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城市综合管廊火灾探测关键技术—Toplens烟雾预警系统

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发表于 2018-11-26 22:41:24 |显示全部楼层
     城市综合管廊是城市公用管线敷设集约化、综合化、廊道化发展的趋势。经过国内外百多年的探索、研究、改良和实践,地下综合管廊的建设技术已日臻成熟。
    2015年以来我国陆续发布了《城市综合管廊工程技术规范》GB50838-2015和《城市地下综合管廊工程规划编制指引》等国家标准,从技术层面提出了包含排水及燃气管线在内的全部市政管线纳入综合管廊内的技术要求,对综合管廊的总体设计、管线设计、附属设施设计、结构设计、施工及验收以及维护管理做出了规定。
    不过综合管廊消防系统的设计仍然存在一系列值得研究的问题,包括舱室的危险性等级、设计选型、设计方法等。对于实践中已经证实不合理的设计方法,则应该早作改进,例如不能适应管廊环境的设备是不应再被采用的,对于国家规范的理解需要建立在实际应用的基础上。
.问题的提出
     根据《城市综合管廊工程技术规范》GB50838-2015,第7.1.9条“干线综合管廊中容纳电力电缆的舱室,直线综合管廊中容纳6根及以上电力电缆的舱室应设置自动灭火系统;其他容纳电力电缆的舱室宜设置自动灭火系统”,第7.5.7条“干线、支线综合管廊含电力电缆的舱室应设置火灾自动报警系统,并应符合下列规定:1应在电力电缆表层设置线型感温火灾探测器,并应在舱室顶部设置线型光纤感温火灾探测器或感烟火灾探测器(吸气式感烟火灾探测器)……;5应符合现行国家标准《火灾自动报警系统设计规范》GB50116的有关规定”。《火灾自动报警系统设计规范》GB50116第4.1.6条“需要火灾自动报警系统联动控制的消防设备,其联动触发信号应采用两个独立的报警触发装置报警信号的“与”逻辑组合。”
    经过近3~5年的建设和使用,综合管廊的火灾探测系统有部分问题越来越突出,主要体现在以下几方面:
    城市综合管廊的环境问题。目前综合管廊内安装的电力电缆按GB50838的要求应为阻燃和不燃电缆。而敷设比较多的是交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套电力电缆,很难达到不燃要求。考虑到相关舱室为“内火为主,外火其次”的特性,目前比较多的设计是采用点式感烟探测器和线型感温火灾探测器,这个本身是合适的。不过很多设计简单地采用常规建筑内使用的点型感烟火灾探测器,由于管廊内的潮湿、凝露严重,出现探测器三四个月就失效的情况较多!也就是说地下综合管廊环境潮湿、凝露是典型环境,所选用的消防系统配套设备均应满足这种应用环境的需求。
    城市综合管廊对火灾探测的实际需求问题。根据GB50838-2015的要求,电力舱需要设置自动灭火系统,目前超细干粉气溶胶高压细水雾灭火系统是可选的系统型式。而综合管廊特殊潮湿凝露的环境特点,使得气溶胶灭火系统并不合适使用。因此,目前超细干粉灭火系统是应用较多的一种形式,当然其便于安装也是一个原因。如果采用超细干粉灭火系统,其很重要的一个功能就是快速扑灭发生的电缆火焰。然而,超细干粉在应对深位火灾和复燃火灾方面又存在一定的问题,也就是说,电缆不起火焰而启动干粉,一旦真着火后干粉是起不到作用的。这就给火灾探测系统提出了一个要求,既能探测烟雾,又能探火焰,还能探温度,火焰是启动干粉灭火系统的合理条件。这样设置还有一个原因,就是线型感温探测器报警并不意味着出现火焰了。按照规范的设置方法,通常线型感温探测器是一种标配,可用于感温;如果再用两种探测器探烟、探火焰显然是不合适的。那么选择怎样合适的烟雾/火焰探测器就很重要!另外,由于往往会采用分区保护系统,一个防火分区划分多个灭火分区,所以探测系统还需要进行探测区域的自动识别,探测区域与灭火分区一一对应。
电力舱感温型探测器的设置问题。根据GB50116-2013第12.3.4条“线型感温火灾探测器应采用接触式的敷设方式对隧道内的所有的动力电缆进行探测;缆式线型感温火灾探测器应采用“S”形布置在每层电缆的上表面,线型光纤感温火灾探测器应采用一根感温光缆保护一根动力电缆的方式,并应沿动力电缆敷设”。目前很多设计并未按照这个要求进行,目前基本都是采用分布式光纤感温探测器,有的每层悬挂一根,有的在表面S型正弦波敷设,均不符合国家标准的要求。对于分布式光纤来讲,由于探测器对局部接触面的温升响应很弱,甚至难以响应,所以S型布设达不到预期目的。而从电力部门的角度而言,大型电力电缆本身内部一般会伴随有测温光纤,更不希望外部接触敷设探测器,实际上会带来其他的隐患和不安全因素。很显然,电力舱电力电缆最大的风险在于电缆接头,这是内火的主要源头,电缆接头的主要灾害问题是由于接头制作工艺或外部损伤造成绝缘性能降低,进而在大电流用电情况下发生闪络而击穿爆炸。从这一点看分布光纤每层悬挂设置和舱室顶部悬挂一根,两者的效能也差不了太多。即便是外部火源,两者的效能也是类似的。
.解决城市综合管廊火灾探测问题的关键技术
    城市综合管廊电力舱和内设电力电缆的综合舱,火灾探测的实际需要是烟雾、温度的探测以及火焰的探测和火灾定位。针对综合管廊的环境特点,除了采用分布光纤感温探测器进行感温型火灾探测外,最合适的就是采用Toplens吸气式感烟火灾探测器,该种探测器采用国内首创广谱高能LED探测光源,应用涡流气道技术,非常适合在恶劣场所使用。而结合了感烟、感火焰和火灾定位功能的探测器也只有这一种了。   
    试验总结如下:
    (1)在典型管廊环境中,Toplens吸气式感烟火灾探测器可以对不同距离上发生的火焰和烟雾进行快速响应。烟雾响应时间不超过60s(与管廊内的实际风速及风向有关),烟雾扩散的越快响应越迅速。火灾距离越近,可探测的最小火焰规模越小,为尽可能早地发现火灾,把火情控制在小范围内提供关键信息;
    (2)探测器可以对发生在管廊两侧缆道支架内部和地面的火灾给出较准确的位置信息,且最大偏差不大于火灾距离Lx5%m范围内(L为火灾探测器距离火灾的直线距离),左右最大偏差不大于0.3m。距离探测器越近,定位越准确;
    (3)探测器具有火警继电器输出接口,可直接联动声光报警系统,通过RS485MODBUS分区报警模块联动消防灭火系统对应分区自动灭火;
    (4)探测器对于管廊内火焰的探测不受灯光照度、湿度等环境因素的影响,即使在完全无灯光的环境下仍不会减弱探测性能;
    (5)由于管廊内线缆支架分布较密,在较远距离处靠支架内侧发生的明火火灾受到遮挡,探测性能受到一定限制,但是探测器其实首先对火灾产生的烟雾进行响应并发出预警信号,待到火焰燃烧出现即能达到火焰报警,并给出最终的报警联动信号。

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