紅外火焰探測(cè)器現(xiàn)場(chǎng)定量檢測(cè)裝置研究

趙義文，孫蘇峰

(福建寧德核電有限公司，福建 寧德 352000)

1 火焰探測(cè)器檢測(cè)技術(shù)現(xiàn)狀

火焰探測(cè)器又稱(chēng)為感光火災(zāi)探測(cè)器，是一種能對(duì)物質(zhì)燃燒火焰的光譜特性、光照強(qiáng)度和火焰閃爍頻率敏感響應(yīng)的火災(zāi)探測(cè)器。它能在火災(zāi)初期響應(yīng)火焰輻射出的紅外、紫外和可見(jiàn)光，因而特別適用于工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的油類(lèi)火災(zāi)探測(cè)及聯(lián)動(dòng)滅火系統(tǒng)。

為確保火焰探測(cè)器始終處于有效的工作狀態(tài)，日常維護(hù)和檢修人員需要定期對(duì)火焰探測(cè)器的性能進(jìn)行測(cè)試。在目前的消防工程中，火焰探測(cè)器靈敏度等性能的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)方法主要有2種:一種是油盤(pán)火法，即在一定尺寸的油盤(pán)中倒人適量乙醇或汽油燃料引燃，測(cè)試火焰探測(cè)器的報(bào)警情況;另一種是光源檢測(cè)法，即采用一定波長(zhǎng)的光源模擬火焰，將光源盡量靠近火焰探測(cè)器，測(cè)試火焰探測(cè)器的報(bào)警情況。其中，后者是當(dāng)今消防現(xiàn)場(chǎng)對(duì)火焰探測(cè)器檢測(cè)的主要方式。

但是，因?yàn)榇蠖鄶?shù)工業(yè)場(chǎng)所嚴(yán)禁明火，所以在實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試中，油盤(pán)火法已經(jīng)極少使用;由于光源檢測(cè)法中的光源功率有限，火焰探測(cè)器又安裝于高處，需使用長(zhǎng)桿接觸式檢測(cè)火焰探測(cè)器的工作性能，這樣就無(wú)法測(cè)試出火焰探測(cè)器的有效保護(hù)范圍，且長(zhǎng)桿限制只能在近距離應(yīng)用，無(wú)法滿(mǎn)足遠(yuǎn)距離檢測(cè)的情況。

2 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)需求與解決方案

工作現(xiàn)場(chǎng)火焰探測(cè)器安裝位置及角度是否最優(yōu)，是否覆蓋保護(hù)目標(biāo)，目前難以科學(xué)測(cè)量，只能憑人員觀察粗略判斷，結(jié)果大量火焰探測(cè)器安裝位置及角度有很大優(yōu)化空間，甚至不能覆蓋保護(hù)目標(biāo)，存在安全隱患。另外，GB 50166—2007《火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)施工及驗(yàn)收規(guī)范》、GB 29837—2013《火災(zāi)探測(cè)報(bào)警產(chǎn)品的維修保養(yǎng)與報(bào)廢》和GA503—2004《建筑消防設(shè)施檢測(cè)技術(shù)規(guī)程》等規(guī)范均要求采用專(zhuān)用檢測(cè)儀器使探測(cè)器發(fā)出火災(zāi)報(bào)警信號(hào)來(lái)檢測(cè)探測(cè)器是否工作正常。但在變壓器等高壓帶電場(chǎng)所，用光源檢測(cè)法中的傳統(tǒng)長(zhǎng)桿接觸式觸發(fā)方式，易造成設(shè)備短路和人員觸電的風(fēng)險(xiǎn)，很難在不停電環(huán)境下對(duì)火焰探測(cè)器實(shí)施檢測(cè);且火焰探測(cè)器安裝高度可超20多m，用長(zhǎng)桿接觸觸發(fā)方式，就顯得無(wú)能為力，只能借助檢修平臺(tái)或腳手架檢測(cè)。

針對(duì)上述情況，亟需解決現(xiàn)場(chǎng)不用動(dòng)火又能檢測(cè)火焰探測(cè)器探測(cè)性能的裝置。為此，特設(shè)計(jì)出一種紅外火焰探測(cè)器的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)裝置，該裝置能快速、準(zhǔn)確且安全地對(duì)火焰探測(cè)器的性能進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)。

3 檢測(cè)裝置組成和工作原理

該紅外火焰探測(cè)器現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)裝置組成如圖1所示。

圖1 外火焰探測(cè)器現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)裝置組成示意

該裝置采用可充電的鋰電池供電。在圖1中，外殼內(nèi)部前端設(shè)有紅外和激光燈，紅外燈和激光燈的前側(cè)設(shè)有濾光片，濾光片的前側(cè)設(shè)有紅外玻璃。其中，紅外燈用于產(chǎn)生光譜波長(zhǎng)在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)的可見(jiàn)光和紅外光，光線經(jīng)濾光片和紅外玻璃后發(fā)出預(yù)設(shè)波長(zhǎng)范圍的紅外光譜，以模擬火焰發(fā)生時(shí)的紅外光源;激光燈用于指示光路中心點(diǎn)，使該中心點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)待檢測(cè)火焰探測(cè)器探測(cè)窗口面。通過(guò)開(kāi)關(guān)模塊，接通該裝置的電源。通過(guò)按鍵模塊來(lái)輸入相應(yīng)的控制指令。控制模塊在接收到指令后，控制提供給紅外燈、激光燈的電壓，光線經(jīng)濾光片和紅外玻璃后發(fā)出閃爍的紅色的組合光，激光燈在照射面上形成紅色光點(diǎn)，以指示該裝置的光路中心點(diǎn)，根據(jù)中心點(diǎn)位置，調(diào)整該光路中心點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)待檢測(cè)的火焰探測(cè)器探測(cè)窗口面。

為便于查看火焰探測(cè)器是否有響應(yīng)，必須保持該現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)裝置與待測(cè)火焰探測(cè)器在同一測(cè)試環(huán)境范圍內(nèi)(與待檢測(cè)工作模式相關(guān))，以達(dá)到測(cè)試及檢驗(yàn)的目的。

其中，待檢測(cè)工作模式是指需要模擬的火焰場(chǎng)景，對(duì)應(yīng)的控制指令要能夠模擬出該火焰場(chǎng)景的相關(guān)參數(shù)。如控制紅外燈功率大小和間隔時(shí)間等，以便最終能夠發(fā)出強(qiáng)弱間隔的、具有一定頻率的紅外光譜，以模擬燃燒物質(zhì)產(chǎn)生的抖動(dòng)火焰。

4 技術(shù)特點(diǎn)

該檢測(cè)裝置自備電源，無(wú)需再外接電源，且體積小，攜帶使用方便，適合各類(lèi)復(fù)雜多變的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境。作為現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)火焰探測(cè)器性能的裝置，可以高效、快速地對(duì)該類(lèi)探測(cè)器的性能進(jìn)行評(píng)估。不僅可用于對(duì)火災(zāi)探測(cè)器性能的評(píng)估，也可以應(yīng)用在工程現(xiàn)場(chǎng)的線型感溫火災(zāi)探測(cè)器的安全運(yùn)行、故障分析等上面。主要技術(shù)特點(diǎn)介紹如下。

(1) 發(fā)光頻譜范圍廣:目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上火焰探測(cè)器接收光譜一般選取波長(zhǎng)在4.35 μm附近的紅外波，而該現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)裝置可發(fā)出2～5 μm范圍內(nèi)的紅外光，因此，適用于主流火焰探測(cè)器產(chǎn)品檢測(cè)要求。

(2) 定量檢測(cè)：通過(guò)對(duì)需要模擬的火焰場(chǎng)景輸入控制指令的，實(shí)現(xiàn)該火焰場(chǎng)景相關(guān)參數(shù)的設(shè)定。

(3) 激光精確對(duì)準(zhǔn):由于有激光引導(dǎo)，可保證紅外光源準(zhǔn)確到達(dá)火焰探測(cè)器的接收元件。

(4) 遠(yuǎn)距離探測(cè):該裝置采用紅外燈光源、大功率廣譜窄脈沖調(diào)制發(fā)光技術(shù)，可發(fā)出5 W以上能量;由于避開(kāi)了大氣主要吸收波譜，該激光束能量在空氣中衰減非常小，可實(shí)現(xiàn)超過(guò)25 m觸發(fā)火焰探測(cè)器報(bào)警要求。

(5) 非接觸檢測(cè)方式:可通過(guò)激光引導(dǎo)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離檢測(cè)，無(wú)需接觸被測(cè)敏感元件，適用于現(xiàn)場(chǎng)復(fù)雜場(chǎng)所。

(6) 供電安全:采用可充電鋰電池供電，供電電壓6 V，充電后可滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)連續(xù)工作4 h以上。

(7) 使用方便:該檢測(cè)裝置設(shè)計(jì)為手持式，重量輕，方便使用。

5 應(yīng)用說(shuō)明

(1) 該裝置通過(guò)自身設(shè)置的紅外光源(即紅外燈和激光燈組合)來(lái)模擬火焰信息，能夠在較遠(yuǎn)的距離對(duì)火焰探測(cè)器的敏感部件發(fā)送火災(zāi)信息，以模擬實(shí)際應(yīng)用效果。檢測(cè)時(shí)，通過(guò)調(diào)整該裝置與火焰探測(cè)器之間的距離、光線發(fā)射的角度等，能夠檢測(cè)出火焰探測(cè)器的有效保護(hù)半徑、有效視角保護(hù)范圍及響應(yīng)時(shí)間等性能參數(shù)，實(shí)現(xiàn)定量檢測(cè)。因該裝置不引入明火，所以特別適用于易燃易爆場(chǎng)所的火焰探測(cè)器的檢測(cè)，安全系數(shù)高。同時(shí)，該裝置的功耗低、操作簡(jiǎn)單、攜帶方便，適于推廣應(yīng)用。

(2) 該火焰探測(cè)器檢測(cè)裝置適于對(duì)紅外火焰探測(cè)器、雙波段紅外火焰探測(cè)器、紅紫外復(fù)合火焰探測(cè)器等火焰探測(cè)器進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢查，可代替現(xiàn)有火焰探測(cè)器檢測(cè)儀，且可應(yīng)用在日常不方便用長(zhǎng)桿測(cè)試儀測(cè)試的場(chǎng)所(如帶電、高空?qǐng)鏊?。

(3) 測(cè)量火焰探測(cè)器覆蓋范圍時(shí)，可在保護(hù)目標(biāo)周邊選幾個(gè)點(diǎn)位，手持火焰探測(cè)器檢測(cè)裝置，對(duì)準(zhǔn)現(xiàn)場(chǎng)安裝的火焰探測(cè)器照射，觸發(fā)火焰探測(cè)器報(bào)警，即表示該點(diǎn)處于火焰探測(cè)器保護(hù)范圍內(nèi)；若不是，則需要調(diào)整安裝位置或角度。

6 結(jié)束語(yǔ)

設(shè)計(jì)的紅外火焰探測(cè)器現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)裝置使用方便、安全可靠，可應(yīng)用于禁止動(dòng)火場(chǎng)所以及其他復(fù)雜場(chǎng)所，能現(xiàn)場(chǎng)定量檢測(cè)火焰探測(cè)器探測(cè)范圍，從而調(diào)整火焰探測(cè)器的位置及角度，消除探測(cè)盲區(qū)，提升消防安全水平，在一些重要火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)的場(chǎng)所得到廣泛應(yīng)用。