Сенсорные термокабели для пожарной сигнализации.
Кабельные сенсоры – очень интересный класс извещателей. В этой статье мы рассмотрим несколько совершенно разных изделий из данной категории, с разными характеристиками и предназначенными для разных применений. Главное, что их объединяет, – это форма чувствительного элемента. От блока обработки (или даже непосредственно от ППК) по защищаемому помещению протягивается чувствительный кабель без установки дополнительных сенсоров. Дешево и сердито. Особенно такой вариант монтажа удобен для защиты кабельных каналов, воздуховодов и других сильно вытянутых помещений (в том числе многих промышленных установок), в которых тесные узкие объемы не позволяют устанавливать и обслуживать обычные извещатели или же если их там необходимо установить несообразно много.
Монтаж такого кабеля значительно дешевле, чем монтаж множества точечных извещателей, а в некоторых случаях кабель имеет даже повышенную чувствительность за счет суммирования сигнала по своей длине – фактически он работает как интеллектуальная система с адресно-аналоговыми извещателями и принимает решение на основе информации от многих участков кабеля.
Если обратиться к истории, первые попытки объединить извещатели и кабель представляли собой достаточно простые одноразовые извещатели (подобные популярным во времена исторического материализма одноразовым разрушаемым тепловым максимальным извещателям). Принцип работы основывался либо на обрыве, либо на замыкании. К сожалению, кабели из материала, температура плавления которого ниже 100 градусов, получаются несообразно дорогими, поэтому распространение получили (и до сих пор широко выпускаются, например, Protectowire, Kidde, ProLine) кабели, в которых температура срабатывания определяется температурой расплавления изолятора между упругими стальными жилами. Простой кабель содержит всего две жилы, более сложные кабели могут иметь несколько жил, так что разные пары жил будут срабатывать при разной температуре. Наконец, поскольку кабель имеет стальные жилы с довольно большим сопротивлением, легко измерить его сопротивление до точки замыкания и таким образом определить расстояние до точки обнаружения пожара (разумеется, только до ближайшей к прибору точки). Огромное достоинство такого кабеля, что его (разумеется, без измерения расстояния) можно подключить к любому приемному прибору, способному регистрировать замыкание контактов. Обратите внимание, что эти кабели часто называют цифровыми, хотя никаких компьютерных новшеств в них нет, наоборот, они способны выдать лишь один бит информации.
Такие кабели, по сути, одноразовые, в случае срабатывания они разрушаются, но это не так уж страшно – если случился пожар, замена разрушенного участка кабеля будет самой малой из проблем.
Более совершенные сенсорные кабели многоразовые, но это не главное их свойство. Принцип их работы основан не на разрушении изоляции, а на изменении ее сопротивления. Таким образом, контрольный прибор может измерить температуру, причем, он будет суммировать превышение нормальной температуры во всех точках. Алгоритм принятия решения о пожаре может быть как максимальный, так и дифференциальный (по скорости изменения температуры). Этот алгоритм полностью определяется контроллером кабеля. Разумеется, контроллер такого кабеля должен быть специальным, а на своем выходе иметь сухой контакт для подключения к обычному ППК наряду с другими обычными (точечными) извещателями. Такой кабель не разрушается и вновь готов к дежурству после устранения источника повышенной температуры (если, конечно, температура во время пожара не превысит температуру плавления меди или оболочки кабеля).
Стоит отметить, что такой кабель обычно 4-проводный, чтобы можно было независимо контролировать целостность кабеля и сопротивление между жилами. А теперь ложку дегтя: свойство суммировать температуру по длине кабеля обычно в рекламе подается как достоинство, дескать, это повышает чувствительность. Но, с другой стороны, это означает, что чувствительность не может быть указана в градусах, если не указать одновременно длину отрезка кабеля, на которой температура возросла. В частности, километровый кабель не сможет отличить нагрев всего кабеля до 30 градусов от нагрева куска в 1 м до 60 градусов. Такие кабели часто называют аналоговыми в отличие от «цифровых», которые способны выдать лишь замыкание.
Весьма специфическим кабельным сенсором является многоточечный кабель, предлагаемый, например, компаниями LISTEC, Securiton и др. Фактически это не настоящий сенсорный, а просто обычный плоский ленточный кабель, на который изредка припаяны миниатюрные адресные тепловые датчики. Конструктивно напоминает распространенные светодиодные кабели – тоже внешне выглядит как кабель, а на самом деле внутри довольно много дискретных полупроводниковых приборов. В некоторых изделиях эти датчики измеряют не собственную температуру, а подобно системам с аналоговым кабелем температуру близлежащего участка кабеля – в таком случае это действительно сенсорный кабель.
Понятно, что в отличие от описанных выше такой кабель значительно сложнее, дороже и выход из строя отдельного «микроизвещателя» внутри такого кабеля более вероятен, нежели повреждение так называемого цифрового кабеля с разрушаемой изоляцией. Обратите внимание, у такого типа кабеля может быть важен такой параметр, как расстояние между измерительными датчиками. По нормативным документам его следует рассматривать не как линейный кабельный сенсор, а как совокупность точечных извещателей с вытекающими отсюда требованиями на расстояние между отдельными извещателями.
Кстати, мне случалось видеть, как подобный «сенсор» делается вручную: обычные точечные извещатели соединяются отмеренными кусками кабеля, а затем готовая «гирлянда» протаскивается через узкое пространство и так и оставляется, не закрепляя извещателей. Не слишком корректно, неудобно для обслуживания, но иногда это единственно возможный вариант, если вы не позаботились заранее о покупке настоящего сенсорного кабеля.
Самым технически совершенным среди пожарных тепловых сенсорных кабелей является оптоволоконный сенсор. Собственно сенсор – это обычный многомодовый волоконный кабель. Весь интерес в подключенном к нему блоке обработки сигнала. Сложная электроника позволяет измерять спектр рассеяния и, таким образом, измерять температуру, причем измерять даже распределение температуры по длине кабеля с точностью лучше 1 м по всей его длине, а допустимая длина достигает нескольких километров. Я не буду пытаться описывать физические принципы, лежащие в основе измерения (рамановское рассеивание и т. д.), лишь подчеркну, что дискретность измерения температуры по длине кабеля в 1 м означает дискретность измерений отраженного сигнала по времени в 10 наносекунд. Думаю, вы поняли: стоимость системы немаленькая. Однако, если учесть, что такой сенсорный кабель длиной 8 км полностью эквивалентен 8000 адресно-аналоговых точечных извещателей, а монтаж заканчивается после прокладки кабеля, цена может показаться не столь уж и высокой. И, кстати, в кабеле нет электричеств– — как и все оптоволоконные системы, эта система не имеет ограничений по применению во взрывоопасных зонных. Если вас заинтересовала эта современнейшая технология – обращайтесь за подробностями к таким производителям, как LIOS, AP-sensing и др.
Помимо сенсорных кабелей существуют и сходные воздушные «трубчатые» сенсоры. Причем они бывают также двух типов: тоже «цифровые» и «аналоговые». «Цифровые» – это пластиковые трубки, надутые специальным насосом, они разрушаются при перегреве, воздух выходит, давление падает, есть сигнал пожарной тревоги. Кстати, их порой предлагают использовать как сигнализацию, совмещенную с трубопроводом для подачи огнетушащего вещества. Подобно спринклерным системам, они автоматически обеспечивают подачу огнетушащего вещества точно в место пожара – достаточно при обнаружении пожара включить другой насос, который будет подавать в трубопровод не воздух, а гасящее вещество. Второй тип пневматических кабельных сенсоров – «аналоговый», при нагреве в них меняется давление. Однако они также должны иметь насос, который будет регулярно подкачивать туда воздух. В этом и состоит основной недостаток пневматических систем. Сложность обслуживания вакуумно-герметичного трубопровода, ремонта и восстановления соединений при повреждении, необходимость наличия обслуживаемого механического насоса для регулярного поддува системы. А уж поиск течи в трубопроводе может стать развлечением на несколько месяцев. Зато такая система также абсолютно взрывобезопасна и может применяться в любых условиях.
Аналогичная система трубопроводов, но только наоборот, используется в аспирационных дымовых извещателях, в которых труба с отверстиями расположена в охраняемом помещении, а через нее насос откачивает пробы воздуха из охраняемого помещения в один качественный высокоточный измеритель. По особенностям монтажа и применения аспирационные извещатели также сходны с сенсорными кабелями, но следует отметить, что, как и все дымовые извещатели, они более строго относятся к правильному монтажу: чтобы устройство забора дыма было там, где скапливается дым, т. е. в верхней части охраняемого помещения, отверстия забора дыма не должны загораживаться и т. д. Зато аспирационные системы являются, пожалуй, наиболее чувствительными из всех и обеспечивают сигнал тревоги намного раньше, до того как температура кабеля значительно вырастет. И опять же аспирационные извещатели во многих случаях могут применяться во взрывоопасных помещениях.
В заключение напомню, что помимо линейных тепловых и аспирационных дымовых в сходных условиях иногда могут применяться линейные дымовые извещатели, в которых чувствительная область образуется инфракрасным лучом между излучателем и приемником длиной до сотни метров. Таким образом, мы тоже получаем линейную зону чувствительности, правда, обязательно прямую, зато для этого совсем ничего не надо прокладывать, даже кабель. И опять же в некоторых случаях такой извещатель можно смонтировать вне взрывоопасной зоны, а контролировать задымленность он будет внутри этой зоны.
В целом, пожалуйста, помните, что самые распространенные точечные дымовые извещатели хотя действительно являются самыми доступными и надежными из выпускаемых ныне (не зря они явно рекомендуются нормами для всех помещений, где их использование разрешено), но это не единственный вариант. В некоторых случаях применение несколько непривычных кабельных (или «трубопроводных») извещателей может оказаться значительно эффективнее, а заодно и намного дешевле в монтаже.