线型感温火灾探测器及其报警方法
技术领域
本发明属于消防火灾报警技术领域,特别是涉及一种线型感温火灾探测器及其报警方法。
背景技术
目前常用的线型感温火灾探测器主要由感温电缆和连接在感温电缆一端的转换盒组成,一般还包括一个连接在感温电缆另一端的终端盒,其中感温电缆主要由线芯和包覆在线芯外部的护套组成,线芯则包括两根平行设置的导体和挤塑在导体外部的热敏绝缘材料。线型感温火灾探测器主要分为可恢复式和不可恢复式两大类。其中一种可恢复式线型感温火灾探测器上感温电缆的导体是采用铜丝,铜丝外面挤塑一层负温度系数热敏绝缘材料,采用的是模拟量探测感温电缆上两根导体之间绝缘材料电阻变化的报警原理,该探测器对大范围火灾探测的灵敏度要比开关量不可恢复线型感温火灾探测器高,而且可重复使用,报警后无需更换,在环境温度恢复正常后,探测器自动恢复原绝缘状态,无需人工操作。
但是,如上所述,由于可恢复式线型感温火灾探测器是采用模拟量探测感温电缆上两根导体之间绝缘材料电阻变化的报警原理,相当于感温电缆上两根导体之间并联了无数个固定的“负温度系数热敏绝缘电阻”,由于负温度系数热敏绝缘电阻的变化是非线性的,因此并联后电阻总值也是非线性的,而且实际应用中又存在环境温度的不可精确预定,每个回路感温电缆使用的长度不一,火灾事故中局部温度升高时受热感温电缆的实际长度不一等客观因素,因此人们不可能精确地知道实际感受热量变化的固定“负温度系数热敏绝缘电阻”的数量,甚至每个负温度系数热敏绝缘电阻的变化,或感受的温度变化也是不可预知的。也就是说,如果整体环境温度高,可恢复式线型感温火灾探测器上整个感温电缆的绝缘电阻值就会下降,结果总的等效电阻值大幅下降,这与线型感温火灾探测器上部分或局部感温电缆受热温度升高较多而造成两根导体间电阻值下降较多的情况难以区分,所以这些都将影响总的绝缘电阻的变化。另外,探测器报警温度与环境温度、同时受热长度、感温电缆的使用长度等因素都会影响报警的准确性。环境温度高,报警温度降低;同时受热长度长或者使用长度长,报警温度也降低。
基于此,中国发明专利申请第200710011476.5号中公开了一种并联双金属温度开关线型感温火灾探测器,该探测器是以并联双金属温度开关作为敏感元件,其报警原理是在环境温度没有达到该温度开关的动作温度值之前,温度开关不闭合,这时感温电缆的电阻就不会发生变化。当环境温度达到温度开关的动作温度值时,温度开关闭合,此时感温电缆的电阻呈阶跃性减小,转换盒能够立即检测到这一变化,因此发出火灾报警信号。此探测器的特点是其上的感温电缆不受周围环境变化的影响,报警温度只与温度开关的动作温度值有关,而与感温电缆的长度没有关系。但是由于该温度开关的尺寸比较大,若将温度开关全部包含在感温电缆中,不可避免会造成感温电缆的截面比较大,因此会使热量传递到温度开关的速度减慢,结果造成感温电缆的响应时间过长,动作灵敏度比较差。
另一方面,由于该温度开关是一个一个相隔距离并联在感温电缆当中,所以若在温度开关之间的感温电缆长度内发生火灾,探测器则不能立即感应,所以可以说这种感温电缆响应火灾的方式是点式的,而不是通常意义上的连续探测火灾。
发明内容
为了解决上述问题,本发明的目在于提供一种准确性及可靠性较高的线型感温火灾探测器及其报警方法。
为了达到上述目的,本发明提供的线型感温火灾探测器包括感温电缆和连接在感温电缆一端的转换盒;其中感温电缆包括线芯和包覆在线芯外部的护套,所述线芯包括并行设置的第一导体和第二导体,第一导体和第二导体之间在感温电缆最小报警长度范围内并联有至少一个温度开关,温度开关为常开型;所述温度开关的一脚和第一导体连接,温度开关的另一脚和第二导体之间连接有电阻R1,并且第一导体和第二导体之间填充有电阻温度系数高分子材料。
所述的电阻R1的阻值为0~100兆欧;电阻温度系数高分子材料为NTC或PTC。
所述的温度开关为双金属、记忆合金或者以通、断方式响应温度变化的探测器,相邻温度开关之间的距离为10mm至最小报警长度。
所述的感温电缆中还设有至少一根与第一导体,第二导体平行设置的正温度系数材料或负温度系数材料线芯。
当电阻R1>0且≤100兆欧时,本发明提供的线型感温火灾探测器的报警方法包括按顺序进行的下列步骤:
1)在线型感温火灾探测器的使用过程中,转换盒实时检测感温电缆上第一导体和第二导体之间的电阻值R或电阻变化率R′;
2)当转换盒检测到电阻值R达到报警电阻阈值D,或电阻变化率R′达到报警电阻变化率阈值D′,或电阻值R等于或小于电阻R1,发出火灾报警信号。
当电阻R1=0时,本发明提供的线型感温火灾探测器的报警方法包括按顺序进行的下列步骤:
1)在线型感温火灾探测器的使用过程中,转换盒实时检测感温电缆上第一导体和第二导体之间的电阻值R或电阻变化率R′;
2)当转换盒检测到电阻值R达到预警电阻阈值Dy,或电阻变化率R′达到预警电阻变化率阈值Dy′时,发出火灾预警信号;
3)当转换盒检测到电阻值R达到报警电阻阈值D,或电阻变化率R′达到报警电阻变化率阈值D′,或电阻值R趋近于0且温度开关闭合之前转换盒已发出过火灾预警信号,发出火灾报警信号。
本发明提供的线型感温火灾探测器包括感温电缆、连接在感温电缆一端的转换盒和连接在感温电缆另一端的终端盒;其中感温电缆包括线芯和包覆在线芯外部的护套,所述线芯包括并行设置的第一导体和第二导体,第一导体和第二导体之间在感温电缆最小报警长度范围内并联有至少一个温度开关,温度开关为常开型;所述温度开关的一脚和第一导体连接,温度开关的另一脚和第二导体之间连接有电阻R1,并且第一导体和第二导体之间填充有电阻温度系数高分子材料;终端盒内安装有终端电阻R2,终端电阻R2连接在第一导体和第二导体的末端之间。
所述的电阻R1的阻值为0~100兆欧;电阻温度系数高分子材料为NTC或PTC。
所述的温度开关为双金属、记忆合金或者以通、断方式响应温度变化的探测器,相邻温度开关之间的距离为10mm至最小报警长度。
所述的感温电缆中还设有至少一根与第一导体,第二导体平行设置的正温度系数材料或负温度系数材料线芯。
当电阻R1>0且≤100兆欧时,本发明提供的线型感温火灾探测器的报警方法包括按顺序进行的下列步骤:
1)在线型感温火灾探测器的使用过程中,转换盒实时检测感温电缆上第一导体和第二导体之间的电阻值R或电阻变化率R′;
2)当转换盒检测到电阻值R达到报警电阻阈值D,或电阻变化率R′达到报警电阻变化率阈值D′,或电阻值R等于或小于R1*R2/(R1+R2)时,发出火灾报警信号。
当电阻R1=0时,本发明提供的线型感温火灾探测器的报警方法包括按顺序进行的下列步骤:
1)在线型感温火灾探测器的使用过程中,转换盒实时检测感温电缆上第一导体和第二导体之间的电阻值R或电阻变化率R′;
2)当转换盒检测到电阻值R达到预警电阻阈值Dy,或电阻变化率R′达到预警电阻变化率阈值Dy′时,发出火灾预警信号;
3)当转换盒检测到电阻值R达到报警电阻阈值D,或电阻变化率R′达到报警电阻变化率阈值D′,或电阻值R趋近于0且温度开关闭合之前转换盒已发出过火灾预警信号,发出火灾报警信号。
本发明提供的线型感温火灾探测器及其报警方法具有如下有益效果:
本发明综合了电阻温度系数高分子材料和温度开关两种感温方式的优点,一方面提高了探测器的稳定性和可靠性,同时相比单一温度开关感温方式提高了灵敏度,减少了响应时间,还能做到无间断连续探测。
1、本探测器能在大范围长度内受热,对灵敏度要求相对不高的场所可以通过温度开关进行温度探测定温报警,提高了探测器的稳定性和可靠性。
2、本探测器还可以通过电阻温度系数高分子材料直接受热的电阻变化来实现温度探测,提高了感温电缆的探测灵敏度,响应速度快。
3、本探测器不仅仅是温度开关点式感温,在感温电缆上两个温度开关之间的部位依靠电阻温度系数高分子材料感温,做到无间断连续探测。
附图说明
图1为本发明实施例1提供的线型感温火灾探测器原理图。
图2为本发明实施例2提供的线型感温火灾探测器原理图。
图3为本发明实施例1提供的第一种结构的线型感温火灾探测器结构示意图。
图4为本发明实施例1提供的第二种结构的线型感温火灾探测器结构示意图。
图5为本发明实施例1提供的第三种结构的线型感温火灾探测器结构示意图。
具体实施方式
下面以下结合附图和具体实施例对本发明提供的线型感温火灾探测器及其报警方法进行详细说明。
实施例1:
如图1所示,本实施例提供的线型感温火灾探测器包括感温电缆和连接在感温电缆一端的转换盒2;其中感温电缆包括线芯1和图中未示出的包覆在线芯1外部的护套,所述线芯1包括并行设置的第一导体10和第二导体11,第一导体10和第二导体11之间在感温电缆最小报警长度范围内并联有至少一个温度开关12,温度开关12为常开型;所述温度开关12的一脚和第一导体10连接,温度开关12的另一脚和第二导体11之间连接有电阻R1,并且第一导体10和第二导体11之间填充有电阻温度系数高分子材料13。
所述的电阻R1的阻值为0~100兆欧。
所述的电阻温度系数高分子材料为NTC或PTC。
所述的温度开关12为双金属、记忆合金或者以通、断方式响应温度变化的探测器,相邻温度开关12之间的距离为10mm至最小报警长度。
最小报警长度就是现行国标GB16280-2005《线型感温火灾探测器》规定的,是指探测器发出火灾报警信号所需的最短受热区域的长度,如探测器的最小报警长度应不大于1米。
参数设定:首先在转换盒2的控制器中按照已有模拟量线型感温火灾探测器的方法设定下列参数:预警电阻阈值Dy:是指温度开关12未达到其动作温度值之前某一温度时,感温电缆上第一导体10和第二导体11之间的电阻值;预警电阻变化率阈值Dy′:是指温度开关12未达到其动作温度值之前某一温度时,感温电缆上第一导体10和第二导体11之间的电阻变化率;
报警电阻阈值D:是指温度开关12达到其动作温度值时,该动作温度即为报警温度,感温电缆上第一导体10和第二导体11之间的电阻值;报警电阻变化率阈值D′:是指达到探测器差温报警所要求的环境温度变化率时,感温电缆上第一导体10和第二导体11之间的电阻变化率。
而探测器实际使用长度较长,例如接近现行标准GB16280-2005规定的最大使用长度为200米。为避免标准中不动作温度试验产生的误动作,上面所述报警电阻阈值D或报警电阻变化率阈值D′大于温度开关动作温度时设定的报警阈值,可以消除受热长度较长对检测电阻R的影响。
现将本实施例提供的线型感温火灾探测器工作原理阐述如下:在正常情况下,由于本线型感温火灾探测器上温度开关12未闭合,因此转换盒2检测的感温电缆上第一导体10和第二导体11之间的电阻值R或电阻变化率R′为电阻温度系数高分子材料13的电阻值R0或电阻变化率R0′。在使用过程中,转换盒2实时检测感温电缆上第一导体10和第二导体11之间的电阻值R或电阻变化率R′,当环境温度升高时,如果电阻温度系数高分子材料13采用NTC,则转换盒2检测的电阻值R将逐渐下降,而若电阻温度系数高分子材料13采用PTC,则转换盒2检测的电阻值R将逐渐上升。当环境温度升高时,一旦转换盒2检测到第一导体10和第二导体11之间的电阻值R达到报警电阻阈值D,或电阻变化率R′达到报警电阻变化率阈值D′,或,若感温电缆上受热段中只有一个温度开关12,该温度开关12将闭合,此时,与该温度开关12相连的电阻R1将并入第一导体10和第二导体11之间,所以这时转换盒2检测的电阻值R的倒数等于电阻温度系数高分子材料13的电阻值R0的倒数与电阻R1的倒数之和,由于电阻温度系数高分子材料13的电阻率较高,因此上述公式中电阻温度系数高分子材料13的电阻值R0的倒数由于数值很小可忽略不计,这时R≈R1,转换盒2立即发出火灾报警信号;若感温电缆上受热段中有n个温度开关12,这些温度开关12将全部闭合,此时,与这些温度开关12相连的多个电阻R1将同时并入第一导体10和第二导体11之间,此时转换盒2检测的电阻值R将小于R1,转换盒2立即发出火灾报警信号。
但是,当R1设置为0,即温度开关12的另一脚直接连接到第二导体11上时,如果环境温度升高至温度开关12的动作温度值而使其闭合,此时转换盒2检测到的电阻值R将趋近于0,这样就无法与第一导体10和第二导体11之间出现短路的故障情况相区分开,在这种情况下,本线型感温火灾探测器的工作原理是一旦转换盒2检测到第一导体10和第二导体11之间的电阻值R达到报警电阻阈值D,或电阻变化率R′达到报警电阻变化率阈值D′,或电阻值R趋近于0,如果温度开关12闭合之前转换盒2已发出过火灾预警信号(当转换盒2检测的电阻值R达到预警电阻阈值Dy,或电阻变化率R′达到预警电阻变化率阈值Dy′时,转换盒2立即发出火灾预警信号。),则转换盒2立即发出火灾报警信号,否则发出短路故障报警信号。
另外,当感温电缆上的线芯1出现断路时,转换盒2检测到的电阻值R=∞,此时,转换盒2立即发出断路故障报警信号。
如图3-图5所示,本实施例提供的线型感温火灾探测器还包括连接在感温电缆另一端的终端盒3,终端盒3内安装有终端电阻R2,终端电阻R2连接在第一导体10和第二导体11的末端之间。
现将带有终端盒3的线型感温火灾探测器工作原理阐述如下:
在使用过程中,转换盒2实时检测感温电缆上第一导体10和第二导体11之间的电阻值R或电阻变化率R′。当环境温度升高时,如果电阻温度系数高分子材料13采用NTC,则转换盒2检测的电阻值R将逐渐下降,而若电阻温度系数高分子材料13采用PTC,则转换盒2检测的电阻值R将逐渐上升。当环境温度升高时,一旦转换盒2检测到第一导体10和第二导体11之间的电阻值R达到报警电阻阈值D,或电阻变化率R′达到报警电阻变化率阈值D′,若感温电缆上受热段中只有一个温度开关12,该温度开关12将闭合,此时,与该温度开关12相连的电阻R1将并入第一导体10和第二导体11之间,所以此时转换盒2检测的电阻值R的倒数等于电阻温度系数高分子材料13的电阻值R0的倒数、电阻R1的倒数及终端电阻R2的倒数和,由于电阻温度系数高分子材料13的电阻率较高,因此上述公式中电阻温度系数高分子材料13的电阻值R0的倒数可忽略不计,这时R≈R1*R2/(R1+R2),转换盒2立即发出火灾报警信号;若感温电缆上受热段中有n个温度开关12,这些温度开关12将全部闭合,此时,与这些温度开关12相连的多个电阻R1将同时并入第一导体10和第二导体11之间,所以转换盒2检测的电阻值R≈R1*R2/(R1+nR2),也即小于R1*R2/(R1+R2),转换盒2立即发出火灾报警信号。
当R1设置为0的情况时的报警原理同上,这里不再重叙。
图3为本发明实施例1提供的第一种结构的线型感温火灾探测器结构示意图。如图3所示,其上感温电缆的制作方法是:首先将温度开关12的一脚直接连接在第一导体10上,另一脚先与电阻R1一端连接,之后采用绝缘胶布或者热缩管将温度开关12和电阻R1包覆好作为绝缘保护层,再将电阻R1的另一端连接在第二导体11上。之后在第一导体10和第二导体11之间用电缆挤出机挤塑电阻温度系数高分子材料13进行填充而制成线芯1,最后再在线芯1的外部用挤塑机挤塑一层护套,或包覆一层绝缘胶带,或编织一层金属丝或者化纤护套,由此制成感温电缆。护套的材料可以是PVC、PE塑料等。
图4为本发明实施例1提供的第二种结构的线型感温火灾探测器结构示意图。如图4所示,其上感温电缆的制作方法是:首先在并行设置的第一导体10和第二导体11之间用电缆挤出机挤塑电阻温度系数高分子材料13进行填充而制成感温电缆的半成品,然后在半成品中的电阻温度系数高分子材料13上每隔一定距离切割出一个空间,之后在该空间中按照上述方法设置温度开关12和电阻R1,然后再将该空间的空隙处用注塑机注塑电阻温度系数高分子材料13的方法填满,或包覆一层绝缘胶带以防护这个空间,由此制成线芯1,最后再在线芯1的外部用挤塑机挤塑一层护套,或包覆一层绝缘胶带,或编织一层金属丝或者化纤护套,由此制成感温电缆。
图5为本发明实施例1提供的第三种结构的线型感温火灾探测器结构示意图。如图5所示,其上感温电缆的制作方法是:首先在第一导体10和第二导体11的外表面用电缆挤出机挤塑一层电阻温度系数高分子材料13,然后将两根导体10,11相互绞合在一起而形成感温电缆的半成品。之后在上述半成品中按照上述方法每隔一定距离设置一个温度开关12和电阻R1,由此制成线芯1,最后再在线芯1的外部用挤塑机挤塑一层护套15,或包覆一层绝缘胶带,或编织一层金属丝或者化纤护套,由此制成感温电缆。
实施例2:
由于电阻温度系数高分子材料13的电阻R0的变化不仅仅受温度的影响,感温电缆受热部位的长度、使用中感温电缆的总长度不一样也会影响转换盒2检测的电阻值R的大小,简单说,80度下1米长的感温电缆受热时电阻值R的变化可能还不如60度下100米长的感温电缆受热时电阻值R的变化大,这样就会造成电阻值R的不确定性,从而影响通过电阻值R的变化来进行报警的准确性。
另外,由于电阻值R具有不确定性,因此电阻变化率R′必定也有不确定性,在火势变化迅速且感温电缆受热长度短的场所,尚可以通过上述方式进行报警,不至于使报警的准确性受到太大的影响。如果实际情况下环境温度的变化相对缓慢,而且是整个长度的感温电缆同时受热,可能就会出现电阻值R或电阻变化率R′达到设定的报警阈值,从而产生误报警的问题。
为了解决这一问题,如图2所示,可在图1示出的线型感温火灾探测器上感温电缆中增加至少一根与第一导体10,第二导体11平行设置的正温度系数材料或负温度系数材料线芯14,线芯14与第一导体10和第二导体11的其中一根导体公用或线芯14单独形成一探测回路,用来探测感温电缆的受热长度,从而修正电阻值R或电阻变化率R′,有利于提高火灾探测的可靠性。该探测回路的电阻值RX或电阻变化率RX′一般小于第一导体10和第二导体11之间的电阻值R或电阻变化率R′,可通过电阻值RX或电阻变化率RX′的值,计算出的受热长度来修正报警电阻阈值D或报警电阻变化率阈值D′,减少受热长度对电阻值R或电阻变化率R′的影响。
此外,所述正温度系数材料线芯14是由铜、铁、或镍等金属材料或不锈钢、或铜镍等合金材料制成。