IFD极早期烟雾报警器电力行业方案.docx

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IFD极早期烟雾报警器电力行业方案

IFD

云雾室型极早期烟雾报警系统

电力行业

应用技术方案

ProtecFireDetection（Export）Ltd.

目录

一、概述

二、供电系统的火灾防范特点

三、IFD云雾室型极早期烟雾报警系统技术特点

四、IFD云雾室型极早期烟雾报警系统的工作原理

五、IFD云雾室型极早期烟雾报警系统的应用优势

附件一GB50229-2006火力发电厂与变电所设计防火规范附表11.521附件二目前常用的火灾探测设备的局限

附件三极早期烟雾报警器的两种探测技术基本分析

附件四IFD极早期烟雾报警器主要技术指标和参数

附件五IFD系统设计方案

附件六IFD安装实绩照片

一、概述

电力是工业发展的基础,有稳定的电力供应条件才能招商引资，促进国家或区域的发达繁荣。

尤其对于目前快速发展中的中国，一个稳定可靠的电力供应来源,更加重要。

因此，如何确保供电系统每一个环节的安全可靠，是供电系统从业人员一致追求的目标。

其中，对供电设备免于受火灾的威胁,更是重要的工作之一。

而政府对于电力系统火灾防范的重视，也显示在2006年颁布的国家标准-GB50229-2006火力发电厂与变电所设计防火规范内。

其中,对于每个场所火灾探测器的选用皆有明确的规定。

（详见附件一）

二、供电系统的火灾防范特点

供电系统从发电、输电、到配电,由于使用设备多样化且构成复杂，对于火灾的防范也相对困难，纵观供电系统对于火灾防范的重点区域及可能引发火灾的原因如下：

1.发电机：

发电站内的机械转动元件因润滑不足而造成摩擦过热引发润滑油或液压油的

燃烧。

发电机车间属于高大空间区域，天花板高往往都在12米以上，由于火灾生成物的上升依赖著火灾产生的热流往高层带，若在火灾的早期阶段，产生的热量低，无法将烟往高层带，这就限制了烟雾探测器的效果；

2.控制室：

控制室内许多计量及记录设备、继电器、电缆线材等，可能产生的静电火花，

或是电缆接续电阻过高产生的过热现象，都会造成设备的燃烧；而控制柜是

一个封闭的箱体，在控制柜内产生的初期火灾的燃烧物不易被探测到，因而

等到设在机柜外的火灾探测器反应时，已然造成重大的损害。

此外，控制室

内都会安装空调系统，其所造成的气流运动，一方面会使火灾早期阶段产生

的烟雾大幅度稀释，难以到达烟雾探测设备的报警阈值。

另一方面，循环气

流也会使烟雾难以达到探测器的安装位置，造成报警延误或漏报现象。

3.开关柜：

开关柜内有高低压电力及控制设备，在电力负载切换、电缆线材老化、电缆

接续电阻过高产生的过热现象、…等都会造成设备的燃烧。

然而在开关柜内

产生的初期火灾，由于开关柜的柜体封闭而造成火灾产生的燃烧物不易被探

测到，因而等到设在机柜外的火灾探测器反应时，已然造成重大的损害；

4.电缆室：

在发电厂或是变电站，电缆的整理或敷设都集中在一个空间里。

这些电缆有

电力电缆、控制电缆及通信电缆，由于电力传输长时间的运行，可能造成电

缆的长时间发热、老化现象，加上电缆接头接续不良产生的过热现象，即可

能产生燃烧而酿成火灾；而一般电缆室或电缆管沟的空间狭小，救灾不易，

故需要安装较灵敏的探测器，以期及早发现火灾，及早救援，但却又因为多

粉尘的问题让一般较灵敏的光电型探测器频繁产生误报而无法采用；

5.变压器室：

通常这个区域属于高大空间区域，天花板高往往都在12米以上，由于火灾

生成物的上升依赖著火灾产生的热流往高层带，若在火灾的早期阶段，产生的热量低，无法将烟往高层带，这就限制了烟雾探测器的效果。

综合上述区域的问题，火灾探测设备面对的火灾挑战为：

1.火灾探测设备必须要有极高的灵敏度，以争取更多的反应时间，才不致于酿成巨灾；

2.在极高的灵敏度运行状态下，不会因灰尘而造成误报，产生运行上的困扰；

3.在气流稀释烟雾的状况下，亦能保持高灵敏状态；

4.在开关柜的阻隔下亦能进行火灾探测；

5.在高大空间环境中，能降低烟雾分层现象的冲击；

6.探测器若装设在开关柜内、高大空间、及狭窄的电缆管沟内，不利于日后的维护工作。

传统的点式探测器、高灵敏度烟雾探测器、火焰探测器对于上述的问题无法解决是

显而易见的（详附件二）。

传统的点式探测器不具备有高灵敏度探测能力是众所皆知的，而

高灵敏度烟雾探测器因仍旧采用传统光电式的光遮蔽原理（光遮断或散射方式），若是要设

定在高灵敏度状态下运行，势必频繁造成误报的困扰，最终也不得不降低灵敏度以求妥

协，其结果就是回到传统的点式探测器一般的灵敏度（详附件三），如此一来，不仅对火灾

探测没有增加多少效益，而投资大量预算设置的空气采样式高灵敏烟雾探测器更形同浪

费。

而气流稀释烟雾及烟雾分层现象更使得传统的点式探测器或高灵敏度烟雾探测器对

火灾无能为力。

火焰探测器需要有火苗产生才能探测到火灾，较适合使用在易燃性气体

或液体火灾，加上空间许多遮挡物，造成火焰探测器无法及时对火灾做出反应。

因此,探测器要在供电系统上成功的对抗火灾的基本要件是：

1.具有在烟未产生前的过热（overheating）或打火状况下即能反应的极高灵敏度，而在此高灵敏度状态下运行,亦不会因环境因素（如灰尘、温湿度的变化）影响而产生误报；

2.探测器必须能承受因气流变化造成探测标的物被稀释的影响，而仍能维持在高灵敏反应的能力,以达到及早报警的预防效果；

3.能降低烟雾分层现象的冲击，火灾生成物必须能到达探测器，以快速反应火灾情况；

4.能解决开关柜内探测的问题，不因机柜的阻隔而延误救灾；

5.日后的维护工作需要简易，让火灾探测器得以稳定的正常运行。

三、IFD云雾室型极早期烟雾报警系统技术特点

上述几项要求对传统点式光电型探测器、红外对射型探测器、图像式火焰报警探测

器、或如激光型空气采样式烟雾探测器而言，都是无法满足要求的。

只有采用云雾室探

测技术（CloudChamberTechnology）的IFD探测器，它具有最快的火灾反应灵敏度，几乎等

于零的误报率，因而避免了复杂的火灾确认程序、避免延迟救灾的时间、避免降低对警

报的警觉性、避免以调低灵敏度来降低误报率，能真正反应投资极早期探测器的意义。

IFD云雾室型极早期火灾探测器具有如下特点：

1.全世界唯一具有能运转在最高灵敏度（火灾极早期阶段）状态下而不误报的能力；

2.不会受粉尘、雾气等影响而造成误报，不需使用内、外置式精密过滤器，没有额外费

用支出的问题；

3.探测火灾生成物为火灾极早期阶段的不可见热释微粒子（小至0.002μm），数量庞大（每

立方公分达500,000颗以上），受气流稀释的影响远小于火灾第二阶段产生的烟雾；

4.因不可见热释微粒子重量比起烟雾而言是微不足道的，仅需极小的热能便可将其带往

较高的空间，让探测器容易补捉到而不会漏报，因此，适合安装在高大空间的场所（已

实际通过45米高的大空间火灾模拟探测测试）；

5.采用空气采样管主动吸取环境中的火灾生成物，对于难被探测的封闭空间（如机柜内），

亦容易以毛细管采样的方式，深入机柜内取样，解决封闭空间阻隔的问题；

6.不会受灰尘影响而造成误报，因此，不需要使用昂贵的高效过滤器；而由于光会自然

衰减的问题，每五年建议更换的光电探测元件价格仅为设备整体成本的5%，因此，

具有最低廉的整体使用成本（购置成本+维护成本）；

7.探测器部件采模块化设计，维修置换容易，可于现场拆卸更换；8.4阶火灾分段警报，每阶段警报具10阶可调灵敏度；

9.监控软件可提供二次开发接口；

10.满足GB15631-2008《特种火灾探测器》要求，并经沈阳国家消防电子产品质量监督检

验中心测试合格；

11.经国外著名测试机构UL、FM等测试认可。

四、IFD云雾室型极早期烟雾报警器的工作原理

根据NFPA72的定义：

空气采样

式探测系统（如右图）是由探测器及空

气采样管道系统组成，管道成网络分

布，从探测器延伸至被保护区域。

探

测器内的抽气扇通过空气采样点及

管路系统将被保护区内的空气样本

抽送回探测器，探测器会对空气样本

中是否含有火灾产生物进行检测分析。

依据「NFPA,FireTechnology1974」文献说明，当

一物质于受热达过热时（Overheating），即因化学变化导致材质分解，而会释放出不可见的

次微米粒子（直径为约0.002微米,μm,10-6），当该物质持续受热达到燃点时，即开始转变产生碳粒子（亦即所谓的碳烟），并开始溶解而燃烧。

从材质过热分解到烟雾产生的阶段，我们称之为火灾「极早期」阶段（如左图）。

火灾极早期阶段是指物质从被过度加热超过其

火灾极早期阶段释放火焰释热释放

（热分解不可见粒子）阶段放阶段阶段

材质可承受的临界点（即热分解点；Thermal

ParticulatePoint），到氧化燃烧并开始产生碳烟的阶

段。

在火灾发生的极早期阶段（此时尚无烟粒子产生）所出现的情况是热力的适度增加，进而产生大量的不可见次微米粒子

（0.002μm；μ=10-6）。

在火灾成长的各个阶段，空气中粒子数的组成及数量为（如右图）:

-在正常阶段，空气中只有一般的悬

浮粒子，数量约在25,000/cc至

60,000/cc之间；

-在极早期阶段，空气中除了一般的

悬浮粒子，还有因物质过热达热崩

溃点而释放出的不可见次微米粒子。

数量约在500,000/cc以上；

-到达烟阶段，空气中有一般的悬浮粒子，不可见次微米粒子，还有烟粒子。

粒子持续

累积的数量约在1,000,000/cc以上。

一般采用光散射原理（scatteredlightprinciple）的激光型或LED型早期烟雾探测器并不

对次微米粒子产生反应；它所能探测到的粒子大小是受探测器所使用的探测光源之波长

（激光约为0.3微米）所限制；如果光波长大于粒子直径，就无法探测到粒子的存在。

然而

在火灾极早期阶段，热释次微米粒子的直径约为0.002微米（μm,10-6），所以，采用光散射

原理的激光型或LED型早期烟雾探测器无法探测出火灾的早期征兆是可想而知的。

IFD是世界上最先将云雾室（CloudChamber）的技术（即微粒子计数能力）应用于火灾极早期探测的探测器，云雾室探测技术使得IFD对火灾极早期所产生的大量不可见的次微米粒子具独特的探测能力。

IFD经由空气采样管路将被保护区内的空气样本送入探测主机内，若此区域内的空气

样本含有火灾极早期阶段释放出的高浓度的不可见次微米粒子，云雾室即有能力透过一

简单的精密机械处理过程，利用水滴的凝结特性将这些不可见的次微米粒子及空气中的

灰尘粒子一个个分别内含在个别的小水滴中心（一颗粒子形成一颗水滴），而形成一颗颗可

见的细小雾状水滴（约20μm）（如下图），透过这庞大的雾状水滴所形成的遮光面及透光率，

即可测出空气样本所含粒子的数量，而灰尘粒子的数量相对于0.002微米粒子的数量,是

相当相当少的（约1:

25以上）,因而可以区别得知是正常状况或是极早期火灾的讯息。

火灾极早期阶段产生的次微米粒子数量非常多，但由于体积远小