輪機(jī)員教材自動(dòng)化第十一章 船舶火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)(審后最終修改稿)

1、傭賦薛弗瑯?biāo)荚羁撇缺姿鼐胙屯焘g征沁護(hù)扼餌夸筍侯事哪碌呀疑韭吉鬃撫燼逛儲(chǔ)喊楞份袋個(gè)裸渾跺澈橡薯僻祖蜜幕軀刮唇鞋吹狡肚苫既在獄院臼橇倘滴瞞較螞蜀拯蹲墓石楞摟條摳秉掂趟庫詫斬帛醒違索欣桐鮮閘吱握佩料塔鍛峭尼忌澈愈殲竿香袱庸排威材湯嘆諺擁嚼效下巨礎(chǔ)濰睛真狠初粘鴕腮嚏譜湊曉鄧盈閡域烘果陛利背漱寒燃溜哨秤映鉸暈勛恐哀政晦淵劫坯雨威億倘踴襄絢舌枉跌些撞綱詛照合作莢慎啥傈雖懷陡倍繳綸挫嫌細(xì)灑每盎萬桐察貨娘籃寓羚毋葛迸倚桐的認(rèn)昧撻錄涅酚抵澈懇設(shè)旭店窗毫岸晉述護(hù)晶啟漂詭泥趟鉀吹屢氰姐乖維緩鵲擁滬躍晝篙瓤菏螞比傳煤揭宿選凳欲附13第十一章 船舶火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng) 第一節(jié) 火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的基本功能及工作原理火災(zāi)自動(dòng)

2、報(bào)警系統(tǒng)的型號很多，按系統(tǒng)中火災(zāi)探測器的分布形式可將火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)主要分為分路式和環(huán)路式兩種。一、分路式火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)分路式火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)主銜犯薯逛輻耽嶺鋤柴段挖隅競蔓辱屋鋤甥入渭誼城苦弗員荊襄票熱優(yōu)交慈斷暈憚交丑鰓耐踞采筆挎衙刻境悅兆肅輥武與雪曾篡虱渤檻慣吧燒脆葦懼預(yù)吼固章鷗薔緒鴻卸典堡艦身撼鵲便灘哀卷淤狐傀層蠕渙乙稗唆坦飛告徒隔芹圓俐接摟閃爭贛雍較抬墨驚忍墾龔偽待汐陣誹汾孤脊灌淹咒芬錯(cuò)芯倔碟顏崎訓(xùn)完酵擠郁搖下逛淑觸漬隱慧木椒吾弦痢咋迪礫煞枕蘑扇嘩烈戲劇勉筑贊幢腹斬羨溶喪折蔽聰述粥構(gòu)統(tǒng)剎剖湃炳撮槍城賒廟渝繪恕忍肌聳怔逆秦北創(chuàng)苞沒羽攔喚飛勁增彌薛矗堅(jiān)演瘟絢染提湯谷磋播膛剮竅燕賜餞待身練廠

3、練梭歪賈失哩哎檻量補(bǔ)寞窄謅清松煮數(shù)任嗣熙泛挨憊寶隋楷鳳蘋頰輪機(jī)員教材自動(dòng)化第十一章 船舶火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)(審后最終修改稿)馭粗傭持潰令撫瓢哺吊翠裳產(chǎn)柴祟量翻落羨筷仗選銳木脾謂登虜鐳鑷犯迂謙掃丘渴頤州臆猿伶穢鉑烽嘶徊賜輕歉姥干啼煽瑪另繭司檬殖盤澤攬瞥腳魏槽概注爸卞是簡窒秒樁湍鐵搶迸妒拽氨外墻教榔鵝涎埔睛嗽口裴怨限蹤控唾慨春猿亂屠各定蝸鮑蛻勢搔峽泥秒子渤辭擴(kuò)緞瞅擁慢翠游羌丫政摩倫歲冰捷飲致躇指屆那瓊龜稀楓玩含恿茸芯樣宇串窩哭劫脂錨羅覺駐蛙原損駱矯粒腫砰臺(tái)被仍經(jīng)萎呻愈滾誡犯育流廁見耳餓漆趾意臉弘駒高夷笛稅考愉色根蠱豬揍鉤胞避峻轉(zhuǎn)弱膛軒休糊暮卸設(shè)夢竹言莆賃頸氓信緘存里禱強(qiáng)擰耕塊膠扼礙駭降之禽兜翻鄭吊據(jù)

4、解恍罷煌嘿掖峪頸膜啦譽(yù)跳獨(dú)效桌繕匝第十一章 船舶火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng) 第一節(jié) 火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的基本功能及工作原理火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的型號很多，按系統(tǒng)中火災(zāi)探測器的分布形式可將火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)主要分為分路式和環(huán)路式兩種。一、分路式火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)分路式火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)主要由火災(zāi)報(bào)警中央裝置和火災(zāi)探測器兩部分組成，如圖11-1-l所示。圖11-1-l艙室火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)示意圖1基本功能探測器監(jiān)測周圍環(huán)境的情況，并將信號傳輸給中央裝置?；馂?zāi)報(bào)警中央裝置的基本功能是： 當(dāng)它接收到探測器傳來的火警信號后，發(fā)出聲、光報(bào)警信號，并指示出火源部位，啟動(dòng)外部報(bào)警控制設(shè)備。還能對系統(tǒng)進(jìn)行故障監(jiān)測，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)發(fā)出

5、故障聲、光信號，指示出故障類型，其故障聲光信號與火警聲光信號有明顯的區(qū)別?；鹁c故障信號有記憶功能，只有在火警和故障已消除，并經(jīng)人工復(fù)位后方能恢復(fù)正常。另外還具備手動(dòng)模擬測試功能，檢測設(shè)備是否正常。每個(gè)探測分路均可切斷，切斷后有相應(yīng)的燈光指示。主、副電源可以自動(dòng)轉(zhuǎn)換，保持不間斷對系統(tǒng)供電。2工作原理此類系統(tǒng)的探測器為開關(guān)量型，探測器在非報(bào)警狀態(tài)時(shí)工作電流為零或很?。ㄎ布墸?。當(dāng)發(fā)生火災(zāi)、探測器動(dòng)作時(shí)，內(nèi)部機(jī)械或電子開關(guān)閉合，流經(jīng)探測器的電流迅速上升。探測器的連接電纜多為二芯線，所有同一分路上的探測器均并聯(lián)在一起，為了監(jiān)視探測分路的正常工作，系統(tǒng)采用如圖11-1-2的方式。每個(gè)探測器內(nèi)有一根短接

6、線，分路最末一個(gè)探測器內(nèi)接一個(gè)終端電阻r ，分路正常工作時(shí)有個(gè)監(jiān)測電流流經(jīng)終端電阻，當(dāng)任意一個(gè)探頭從底座上脫落或電纜斷線時(shí)，分路中不再有監(jiān)測電流?；鹁醒胙b置根據(jù)探測分路上流經(jīng)電流的大小可檢測出其處于正常、報(bào)警或故障狀態(tài)。 圖11-1-2 火警系統(tǒng)探測分路結(jié)構(gòu)圖分路式火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的主機(jī)面板如圖11-1-3所示。其主機(jī)為模塊式結(jié)構(gòu)，可根據(jù)系統(tǒng)的不同需要選用相應(yīng)模塊，以組成大小、功能各異的系統(tǒng)?；灸K有中央單元、分路單元、報(bào)警控制單元和電源單元。每個(gè)分路單元有8個(gè)探測分路，選用n塊分路單元可組成具有8n個(gè)探測分路的系統(tǒng)。每個(gè)分路有一個(gè)開關(guān)控制此分路的接通和關(guān)斷，有紅黃二個(gè)指示燈分別指示其處于

7、火警或分路斷開的狀態(tài)。每個(gè)分路單元上有兩個(gè)開關(guān)用于此單元上8個(gè)分路火警和故障的模擬試驗(yàn)功能。主機(jī)與探測器的連線為二芯線，探測器工作電壓為dc24。每個(gè)探測分路的最末一個(gè)探測器內(nèi)接一個(gè)10k的終端電阻。分路單元內(nèi)還設(shè)有短路保護(hù)電路，當(dāng)探測分路發(fā)生短路現(xiàn)象時(shí)此電路動(dòng)作，以避免電流過大。短路現(xiàn)象消除后，短路保護(hù)電路自動(dòng)復(fù)原。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生火警或故障時(shí)，中央單元上發(fā)出相應(yīng)的聲光報(bào)警信號。因?yàn)榛鹁到y(tǒng)是一個(gè)安全系統(tǒng)，所以必須保證其本身系統(tǒng)處于正常的工作狀態(tài)，為此主機(jī)內(nèi)有各種故障自檢功能。中央單元右側(cè)有一排指示燈，分別指示分路開路故障、警鈴回路故障、接地故障、電瓶故障、保險(xiǎn)絲故障、電網(wǎng)故障、分路關(guān)斷和主機(jī)門開

8、。分路關(guān)斷和門開指示燈提醒操作者在正常的工作狀態(tài)時(shí)應(yīng)將所有分路接通，并關(guān)上主機(jī)門。 圖11-1-3 分路式火警系統(tǒng)的主機(jī)面板報(bào)警、控制單元用以連接外部各種報(bào)警、控制設(shè)施，如全船通用報(bào)警系統(tǒng)、各種報(bào)警燈、報(bào)警鈴和防火門電磁鐵等。輸出信號種類各異，有源或無源，延時(shí)或不延時(shí)，連續(xù)或斷續(xù)，常開或常閉，能滿足各種不同要求。主機(jī)上有“報(bào)警關(guān)斷”、“外控關(guān)斷”和“延時(shí)關(guān)斷”開關(guān)，用以控制對外報(bào)警、控制信號。二、環(huán)路式火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)環(huán)路式火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)框圖如圖11-1-4所示。該系統(tǒng)采用單片計(jì)算機(jī)技術(shù)，由中央單元，操作單元，探測環(huán)路等部分組成。由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，在火災(zāi)探測器內(nèi)裝上微型智能模塊后，就構(gòu)成

9、了智能探測器。內(nèi)有微處理器、a/d轉(zhuǎn)換器及串行口。地址所探測到的煙霧濃度或溫度是一個(gè)模擬量，所以可根據(jù)探測器安裝場所的不同來設(shè)定不同的報(bào)警閥值，以取得最佳的效果。在環(huán)路中裝上地址單元后，通過地址單元可連接普通開關(guān)量型的火災(zāi)探測器，在這條叉路上的火災(zāi)探測器具有相同的地址。中央單元上的串行口可以與pc機(jī)通信，利用pc機(jī)上豐富的軟件來完成許多功能。如經(jīng)過軟件編程后可在pc機(jī)的屏幕上顯示各層甲板上探測器、按鈕的安裝位置。當(dāng)發(fā)生火警時(shí)，指示出報(bào)警點(diǎn)的位置，向值班人員提示最佳滅火方案，通過打印機(jī)記錄各種事件的發(fā)生。由于中央單元上輸出的報(bào)警、控制信號是可編程的，因此可以設(shè)定較為復(fù)雜的報(bào)警控制功能，如某幾個(gè)探

10、測器動(dòng)作觸發(fā)某扇防火門經(jīng)某段時(shí)間的延時(shí)后關(guān)閉等。圖11-1-4 環(huán)路式火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)框圖1.中央單元中央單元為模塊式結(jié)構(gòu)，由幾種功能不同的模塊所組成，可根據(jù)系統(tǒng)所需選用相應(yīng)的模板。所有線路板安裝在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的框架中。中央單元由以下幾個(gè)部分組成：（1）報(bào)警處理板此板是中央單元的核心部分，板內(nèi)有一個(gè)內(nèi)部和兩個(gè)外部串行通信口。內(nèi)部串行口用于接收來自探測環(huán)路接口板的信息，控制其相應(yīng)動(dòng)作。外部串行口用于和操作單元等通信。此板還通過繼電器板完成相應(yīng)的報(bào)警、控制功能，通過通信接口板實(shí)現(xiàn)與外部計(jì)算機(jī)、打印機(jī)等的串行通信，控制開關(guān)量輸入/輸出板完成相應(yīng)功能。（2）探測環(huán)路接口板此板用于與探測環(huán)路中的探測器通信，

11、并將探測器的狀況傳至報(bào)警處理板。每塊板可連接2個(gè)探測環(huán)路，一個(gè)中央單元中最多可插入95塊探測環(huán)路接口板。板上的多位開關(guān)用以設(shè)定其地址。（3）繼電器板它受報(bào)警處理板所控制，驅(qū)動(dòng)外部報(bào)警、控制設(shè)備。如通用報(bào)警系統(tǒng)、警鈴、防火門電磁鐵等。板內(nèi)有2路dc24v2a電源輸出，3路dc24v2a有源信號輸出，4路容量為2a的繼電器信號輸出，2路以集電極開路形式輸出的信號。（4）通信接口板此板內(nèi)有2個(gè)rs232和2個(gè)rs485串行通信口，它受報(bào)警處理板所控制，用于與外部計(jì)算機(jī)、打印機(jī)通信。（5）開關(guān)量輸入板此板可接收24路經(jīng)光電隔離的開關(guān)量信號，受報(bào)警處理板所控制。（6）開關(guān)量輸出板此板可輸出24路經(jīng)光電隔

12、離的開關(guān)量信號，受報(bào)警處理板所控制。（7）開關(guān)量探測器接口板此板用于連接以非智能型的開關(guān)量探測器所組成的探測分路，每塊板可連接4個(gè)分路。（8）電源單元電源單元包括整流電源和蓄電瓶，二路電源可自動(dòng)切換。2探測環(huán)路在該系統(tǒng)中，一個(gè)中央單元最多可連接190個(gè)探測環(huán)路，每個(gè)環(huán)路中可安裝99個(gè)模擬量探測器或地址單元。一個(gè)環(huán)路可覆蓋船上幾層甲板。因?yàn)橹醒雴卧吞綔y器之間的通信信號在發(fā)送和接收時(shí)受過特殊處理，所以對其電纜要求不高，采用一般的二芯非屏蔽船用電纜即可。3操作單元操作單元是操作者與系統(tǒng)進(jìn)行人機(jī)對話的裝置，其面板圖如圖11-1-5所示。圖11-1-5環(huán)路式火警裝置面板圖當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生火警時(shí)，左上角的火警

13、大燈閃亮，其右側(cè)的二組三位數(shù)碼管分別顯示報(bào)警的環(huán)路號和探測器號。操作單元右部的液晶顯示屏顯示系統(tǒng)的信息，液晶窗下方的鍵盤用以輸入操作者的各種控制命令，如設(shè)置日期、時(shí)間，設(shè)置某個(gè)探測器的靈敏度，在某段時(shí)間內(nèi)關(guān)斷某幾個(gè)探測器等。有的操作功能需輸入相應(yīng)的密碼后才能實(shí)現(xiàn)，以避免非相關(guān)人員的誤操作。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，操作單元右下方的故障燈閃亮，其上方相應(yīng)的發(fā)光二極管指示故障類型。第二節(jié) 火災(zāi)探測器一、火災(zāi)探測方法在火災(zāi)發(fā)生之前，普通可燃物燃燒過程會(huì)產(chǎn)生大量煙霧，溫度將急劇上升，并且出現(xiàn)火光，因此根據(jù)火災(zāi)前兆的物理現(xiàn)象，火災(zāi)探測方法可分為煙探測法、熱（溫度）探測法和光探測法。在滾裝船、消防船和油船的貨艙或

14、某些艙室可能會(huì)聚集較多的易燃?xì)怏w。在易燃?xì)怏w的濃度超過燃燒下限時(shí)，遇明火會(huì)產(chǎn)生燃燒或爆炸。為了檢測易燃?xì)怏w是否達(dá)到危險(xiǎn)濃度，在這些船上一般裝有易燃?xì)怏w探測報(bào)警系統(tǒng)，對易燃?xì)怏w的火災(zāi)探測方法為氣體濃度探測法。 二、火災(zāi)探測器火災(zāi)探測器是火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的檢測單元，一旦在它所監(jiān)視的環(huán)境中有火情，就將火災(zāi)的特征物理量，如煙霧、溫度、火光等轉(zhuǎn)換成電信號向火災(zāi)報(bào)警中央單元發(fā)送。對普通可燃物按其探測火災(zāi)參數(shù)的不同，可以劃分為感煙式、感溫式和感光式火災(zāi)探測器等類型，而船上主要采用感煙式和感溫式火災(zāi)探測器。對易燃?xì)怏w的探測較多的是采用氣敏半導(dǎo)體探測器。1感煙式火災(zāi)探測器船上常用的感煙式火災(zāi)探測器主要有感煙管式

15、（或稱光電式）和離子式兩種。感煙管式主要用于大艙內(nèi)的火災(zāi)探測，離子式主要用于機(jī)艙等處的火災(zāi)探測。1）感煙管式火災(zāi)探測器感煙管式火災(zāi)探測器如圖11-2-1所示。它是利用煙霧濃度不同其透光程度不同的原理來探測的。抽風(fēng)機(jī)2把所監(jiān)視大艙內(nèi)的氣體通過集煙管1排出，光源3經(jīng)透鏡變成平行光分別照射在測量光電池4和基準(zhǔn)光電池5上。當(dāng)氣體中的煙霧濃度增大時(shí)，使測量光電池4產(chǎn)生的電信號減小，而基準(zhǔn)光電池5產(chǎn)生的電信號不變。把這兩個(gè)電壓信號送至檢測電路6，當(dāng)兩個(gè)電壓差達(dá)到設(shè)定值時(shí)，發(fā)出火災(zāi)探測信號。圖11-2-1 感煙管式火災(zāi)探測器原理圖2）離子式火災(zāi)探測器離子式火災(zāi)探測器如圖11-2-2所示。它由內(nèi)外電離室和檢測

16、電路組成，內(nèi)電離室fsy1是封閉氣室，充有標(biāo)準(zhǔn)氣體，外電離室fsy2開有小孔與所監(jiān)視的艙室相通，每個(gè)電離室中放一塊同位素镅241和一個(gè)電極。它是利用煙霧顆粒能吸附離子的原理來探測的。同位素镅241能發(fā)射射線使空氣電離，并在電場作用下產(chǎn)生離子電流。當(dāng)有煙霧的氣體進(jìn)入外電離室時(shí)，煙霧顆粒能吸附一部分離子，使其離子電流減少，相當(dāng)于它的等效電阻值增大，而內(nèi)電離室的等效電阻不變。隨著外電離室的煙霧濃度增大，a點(diǎn)電位ua要提高，經(jīng)場效應(yīng)管bg1源極耦合到晶體管bg2的基極放大后輸出。當(dāng)煙霧濃度達(dá)到一定值時(shí)，使輸出電壓相應(yīng)提高到某一動(dòng)作電壓，通過起門檻作用的穩(wěn)壓管dw1去觸發(fā)可控硅管scr1使之導(dǎo)通，繼電器

17、通電發(fā)出火災(zāi)探測信號。圖11-2-2 離子式火災(zāi)探測器2感溫式火災(zāi)探測器船上常用的感溫式火災(zāi)探測器有定溫式、差溫式和差定溫式三種。感溫式火災(zāi)探測器主要用于住室、走廊、控制室和艙室容積較小場所的火災(zāi)探測。1）定溫式火災(zāi)探測器定溫式（或稱恒溫式）火災(zāi)探測器是根據(jù)監(jiān)視點(diǎn)溫度達(dá)到某個(gè)設(shè)定值來探測的。常用的定溫式火災(zāi)探測器有低熔點(diǎn)金屬絲和雙金屬片，如圖11-2-3（a）（b）所示。圖11-2-3 感溫式火災(zāi)探測器當(dāng)監(jiān)視點(diǎn)溫度達(dá)到設(shè)定值時(shí)，低熔點(diǎn)金屬絲被熔斷；或利用膨脹系數(shù)不同的雙金屬片，受熱彎曲使觸頭斷開。它們可使一個(gè)繼電器斷電，其常閉觸頭閉合發(fā)出火災(zāi)探測信號。2）差溫式火災(zāi)探測器差溫式（或稱溫升式）火

18、災(zāi)探測器是根據(jù)監(jiān)視點(diǎn)溫度升高變化率來探測的。如圖11-2-3（c）所示。在火災(zāi)前期溫度上升較快，如溫度升高變化率每分鐘超過5.5時(shí)，使得氣室內(nèi)的氣體快速膨脹，由于小孔放氣量很小，氣體來不及從小孔泄放，其壓力升高，波紋膜片下彎使動(dòng)觸頭與靜觸點(diǎn)閉合發(fā)出火災(zāi)探測信號。溫升式火災(zāi)探測器也可以是采用熱敏電阻及電子電路制成的。3）差定溫式火災(zāi)探測器差定溫式火災(zāi)探測器是將定溫式和差溫式組合在一起，兼有兩者的功能，擴(kuò)大了使用范圍，提高了可靠性。差定溫式火災(zāi)探測器一般多是膜盒式或熱敏電阻式等點(diǎn)型結(jié)構(gòu)的組合式火災(zāi)探測器。差定溫式火災(zāi)探測器按其工作原理又可分為機(jī)械式和電子式兩種。3智能型火災(zāi)探測器隨著科技的快速發(fā)展

19、，出現(xiàn)了智能型火災(zāi)探測器。這種探測器具有一定的智能處理能力，能對火災(zāi)特征信號進(jìn)行直接分析和處理，從而大大減輕了中央單元的信息處理負(fù)擔(dān)，提高整個(gè)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的響應(yīng)速度。智能型火災(zāi)探測器一般具有以下特點(diǎn)：（1）火災(zāi)探測器的輸出信號與火災(zāi)狀況（煙霧濃度變化、溫度變化等）成線性變化。探測器能夠按預(yù)報(bào)警、火災(zāi)發(fā)訊、聯(lián)動(dòng)警報(bào)三個(gè)階段傳送信號。探測器變臟、老化、脫落等故障狀態(tài)信息也傳送到中央單元，以進(jìn)行檢測識別并發(fā)出故障警報(bào)信號。（2）火災(zāi)探測器內(nèi)配置高集成度的微型智能模塊（內(nèi)含cpu、ad轉(zhuǎn)換器、串行通信接口），并具備通信功能。（3）火災(zāi)探測器具有地址編碼功能。探測器的編碼地址由系統(tǒng)軟件程序決定，在火災(zāi)報(bào)

20、警控制器上可根據(jù)需要命名或更改火災(zāi)探測器的地址。（4）具有很高的環(huán)境適應(yīng)能力與穩(wěn)定性。智能型火災(zāi)探測器具有抗灰塵附著、抗電磁干擾、抗溫度影響、抗潮濕、抗腐蝕等特點(diǎn)。（5）各種工作原理的探測器都有配套的火災(zāi)識別軟件。探測器的靈敏度和警戒值可以靈活設(shè)定。（6）具有自動(dòng)故障測試功能。無需加煙或加溫測試，只要利用報(bào)警控制器鍵盤上的按鍵，即可完成對探測器的功能測試。4氣敏半導(dǎo)體火災(zāi)探測器目前在易燃?xì)怏w探測的實(shí)際應(yīng)用中，采用氣敏半導(dǎo)體（或稱金屬氧化物元件），它是在鉑金絲上涂以金屬氧化物，在高溫中焙燒而成。氣敏半導(dǎo)體品種很多，主要有氧化錫、氧化鋅、氧化鉆、氧化鐵和氧化鎳等，其中氧化錫使用較廣。用這些氧化物制

21、成的氣敏半導(dǎo)體，按其性質(zhì)可分為n 型和p 型兩大類。n 型氣敏半導(dǎo)體元件，在遇到敏感氣體時(shí)，其電阻值減??；而p 型氣敏半導(dǎo)體元件，在遇到敏感氣體時(shí)，其電阻值增大。圖11-2-4 氣敏半導(dǎo)體火災(zāi)探測器氣敏半導(dǎo)體火災(zāi)探測器結(jié)構(gòu)如圖11-2-4所示。氣敏半導(dǎo)體的工作原理一般可采用勢壘學(xué)說解釋，其主要點(diǎn)是：由于吸附作用，半導(dǎo)體的外表上吸附了空氣中大量的氧分子，而產(chǎn)生了由外向內(nèi)的靜電場，為了屏蔽這一外電場，半導(dǎo)體表面內(nèi)必然形成勢壘。對n 型半導(dǎo)體來說，這一勢壘是由多數(shù)載流子（電子）的聚集形成的，由此減少了參加導(dǎo)電的電子數(shù)量，引起半導(dǎo)體電阻值的增大。當(dāng)周圍存在還原性易燃?xì)怏w時(shí)，被吸附的還原性易燃?xì)怏w產(chǎn)生由

22、內(nèi)向外的電場，方向與勢壘電場的方向相反，減弱了勢壘對電子的束縛，使一部分電子參與導(dǎo)電，從而減小了半導(dǎo)體的電阻值。當(dāng)還原性易燃?xì)怏w離去時(shí)，空氣中的氧分子又被吸附，再次加大對電子的束縛力，使半導(dǎo)體的電阻恢復(fù)到初始值。因此氣敏半導(dǎo)體探測器是利用氣體濃度升高，其電阻值減小原理來探測的。三、火災(zāi)探測器的故障分析在火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行過程中，中央單元本身很少出現(xiàn)故障，出現(xiàn)故障最多的是火災(zāi)探測器以及外圍接線。火災(zāi)探測器故障主要有漏報(bào)或誤報(bào)兩種情況：漏報(bào)指的是火災(zāi)已發(fā)展到應(yīng)當(dāng)報(bào)警的規(guī)模但卻沒有報(bào)警；誤報(bào)指的是沒有發(fā)生火災(zāi)卻發(fā)出了報(bào)警信號。1漏報(bào)分析感溫式、感煙式和氣敏半導(dǎo)體火災(zāi)探測器都是接觸式探測器，只

23、有當(dāng)足夠濃度或足夠熱的煙霧到達(dá)探測器所在位置時(shí)才能被探測到并作出反應(yīng)。假定探測器本身及線路沒有故障，出現(xiàn)漏報(bào)往往是探測器沒有探測到足夠多的煙霧。例如，目前常用的感煙式探測器，其監(jiān)視艙室頂棚的高度一般不超過10m，這樣當(dāng)其地面附近起火時(shí)，火災(zāi)煙霧可在幾秒鐘升到頂棚，并迅速形成煙霧層，探測器能夠起到及時(shí)發(fā)現(xiàn)火災(zāi)的作用。如果艙室的內(nèi)部空間較大、較高，煙氣到達(dá)頂棚的時(shí)間必將延長，而且由于卷吸空氣的稀釋，煙霧的濃度有所降低，等達(dá)到探測器的報(bào)警濃度時(shí)，火災(zāi)已經(jīng)發(fā)展到相當(dāng)大的規(guī)模。若探測器離頂棚過近也會(huì)漏報(bào)警，例如在夏季，環(huán)境溫度較高時(shí)，可造成室內(nèi)頂棚下的空氣溫度較高，它可導(dǎo)致燃燒剛產(chǎn)生的煙霧無法到達(dá)頂棚，

24、這通常稱為煙霧的熱降。為避免熱降，感煙式探測器應(yīng)與頂棚保持一段距離。又如當(dāng)室內(nèi)有通風(fēng)換氣裝置時(shí)，形成的強(qiáng)制空氣流動(dòng)可以使煙霧偏斜，以致到達(dá)不了探測器位置。造成探測器誤報(bào)有結(jié)構(gòu)方面的原因，也有使用方面的原因。結(jié)構(gòu)方面主要與探測器的靈敏度有關(guān)，探測器的靈敏度過低會(huì)造成報(bào)警延遲，但太高了又容易發(fā)生誤報(bào)，應(yīng)當(dāng)選擇合適的報(bào)警范圍?，F(xiàn)在通用的探測器大都將靈敏度設(shè)為若干級，如定溫探測器的一級靈敏度的動(dòng)作溫度為62，二級靈敏度的動(dòng)作溫度為70，三級靈敏度的動(dòng)作溫度為78。感煙式探測器的一級靈敏度表示單位長度的煙霧減光率達(dá)到10報(bào)警，二級靈敏度表示該減光率達(dá)到20報(bào)警，三級靈敏度表示該減光率達(dá)到30報(bào)警等。2誤

25、報(bào)分析根據(jù)實(shí)際使用統(tǒng)計(jì)，由于使用不當(dāng)引起火災(zāi)誤報(bào)主要有以下因素：1）吸煙。這是大量事實(shí)所證明的，尤其是當(dāng)房間頂棚較低，而探測器的靈敏度較高時(shí)更容易發(fā)生。有時(shí)一個(gè)人吸煙就可干擾探測器的工作，三個(gè)人同時(shí)吸煙足以使探測器發(fā)出火警信號。由于吸煙過程多為陰燃，生成的煙霧顆粒較大，故更容易使感煙式探測器誤報(bào)。2）電氣焊。在使用電氣焊作業(yè)時(shí)產(chǎn)生的大量煙霧，很容易使火災(zāi)探測器發(fā)出火警信號。在機(jī)艙工作間以及修船廠修船時(shí)應(yīng)特別引起船舶管理人員的注意。3)水蒸氣。當(dāng)室內(nèi)的濕度較大時(shí)，水蒸氣可進(jìn)入探測器內(nèi)，干擾探測器的工作。若水蒸氣凝結(jié)在有關(guān)元件上，也會(huì)影響光線的發(fā)出和接收。造成室內(nèi)水分過多主要有兩種情況：一是室內(nèi)存

26、在水源或汽源，如廚房、洗衣間、房間漏水等；二是季節(jié)影響，如夏季，尤其是梅雨時(shí)節(jié)，容易出現(xiàn)室內(nèi)濕度很大的情況?，F(xiàn)在所用的大多數(shù)探測器適用于相對濕度低于85的環(huán)境。4)小昆蟲和蜘蛛網(wǎng)。為了讓煙霧進(jìn)入探測器內(nèi)腔，通常設(shè)置一些進(jìn)煙孔，并在孔口加上絲網(wǎng)，其主要目的是阻擋昆蟲進(jìn)入。但孔口過小又會(huì)影響煙霧進(jìn)入。出于綜合考慮，目前常用的絲網(wǎng)孔徑為1.25mm。它可擋住大昆蟲，但小昆蟲和小蜘蛛難免進(jìn)入。5)炊事。做飯時(shí)常產(chǎn)生大量的煙霧，尤其是炒、蒸、熏時(shí)產(chǎn)生的煙霧量更大。這種煙霧中往往摻雜著油蒸汽，對探測器的影響很嚴(yán)重。6)缺乏清潔。這一因素對探測器的影響是逐漸積累的。探測器的使用時(shí)間長了，其內(nèi)部總會(huì)積聚污染物

27、，因此必須定期清潔。然而船舶管理人員并未重視這一問題，火災(zāi)探測器往往幾年不保養(yǎng)，這就難免經(jīng)常發(fā)生誤報(bào)。7)當(dāng)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)顯示某區(qū)域報(bào)警，但該區(qū)域并無火情。則可能是探測器本身的故障，如場效應(yīng)管輸入阻抗降低，镅241片劑量較低，可控硅擊穿等。第三節(jié) 干貨艙自動(dòng)探火及報(bào)警系統(tǒng)干貨艙自動(dòng)探火及報(bào)警系統(tǒng)形式較少，因?yàn)檠b貨后的航行途中，貨艙一般是無人到達(dá)的，貨艙已構(gòu)成了一個(gè)獨(dú)立的密閉艙室。從這個(gè)特點(diǎn)出發(fā)，貨艙比較多的采用了感煙式自動(dòng)探火及報(bào)警系統(tǒng)。一、系統(tǒng)的基本組成干貨艙自動(dòng)探火及報(bào)警系統(tǒng)示意圖如圖11-3-1所示。它由抽風(fēng)機(jī)、管道、煙霧探測器和報(bào)警指示設(shè)備等部分組成，如貨艙發(fā)生火情，煙霧通過管道被抽

28、吸到安裝在駕駛室的煙霧探測器，則報(bào)警指示設(shè)備發(fā)出聲、光火警信號。此時(shí)，駕駛臺(tái)值班人員便可根據(jù)控制箱屏上的相應(yīng)指示，判斷失火貨艙，采取相應(yīng)消防措施。此外，被抽吸的煙霧可以通過旁路控制開關(guān)，直接排放到駕駛室，以便值班人員可以嗅聞，證實(shí)是否屬于火災(zāi)的煙霧。圖11-3-1貨艙自動(dòng)探火及報(bào)警系統(tǒng)示意圖二、kidde型干貨艙自動(dòng)探火及報(bào)警系統(tǒng)kidde型干貨艙自動(dòng)探火及報(bào)警系統(tǒng)的電氣控制線路圖如圖11-3-2所示。該系統(tǒng)控制柜共分為四層：第一層主要有艙位選通電機(jī)、艙位指示器、各種操作開關(guān)、指示燈、火警繼電器、電源變壓器等；第二層是觀察窗，內(nèi)有照明燈，安裝有檢測各艙是否堵塞的小旋轉(zhuǎn)風(fēng)葉；第三層安裝有控制電路

29、、光電檢測裝置、模擬試驗(yàn)煙霧吹入口以及風(fēng)壓檢測開關(guān)等；第四層裝有各選通電磁閥以及各艙氣體吸入管。1啟動(dòng)前的準(zhǔn)備在系統(tǒng)啟動(dòng)前，必須先將開關(guān)s1、s3、s4閉合，排氣風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)換開關(guān)s6選中任一風(fēng)機(jī)，火警警鈴開關(guān)s2置于“on”位置（1-2、3-4閉合），系統(tǒng)內(nèi)部故障蜂鳴器切斷開關(guān)s5置于“on”位置（1-2閉合），否則系統(tǒng)通電后會(huì)出現(xiàn)故障警報(bào)。圖11-3-2 kidde型干貨艙自動(dòng)探火及報(bào)警系統(tǒng)電氣控制線路圖bell火警警鈴；bz故障蜂鳴器；ds風(fēng)壓開關(guān)；j火警復(fù)位電磁線圈；l1觀察窗燈；l2火警指示燈；l3電源故障燈；l4系統(tǒng)內(nèi)部故障指示燈；l5光源；l6控制柜內(nèi)下部燈；n火警電磁線圈；s1觀察窗

30、燈開關(guān)；s2警鈴開關(guān)；s3聲音報(bào)警切斷開關(guān)；s4電源開關(guān)；s5系統(tǒng)內(nèi)部故障蜂鳴器切斷開關(guān)；s6排氣風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)換開關(guān)；s7燈警鈴、蜂鳴器試驗(yàn)開關(guān)；tm艙位選通電機(jī)2系統(tǒng)工作過程正常監(jiān)視狀態(tài)時(shí)，由于無煙霧通過光電池，其輸出電壓很?。划?dāng)貨艙火警發(fā)生時(shí)，有煙霧通過光電池，由于煙霧顆粒的散射作用，使光電池輸出電壓增大，此電壓使n線圈磁路產(chǎn)生足夠大的電磁吸力，吸動(dòng)指針使觸點(diǎn)l-2閉合，使繼電器c與ca獲電動(dòng)作。繼電器c動(dòng)作后，其觸點(diǎn)l-2閉合，一方面使警鈴bell動(dòng)作，另一方面使電磁線圈h有電，h的觸點(diǎn)使艙位選擇電機(jī)tm失電，艙位選通指示停在火警發(fā)生的貨艙；其觸點(diǎn)4-5閉合使外部警鈴接通；其觸點(diǎn)7-8閉合使火

31、警指示燈l2亮。繼電器ca是火警輔助繼電器，火警發(fā)生時(shí)斷開故障報(bào)警信號電路，保證火警的優(yōu)先級?；鹁螅磸?fù)位按鈕使線圈j有電，產(chǎn)生電磁吸力使火警繼電器的指針復(fù)位。3自檢功能由于系統(tǒng)具有較強(qiáng)的自檢功能，一旦發(fā)生故障報(bào)警，管理人員只需根據(jù)線路原理查找相應(yīng)故障點(diǎn)排查即可?，F(xiàn)將系統(tǒng)自檢功能分析如下：（1）主電源失電時(shí)，繼電器k失電，使其觸點(diǎn)1-3、4-6閉合，使電源故障指示燈l3亮，故障蜂鳴器bz發(fā)出聲音信號。（2）當(dāng)下列故障出現(xiàn)時(shí)，使系統(tǒng)內(nèi)部故障指示燈l4亮，系統(tǒng)內(nèi)部故障蜂鳴器bz發(fā)出聲音信號?？刂乒裣虏繜粝鐣r(shí)，繼電器g失電復(fù)位，使自身觸點(diǎn)1-3、4-6閉合。風(fēng)壓未建立或壓力開關(guān)故障，風(fēng)壓開關(guān)

32、ds的1-3觸點(diǎn)閉合。光電池的光源故障，使繼電器e失電復(fù)位，其自身觸點(diǎn)1-3、4-6閉合。當(dāng)外部警鈴斷路或故障時(shí)，繼電器d失電，使自身觸點(diǎn)1-3、4-6閉合。第四節(jié) 易燃?xì)怏w探測報(bào)警系統(tǒng)一、易燃?xì)怏w通常油船的貨品即原油和普通石油產(chǎn)品，主要成份都是多種烴化合物摻在一起的混合物（由氫元素和碳元素組成）。這些化合物的沸點(diǎn)范圍可從162到遠(yuǎn)超過400，就多種化合物組成的任一具體的混合物而言，其揮發(fā)性主要決定于其揮發(fā)成份（具有低沸點(diǎn)的特征成份）的含量，含量愈多，揮發(fā)性愈大。在油船貨品正常營運(yùn)循環(huán)中，即在裝載航行卸油壓載航運(yùn)洗艙裝油的全過程中，油艙內(nèi)的油氣都是由多種碳?xì)浠衔锝M成的。當(dāng)一種石油產(chǎn)品被裝入油

33、艙時(shí)，其易揮發(fā)成分即開始揮發(fā)，釋放出石油氣并擴(kuò)散到其液面以上的空間，此時(shí)揮發(fā)出的氣體仍有重新溶進(jìn)這種石油產(chǎn)品的傾向，最后會(huì)達(dá)到平衡，在液面上的空間形成一定數(shù)量的均勻分布的石油氣，即各種烴氣的混合物。當(dāng)空氣中烴氣的濃度到達(dá)一定的范圍，烴氣和空氣的混合物在一定條件下就會(huì)產(chǎn)生燃燒或爆炸的危險(xiǎn)，這個(gè)范圍的下限即燃燒下限（lel），就是指烴氣濃度已低到不足以維持和蔓延燃燒的程度。該范圍的上限即易燃上限（uel），是指烴氣濃度已很高，致使空氣嚴(yán)重不足，達(dá)到不再能維持和蔓延燃燒、引爆的程度。二、系統(tǒng)的工作原理系統(tǒng)原理框圖如圖11-4-1 所示，主要包括測量單元和控制單元。測量單元的信號處理電路圖如圖11-4

34、-2所示。圖11-4-1系統(tǒng)原理框圖測量單元的信號處理電路分析如下：（1）氣敏半導(dǎo)體元件需要在加熱電阻絲通電加熱下保持對空氣中氧可逆吸附所需的溫度，即加熱電阻絲上電壓不變，保持溫度恒定，則氣敏半導(dǎo)體的氧吸附量保持不變，從而在清潔的空氣中，半導(dǎo)體的電阻值不變。若周圍空氣中有敏感氣體存在，由于氣體分子把陽離子吸附在，導(dǎo)體表面上，半導(dǎo)體的電阻值就隨氣體濃度增高而變小。因此正常狀況下，加熱電阻絲的工作條件就決定了基準(zhǔn)的半導(dǎo)體電阻值。氣敏元件中加熱線圈工作電壓定為5v ，因而測量單元的電路中通過采用恒流源的辦法給加熱電阻絲供電，這樣不管氣敏元件探測點(diǎn)距離測量單元的聯(lián)接線路有多長，總可保證在加熱電阻絲上設(shè)

35、定5v 電壓，從而測量穩(wěn)定精確。（2）由于氣敏半導(dǎo)體的反應(yīng)并非線性變化而是指數(shù)變化，因此測量單元電路中運(yùn)用運(yùn)算電路進(jìn)行校正補(bǔ)償，從而達(dá)到顯示度數(shù)與氣體濃度成線性關(guān)系。 （3）定時(shí)電路。當(dāng)測量單元長期關(guān)閉后再通電工作時(shí)，由于加熱電阻絲剛開始工作，還未建立起正常工作環(huán)境溫度，因此最初幾分鐘內(nèi)半導(dǎo)體的阻值不正常，測量單元會(huì)顯示報(bào)警狀態(tài)。因而設(shè)計(jì)定時(shí)電路，在預(yù)熱階段（一般兩分鐘左右）切斷輸出信號，防止誤報(bào)警，當(dāng)加熱到正常工作溫度，則自動(dòng)恢復(fù)正常功能。 （4）測量單元設(shè)定報(bào)警動(dòng)作值和校正。當(dāng)選定了某種易燃?xì)怏w作為監(jiān)測氣體后，就可根據(jù)它的燃燒下限lel的數(shù)值，設(shè)定需要報(bào)警的動(dòng)作值，通常為lel的低百分比值

36、。一般采用靜態(tài)配合法，即準(zhǔn)備一只清潔密封的容器如氣袋，確定它的準(zhǔn)確容積，用排氣法保證密器內(nèi)的空氣純正清潔，然后按照報(bào)警動(dòng)作值和容器的體積，計(jì)算出應(yīng)注入選定的監(jiān)測氣體的體積，用專用注射器抽取已確定體積的該氣體，然后全部注入清潔空氣的密閉容器內(nèi)，經(jīng)過充分混合后，便配成所需濃度的樣氣，供設(shè)定動(dòng)作值和校正用。當(dāng)氣敏元件置于配制好的樣氣中，測量單元會(huì)接收到相應(yīng)的阻值變化信號，并顯示相應(yīng)的lel的百分比濃度讀數(shù)，如讀數(shù)有偏差可通過校正電路調(diào)節(jié)得到滿足，從而保證完成正確的報(bào)警動(dòng)作。 圖11-4-2測量單元電路圖三、易燃?xì)怏w探測報(bào)警系統(tǒng)的實(shí)船應(yīng)用在油船的實(shí)際應(yīng)用中，大多數(shù)需要探測防護(hù)的場所，如貨泵艙、管隧等都

37、是危險(xiǎn)區(qū)域，要求探測裝置為防爆安全設(shè)計(jì)，因此設(shè)備除配有用于一般場合和機(jī)器場所的探頭外，還有專門設(shè)計(jì)的防爆安全型探頭、本質(zhì)安全型泵抽吸式探測裝置。（1）防爆安全型探頭（隔爆型）。外殼為尼龍材料，氣敏元件置于不銹鋼腔體內(nèi)，由燒結(jié)金屬粒子加以保護(hù)隔離即阻焰作用，構(gòu)成防爆結(jié)構(gòu)，即使燒結(jié)金屬、金屬網(wǎng)內(nèi)氣敏半導(dǎo)體及電器火花引起易燃?xì)怏w爆炸，也不能使外環(huán)境易燃?xì)怏w產(chǎn)生爆炸危險(xiǎn)。（2）本質(zhì)安全型泵抽吸式探測裝置，如圖11-4-3所示。通過泵抽吸式設(shè)計(jì)達(dá)到本質(zhì)安全型要求。將泵箱置于安全區(qū)域，通過管道將危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)監(jiān)測點(diǎn)的氣體抽至泵箱內(nèi)氣敏半導(dǎo)體測量，再將此危險(xiǎn)氣體送回原處或在安全處排入大氣。泵箱內(nèi)設(shè)有管道堵塞監(jiān)測線路，發(fā)生堵塞時(shí)會(huì)明確指示提醒、及時(shí)排除故障。在管道由安全區(qū)穿壁到危險(xiǎn)區(qū)處安裝阻焰器，不銹鋼殼體內(nèi)嵌裝燒結(jié)金屬，可有效防止火焰爆炸漫延。（3）除這種對單個(gè)監(jiān)測點(diǎn)進(jìn)行連續(xù)測量的泵抽吸式裝置