IFD极早期烟雾探测器电力行业方案

IFD 云雾室型极早期烟雾探测系统 电力行业 应用技术 Protec Fire Detection (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探测系统技术特点 四 、IFD 云雾室型极早期烟雾探测系统的工作原理 五 、IFD 云雾室型极早期烟雾探测系统的应用优势 附件一 GB50229-2006 火力发电厂与变电所设计防火附 11.5 21 附件二 目前常用的火灾探测设备的局限 附件三 极早期烟雾探测器的两种探测技术基本分析 附件四  IFD 极早期烟雾探测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-  GB 5 0 2 2 9 - 2 0 0 6 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探测系统技术特点 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(Cloud Chamber Technology)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 GB 15631-2008《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探测器的工作原理 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, Fire Technology 1974」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 Particulate Point)，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(scattered light principle)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(Cloud Chamber)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， 但由于体积远小于一般灰尘粒子，故光电型探测器受 数量极少但相对遮光率极高的灰尘粒子之影响，远大 于次微米粒子，故无法辨别次微米粒子与灰尘粒子在 数量上的悬殊差异。 经过云雾室处理后，每一个火灾极早期阶段所产 生的不可见次微米粒子与灰尘粒子皆由一水滴所包 围，其产生的有效遮光率与包围灰尘粒子的水滴产生 的 有 效 遮 光 率 相 当 ， 故 其 在 数 量 上 的 悬 殊 差 异 (500,000/cc >> 20,000/cc)即可被光电仪器辨识出来。 综上所述,可以得知，光电型探测器(如激光型)看到的现象受到两个限制: (1)  光波长如大于粒子直径,则无法探测到粒子的存在。目前市面上没有一种探测器光波 长小于 0.002 微米，因此无法探 测到火灾极早期现象。 (2)  粒子大小不一(如右图),无法用光 遮或散射方式计算粒子的数量, 因此也无法计算出灰尘与烟粒 子在数量上的差别。 而云雾室型探测器看到的现象是: (1) 所有粒子(包括灰尘及热释微粒 子)皆被约 20 微米的水滴包覆(如 右图)，可被一般光源(如 LED)探 测到。 (2) 所有粒子大小一致，可用光遮方式计算遮光率及透光率，即可算出粒子的数量。 当粒子数量变为可计数时，IFD  即可藉由空气中存在的灰尘数量最大值(不超过 60,000/cc)来将火灾警报门坎设定在灰尘数量最大值以上，如 100,000/cc，即可远离误 报的困扰，并可在火灾的极早期迅速反应。 五 、IFD 云雾室型极早期烟雾探测器的应用优势 IFD 完全符合了上述供电系统的特殊难题，为供电系统最适用的火灾探测器。IFD 相 对于其它探测器应用于供电系统所具有的优势为： 1 . 唯一能在极早期报警的探测器 传统的感烟探测器灵敏度仅为  3％～5％obs/m，比 IFD 发现火情报警最少要晚 数小时甚至更久的时间。而较灵敏的激光型探测器由于受限于其光波长的影响，火灾 极早期阶段产生的热释微粒子无法被激光型探测器探测出来。 IFD 可以探测到火灾发生的极早期阶段物体表面分解出的不可见热释微粒子，因 而具有火灾极早期探测的能力，在实际运行中能发现极早期的火情，争取在火灾发展 至不可收拾前的数小时时间，控制初始阶段的火灾，从而避免了发生中断供电的事故、 生产设备的损毁。所以，IFD 能提供的的火灾极早期探测的能力，对于供电系统的火 灾防御策略有着非常重要的意义。 IFD 是目前市面上唯一能探测火灾极早期现象的探测器 ,即 IFD 是最灵敏 的探测器 。 2 . 不受环境 (如粉尘 )影响而造成误报 IFD 的云雾室具备粒子计数功能，能将正常状态下的灰尘粒子数量与火灾极早期 状况下的不可见微米粒子数的悬殊比例给区别出来，因此，IFD 的警报门坎可以设定 在高于空气中悬浮粉尘所造成的背景值数量，而这背景数量值却远小于火灾极早期阶 段所释放出的不可见粒子数量，故 IFD 不会受环境灰尘的影响而产生误报。 IFD 是目前市面上唯一在实用上真正能运转在高灵敏度而不误报的探测器 。 3 . 适用于高大空间的隐患探测 因 IFD 的探测标的物为在火灾第一阶段(极早期阶段)所产生的热释微粒子, 其体 积小(直径约为 0.002 微米)，质量轻，故很容易被早期热流带到接近天花板高层位置， 加上采样系统的吸力，使得热释微粒子很容易被采样管捕捉到。 IFD 的采样管安装灵活，可针对保护目标的环境而做灵活的设计。与以往的点式 探测器不同，IFD 的采样管网可以根据需要而采用不同的安装方法。例如：可以像常 规点式烟雾探测器一样安装在天花板或地板下；也可以将采样管沿着电力设备设置的 位置走向来安装，或者沿着电缆槽架布置；以更能接近保护标的物的特点，来监测电 厂或变电站内设备过热乃至燃烧等情况的发生，以提供更快速、更可靠的保护方式。 至于维护的方便性方面，安装在 12 米以上高度的采样管为 PVC 或 ABS 材质，不 含任何探测电子组件，因此只要定期使用空压机反方向吹扫管内的积尘即可。而探测 主机则可安装在一般人站立可实施维护的高度，因此，平常的维护不受 12 米以上高 度的影响。 此外，由于粒子计数功能对误报的免疫能力，IFD 的维护工作相对于常要因去判 定是否为误报而耗费许多人力的激光型探测器要来的容易。 IFD 是目前市面上最适合安装在像发电机室及变压器室这种大空间的探测 器 。 4 .     受高气流稀释变化影响微小 在大空间高气流变化的仓库环境下，烟很快的会被稀释得无法被烟雾探测器探测 到，而火灾极早期阶段的不可见次微米粒子因数量庞大，依据「NFPA, Fire Technology 1974」文献记载，物质释放出的不可见次微米粒子可达每秒 2,000 亿颗以上,因此稀释 不易(即使被稀释后,仍能保持在很庞大的数量)，而 IFD 的探测标的物正是在火灾极早 期阶段所产生的热释微粒子,故不管是否在高气流变化状态下,火灾极早期现象仍能轻 易的被 IFD 探测出来。 IFD 是目前市面上最不受气流稀释影响的探测器。 5 .    最经济省时的维护成本 就空气采样式探测器而言，长期的维护成本包括三项： 1)   设备汰换成本 对光电型(如激光型)探测器而言，长期使用的结果是，因灰尘的累积而需更 换过滤器(在电缆沟道尤为频繁)；且激光自然衰减后，更换激光腔的价格昂贵(约 为整机成本的 60~70%)。反观 IFD，不因灰尘的影响而造成误报，故不需使用高 精密过滤器，且因云雾室具有将粒子用水滴包覆放大的功能，IFD 不需使用昂贵 的光源，只需采用便宜的 LED 光电组件即可，LED 具有持久耐用的优点(然而因 光自然衰减问题，建议每 5 年汰换光电组件)，而其价格仅为激光腔价格的约 1/25, 因此，长期的整体使用成本要比激光型低得多。 2)   定期维护成本 定期维护成本一般仅为人力成本。空气采样式探测器因为是单点维护，要比 一般传统点式探测器容易得多。但因空气采样式高灵敏度烟雾探测器(激光型及 高能 LED 型)的高误报特性，使得采样管 24 小时持续采样的结果，造成管内积 灰尘，稍有碰撞，管壁灰尘掉落，即让高灵敏度烟雾探测器产生误报，因此，必 须在很短时间内即做管路的清洁工作，对维护人员带来极大的工作量。而灰尘对 IFD 不造成误报，因此，只要随着一般定期维护时做一次管路吹扫即可。 3)   误报带来的人力成本 因高灵敏度烟雾探测器的频繁误报带来经常的查找及确认工作，这些额外工 作也使得维护人员在精神上及时间上不胜其扰。反观 IFD，没有误报的问题，因 此，大大减轻了维护人员的工作量，亦即降低了人力成本。 IFD 为目前市面上在长期使用上最经济的探测器 。 6 .    功能强大的远程监控系统 IFD 的网络功能齐全，并易 于组网，无论是 RS485 方式(如 右图)还是光纤组网方式，抑或 是 TCP/IP 组网方式，可以轻松 实现，非常适合电厂这类大区 域场所，在探测器设备数量较 多的情况下使用。 IFD 的远程监控系统具备 事件记录功能，能够将设备运 行状况记录并储存，不会受停 电影响，能够针对火灾各个阶段做完整记录，描绘火灾生命周期的极早期阶段、烟释 放阶段、火焰释放阶段和热释放阶段的全部发展曲线过程。 IFD 的远程监控系统具备联动控制功能。每台 IFD 主机配有 5 至 17 个继电器(因 机型不同而配备不同数量的继电器)，这些继电器可以被分别编程对应于探测器上各 个管路的四级报警(扫瞄型)、故障等操作，可以方便地用来控制各种各样的联动设备， 也可以通过监视模块与传统报警设备相连，作为一台区域报警器使用。 IFD 具备远程输入控制功能，用户可以实现远端对 IFD 的复位、隔离等按键控 制，实现远程对现场设备操作，避免保卫人员往返于消防控制室与现场之间的无谓工 作。 IFD 设备具有现场火灾四级报警显示功能，对于早期火灾隐患，用户可以及时处 理。 IFD 的系统设定完全中文化，方便工作人员对设备进行检查及维护的工作。 IFD 具有目前市面上操作最友善 、功能最完整的监控系统 。 7 . 移动探测器协助寻找火灾源头 因电厂或变电站有许多区域排风系统的运作导致烟雾及热释粒子飘散无序，加之 厂区面积广阔，保卫人员很难查找火源的准确位置。为能协助保卫人员更加快速查找 火源，将火灾隐患查找范围缩小至一定的范围内， Protec 公司特别设计了移动式极早期火灾探测器(如 右图)，该设备自带电源，可根据保卫人员需要，随 身携带到需要查找火灾隐患的区域进行火源的查找。 IFD 为目前市面上辅助配备最齐全的探测 器 。 综上所述， IFD 系统是一套能够提供供电系统火灾极早期防御策略最有效的工具， 且对大空间、高粉尘的厂区所面临的火灾探测难题，提供完整的解决方案。 附件一  GB50229-2006 火力发电厂与变电所设计防火规范附表 11.5 21 附件二 目前常用的火灾探测设备的局限性 1 .     传统点式感烟探测器 在一般火灾探测防护应用中，传统点式系统可以说是应用最广泛，同时也是问题 最多的探测方式。实际应用证明其不适合在高粉尘大空的火力电厂区域应用。其主要 弱点有： 1)     灵敏度偏低且调节范围很小：传统点式烟雾探测器报警灵敏度大多为 3-5%，这样 的探测灵敏度对于通常的环境是可以接受的，比如宾馆、饭店、办公大楼等等。 但在高粉尘大空间火力电厂应用环境中，其探测灵敏度明显偏低，无法在火灾发 生初期做出有效探测。另外调节范围偏小，无法适应不同的应用环境也是传统点 式烟雾探测器一大缺陷，无法对特定环境提供有针对性的防护。 2) 被动采集烟雾样品，极易受环境因素影响：以往的点式感烟探测器多数安置在被 保护区域的天花板上被动地等待烟雾慢慢扩散到探测器内部，才能反应报警，而 大空间火力电厂的特殊环境将会对烟雾探测产生稀释及气流动作路径变化等多种 不利的影响，会使燃烧所产生的烟雾稀释，使烟雾很难达到常规点式感烟探测器 的报警阈值，同时在高大空间中由于烟雾在上升的过程当中温度降低而无法继续 上升，烟雾无法达到探测器所在的有效位置，致使延误甚至漏报。 3) 报警时间晚。由于上面两个缺陷，直接导致在实际使用中传统感烟探测设备，无 法在火灾发生的初期发现火情，给值班人员提供足够的处理时间。所以，传统火 灾探测报警设备只能起到一个防止火灾大范围蔓延的作用。 4)    不适用于高大空间火力电厂场所应用。因此,国家相关规范，限制在高度超过 12 米 的区域，不宜采用传统感烟探测设备。 5)     探测器安置方式单一，无法满足电厂及变电站内特殊环境的要求：传统探测器一 般只能安置在天花板，地板下等少数位置，而在电厂及变电站内，为了对电力设 备提供更直接的保护，往往要求报警设备能够具有更加灵活的安装方式，比如可 以根据需要，直接把探测器安装在设备内部、空调回风口附近等等，以便能够更 加明确的对保护区内的各个设备提供重点保护。 2 .     红外对射式感烟探测器 针对传统点式设备对电厂此类大空间的保护无法符合国家相关法规规定的情况， 很多客户考虑应用红外对射探测系统。红外对射系统的运行原理，是当其所属发射 器与接受器之间的红外线被烟雾遮挡时，接受器所接收到的光强度会发生改变，报 警器以此判断烟雾的存在，并会发出报警信号。红外对射烟雾报警设备在实际应用 中，虽然在一定程度上解决了探测设备的安装高度的问题，但同样存在许多无法克 服的弊端。 1) 发现火情晚，与点式系统相比没有明显改善。红外探测系统在实际使用中，为了 保证其探测功能的实现，要求在红外发射端与接收端之间无遮挡。这就要求电厂 内发电设备、作业机械均不得安装或移动至发射端与接收端之间。否则将引起误 报。因此，系统在安装过程中，为了避免这些可以诱发误报的因素，设备大都安 装在空间的最顶端上。烟雾稀释而产生的不利影响，都将使这类设备面临与传统 点式感烟报警设备相同的问题---报警时间晚，探测容易受到各种因素的影响。 2) 报警灵敏度低，不具备在火灾极早期阶段发现隐患的能力。 3) 易产生误报。红外对射系统由于其所采用的遮光探测方式，很容易被以外移动至 其发射和接收端之间的物体引发误报。这在电厂频繁作业时，极易发生。 4) 系统维护困难。由于红外对射系统要避开各种遮挡，所以安装位置会相对较高， 特别是在大空间，安装完成以后，在没有专用设施的前提下，人员很难对安装在 高处的设备进行维护和检修。 3 .     火灾图像报警系统 随着科技的进步，有一些新技术也被应用在工业生产，大空间等企业当中，其 中火灾图像报警系统在这些应用中，具备一定的代表性，并且也在很多国内的企业 中得到了一些应用。火灾图像报警系统是将普通彩色摄像机与红外线摄像机结合在 一起，对保护区域内的图像，温度进行监视，并将现场情况通过与主机内部预置的 燃烧模型加以比较，判断火灾的发生。 此项技术的应用，解决了高大空间内部火灾探测器探测高度的问题，并能够发 现火灾的准确位置，但在实际应用中，由于系统采用双波段摄像机作为探测探测手 段，也存在一定的问题。 1) 首先，由于系统以普通摄像机观察可见烟和明火的产生加上利用红外摄像机观测 燃烧所产生的高热作为报警依据，来判断火灾的发生。所以，系统在火灾发生的 早期，由于既没有可见烟、明火，也没有大量的热量产生的阶段，不能提供可靠 的报警。从而错过消灭火灾隐患的最佳时机。 2) 其次，由于采用类似人眼观察的探测方式，要求系统的双波段摄像机前方无任何 遮挡，才能有效探测。在电厂及变电站等应用环境里，为了避免产生探测死角， 往往需要多套系统，并需要和其它报警系统组合使用。而且一些临时安置堆放的 物品也会制造出探测死角，影响报警效果。 3) 另外，受摄像机分辨能力的影响，系统对保护区域内部距探测摄像机较远的位置 上一些由于火灾而产生微小变化，无法提供可靠的判断。 针对大空间、高粉尘、高误报、火灾隐患探测工作困难的特点，以上传统探测设备 普遍存在发现火情晚、灵敏度低、误报率高、维护量大，很难有效发挥火灾探测功效。 使得火灾探测及防范工作面临重大难题和隐患。 附件三  极早期烟雾探测器的两种探测技术基本分析 空气采样式探测器的问世，为众多火灾探测困难场所提供了一种更加有效的探测方 式。然而，却也有一些负面的声音出现，甚至有地方消防单位直接说明了: 「不推荐使用」。 究其原因，就是因为频繁误报带来许多无谓的困扰。难道所有的空气采样式探测器都有 这样的问题吗？以下就目前市面上两种主流的空气采样式探测器从其技术面做说明。 市场上主流的空气采样式探测器依探测技术分，可分为散射光探测技术(Scattered Light Principle)及粒子计数技术(Particle Counting Technology)两种；散射光探测技术以光 源种类分为激光(Laser)及高能发光二极管(LED)，粒子计数技术则为云雾探测室(Cloud Chamber)。 散射型空气采样式探测器因具备主动采样、较高灵敏度、不受电磁干扰、价格适中 等几个优点，很快的在世界范围内得到充分采用，极大的推动了空气采样行业的快速发 展。然而，在被大量的使用后才发现，原来高灵敏度的背后，也带来大量的误报产生。 若要降低误报率，只好妥协地将灵敏度调降至与传统点式探测器一般的灵敏度，这时使 用者才发现，他们想要的「高灵敏度」，原来是一场空。不但如此，还花了更多的金钱来 购买这种所谓的「高灵敏度」烟雾探测器。 虽然散射型空气采样式探测器的制造厂家也提出了许多降低误报的对策，却也带来 更大的副作用，例如；增加外置过滤器，此一对策不但不能有效的降低误报率，反而造 成采样系统的抽气阻力，使原先设计的采样管长度无法有足够的吸力来正常抽取空气样 本，造成采样管路末段安全的死角。 所以，市场上慢慢的被教育为:只有在「不误报」的基础上，才能期待「高灵敏度」。 而云雾室型探测器(IFD)自从 2010 年被引进中国市场，并于 2010 年底取得国家相关认证 后，就慢慢变成市场的主流，因为它具有「运转在高灵敏度的同时，也不会产生误报」 的优势。 以下就『IFD云雾室型极早期空气采样式火灾探测器』为何比目前市场使用最普遍的 『激光型空气采样式烟雾探测器』更适用于供电系统领域，综其性能比较如下表： 性能    云雾室型火灾探测器    激光型烟雾探测器 具有火灾极早     具备 期探测的能力     能于火灾第一阶段(极早期阶段, 烟未产生前)报警，争取最长的反 应时间，将生命及财物损失降到 最低点。此能力也将大幅降低因 火灾产生的烟对物品的污染而造 成材料报废的损失。 不具备 因为烟雾探测器的探测标的物是 烟,烟是火灾生命期的第二阶段。 因为无法在火灾的第一阶段(亦即 火灾极早期阶段)反应, 所以无法 提供早期预警，能争取的反应时间 较短于云雾室型火灾探测器。在烟 出现阶段才能反应，使得烟对电子 设备的污染已无法避免。 具有运转在高     具备 灵敏度状态下     火力发电厂及电缆沟道环境粉尘 不会因灰尘、     多，但云雾室型火灾探测器因不 雾气、或高温     受灰尘、雾气、或高温湿度的变 湿度的变化而     化影响而造成误报，所以可以在 产生误报     最高灵敏度下运行，提供最高等 级的保障。因无误报，人员对发 出的警报能持续保持高度的警觉 性，并可以轻易的判定火灾状况， 迅速反应。 不具备 激光型烟雾探测器的误报率是恶 名昭彰的。火力发电厂环境粉尘 多，激光型探测器因采用光遮原 理，不可避免的会造成极高的误报 率。 因误报率高，需要更复杂的确认程 序，延迟救灾的时间。因误报率高， 会降低人员对警报的警觉性。 为降低误报采    无风险    风险增加 取补救措施的    因为不会有误报问题    激光型烟雾探测器为了降低误报 风险    率可采取的措施及其风险如下： 1. 调降灵敏度：通常在运行时将灵 敏度调低至几乎与点式探测器 一般。失去了高价投资高灵敏度 探测器的意义,也提高了火灾的 风险。 2. 环境自动学习功能：事实上,也就 是调降灵敏度的方式,失去了高 价投资高灵敏度探测器的意义, 也提高了火灾的风险。。 3. 设定警报时间延迟：将造成无法 满足 120 秒传输时间限制的国家 标准。 4. 加装外置过滤器：不但效果不显 着,更让采样系统造成额外的压 损负担,使得原先设计安装的采 样管长因吸气压力不足而失效, 对火灾的探测,形同弃守。 可以安装在高     可以 度12米以上的     因云雾室型火灾探测器的探测标 位置, 而探测     的物为在火灾第一阶段(极早期阶 标的物能顺利     段)所产生的热释微粒子, 其体积 的到达采样孔     小(直径约为0.002微米)，质量轻, 故很容易被早期热流带到接近天 花板高层位置, 加上采样系统的 吸力, 使得热释微粒子很容易被 采样管捕捉到。 应该可以 因为烟雾探测器的探测标的物是 烟,其体积比热释微粒子大(直径约 为0.01~1微米)，质量较重, 故会产 生烟的分层现象, 较不容易被热 流带到接近天花板高层位置,因此, 较不易被烟雾探测器的采样系统 捕捉到。 安装在12米以     具备 上高度的位     安装在 12 米以上高度的采样管为 置, 必须能易     PVC 或 ABS 材质, 不含任何探测 于尽行平常的     电子组件,  因此只要定期使用空 维护工作     压机反方向吹扫管内的积尘即 可。而探测主机则可安装在一般 人站立可实施维护的高度, 因此, 不受 12 米以上高度的影响。 由于对误报的免疫,IFD的维护工 作相对于激光型要来的少。 不具备 虽然其采样管为PVC或ABS材质, 不含任何探测电子组件,但因采样 管24小时持续采样的结果,造成管 内积灰尘, 稍有碰撞, 即让探测器 产生误报, 因此必须在短周期内 即需做管路的清洁工作, 对维护 人员带来极大的工作量。此外,因 误报带来的额外工作,也使得维护 人员在精神上及时间上不胜其扰。 在因高气流变     具备 化的环境造成     在大空间高气流变化的厂区环境 探测标的物被     下，当烟被稀释得无法被探测时， 稀释的影响     火灾极早期阶段的不可见次微米 下,仍能维持     粒子因数量庞大，稀释不易，故 高灵敏反应的     能被快速的探测出来。 能力 不具备 在厂区大空间高气流变化的环境 下，烟很容易被稀释得无法探测。 再加上平常探测器因频繁误报而 被调降到低灵敏度位阶,使得其对 烟雾的探测效果雪上加霜,提高延 迟报警的风险。 长期使用成本     低廉 长期使用成本因不需使用高效过 滤器, 及更换昂贵的激光腔, 长期 使用成本(购置成本+维护成本)仅 约为激光型的70~80%。 昂贵 长期使用成本因需频繁更换过滤 器(在燃煤火力电厂更为频繁),且 激光自然衰减后的更换价格昂贵, 整体使用成本比云雾室型高得多。 这还不包括因误报的问题带来的 额外采样管清洁工作量及排除警 报的查找人工时间。 供电、变配电    对电力设备的极早期阶段（热崩    在电力设备到达燃烧点后产生烟 区域的探测    溃温度点之后）火灾热释粒子探    阶段的探测，部分电力设备已经损 测更加有效，因而避免了造成供    坏，供电、配电系统的中断对供电 电中断和设备的损毁。    区域的影响重大。 附件四  IFD 极早期烟雾探测器主要技术指标和参数 附件五  IFD 系统设计方案 1. 一般规定 根据现场勘测的数据或整体设计 要求，考虑保护区域大小（如房间长、 宽、高、吊顶、活动地板的尺寸），保 护区域的环境状况（如空调的通风口、 回风口位置、空气流动路径及可能产生发热生烟的部位），保护对象的位置（如 设备距离墙、天花板的距离）及保护程度的等级，划分探测区域、选择探测 设备，进行管网设计。按照点型感烟探测器的设置要求，安排采样管走向及 采样孔的位置。利用计算机辅助仿真软件设计和验证采样管网的有关数据。 将满意数据标到设计图上形成图，并将计算结果打印出文件。 2. 设备功能 空气采样烟雾探测系统为模块化设计，包括探测器、显示器、编程器、 网络插座及网络接口等部件。探测器为积木式结构，根据现场情况及用户要 求，可以单独使用，也可以与显示器或编程器等组合使用。单独使用时，显 示器或编程器可以放在监控室集中管理。 3. 采样管网设计 采样管网与探测器的抽气机连在一起，将空气经各采样点抽到探测器中， 进行空气样本的分析。管 网可以水平或者垂直方向 安装，当屋梁突出顶棚的 高度超过 600mm 时，应采用带弯头的立管采样（手杖式）。对于机柜内部或 者豪华装饰建筑可采用隐蔽式管网结构。每台探测器带有一至四根采样管， 其总长度（四根管的组合长度）不超过 200m, 覆盖的保护面积最大为 2,000m2。 采样方式分为扫瞄型和非扫瞄型两种：非扫瞄型为多根采样管同时抽气，在 探测器中不分辨采样管号；扫瞄型采样是对四根采样管逐一扫瞄,以确认异常 现象是来自那一根采样管，在探测器中可以分辨出每条采样管所在区域的火 灾探测状况。 管网设计应尽量采用多管采样，以减少管的长度，尽可能的减少弯头的 数目及保持各采样管的长度相近。 采样管的材料根据环境要求，通常采用阻燃的 PVC、ABS 塑料管，也可 以使用金属管，管材应满足一定的机械强度，如：铝管、铜管等。采样孔打 在阻燃管上，每个采样孔的保护面积相当于一只点型感烟探测器，其灵敏度 及保护面积应符合规范要求。 4. 管网形式 空气采样探测系统的管路安装形式多样而且十分灵活。采样方式可分为 三类：标准采样、毛细管采样和回风采样。管网的布置形式可根据现场情况 分别或组合使用。 4.1 标准采样 标准采样管网是一种最基本、使用最广泛的采样方法，可应用于吊顶下、 吊顶内、地板下、机柜内、机柜上和电缆槽内。按照普通点型火灾探测器的 设计原则，采样管应平行于探测器的排列方向布置，在设计探测器位置的网 格交叉点上安排采样孔。主机进气口距采样管弯头至少要留 500mm 直管。 4.1.1 天花板下普通采样 传输管可直接安装在天花 板下。吊顶下布管网时，采样管 悬挂在吊顶上，采样管距吊顶 25-10mm，距墙最大 4.5m，最大 间距 9.0m。 4.1.2 天花板下悬挂式采样 用于空间中有大量流动气体的地方。大量流动气体在空间中形成了独 立的气流层，这些气流层阻碍了空气的流动，火灾极早期的粒子存在于某 一气流层，不易到达安装在天花板上的采样点，因此，采样管要安装在能 穿透气流层的地方。 4.1.3 地板下采样 地板下采样的采样管固定在 地面或活动地板支柱上，常用于监 视地板下有大量电缆的场合。 也可 以将采样管直接安装在设备机柜的 百叶通风窗前方。 4.2    毛细管采样 毛细管采样具有灵活、隐蔽的特点，它可以伸入设备内部采样，可以 将采样管和采样点隐蔽起来，而不 影响建筑物内的美观。采样网管中 的支管和毛细管可以水平或垂直 方向布置在任何地方，如封闭机柜 内、活动地板下或吊顶内，设备内部过流、过压产生的不可见热释微米粒子 可以直接被探测到。 采样孔一般放在毛细管末端，其孔径一般为 2mm，特殊情况毛细管长 度每增加 2m,其孔径要增加１mm。对于竖直管和下垂管采样，管最长４m， 采样孔径一般为２mm。隐蔽式采样，特别是古建筑保护应符合有关法规。 4.2.1 机柜内采样 为了保护机柜内的各种设备，机柜 内采样可以对机柜内的电子组件、电缆 等设备因过热而产生的不可见热释微米 粒子提供最早的警报。由于这种方式具 有高度的区域性，采样是在机柜内进行。 对于封闭在柜中的设备尤为适用。 4.2.2 另一种符合美观要求的机柜采样， 将主采样管敷设于地板下，毛细 管穿过地板及设备部进行采样。 柜底悬挂于机柜上 4.2.3 在天花板下采样时，可将主采样管置于天花板内，采样点用毛细管与主 采样管连接。 4.3 回风采样 在空气流速较大的 通信建筑环境中采样管 还可以直接敷设在交换 机上方或空调、通风设备 的回风口处，因机房内任 何部位产生的不可见热释微米粒子在空调、通风设备的作用下均由回风口 返回，采样管网布置在回风口，可及时探测到整个机房环境内的不可见热 释微米粒子变化。而根据规范规定，普通感烟探测器却是不允许安装在通 风空调的回风口。 回风采样是一种较复杂的防护方法，它适用于多种机械通风环境、 中央空调环境和室内空调机 组。这种采样方法，可用较小 的投入保护较大的面积。 在机械通风系统的回 风管内采样，是将探针插入回 风管内，采样点朝向气流方向。而废气管也需插入风管内，位于探针的下 游。根据回风口的宽度，设置５－８个采样孔。探测器进气管约为风道宽 的 2/3，探测器废气排出管约为风道的 1/3，进气管和排气管距离为 300mm， 中间采用间隔为 10mm 的等距采样孔。 另一种是在回风口的栅板前方，距栅板 10～200m m 处设置采样管。 回风栅网采样管离空调栅网板要安装 50-200mm 支架，采样孔应冲着气流 方向。 采样管网安装极其简便，避免了繁琐的连线、安装调试工作。 附件六  IFD 安装实绩照片 核能电厂高压汽涡轮机室    变电站静电电容器 变电站控制室    火力电厂电缆隧道 变电站高压开关柜    火力电厂燃煤输送带