控制排烟风机的启停。

4.4 气体灭火系统

气体灭火系统采用气体灭火控制器直接连接火灾探测器的方式，气体灭火控制器设置在防护区（变配电间、MCC室、控制室）外值班室内，并通过通信总线与火灾报警控制器（联动型）相连。防护区每个出入口门内均设置火灾警报器，防区每个出入口门外均设置手动/自动转换开关、紧急启停按钮及气体喷洒指示灯，气体喷洒指示灯带声警报功能，其声信号明显区别于防护区内的声光报警器。气体灭火系统的联动控制示意图如图5所示。

4.5 消防应急照明系统

车间设置有火灾自动报警系统，依据《消防应急照明和疏散指示系统技术标准》（GB 51309—2018）相关规定，车间应急疏散系统采用集中电源集中控制型，由应急照明控制器、应急照明集中电源和A型应急照明灯具组成，其中应急照明控制器位于车间消防控制室。火灾报警器的发出火警信号后，由应急照明控制器能按照预设程序自动、手动控制系统集中电源和灯具工作状态，同时将工作状态信息反馈给火灾报警控制器[7]。应急疏散照度为疏散走道为1.0 lx，楼梯间为5.0 lx。

图5 气体灭火系统联动控制示意图

4.6 其他相关联动控制

（1）车间内消防应急广播系统独立设置，不与普通广播系统合用。火灾确认后，联动型火灾报警器发出命令，向全车间进行广播，且广播和火灾声光报警器应交替播放。

（2）确认火灾后，联动型火灾报警控制器应发出命令，控制车间内电梯停于首层。

（3）为防止电气火灾，在变电所低压配电回路设剩余电流式电气火灾监控装置，以及时报警或跳闸，剩余电流报警值设置为300 mA。

5 系统布线

依据规范，系统报警总线、消防应急广播线采用ZNRVS-2×1.5阻耐型双绞线；系统24 V电源线采用NHBV-2×2.5阻耐电线；220 V供电线采用ZNYJV-3×4阻耐电缆；消防专用电话线采用ZRRVVP-2×1.5阻燃屏蔽双绞线；直接控制线在室内采用ZNKVV型阻耐控制电缆，室外采用ZNKVV22型铠装电缆。

火灾自动报警系统线路在室内均穿热镀锌SC管敷设，暗敷时，保护层厚度应大于等于30 mm；明敷时，外刷防火涂料[8]；在室外均采用铠装线缆直埋敷设，敷设时应该做波状敷设，留有余量。其中，不同电压等级、不同防火分区的线缆不能共管敷设，线路电压等级及穿管敷设要求见表2。

表2 火灾自动报警线路敷设汇总表

6 系统接地

车间电气工作接地、弱电接地和防雷接地共用同一接地体，接地电阻不得大于1 Ω，火灾自动报警系统接地装置利用车间的共用接地体。在消防控制室内设置防静电地板和局部等电位连接端子箱LEB，LEB通过两根BVR-25 mm2的铜芯软导线与接地体钢筋连通，消防控制室内的金属管道、火灾自动报警设备金属外壳及设备机架均通过LEB做等电位连接。

7 结语

本文介绍了某车间火灾自动报警系统的设计，分析比较了集中常用火灾探测器的特点，综合考虑系统及时性、稳定性、准确性和经济性各方因素。为车间不同区域选择了合适的探测器，提出了系统联动控制要求、系统布线、接地要求，供今后此类项目火灾自动报警系统设计借鉴。