空气采样烟雾探测器工作原理及应用

空气采样烟雾探测器工作原理及应用（共3篇）

篇1：空气采样烟雾探测器工作原理及应用

空气采样烟雾探测器工作原理及应用

空气采样烟雾探测器是通过管道空气采样来分析判断烟雾粒子浓度的一种烟雾探测器。可以在早期发现火灾。

探测器由吸气泵通过采样管对防火分区内的空气进行采样收集。空气采样到主机由主机里面的激光枪进行分析，从而得出空气中的烟雾粒子的浓度。如果超过预定浓度，主机便会主动进行报警。一般报警会分为四个阶段：警告、行动、火警

1、火警2。高灵敏度烟雾探测器是仪表级的悬液计，它可以在360度的范围内接收激光照射到烟雾粒子上而产生的散射光。其实际灵敏度为0.001%obs/m，是传统探测器的2000倍。

空气采样烟雾探测器采用了尖端的技术科技，具有非常高的灵活性以及可靠性，能够用于矿厂、LCD制造、通讯机房、矿厂、监狱、仓库、信息产业、电站、通讯机房、矿厂、信息产业、LCD制造、半导体无尘室、监狱、仓库、冷库、肮脏及危险的环境、列车、古建筑、博物馆，以及医院和住宅等为用户提供可靠的极早期烟雾探测报警，保护生命和财产安全，远离火灾困扰。

空气采样式感烟探测器由吸气泵、过滤器、激光探测腔、控制电路、显示电路等组成。吸气泵通过PVC管或钢管所组成的采样管网，从被保护区内连续采集空气样品放入探测器。空气样品经过过滤器组件滤去灰尘颗粒后进入探测腔，探测腔有一个稳定的激光光源。烟雾粒子使激光发生散射，散射光使高灵敏的光接收器产生信号。经过系统分析，完成光电转换。烟雾浓度值及其报警等级由显示器显示出来。主机通过继电器或通讯接口将电信号传送给火灾报警控制中心和集中显示装置。

艾华牌(AVA)空气采样式烟雾报警探测器的工作原理

作者:纠结的小白鼠标签：极早期空气采样2011-04-07 14:12 星期四 晴

空气采样式烟雾探测系统跟常规的(点型)烟雾探测器有所不同。很独特地，空气采样系统由在天花板上方或下方每隔几米平行安装的管道组成。在每根管子的上面，每隔几米就钻有一个小孔，这些小孔很均匀的在天花板上分布，这样就形成了一组矩阵型的空气采样孔。利用探测主机内部抽气泵所产生的吸力，空气样品或烟雾通过这些小孔被吸入管道中并传送到达探测主机内部的高灵敏度烟雾探测腔检测空气样品中的烟雾颗粒浓度。

艾华系列空气采样报警器使用“短波长蓝光”为探测光源，因此对火灾在酝酿阶段时固体受热升华产生的微小烟雾颗粒较为敏感，可以在肉眼看不见烟雾的阶段发布预警信号，其最高灵敏度可达0.005%obs/m，是传统局限型探测器的1000倍以上。

它的空气采样方法是通过空气采样装置(也就是主机内部的抽气泵)而进行空气取样，透过延伸至侦测区域的空气采样管路将空气样品抽回侦测室进行检测，当空气样品中检测物质的浓度达到一定程度时，系统即发出警报。

极早期火灾预警系统的空气采样管路可依保护区域或对象做弹性的配性，以保证能达到最佳的火灾侦测效果，采样管路配置在天花板下方，而在适当的位置开采样孔，如此空气样品即可透过采样孔及采样管路而送回侦测主机。当保护区域内有空调或机械通风系统在运转，使得火灾产生的烟雾流动方向可能会受到影响时，采样管路亦可配置在烟雾可能的行进的方向上，以捕捉含有火灾烟雾的空气样品。而当火灾的可能发生源被保护在一密闭空间时，亦可利用一分支出去的采样软管，将采样孔伸入此空间内，将空气样品抽回侦测主机进行检测。

事实上，空气采样管路配置方式具有非常大的弹性，相较于传统将火灾烟雾探测器配置在天花板下面的规定，极早期火灾预警系统采样管路随保护区域及对象调整采样位置的做法，才能真正的达到火灾侦测的效果。

篇2：空气采样烟雾探测器工作原理及应用

关键词：空气采样,探测器,安装

随着我国改革开放、经济建设和科学技术的快速发展,电力需求日趋增加,机组安装规模和发电总量也不断增加,火灾危害日趋严重,造成的人员伤亡和财物损失占据的比重增大,而且目前还有较大的发展趋势,因此,将具有较为先进的火灾自动报警系统即空气采样早期烟雾探测系统尽快应用到现实火电厂工程中,防止和减少火灾的发生成为当务之急。

1 空气采样早期烟雾探测系统的组成及性能

1.1 系统的组成及工作原理

空气采样早期烟雾探测系统也称为吸气式烟雾探测器,它是一种基于光学空气监控技术和微处理器控制技术的烟雾探测装置,运用了先进的数字微处理技术,具有许多其他烟雾探测系统不具备的特性。它是由探测器和采样管组成,其中探测器由吸气泵、过滤器、激光探测腔、控制电路、显示模块和编程模块等组成(见图1)。其工作原理是吸气泵通过采样管网从被保护区内连续采集空气样品送入探测器,经过滤后进入激光腔,在激光照射过程中烟雾粒子造成的散射光被两个接收器接收。接收器将光信号转换成电信号送到探测器的控制电路,信号经处理后转换为烟雾浓度值,以数字和可视发光条的形式显示在显示模块上,指示被保护区的烟雾浓度,并根据烟雾浓度以及预设的报警阈值产生一个输出信号,通过网络送到传统火灾报警控制器(见图2)。

1.2 系统的性能

1)极早期预警。空气采样早期烟雾探测系统是为了实现在火灾初期(过热、阴燃或低热辐射和气溶胶生成阶段)的探测和报警设计的,其报警时间可比传统的火灾探测系统提前很多,即可以在火灾初期发现并将隐患消除,使损失减少到最低。2)灵敏度高。空气采样早期烟雾探测系统具有高精度激光探测器,探测范围广,灵敏度高,对被测粒子的发生源及大小无要求,其探测分辨率高达0.000 75% obs/m,报警阈值最高可达0.015% obs/m,比传统的点式探测器高出1 000倍,且对各种物质燃烧产生的烟雾均敏感。3)主动采样。空气采样早期烟雾探测系统可以主动进行采样,布管灵活,可突破气流、气层障碍,不受被保护区的高度、广度及空调设施的影响,比点式探测器适用范围更为广泛,效果更为突出。4)模块化、网络化结构。空气采样早期烟雾探测系统采用了模块化结构设计,一台标准的探测器由探测单元、编程模块和显示模块组成,每台探测器均可互相连接或与计算机连接构成网络。5)消防联动控制。消防报警系统最终要求与灭火系统形成联动功能,以实现报警和灭火的高度自动化,从而实现在最短时间内扑灭火灾。

2 火电厂对空气采样早期烟雾探测系统的设计要求

2.1 火电厂厂房及设备特点

火电厂厂房核心是主厂房和集中控制楼,其中在主厂房的400 V配电间、6 kV配电间、电缆桥架和电缆竖井、发电机和汽轮机轴承处等及集中控制楼各个配电间、电缆夹层、电子设备间、计算机室和集中控制室等,这些房间及其内部设备的特点如下:

1)房间空间较高、结构复杂、粉尘浓度高,电磁环境干扰严重;2)房间吊顶上部、静电地板下部及电缆桥架、竖井等部位空间太小,工作人员无法进入检查或维修;3)房间内供电、保护控制用配电柜和电子设备控制柜较多,所有设备对整个发电系统影响较参考文献:大,对防火要求特别高,并且较为贵重,必须及早发现火灾进行重点保护。

2.2 空气采样早期烟雾探测系统设计要求

1)空气采样早期烟雾探测系统根据其性能特点要求使用的范围为:

a.高大空间烟雾难以探测场所,如库房、厂房、剧院等;b.对火灾要求及早发现的重点保护场所,如通信机房、计算机室等;c.传统探测器难以探测的场所,如发电厂、核电站等;d.具有强气流、潮湿、粉尘、存在电磁干扰的场所,如石油化工、隧道等。由此可见空气采样早期烟雾探测系统非常适合用于火电厂厂房、设备间等的火灾报警,但是到目前为止已建和在建的火电厂没有或很少采用该系统,基本都沿用传统的点式或线式火灾探测系统,根本无法满足如此重要场所应达到的防火标准。

2)空气采样早期烟雾探测系统采样管网布置方式有以下三种:

a.采样管网为标准管道,安装在天花板下,天花板内及地板下,称为标准管道采样;b.采样管网为毛细管,隐蔽安装在天花板上或机柜内,称为毛细管采样;c.利用输送管道或回风格栅方式的采样管网,称为回风采样。一般情况下电厂各功能房间采用三种采样方式如表1所示。

3 空气采样早期烟雾探测系统安装

3.1 采样管道安装

1)管网材质一般考虑安装方便多采用PVC管材,管内径为20 mm～22 mm,但是在需要长时间曝于强光、极热、极冷的环境或是在可溶解PVC材料环境时选用金属管。管道连接根据材质选用粘结或丝接,但是必须密封。2)从探测器伸出的采样管道每一根长度不应超过100 m,全部管道总长不应超过200 m,每一台探测器可接采样管最多不超过4根,且每根管长度最好相等(见图3),以保证空气采样系统内气流平衡,否则应通过管端管帽调节气流平衡。3)同一被保护区内的管网采样孔间距不应超过9 m,最小不能小于1 m,即每个采样孔监测的面积受气流速率、空气变化频率、气压和气温变化等影响(见图4)。管道需要折弯时应使用圆弧形弯头,不可用直角弯头。管道应每隔不大于1.5 m进行固定,以免管道折弯系统受损。

3.2 探测器安装

1)在保护区内,一个探测器所能监测的最大面积为2 000 m2,在高危险区监测面积不超过1 000 m2,如条件更为极端监测能力还会下降。另外,同一个探测器只能监测同一类型的环境,否则会严重降低系统的可靠性和有效性。2)探测器既可以直接安装于墙面、地面,还可以通过托架进行安装。探测器采样管道应根据探测器的安装方向确定从其右上端或左下端进入,但探测器上面的显示器数字方向必须向上,这可以通过改变组件位置实现。

3.3 附属设备安装

采样管网及探测器安装完毕后,就要开始连接采样管和探测器,网络线及电源线。采样管内要清洁,不得有杂物,进入探测器内的深度约10 mm～12 mm,严禁超过15 mm。导线的连接按照有关电气规范进行,接线要正确牢固,绑扎整齐。

4 结语

空气采样早期烟雾探测系统作为目前较先进的火灾自动报警系统,国外已有比较成熟的技术,国内也已经有厂家引进该种技术,而且有了较大的发展,不久的将来,该系统就会在更为广泛的区域得到推广应用。

参考文献

篇3：空气采样烟雾探测器工作原理及应用

随着社会经济的发展，人们对安全的要求越来越高，火灾是人类所面对重大自然灾害之一，每年因火灾失去的生命数以万计。对于大型的剧院、会展中心、体育馆等处，这些建筑体形大、高度高、装修标准也高，同时也是使用功能复杂、人员密集、火灾隐患大的大型空间建筑。一旦发生火灾如果不能及早发现和有效灭火，将造成巨大的经济损失和社会影响，甚至还会造成人员的伤亡。因此，完善此类高大空间建筑物的消防设施，合理设计这些高大空间的火灾自动报警系统是十分必要的。

1 工程概况

中国石油大学（华东）体育馆为09年全运会的一个比赛场地，按承办全运会单项赛事的标准设计，同时也作为石油大学承办大型体育赛事、举行大型集会的场所。建筑面积为18834m2，建筑高度30.96米，由主副馆组成，主体为钢筋混凝土框架结构，主馆中心为篮球比赛馆，高度随屋面变化，从5.2米到23.23米不等。一层周边为服务用房，层高5米，房间内考虑二次装修进行吊顶。比赛馆为网架结构，采用钢结构屋面，共设计6000余个座位，工程效果图见图1。

根据体育馆火灾危险性、疏散和扑救难度，按照《火灾自动报警系统设计规范》GB50116-98（以下称《报警规范》）本工程的火灾自动报警系统保护对象等级为一级，采用控制中心报警系统。本体育馆防火要求高、空间大、占地面积广，尤其是中心比赛馆屋面高度从5.2米变化到23.23米，高度变化比较大，而且举办赛事时场所人员密集，火灾危险性大，需要对火灾初期作出快速反应，消防报警系统的设计和探测器的选择便成了整个消防设计的重点内容。

2 对于高大开放式空间，消防报警系统的设计应解决的问题及对策

火灾探测器的选择和布置在整个火灾自动报警系统的设计中非常的重要，火灾探测器有很多种类型。具体的选择要根据探测区域内火灾可能发生的一些因素来确定，例如火灾形成的特征，发展特征，房间高度，环境条件等。空气采样探测器是由空气采样管，抽气机以及探测单元（主机）这三部分来构成的，空气采样管上有采样孔，抽气机通过这些采样孔抽取探测区的气体，并在探测器的内部进行分析，如果达到报警值，探测器就会发出报警信号。根据现在的《报警规范》，我国对各种点型和线型的火灾做出了原则上的规定。在实际的应用中，这个规范对于我国当前的火灾探测器选择是具有重要指导意义的。

2.1 烟雾分层问题

设计烟雾探测系统的时候最先考虑的应该是烟雾的分层问题。烟雾分层是指较低位置的火灾产生的烟雾和气溶胶会产生一定的热能将其提升一定位置，热的烟雾在上升过程中会与上部空气混合并消散、冷却达到了一个平衡点，在天花板层面的下方形成了蘑菇团，而无法到达天花板安装烟雾探测器的位置，这在高大空间中是常见的现象。这一现象发生的确切高度取决于许多因素。根据现行的《报警规范》，点型感温探测器的安装高度不宜大于8m；点型感烟探测器的安装高度不宜大于12m；房间高度大于12m的场所可选择火焰探测器和线型的红外光束感烟探测器。

2.2 克服烟雾稀释问题

因为空调系统和通风气流的混合，在比赛场馆中的烟雾会在流动的过程中被稀释，这就可能给烟雾的探测带来一定的困难，在这种环境下，选择灵敏度比较高，并且多点采样的烟雾探测器是必然的。因为，点式探测器只是对一个区域内的单一采样点进行采样，如果采样区域的烟雾恰好烟雾浓度比较小的话，就不会出发报警系统，而且点式探测器也不适合在空调回风口的地方安装。同样，使用较多的红外对射探测器，相比来说，也不是很灵敏，这种探测器需要火灾达到很够程度时，才会触发报警系统。

而空气采样式烟雾探测系统是通过极高灵敏度的空气污染探测器对从被监控设备或区域内吸取空气样品进行连续地分析，以确定其中是否有烟雾成份，空气样品中的烟雾浓度与一组预先标定的烟雾临界值比较。如果空气样品中的烟雾浓度超过预先标定的烟雾临界值，则探测器启动报警。在将采样点安置在场所内相应高空位置的同时，还可以将采样点安置在场所内冷热通风系统的回风格栅处，这样烟雾会随空气流动到回风口处而更容易的被检测到。

2.3 降低高大空间报警系统的维护费用

高大空间安装的烟雾探测器通常安装在顶板，维护时需要集合专用的设备和人员，费用高且危险性大。红外对射探测器因为体育馆等钢结构建筑在日照和风力作用下会有所移动而导致光束不能对准而需要重新进行定位调整，同样需要很高的费用。烟雾探测器及其检测点可以安置在容易接近的位置，以便在少数需要维护的情况下便于接近设备，确保用户能够获得极其可靠的探测并大幅度地节约费用。

2.4 对火灾的及早有序响应

试验及经验表明，绝大多数火灾都可分成四个阶段：初始阶段，存在肉眼看不见的很微弱的烟雾，而普通的感烟探测器在这个阶段还没有反应；可见烟雾燃烧阶段，可以看到烟雾的明显存在，这也是离子、光电感烟探测器工作的阶段，这个阶段离明火的出现仅有数分钟；火焰燃烧阶段，阴燃聚集的热量导致物质出现有焰燃烧；剧烈燃烧阶段，环境温度上升数十度至几百度，这是感温探测器、水喷淋的动作温度区。由于传统的探测器一般都在火灾发展到后三个阶段时发出报警，而这三个阶段时是相对较短，约几秒钟到十几分钟，所以即使发现火警也为时过晚。空气采样烟雾探测系统能够在0.001%-20%obs/m烟雾浓度范围内提供4级报警，可对应不同的响应级别，例如，“预警”（第一级报警）状态仅用于召集本地工作人员调查异常状况，一旦烟雾继续增加，就会达到“行动”（第二级报警）阈值，这会启动烟雾控制程序，通过疏散系统启动报警，并通过传呼机或手机短信向更多的工作人员发出报警信号。“火警1”（第三级报警）说明火灾已迫近或已经起火，火灾报警控制器上的“区域”已激活，在此阶段，启动了消防排烟、非消防电源、警报装置进行建筑内人员疏散。一旦烟雾浓度充分证明火灾已开始，就会激发“火警2”报警阈值，消防灭火系统也将启动，做到了对火灾的及早响应，特别适用与体育馆等人员密集场所。

3 消防报警系统的设计

3.1 系统选型

根据体育馆消防火灾探测的要求，选用了海湾公司（GST）的空气采样烟雾探测器，系统配置了高速率的双抽气泵组合有效解决了由于管路过长及管路折曲弯度过多造成末端抽气时间长反应过慢的问题；通过正确布置采样管有效的解决了由于建筑内高度过高形成的烟雾分层现象。同时，系统通过采样孔连续抽取保护区域内的气体在探测器内部进行烟雾粒子分析，进行早期探测，一旦达到报警值，立即发出报警信号，解决了通风气流对烟雾浓度稀释的问题，给后期的救援带来有利的充足时间。而且，通过合理布置探测单元，降低了报警系统的后期维护费用。对于灰尘容易引起误报警的问题，系统还配置了灰尘过滤筛选装置解决灰尘误报警问题。

3.2 系统布置

体育馆一层服务用房因为有吊顶，故使用普通的感烟探测器，对此无需赘述。对于中心比赛馆，共设计了8个空气采样烟雾探测器单元，南北各四个，均挂在墙壁上距地面1.5米处，采样管从探测器内部引出4根采样管垂直贴在墙上延伸到屋顶后在水平分开, 间距为6米，平行引向中间。采样管上均匀布孔，通过吸气泵通过采样孔连续抽取保护区域内的气体在探测器内部进行烟雾粒子分析，一旦达到报警值，立即发出报警信号。

3.3 系统组网

海湾公司（GST）空气采样烟雾探测系统具有超强的网络功能，可以通过探测器本身接口将探测器连接到监控主机上进行联网，实现集中监控。探测器在现场向体育馆消防控制盘输出二级报警（预警、火警）信号，以便联动警铃、消防广播、灭火设备等。

4 空气采样烟雾探测系统施工应注意的问题

空气采样烟雾探测系统安装中采样管的安装及连接本身是普通的安装工程，要求不是很高，但有一些细节仍必须关注。

4.1 采样管接头必须密封，一旦确定了采样管网的最终形式就必须将采样管粘合在一起。接头密封避免接头漏气导致采样结果不准确，但黏合剂也不宜使用过多，过量使用黏合剂可能堵塞或部分堵塞通往探测器的气流，严重影响探测器的烟雾探测性能。采样管粘合后可以使用漏光法进行检验。

4.2 在使用弯管和弯头改变采样管方向时，大半径的弯管性能优于弯头，最佳的采样管网设计方案应最大限度地减少弯管和弯头的数量以减少管线阻力，尤其是大阻力的直角弯头应尽量减少使用。使用多路采样管系统替代弯管和弯头在实际应用中效果较好。

4.3 T型、Y型和J型管件用于主采样管的分支时Y型和J型管件的分支方向不能朝向探测器，安装时应顺气流方向，与自然气流方向相反的支路会干扰采样管中的气流，并可能导致探测器不能有效探测早期火灾。

4.4 应事先了解机械通风系统、回风管、送风和排风系统的安装位置，详细考虑采样管的布置位置，并充分考虑影响采样管网分布的障碍物或空气的自由流动，同时也应考虑监控区域的换气率问题。

5 结语

空气采样烟雾探测系统能探测出早期火灾，尤其适合体育馆等高大空间建筑。在设计高大空间建筑消防报警系统时，必须综合考虑合理配置和选择感温探测器、感烟探测器、火焰探测器及空气采样式烟雾探测系统，尤其应注意早期火灾的探测，只有这样才能尽早发现尽早处置，减少火灾的危害，达到经济合理的最佳效果。

摘要：随着社会经济的发展, 人们对安全的要求越来越高, 火灾是人类所面对重大自然灾害之一, 每年因火灾失去的生命数以万计。通过对体育馆火灾探测系统设计的分析, 对传统火灾报警系统与空气采样烟雾探测系统进行了对比, 说明了空气采样烟雾探测系统对体育馆等高大空间早期火灾探测的优势, 并对施工中的相关问题进行了总结。

关键词：烟雾分层,早期探测,空气采样烟雾探测

参考文献

[1]徐宝林, 焦兴国等.火灾自动报警系统设计规范[S].中国计划出版社, 1998.

[2]钱大冶, 王振生等.建筑电气工程施工质量验收规范[S].中国计划出版社, 2002.