浅谈公路隧道火灾探测器的选型研究

１５０　囊鬻科掌　２科技　ｊ生活一　０１０年第ｌ５期　浅谈公路隧道火灾探测器的选型研究　郭俊杰　（　春市经济开发区消防大队，江西直春３３６０００）　摘要台　分析现有公路隧道探测器闰内外研究现状基础上．总结出现有公路隧道探测器存在的不足，并从检测原理与条件、系统结构等力　断划常见公路隧道探测器进行比较，总结Ⅲ公路隧道探测器的选　依据，刘公路隧道火灾探测器的选　研起到积极的参考作用　关键词隧道；探测器；选　；研究　中图分类号１１４５３　８４　文献标识码　文章编号１６７３—９６７１～（２０１０）０８１—０１５０一叭　公路隧道，尤』　足商迷公路Ｋ隧道住主干线中好似“咽喉”ｉ　程，　在运营过程中发牛火灾或灾害忖事＿｛殳，荇不能及时发　和紧急处理，将　会造成首大经济于ｃＩｉ失和交通阻塞的严重后果　隧道火灾和其他火灾具有　相ｌ叫的规律，在发生＿幸』Ｊ期是最容易扑救和控制的，大量的公路隧道火灾　案例也表明，如果能够及　地探测，Ｊｊ隧通火灾的发生，存火灾发生的初　期就给出警报，就能够避免火灾的｝广大，减少人员伤亡和财产损失　随　着新技术的不断出现，公路隧道内的防灾体系也在不断完善。公路隧道　内选用哪种类型火灾探测器成为设计、施　管理　传的一个难题　因　此，　“及时发观、准确报警”成为隧道火灾研究中的重要问题，火灾报　警探测器选用必须做列可靠、　进并具有商灵敏度和极低的误报率的特　点，这洋才能防患于未然，具有重要的研究价值ｊ　１研究现状　１　１国外研究现状　ｆ＿＿ｆ本是｝｝｛＝界上最重视隧道火灾柃删报警的困家之一　１９５８年开通关　门海底隧道时，安装了空气管式感温火火自动探测器等消防设备，苗开　日本公路隧道安装消防没施的先河ｌ９６３年建设　（古屋）抻（户）高　速公路时，研制成功并安装厂辐射式火焰探测器　１９７９ｑ￣开发　双波长　火焰探测器，日本９０％的隧道采用该产品，目前陔产品　我阁也有大量　的啦用。　欧洲倾向于缆线式传感报警，在光纤传感和金属电缆传感方丽都有　研究．．英罔长１．７公里的Ｒｏｔｈｃｒｈｉｔｈｃ隧道是英国第一条安装＿『光纤火灾报　警系统的公路隧道，是卣‘次将火　．ｂ　Ｌ　ｉｉ１，．＇　￣则系统接入　１　央控制和监测系统；　希胖的　Ｆｅｍｐｉ隧道足一条双线铁路隧道，全长５公迥，安装了光纤分布式　温埂监测系统。　１ｌ２国内研究现状　卜＿Ｌ｝｝纪几十年代起，我因新建的公路隧道也开始采用隧道火灾报警　技术，典型的ｌｌ｛ｌ　如Ｆ：　点式感删探测器：成渝高速公路龙泉１１ｌ隧道；　铜管式感濉探测器：成渝高速公路小梁ｆｆｌ隧道、缙云山隧道、深圳　『　梧桐山隧道；　双波长火焰探洲器：　荡１ＩＩ隧道群、重庆市石曲隧道、京珠高速公　路粤境北端隧道；　光纤感温探测器：浙江甬ｆ｛湍高速公路燕膳岭隧道；　热敏　金线式探测器：二｝＝！ｉｊＩＩＩ隧道、四川Ｉ广邻高速公路华蓥山隧道。　在这些Ｊ：程磁用中，不捌的火灾ｒ１动检测报警技术有着不同的应用　效果　、但同内对隧道防火技术的研究尚属初期，存已实施的隧道火灾榆　洳中大部分采用吲外进口设施．少数目产设备的应用还处　１＝实验阶段。　２存在问题　公路隧道ｎ动火灾检测报警问题不仅仅是火灾探测技术本身，『ｆＩｆ是　一个复杂的系统　程。｝ｊ前同内计展的ｉ　作要么集中在探测技术研究、　要么天　于ｉ：稃灾施，没有从系统的角度对该问题进行研究，在隧道火　灾榆测系统的下程应用和维护疗ｌｆｌ『缺乏卡Ｈ应的规范；同时，对于几种常　川的隧道火灾门动报警技术而占，通常应用于不　的隧道工程中，有　刚的环境条件，其应用奴果也是存不同的条件　得　来的；三种技术的　优劣和适应不同　况的能力并没有在相同的条件得到客观的比较，Ｉ天Ｉ此　拎测技术的选用　在一定的随意性　３三种常用隧道火灾探测器的比较分析　在隧道中常用的火灾探测器按味理可分为＝：类，线型感温探测器和　点孽４感光探测器。线型感温探测器丰要产品包括线型感温电缆、空气管　差温探删器和光纤感　探测器；点型感光探测器主要包括双波长火焰探　测器一目前主流的火灾探测器订：光纤感温探测器、热敏合金线感温探　洲器、双波长火焰探测器等　种：　从检测原殚Ｅ看，上述＝ｉ种火灾探测器各柯优缺点，在公路隧道火　灾报警系统设计中，究竟直该采用哪种探测器呢？下ｉ酉从五个　面时ｊ　行进行综合比较研究。　３。１检测原理与条件　１）双波长火焰探测器检测的是火七自光谱，它的检测条件足有明　火，它　能榆出非明火性质的火灾。　２）光纤火灾探测器、合金金属线探测器均是愉测隧道内环境温　度，根据温度的变化米判断火灾，其检测条件是需要燃烧物体散发较多　的热能，在短时间内使火灾点附近的环境温度迅速升高。　３．２灵敏度与可靠性　１）双波长火焰探测器榆测的是火焰光ｉ嚣＿，它不能检　非明火性质　的火灾。在有明火的情况下，尽管火源ｆ火势）很小，也可以很快报　警，这对于在火灾初期及时报警有较好效果。ｘ寸于某些纯化学物质燃烧　时，若其光谱不符合汽油火焰燃烧的频谱特址，其检测灵敏度可能受到　影响。当检测器的感光窗污染时，其灵敏度会下降：特殊情况下，检测　器被停靠的车辆或．』士它物体遮挡住火灾源的光线时，可能会漏报或延迟　报警时问　２）光钉火灾探测器和合会金属线探测器俭测环境温度的变化，需　要燃烧体释放出大量的热量，不利于发现早期的火灾。若为ｒ提高检测　灵敏度，需要降低报警温度或温度变化速度的　值，但这可能导致增加　系统误报警的机会。对于浓烟型的火灾，当浓烟的温度与环境温度相比　温差大时，呵以触发报警　３．３系统结构　１　１双波Ｋ火焰探测器ｆ扫于其榆测范阁的限制，　隧道中一般按５０ｒｎ　问距设置，安装在隧道侧　。闲其探头是　｛：关信号，需要通过实线电缆　连接到报警主机，电缆用量较大　当隧道超过一定长度Ｉｆ寸，需要加中继　设备来传输信号，一般来说，２Ｋｍ范用内的榆测器可以　接传输，超过　２Ｋｉｎ范　外的系统应增加中继设备。为了减少电缆埔量，可以根据分区　来配置中继器。　２）光纤火灾探测器在隧道中只需要住拱顶发装一一条感温光缆，系　统结构简　。　＿『隧道的拱形结构，温度较高的气体会集中在拱顶，一　条光缆即　，覆盖整个隧道断面：ｆ｝『１　光缆的衰耗小，感温光缆的长度可　达￣ｑ５Ｋｍ～１０Ｋｍ。在这个范围内，只需要在监控室安装ＯＴＳ主机就可完　成监测。系统结构的简单除施工方便外还可以增加系统的可靠性，减少　维护量。需要｝兑明的是，『ｌ＝｝于感温光缆结构的特殊性，光缆的接续　：作　需要专业的处理。　３）合金金属线探测器需要存隧道拱顾安装探测线，其系统结构需　要分段安装，并为每个检测段配置下位机，其分段长度一般为５０ｍ，Ｆ　位机安装在隧道侧壁。随着隧道长度的延长，其＿卜位机数量跟着增加。　下位机通过总线电缆与位于控制室的报警主机连接。当隧道艮度超过总　线的传输趼离时，其总线需要进行中绺。　３．４环境要求与限制　１）双波长火焰探测器　受Ｊｘｃ速影响，探头前不能有阻挡物；报警　点定位准确。　２）光纤火灾探测器和合金线金属探测器受风速影响较火，由于自　然风、活塞风以及机械通风的影响，报警点与火灾点存在不同的偏差。　ｆ　于它能监测到隧道内的温度分布，可南此了解刮整个隧道内受火灾影　响的范围和程度。　（下转第１３１页）　一　科技与生活　，　２０１０年第ｌ５期　应用科学　ｌ３１　以实现　冲量给水自动调节功能。通过组态在＃１炉系统画面上可监视变　频器“变频器运行”、　“变频器停止”、　“变频器故障”、　“工频旁路　状态”、“就地状态”等开关量信号；可对变频器进行起停、紧急停、　复归等操作。　给水泵变频操作（以样１高压给水泵为例）。　包水位和给水流量情况，逐渐增加变频器的频率给定值，当机组满负荷　时频率给定值约为４１．５ＨＺ左右。待水位平稳后选“变频器自动”标把，　设定高压汽包水位目标值为０ｍｍ。　７）把＃１、＃２高压给水泵投“自动”，投入开关“联锁”。　２．３－２运行过程中变频切１：频　１）当变频器故障停运时，高压给水调节阀自动回关到３０％ｊｉ　到切于　动方式，同时备用泵自动起，运行人员应根据高压汽包水位实际情况ｆ　动操作高压给水调阀。待高压汽包水位稳定后再投自动，切换到工频自　动运行方式。　２）当高压汽包水位低于一１５０ｍｍ时，高压给水备用泵自动起，同时　高压给水调节阀自动回关到３０％保持不变并切手动；运行人员应根据高　压汽包水位实际情况手动操作高压给水调阀。　２．４运行参数比较　项目　技改前　技改后　给水泵电机电流Ａ　２　７２　１８３　４５　９．５　５．８２　４０．７　１８３　１ｏｏ　６．Ｏ７７　５．８８２　２．３．１冷态、热态起动变频器　１）在给水变频操作画面操作认＃１高压给水泵变频。　２）在给水变频操作画面操作择＃１高压给水泵变频。　３）在给水变频操作画面操作给水泵电机高压开关。　４）在给水变频操作厕面操作器。　给水流ＮｑＹＨ　给水调门开度％　给水泵出口压力Ｗｐａ　给水调门后压力ＷＰａ　“＃ｌ高压给水泵变频允许”标把，确　“选择＃１高压给水泵变频”标把，选　２．５故障介绍　“＃ｌ高压给水泵运行”标把，合高压　“变频器远方启动”标把，启动变频　变频器投运以来２０１０年１月１２日两次来“远方启停报警”的轻故障，　就地有“过流速断报警”后对软件升级解决；２０１０年３月５日来“变频器　故障报警”高压给水泵南变频切到另一台泵丁频运行，因功率单元故障　及风扇故障引起运行的泵开关跳掉，后经厂家处理正常。　３结语　实践证明，通过对锅炉高压给水调节的技改，高压给水泵变频运行　是可行的，实际可操作。在锅炉起停和运行中不仅减少高压给水调门　节流损失，同时节约了厂用电，虽然新产品在运行初期有一定的问题出　现，但总的还不错，稳定』生也可靠，技改较成功。　５）在给水变频操作画面操作“高压给水调节阀”标把，手动操作　高压给水调节阀开至１００％开度；也可以投入“自动”，高压给水调节阀　自动开至１００％开度。　６）在给水变频操作画面操作“变频器手／自动”标把，设定变频器　初始频率为２８ＨＺｇ￣应５６％（热态），冷态初始频率为５ＨＺ左右，观察汽　（上接第１５０页）　３．５综合比较一览表　比较项目　探测类型　双波长火焰探测器　火焰光谱　光纤火灾探测器　环境温升　合金金属线探测器　环境温升　检测条件　探测灵敏度　环境影响　有明火，不能检出非明火性质的火灾　需要燃烧物体散发较多热能，　可检出浓烟类火灾　一般　受风速影响较大　需要燃烧物体散发较多热能，　可检出浓烟类火灾　较高　受风速影响较大　『可　不受风速影响，探头前不能有阻挡物　报警可靠性　几乎无误报，可能漏报　复杂，传输方式为电缆传输，传输距　离受限，一般在２Ｋｉｎ范围内需要使用　中继设备，电缆用量大，由于接线工　作量大，需要熟悉的专业人员安装调　试　可能误报，火灾不严重时可能　可能误报，火灾不严重时可能　漏报　漏报　系统结构　简单　较复杂　测量定位　传感器准的确安；装不间能距提一供般温为度５信０ｍ号，　定位　鬟莺彗　可维护性　系统造价　简单定期维护　较高　免维护　较高　囊藿　鹭垂　篓藿蠢　鬓蓬鬟　基本免维护　较低　在实际隧道工程应用中应根据不同的环境情况选用合适的探测器种　类以达到报警响应及时、减少误报警的发生。感温线型探测器安装于隧　道顶部，感温线型探测器达到报警温度时则火灾已发展到相当规模，不　利于早期消防灭火。感光型火焰探测器对火焰发展速度快的汽车燃烧较　为合适，它有较高的灵敏度和较短的响应时间，并且受隧道内风速的影　响很小。但是隧道内污染较严重，所以火焰探测器应选用能抗高污损的　专用探测器。结合上表，我们不难看出：热敏合金线检测距离最长；在　破坏温度上热敏合金线最优；双波长火焰探测器不具备测温功能，热敏　合金线和光纤测温精度相同；明火条件下，双波长火焰探测器报警时间　价最高。双波长火焰探测器安装最方便。结合上述各项指标，从整体性　能上讲，三种系统各有优劣，但热敏合金线综合性价比最高。　参考文献　［１］范维澄　金华，陆守香．等．火灾风险评估方法学科学出版社．　【２１化学词典（第四版）．化学工业出版社．　［３］吴龙标，袁宏永．等．火灾探测与控制工程．中国科学技术大学出版社．　作者简介　郭俊杰（１９７５一），男，汉族，硕士，现任江西省宜春市经济开发区消　防大队大队长。　最短，光纤最长；双波长火焰探测器不用于无明火的火灾检测，而热敏　合金线和光纤则不限；热敏合金线系统造价最低，双波长火焰探测器造