SU1182557A1

SU1182557A1 - Method of detecting fire-hazard situation

Info

Publication number: SU1182557A1
Application number: SU843729127A
Authority: SU
Inventors: Борис Иванович Попов; Алексей Иванович Дормидонов; Валерий Степанович Григорьев; Владимир Иванович Евдокимов
Original assignee: Ленинградский Институт Авиационного Приборостроения
Priority date: 1984-04-17
Filing date: 1984-04-17
Publication date: 1985-09-30

Abstract

СПОСОБ ОБНАРУЖЕНИЯ ПОЖАРООПАСНОЙ СИТУАЦИИ, основанный на измерении отношени двух параметров потока аэрозольных частиц, определ емых концентраци ми двух различных фракций, о т л и ч аю щ и и р тем, что, с целью поI ;л вышени достоверности обнаружени , пожароопасной ситуации, поток раздел ют на две части с равными расходами, производ т ионизацию частиц в обеих част х потока при одинаковой ионной проводимости в зоне иони зации и при различных значени х напр женности электрического пол , причем врем ионизации в одной части потока выбирают посто нным и фиксируют объемный зар д , а в другой - измер ют врем ионизации, необходимое дл получени равного объемного зар да, затем определ ют отношение времени ионизации одной части потока к вре (Л мени ионизации другой части потока, с по которому формрфуют сигнал о наличии пожарной ситуации.A METHOD FOR DETECTING A FIRE-RELAYING SITUATION, based on measuring the ratio of two parameters of the flow of aerosol particles, determined by the concentrations of two different fractions, is due to the fact that, in order to determine the fire hazard situation, the flow divided into two parts with equal flow rates, ionization of particles in both parts of the stream is performed with the same ionic conductivity in the ionization zone and at different values of the electric field intensity, and the ionization time in one part is the volume charge is selected constant and the ionization time needed to obtain an equal volume charge is measured in the other, then the ratio of the ionization time of one part of the flow to the time is determined (Ionization of the other part of the flow with which the signal is formed) about the presence of a fire situation.

Description

00 1C00 1C

CTi ел CTi ate

Изобретение относитс к пожарной сигнализации и может быть использовано дл обнаружени пожароопасной ситуации на охран емых объектах до по влени открытого пламени.The invention relates to a fire alarm and can be used to detect a fire hazard situation in a protected facility before an open flame appears.

Цель изобретени - повышение достоверности обнаружени пожароопасной ситуации за счет расширени диапазона размеров частиц сравниваемых фракций.The purpose of the invention is to increase the reliability of detection of a fire hazard situation by expanding the range of particle sizes of the compared fractions.

На чертеже схематично изображено устройство, реализующее предлагаемый способ.The drawing schematically shows a device that implements the proposed method.

Газоход 1 разделен на две части равного сечени провод щей заземленной перегородкой 2, На газоходе 1 установлены коронирующие электроды 3.1 и 3.2, отделенные от потока сетчатыми электродами 4.1 и 4.2, предназначенными дл образовани совместно с заземленной перегородкой 2 двух зон ионизации. Далее последовательно по потоку установлены индукционные измерительные камеры 5.1 и 5.2 и победитель 6 расхода. Коронирующие электроды 3.1 и 3.2 подключены к выходу импульсного источника 7 напр жени , а электроды 4.1 и 4.2 - к выходам источников 8.1 и 8.2 посто нного напр жени соответственно. Управл ющий вход импульсного источника 7 напр жени подключен к выходу тактового генератора 9, управл ющий вход источника 8.1 - к выходу счетчика 10.1. Индукционные камеры 5.1 и 5.2 подключены к входам интегрирующих усилителей 11.1 и 11.2, выходы которых соединены с входами компаратора 12 непосредственно и с корпусом устройства через замыкающие контакты ключей 13.1 и 13.2. Выход компаратора 12 соединен с управл ющими входами ключей 13.1 и 13.2 и с входами установки нул счетчиков 10.1 и 10.2. Счетные входы счетчиков 10.1 и 10.2 подключены к выходу тактового генератора 9, а вход разрешени счет чика 10.1 соединен с его выходом.. Один вход блока 14 сравнени соединен с выходом счетчика 10.2, а другой - с задатчиком 15 порога. Выход блока 14 сравнени подключен к сигна лизатору 16.The duct 1 is divided into two parts of equal section by a conductive grounded partition 2. The duct 1 has discharge electrodes 3.1 and 3.2, separated from the flow by grid electrodes 4.1 and 4.2, to form two ionization zones together with the grounded partition 2. Further downstream, induction measuring chambers 5.1 and 5.2 and the winner of 6 flow rates are installed. Corona electrodes 3.1 and 3.2 are connected to the output of a pulsed voltage source 7, and electrodes 4.1 and 4.2 to the outputs of sources 8.1 and 8.2 of a constant voltage, respectively. The control input of the pulse source 7 voltage is connected to the output of the clock generator 9, the control input of the source 8.1 is connected to the output of the counter 10.1. Induction chambers 5.1 and 5.2 are connected to the inputs of the integrating amplifiers 11.1 and 11.2, the outputs of which are connected to the inputs of the comparator 12 directly and to the body of the device through the closing contacts of the keys 13.1 and 13.2. The output of the comparator 12 is connected to the control inputs of the keys 13.1 and 13.2 and to the installation inputs of zero counters 10.1 and 10.2. The counting inputs of the counters 10.1 and 10.2 are connected to the output of the clock generator 9, and the resolution input of the counter 10.1 is connected to its output. One input of the comparator unit 14 is connected to the output of the counter 10.2, and the other to the threshold setter 15. The output of the comparison unit 14 is connected to the signal to the lysator 16.

Способ реализуетс в данном устройстве следующим образом.The method is implemented in this device as follows.

Поток аэрозол из контролируемого объема пропускаетс через ггзо57 2A stream of aerosol from the volume being monitored is passed through the facility. 2

ход 1 с помощью побудител 6 расхода . Перегородка 2 раздел ет его на две части с равными расходами W. На электроды 3.1 и 3.2 от источникаmove 1 with the help of the prompting 6 flow. Partition 2 divides it into two parts with equal costs W. On electrodes 3.1 and 3.2 from the source

7 подаетс импульсное напр жение, амплитуда которого превышает потенциал зажигани коронного разр да, а частота следовани определ етс тактовым генератором 9. На выходах7, a pulse voltage is applied, the amplitude of which exceeds the ignition potential of the corona, and the frequency is determined by the clock generator 9. At the outputs

счетчиков 10.1 и 10.2 в начальный момент времени, по сигналу с выхода компаратора 12 устанавливаетс сигнал логического нул . С выходов источника 8.1 и 8.2 на сетчатыеcounters 10.1 and 10.2 at the initial moment of time, the signal from the output of the comparator 12 is set to a logical zero signal. From the outputs of source 8.1 and 8.2 to the net

электроды 4.1 и 4.2 подаютс фиксированные потенциалы U и U соответственно , причем ,где К ; 1 . Во врем импульса коронного разр да в разр дных промежутках генерируютс ионы, которые за счет электрических полей, создаваемых потенциалами и и Uj, выт гиваютс через электроды 4.1 и 4.2,в зоны ионизации обеих частей потока. Б каждой зонеelectrodes 4.1 and 4.2 are supplied with fixed potentials U and U, respectively, moreover, where K; one . During a corona discharge pulse, ions are generated in the discharge gaps, which, due to the electric fields created by the potentials and and Uj, are pulled through electrodes 4.1 and 4.2 into the ionization zones of both parts of the flow. B each zone

ионизации обеспечивают одинаковую посто нную ионную проводимость, условием которой вл етс отнощениеionization provide the same constant ionic conductivity, the condition of which is the ratio

иand

const, где I - ионный ток вconst, where I is the ion current in

зоне зар дки. При настройке это условие обеспечивают, задава ток I, равным к 1 , например, за счет рассто ни между коронируемыми электродами и в дальнейшем его вьшолн ют путемcharge zone. When adjusting, this condition is provided by setting the current I equal to 1, for example, due to the distance between the corona electrodes and later on it is fulfilled by

стабилизации потенциалов этих электродов . Частицы аэрозол , проход через зону ионизации, приобретают электрический зар д, складывающийс из диффузионной и дрейфовой составл юш их.stabilize the potentials of these electrodes. The aerosol particles, the passage through the ionization zone, acquire an electric charge, which is composed of diffusion and drift components.

Диффузионна составл юща зар да каждой частицы однозначно определ етс значением ионной проводимости, а дрейфова - напр женностью электрических полей в зонах ионизации,The diffusion component of the charge of each particle is unambiguously determined by the value of ionic conductivity, and the drift component is determined by the strength of the electric fields in the ionization zones,

т.е. потенциалами U различными дл каждой части потока. За счет импульсной генерации ионов в потоке формируютс пачки зар женных частиц , которые, проход через индукциошше камеры 5.1 и 5.2, создают наведенные зар ды, регистрируемые и интегрируемые усилител ми 11,1 и 11.2. Число пачек п соответственно врем зар дки t первой части потока задают посто нным. После прохождени п-й пачки в первой части потока на выходе 10.1 формируетс сигнал логической единицы, отключающий источник 8.1 напр жени и прекращающий счет импульсов зтим счетчиком. На выходе интегрирующего усилител 11.1 запоминаетс уровень напр жени , пропорциональный объемному зар ду всех п пачек зар женных частиц, прошедпгах в первой части потока за врем t ионизации. Врем ионизации t определ етс частотой t тактового генератора 9, скважностью импульсов -О и числом импульсов п, а именно t -р-т . Объемный электрический зар д определ етс выражением Q J3Wt,(1) где j5 - плотность объемного зар или с учетом плотности р диффузио ной и плотности р. дрейфовой составл ющих объемного зар да опреде л етс выражением Q ( Д + PJ) Wt. (2) Объемный электрический зар д, прош ший во второй части потока, с учет выражени (2), определ етс формул Q ( Я, + к р ) Wt, где Т - врем ионизации частиц во второй части потока. Поскольку ионна проводимость в обеих част х одинакова, а напр женность электрического пол во второй части потока меньше,то пло ность объемного электрического зар да в нем ниже за счет в К раз меньшей дрейфовой составл ющей, а врем Т зар дки до получени рав ного зар да больше. Общий объемны зар д аэрозол , прошедший во второй части потока, контролируетс интегрирующим усилителем 11.2. При напр жении на его выходе, равном напр жению на выходе усилител 11.1, что соответствует равенству объемных электрических зар дов, пр шедших в каждой части потока, срабатывает компаратор 12. На выходе компаратора 12 по вл етс сигнал логической единицы, который устана ливает в исходное состо ние счетчика 10.1 и 10.2, с помощью ключей 13.1 и 13.2 обнул ет выходы интегрирующих усилителей 11.1 и 11.2. Отношение времен ионизации равных объемных зар дов двух частей 574 потока аэрозольных частиц при.фиксированном отношении напр женностей электрических полей К однозначно определ етс соотношением плотностей диффузионной и дрейфовой составл ющих объемных зар дов 4 Как следует из выражений ( 2) и (3), отношение времен ионизации выражаетс формулой В рассматриваемой реализации способа оно определ етс числом импульсов га, прошедших через счетчик 10.2 до момента срабатывани компаратора 12, поскольку врем зар дки t в первой части потока посто нно. Это число т, характеризующее отношение времен ионизации, сравниваетс числом, записанным в задатчике 15 порога, характеризующем отношение времен ионизации дл фонового аэрозол .При возникновении пожароопасной ситуации резко возрастает концентраци вьюокодисперсного аэрозол , при этом увеличиваетс отношение d плотностей диффузионной и дрейфовой составл ющих зар дов, а отношение времен ионизации стремитс к единице. При достижении наперед заданного значени порога с блока 14 сравнени выдаетс команда на сигнализатор 16. В следующем цикле измерени устройство работает аналогичным образом. В предлагаемом способе по сравнению со способом-прототипом повышаетс достоверность обнаружени пожароопасной ситуации за счет определени соотношени концентрацией высокодисперсной и грубодисперсной фракций аэрозол в широком интервале размеров. Сравнению подвергаютс фракции аэрозол от субмикроскопических до дес тых долей мкм и грубодисперсна фракци с большими размерами частиц. При этом в указанную высокодисперсную фракцию входит практически весь интервал размеров частиц , образующихс при термоокислительной деструкции различных материалов . На результаты измерени в меньшей степени сказываетс укрупнение частиц при их коагул ций. Предлагаемый способ позвол ет увеличить контролируемые объемы при использовании е 5118255.7 4 маломощных побуди- применением более простых TPV е./Та „- -е -:.- - --those. the potentials U are different for each part of the flow. Due to the pulsed generation of ions in the flow, packs of charged particles are formed, which, passing through the induction chamber 5.1 and 5.2, create induced charges registered and integrated by amplifiers 11.1 and 11.2. The number of packs n, respectively, the charging time t of the first part of the stream is set constant. After the p-th packet passes in the first part of the stream, a logical unit signal is generated at output 10.1, turning off the voltage source 8.1 and stopping the counting of pulses with this counter. At the output of the integrating amplifier 11.1, the voltage level, proportional to the volume charge of all n packs of charged particles, is stored in the first part of the flow during the ionization time t. The ionization time t is determined by the frequency t of the clock generator 9, the pulse ratio -O, and the number of pulses n, namely t-p-m. The volume electric charge is defined by the expression Q J3Wt, (1) where j5 is the density of the volume charge, or taking into account the density p and the diffusion density and density p. The drift component of the volume charge is determined by the expression Q (D + PJ) Wt. (2) The volumetric electric charge passed in the second part of the flow, taking into account expression (2), is defined by the formulas Q (I, + K p) Wt, where T is the ionization time of the particles in the second part of the flow. Since the ionic conductivity in both parts is the same, and the electric field intensity in the second part of the flow is less, the volume of the volume electric charge in it is lower due to K times less drift component, and the time T of charge to equal charge yes more. The total volumetric charge of the aerosol passed in the second part of the stream is controlled by the integrating amplifier 11.2. When the voltage at its output is equal to the voltage at the output of amplifier 11.1, which corresponds to the equality of the volume electric charges transmitted in each part of the flow, the comparator 12 is triggered. At the output of the comparator 12 a signal of a logical unit appears, which sets the initial the state of the counter 10.1 and 10.2, using the keys 13.1 and 13.2, zeroed the outputs of the integrating amplifiers 11.1 and 11.2. The ratio of the ionization times of equal volume charges of the two parts 574 of the flow of aerosol particles at a fixed ratio of the electric field strengths K is uniquely determined by the ratio of the diffusion and drift densities of volume charges 4 As follows from expressions (2) and (3), the ratio of times ionization is expressed by the formula In the implementation of the method under consideration, it is determined by the number of pulses τa passed through the counter 10.2 before the operation of the comparator 12, since the charging time t in the first part of the flow is standing up This number, characterizing the ratio of ionization times, is compared with the number recorded in threshold setter 15, which characterizes the ratio of ionization times for background aerosol. When a fire hazard situation occurs, the concentration of dispersion aerosol sharply increases, and the ratio d of the diffusion and drift densities of charge increases, and the ratio of ionization times tends to unity. When the predetermined threshold value is reached from the comparison unit 14, a command is issued to the detector 16. In the next measurement cycle, the device operates in the same way. In the proposed method, in comparison with the prototype method, the reliability of the detection of a fire hazard situation is increased by determining the ratio of the concentration of the fine and coarse dispersed aerosol fractions over a wide range of sizes. The aerosol fractions from submicroscopic to the tenth of a micron and the coarse fraction with large particle sizes are compared. At the same time, the said highly dispersed fraction includes almost the entire range of particle sizes formed during the thermo-oxidative degradation of various materials. The measurement results are less affected by the enlargement of particles during their coagulation. The proposed method makes it possible to increase the controlled volumes when using e 5118255.7 4 low-power incentives to use simpler TPV e. / Ta „-e -: .- - - -

Claims

METHOD FOR DETERMINING A FIRE AND HAZARDOUS SITUATION, based on measuring the ratio of two parameters of the flow of aerosol particles, determined by the concentrations of two different fractions, characterized in that, in order to increase the reliability of detection, fire hazard situation, the flow is divided into two parts with equal costs, the particles are ionized in both parts of the stream with the same ionic conductivity in the ionization zone and at different values of the electric field strength, and the ionization time in one part of the stream is chosen standing They record the space charge and, in the other, measure the ionization time necessary to obtain an equal space charge, then determine the ratio of the time

SU ,,., 1182557