吸气式感烟火灾探测器在地铁主变电所内的应用

晁伟

摘要：地铁主变电所原有的红外对射探测器误报率高，维护可达性低，通过吸气式感烟火灾探测器改造，有效解决了高大建筑探测器维护困难的问题，也保证了变压器的防火安全。

关键词：地铁; 主变电所; 高大建筑; 吸气式感烟火灾探测器

《火灾自动报警系统设计规范》（GB50116-2013）中对各类点型和线型火灾探测器的选择作出了原则性规定，但在某些防火要求高，需要对火警初期作出快速反应且维护困难不适合使用点型和线型火灾探测器的特殊场所，如何进行火警探测，则需要在认真分析保护对象具体特点的基础上，根据《报警规范》的基本精神和原则，必要时借鉴国内外的先进技术和经验，才可提出具体可行的设计方案。本文结合某地铁变电所火灾自动报警系统的应用实例，介绍吸气式感烟探测器在变电所类高大建筑内的应用。

1   地铁变电所火灾报警系统存在的问题

某地铁公司主变电所四个110kv主变压器室内原有8台红外对射探测器，安装高度达到15米左右，现场无维修平台，且无爬梯。根据老线设备长期运营情况来看，随着房屋结构局部下沉，会导致红外对射探测器对位发生偏差，继而产生误报等故障。技术人员在排除故障时，需等高压专业在不影响行车的前提下，将主变压器进行停电，这使得故障处理等待时间较长。同时设备安装高达15米，而主变压器室房间门较小，现场空间也有限，无法使用登高平台进行作业，需要通过人工搭设脚手架的形式登高作业，施工准备时间较长，一方面对地铁的正常运行影响较大，另一方面高空作业也存在较大的安全隐患。基于以上维护不便、故障排除困难等因素的考虑，需要通过改造加以解决。

2   火灾探测器的对比选型

为了确定最优的改造方案，在对目前普遍使用的点型烟感火灾探测器、红外对射火灾探测器、吸气式感烟探测器三种火灾探测器进行对比后（详见表1），发现吸气式感烟火灾探测器能够较好的解决维护困难、对现场影响大的问题，同时后期维护成本较低，相较其他类型的火灾探测器来说，更适合变电所这种高大建筑的火灾预警。

3   吸气式感烟探测器简介

3.1  工作原理

吸气式感烟探测器又称极早期空气采样感烟探测器，20世纪70年代中期由澳大利亚首创，由吸气泵、过滤器、激光探测腔、控制电路、显示电路等组成，配置空气采样管网使用。其工作原理如图1所示。

吸气泵通过采样管网，从被保护区内连续采集空气样品，经过滤器组件滤去灰尘颗粒后送入激光探测腔，探测腔有一个稳定的激光光源和阵列式光接收器。烟雾粒子使激光发生散射，烟雾浓度越高，接收器接收到的散射光越强，接收器根据散射光的强弱将光信号转换成相应电信号后输入控制电路，电信号经处理转换成烟雾浓度显示，并与设定的报警阈值比对后发出报警信号。

吸气式感烟探测器的灵敏度按其响应阈值（用遮光率M表示）可分为三级：

高灵敏：M≤0.8%obs/m;

灵敏：0.8%obs/m<M2.0%obs/m;

普通：M>2.0%obs/m。

吸气式感烟探测器的报警有四级：预警、行动、火警1、火警2

3.2  主要性能特点

（1）采用激光前向散射技术，可以达到极高的探测灵敏度，实现极早期报警。

（2）多级灰尘过滤，可自动识别灰尘颗粒与烟雾颗粒，不会因灰尘的影响产生误报，极大地降低了误报率。

（3）可以持续依据当时环境状态调整适当的报警阈值，从而解决了高灵敏度可能出现的误报问题。

（4）通过吸气泵主动抽气取样，特别适合在强气流场所使用，例如在空调回风口处取样。

（5）通过采样管网取样，采样管网可以根据建筑空间灵活布置。

3.3  适用场所

除了普通感烟探测器适用的范围，吸气式感烟探测器还特别适用于以下场所：

（1）点型感烟探测器不适合的高大空间或有特殊要求的场所。

（2）需要进行极早期火灾探测的重要场所。

（3）需要进行隐蔽探测的场所。

（4）人员不宜进入或维护不便的场所。

（5）低温场所。

（6）具有较强的电磁辐射容易引起其他探测器误报的场所。

4   现场设置与施工

地铁公司主变电所四个110kv主变压器室通过设计，现场设置4台4管吸气式感烟火灾探测器，并基于以下原则（详见图2）：

（1）一个探测单元的采样管总长不宜超过200m，单管长度不宜超过l00rn，同一根采样管不应穿越防火分区。采样孔总数不宜超过100个，单管上的采样孔数量不宜超过25个。

（2）探测区域不跨越防火分区，有过梁、空间支架的建筑中，采样管路固定在过梁、空间支架上。

（3）每個采样孔覆盖的区域为25m2，采样孔间距为3.5m。

（4）采样孔的开口方向垂直面对气流及烟雾运动方向。

（5）最大允许烟雾传输时间不大于120s，报警响应时间不大于60s。

（6）采样管使用难燃ABS塑料管敷设。

在现场施工作业时，由于高度较高，由施工方现场搭设脚手架，在确保不影响变压器使用以及自身安全前提下，允许脚手架在现场保留，施工首先拆除原红外对射感烟探测器及管线等原有设备，并移交给建设方;施工方按照图纸完成该项目所有设备、管线吸气式感烟探测器的安装及调试，设备安装在进门侧墙壁上便于维护。

后续利用模块、继电器将每个吸气式感烟火灾探测器的预警、火警、故障等重要信号送给FAS系统，并完成原FAS系统中FAS主机、FAS图形工作站等设备有关内容的编程及修改，使其也能够正常监测并显示新增点位信息的状态，实现相关车站级报警主机及控制中心、工作站报警主机及图形工作站吸气式报警系统对应信号的显示。

由于变电所天花板下约50cm处有通风百叶窗，烟气在未达天花板时即由百叶窗溢出，在施工中特地将空气采样管通过钢丝绳悬挂至百叶窗下沿，保证烟气探测的及时性，现场施工完工后，施工方申报验收，现场依据验收规范对安装情况和工程量进行核定后，采取烟饼放烟模拟火灾，吸气式感烟火灾探测器及时发出报警，项目顺利通过验收。

5   结语

吸气式感烟探测器投用后，探测器主机安装在进门侧墙壁上，维护在主机处进行巡检和吹扫作业，即可实现日常检修和故障处理，无需等待主变压器停电，极大地保护了人员维修安全，另外吸气式感烟火灾探测器无需频繁检查及维护，减少了维保的工作量，也降低了系统在生命周期内的维护成本，本次改造完全达到预期效果。

参考文献：

[1]   GB50116-2013.火灾自动报警系统设计规范[S].

[2]   中国建筑标准设计研究所.空气采样早期烟雾探测系统[M].北京：中国建筑标准设计研究院出版社防护工程，2004.

[3]   李宏文，张  昊.高大空间建筑火灾探测技术[J].建筑电气，2010（02）.