船用光電感煙探測器安裝距離

張曉蕾

2019年，某船舶在港口國檢查時被指出艙室內某型點型光電感煙探測器安裝間距11.5m超出FSS Code《國際消防安全系統規則》探測器安裝距離要求0.5m問題。那么，探測器當下安裝距離是否能夠保證其火災報警特性呢？本文通過研究探測器工作原理，結合當前探測器通用標準和靈敏度性能參數，試做推斷。

點型光電感煙探測器工作原理

點型光電感煙探測器是利用火災煙霧對光產生吸收和散射作用來探測火災的一種裝置，主要由發光元件和受光元件兩部分組成，如圖1所示。

正常由發光元件發出的光通過透鏡射到光敏元件上。發生火災時，煙霧進入光電室，發光元件發出的光線被煙粒子散射，使得處于一定夾角位置的收光元件(光敏元件)的阻抗發生變化，產生光電流。此光電流的大小與散射光強弱有關，并且由煙粒子的濃度和粒徑大小及著色與否來決定。當煙粒子濃度達到一定值時，散射光的能量就足以產生一定大小的激勵用光電流，可以用于激勵遮光暗室外部的信號處理電路發出火災報警信號。探測器安裝距離變大如何影響探測器的報警功能

探測器安裝間距變大，必然會在一定程度上降低進入探測器的煙霧濃度。進入到探測器的煙霧濃度降低，散射光就會變弱，激勵光電流也會變小，如果探測器不夠靈敏，極有可能無法觸發火災報警。因此探測器的靈敏度能否滿足當下安裝距離的要求是問題的癥結所在。

感煙探測器的靈敏度

從定義上講，靈敏度是探測器對單位有效輸入量的敏感程度。靈敏度作為探測器的基本屬性，與時間無關，具有時不變性，但通常是入射粒子能量的函數。

影響光電感煙探測器靈敏度的因素有：光電接收器輸出信號，光源輻射功率和波長，煙霧粒子的濃度、粒徑，散射角、散射體積以及光敏元件受光面積。一旦選定了光學器件和確定光迷宮結構，報警信號強度只與煙霧粒子濃度和粒徑有關。

火災探測器的靈敏度可以通過試驗進行驗證，以檢驗其在模擬真實火災環境下的響應性能。目前，世界上公認的感煙探測器靈敏度試驗標準，具有代表性的主要有歐洲的EN54-7、美國的UL268、日本的消防法,中國的GB4715（基本等同于EN54）。

圖1 點型光電感煙探測器原理

表1 EN54-9中感煙探測器靈敏度試驗內容

表2 靈敏度等級

圖2 靈敏度等級劃分圖

FSS Code對于火災報警探測器的相關要求源于EN54，該探測器由國內生產廠家制造，滿足GB4715的要求。本文整理了EN54和GB4715中光電感煙探測器靈敏度試驗要求。

EN54-9：1984（2005年 納 入EN54-7）中對光電感煙探測器的靈敏度試驗要求如表1所示，對4只感煙探測器，依次按TF1-TF6的6種試驗火進行點火。試驗期間應隨時測量△T,m,y等火災參數。要求每只探測器在每一種試驗火結束前均應發出火災報警信號。根據4只探測器在6種試驗火中的表現，確定其靈敏度等級A、B、C和N (不動作)，靈敏度等級劃分見表2和圖2。除TF1和TF6試驗火之外，在其他4種模擬試驗火中探測器靈敏度等級必須在C級范圍內，滿足該要求的探測器才可視為靈敏度測試通過。GB4715-2005《點型感煙探測器》中靈敏度測試方法與EN54中完全一致。

感煙探測器安裝距離要求

EN54-14《Fire detection and alarm systems-part14:Guidelines for planning, design，installation,commissioning, use and maintenance》中點型感煙探測器安裝距離要求如表3所示，天花板高度h<11m時，探測器最大中心距為15m。

GB50116-2013《火災自動報警系統設計規范》作為設計人員確定火災自動報警系統中探測器安裝數量與布局的主要依據，在特定的實驗條件下，通過4種典型試驗火試驗提供的數據，參照國外規范制定了表5中感煙探測器的保護面積和保護半徑。凡符合GB4715:2005標準的感煙探測器，其保護面積和保護半徑同樣符合表4規定。

探測器安裝間距，應根據探測器的保護國積A和保護半徑R確定，且不超過圖E探測器安裝間距的極限曲線。其中D5、4D7-D11(含D9)曲線適宜于保護面積A=60m2、80m2、100m2、120m2，保護半徑R=5.8m、6.7m、7.2m、8.0m、9.0m和9.9m感煙探測器。

表3 點型感煙探測器保護半徑和天花板高度限制

表4 GB50116-2013中感煙探測器的保護面積和保護半徑

圖E 探測器安裝間距的極限曲線

表5 靈敏度型式試驗結果

可行性分析

該船點型光電感煙探測器靈敏度測試作為型式試驗項目在初次認可時已按照EN54-7（GB4715-2005）的相關要求進行試驗，并確認該型號探測器靈敏度等級為C級，滿足標準要求，型式試驗結果如表5。

通過研究點型光電感煙探測器工作原理、靈敏度測試標準，EN54-14和GB50116中探測器安裝距離要求，分析安裝距離對感煙探測器火災報警的影響，從以下幾點給出本次事件中探測器安裝距離有效的可行性理論依據。

（1）該型感煙探測器按照GB4715標準（等同EN54-7）生產，滿足GB4715標準的感煙探測器即符合GB50116中探測器中心距（其中最小值11.6m大于11.5m）；

（2）該型感煙探測器按照EN54-7標準進行型式試驗，適用EN54-14中探測器最大安裝中心距15m；

（3）根據艙室火災探測器的安裝數量，利用探測器安裝距離a、b與保護面積A和最大中心距（2R）的關系a*b=A和a2+b2=R2，結合探測器安裝距離極限曲線，也可以優化探測器的安裝位置，保證每個探測器的保護作用發揮充分。

由以上分析可知，該船光電感煙探測器的靈敏度滿足要求，且安裝距離在極限曲線（圖E）范圍內，符合EN54和GB50116的安裝距離要求，不影響探測器的火災報警功能。

如上，在無法獲取直接試驗數據的情況下，從探測器工作原理角度分析安裝間距變大如何影響探測器火災報警功能，找到放寬安裝距離的切入點。研究了EN54和GB4715中探測器靈敏度試驗方法及等級要求、國際和國內公認標準中探測器安裝要求，結合實際產品型式試驗靈敏度測試結果，通過橫向對比的方式，找出放寬安裝距離的切入點，整理出放寬船用光電感煙探測器安裝距離可能的理論依據。同時也為船舶消防設備的優化布置提供了新的視角和思路。