VESDA主动式空气采样早期报警系统方案介绍.doc

VESDA主动式空气采样早期报警系统方案介绍一、系统设计方案符合中华人民共和国之条例及规范包括： 建筑设计防火规范GBJ16-98 火灾自动报警系统设计规范GB50116-98 火灾自动报警系统施工及验收规范GB50117-98 VESDA空气采样烟雾探测系统设计、施工验收技术条件Q/HYC001-1999 建筑平面图二、VESDA通过的论证VESDA产品已通过ISO9002质量体系标准认证，产品的设计均满足国际消防和安全标准，该公司与国际认可组织合作，正根据下列标准进行生产。 NTC：中国 SSL：澳大利亚和新西兰（AS1603.8-1996） UL：美国（UL268-1996.12） ULC：加拿大（UL268-1996.12） FM：美国（FM3230-3250，FM3280） LPC：英国（CEA GEI 1-048） AFNOR：法国（NFS61-950） 由于VESDA早期烟雾探测系统已得到上述机构的认可，因此我们可在世界各地安装和使用该系统。三、VESDA设备技术指标： 1.系统规格 供电电压：18-30V DC 电源功耗：5.7-11W（静态，报警状态时加1.3W） 电流消耗：240VmA（报警状态时加50Ma） 环境温度：00C-390 C（探测器环境温度）-200C -600C（采样区温度） 相对湿度：10-95%（无露点） 探测器灵敏度：（0.005-20%obs/m） 探测器保护面积：200m2 （最大） 采样管网：200M （四报管组合长度，若使用单管时，其长度可达100M） 信号输出：30VDC，2A（C型，7个继电器输出） 体积：350mmX225mmX125mm（探测器主机） 140mmX150mmX90mm（远程显示部件） 19“ X3UX4”（ 19”集中显示机架） 重量：4kg（带显示和编程模块的主机） 1kg（带显示模块的远程显示部件） 4kg（不带电池的智能电源） 一个VESDA网容纳的最大部件数：2502.VESDA设备主要特点：（1）灵敏度高，探测范围宽VESDA 系列产品，按灵敏度分为三个等级，即：0.01%obs/m/、 0.02%obs/m、 0.005%obs/m 传统的烟感报警器灵敏度为： 20%obs/m 因此，该系列产品比目前国内外普通使用的传统烟感报警器的灵敏度高几百倍到千倍。 该系统探测范围宽，可达0.005%obs/m20%obs/m；分为四级报警，且各报警的阈值可根据应用环境进行调节。 （2）主动、连接采样，应用范围广阔传统烟感探头为被动淹没型，安装位置受到限制。必须安装到吊顶下或烟雾易聚集之外，才能正常发挥作用。而VESDA系统采用了高效抽气机，经由采样管网连续不断地抽取空气样本，对其进行烟雾含量测定，由于是主动采样，采样点的设置非常灵活，可将采样点置于重点保护部位。如采用机械通风和空调机组的机房，可将采样点置于回风管内。上述情况若使用传统烟感探头就不适合。（3）具有智能调整和组网通讯功能：该系统实现了功能模块化，结构积木化。VESDA系统内各主机和功能模块间用RS485电缆连接组成一个VESDA环行网，便于集中监控。从网上的任一点都可与外界进行 连网通讯，每个主机都有自学习功能。自动记录和分析现场的各种参数，自动校准和调整自身的运行参数。（4）抗干扰能力强传统的烟雾探测器，其工作原理虽有不同，但都是由现场的探头将烟雾信息转变为电信号后，经导线传送到主机进行处理。电信号在传输过程中很容易受到干扰而产生漏报和误报现象。而VESDA系统不同：它在现场的探测点是经管道将含有烟雾信息的 空气样本传送到主机进行处理。这种方式不受电气干扰，消除了令人头疼的误报警现象。（5）安装调试简便、维护量小该系统的采样管网PVC管材，与主机无电气联系，维护量小。主机及功能模块间连网后，采用编程器对其进行编程。可对各种参数进行读取或调整，非常方便。 四、VESDA设备的工作原理 1.火灾发展过程起火必有烟，尽管在火灾的早期阶段烟雾量非常少（见下图）。由于激光型VESDA系统， 图一 火灾发展趋势图 采用主动抽气采样和高灵敏度探测技术，成功地实现了在火灾早期发出三级报警。由图可见，一场火灾的发生，从酝酿到产生高热大火，经历了四个阶段。从一级预警到三级一报警还都处于火灾发生的第一阶段。此时VESDA系统已发出了程度不同的三次报警，而目前普通使用的传统烟感报警器此时尚无反应。火情继续发展进入三级二报警区域后，传统的烟感报警器开始起作用。这时，火情也进入了临界状态，将顺序出现浓烟、闪燃、大火和强热、火灾形成。图中第一阶段为火灾萌发期，时间较长约为数小时。 2.早期报警思路 据统计，约有50%的火灾，是由现场工作人员，凭他们的感觉发现，并用现场的简单工具将其扑灭。为什么可以轻易灭火呢？关键是火源发现的早，使其没有进一步发展成火灾。从上节火灾发展趋势图可知，传统探测器的报警阈值都偏高，当其报警时火灾已进入临界状态。现场烟雾弥漫，留给人们查找火源的机会并不多，即便将火灾扑灭，也已造成一定程度的损失。VESDA系统的设计思路，正是建立在上述分析的基础上，对火灾早期产生的微量烟雾进行高灵敏度探测，视烟雾的多少，发出三种不同程度的早期报警，提醒人们有时间从容地查找火源并扑灭它。3.采用全新探测原理此产品的核心技术有两点：激光散射测量和粒子计数。当激光束照射到烟雾样本上时，由于烟雾粒子是球型的，于是就发了三维空间全方向的散射，而光接收器定位于接收球面的最有利位置，接收烟雾粒子的散射信号。此过程与人的视觉相仿，人有两个分离的光接收器一双眼，接收到略有不同的图象，经大脑处理形成三维视觉。同样，VESDA系统也有两个分离的光接收器，其信号在微处理器中形成立体视觉。探测器中还有第三个光接收器，用以指示激光束的强度，以调节其辉度。4.采用主动抽气，适应各种环境VESDA系统借助于高效抽气机，通过防护区的管网，连续不断地抽取空气样本，经过滤器滤去灰尘，进入激光分析室，进行分析和测量，完成光电转换。其工作原理见下图：图二 VESDA工作原理图5.VESDA系统的工作示意火灾早期产生的微量烟雾，单凭人的感官是不易发现的。故VESDA系统必须有很高的灵敏度，才能实现早期报警。VESDA系统采用主动抽气方式，利用高效抽气机把空气样本抽至探测腔进行测量，VESDA系统与传统探测方法相比，具探测结果和响应时间不受环境气流的影响。象计算机信息中心、电信部门的交换机房，都有大型空调机组。机房内空气流动强烈，传统的烟感探测器这时不易达到它的报警阈值,而VESDA系统却非常适合这种场合.(见下图)图三VESDA空气采样系统采样示意图美国IR资料报告IM.17.10“电子数据处理系统”中提出:“对任何极易引起巨大损失的机构，推荐采用空气采样型超灵敏检测系统。该系统能够远在可见的人信号出现前检测和警告火情”为了与光电式和电离式典型烟尘测试相对比,进行了VESDA烟尘检测系统的响应测试:结果表明:VESDA检测发烟火,情的响应时间和提早检测能力均显著提高。6.工作流程保护区内空气样本经过采样入口,总成进入高效抽气机,拍气机把空气样本送进两级过滤器,经过一级过滤后,粒子自径达于20微米的粉尘粒子被滤掉,空气一部分进入二级过滤后,一部分送入激光探测腔,有探测腔内的三元散射光分析元件,将激光探测腔内的粒子进行三维成像分析,在进行光电转换 将光信号户转换成电信号,此时若发现空气样本中有烟雾成份,探测器会先将 所有进气孔关闭,再逐个打开,分别提取孔样本,以判断烟雾式从那个管采杆进米的。例如若发现是从采样管进来的烟雾粒子,则探测器会自动延长空气采 样时间,以确定是不是火灾信息,若是火灾信息,则由光信号转换成电信号送给显示单元,显示单元通过光柱和数码管方式很直观地指示场前的烟雾量,当烟雾量不断增加,则会继续二级、三级、四级报警,四级报警时相应的继电器 动作,启动灭火装置、排烟装置等受控设备。另一部分空气样品经过二级过滤, 将直径大于0.3微米的粒子过滤拌,成为洁净空气,洁净空气被送入激光腔,高速冲刺探测腔内部件,使其保持洁净状态,因此,VESDA系统保证10年不用清洗维护。图四光散射的工作原理五.VESDA系统的构成 1.功能模块化 VESDA系统原先也是所有功能集中在一台机器上,某些情况下,许多功能重复配置造成浪费。激光型VESDA采用了新的思路,将主要的功能部分模块化。 分为探测器、显示器、编程器,以及PC LINK和高级接口等功能模块。在实际工程中,按系统功能的要求自己配置所需的模块,避免了因功能重复带来的浪费, 降低了系统造价。模块间用RS485电缆连接组成环形网,可以非常灵活地实现信息共享和远程控制。 2.结构积木化VESDA系统硬件设计的一个最大特色,是在硬件上-实现了积木化结构。主要体现在,探测器(主机)可以根据现场需求,随意配营编程器、显示器、 继电器板等。还可在值班室设置一集中显示控制屏。这个屏上可将需要的模块, 按次序集中在一证,使于观察和比较。 如VESDA网络连接图所示,每个部件上均有网络连接点,可通过信号线连接成一个环路。一个VESDA网可连接250点(部件),每两个部件问可达13公里,如果VESDA环路上的某一个部件出现故障,信号可由故障部件两边的部件发这回一个故障信号,这样使可确定出故障位置。3.VESDA环行连接网VESDA系统有标准计算机接口,使用软件对VESDA网上的所有部件进行编程、调试和维护,实现集中管理。VESDA系统可储存:18000条最新信息,查找这些信息,可了解仪器的运行状态状态和人情发展的轨迹。此外VESDA系统还可以用RS485接口或其附加接口与其他系统相连,实现远程监控。 图五VESDA空气采样系统联网示意图VESDA系统有一套灵活的编程手段,可用固定式、手持式编程器或计算机 进行编程。通过编程实现自学习、自校准等功能。激光型VESDA系统,是一个模块化的积木式系统。系统内主要有以下几种功能模块(部件):探测器、编程器和显示器。 根据现场要求,选择不同的模块(部件),可组成功能不同的系统。各模块(部件)间用RS485电缆相连,组成一个VESDA网,应用编程器对网内各部件进行配置及参数设置,即组成一个完整系统。4.采样管网VESDA系统的另一主要部分是采样管网。采样管网与探测器的抽气机连在一起,将空气经各采样点抽到探测器中,进行烟雾含量测定。每台探测器带有一至四根采样管,其总长度(四根管的组合长度)不超过200M覆盖的保护区域面积最大为2000M2。采样方式分为扫描型和非扫描型两种:非扫描型采样即为多根采样管同时抽气,在探测器中不分辨采样管号。扫描型采样是在达到阈值时只开放一条采样管抽气,在探测器中可以分辨出每条采样管所在区域的烟雾状况。六.设备组成及功能系统由25PVC采样管及采样孔、探测器、集中显示器、编程器、VESDA电源、网络插件等部件组成。VESDA空气采样烟雾探测系统为模块化设计,包括:探测器、显示器、编程器、网络插件等部件,探测器为积本式结构,可根据具体情况单独使用或与显示器、编程器组合使用,显示器、编程器也可放在中心控制室进行集中管理。探测器有四级报警阈值,分别对应告警(Alert),行动(Action),火警l(Fire1):火警2(Fire2),各阈值响应范围可根据现场实际情况任意调节,其报警阈值的设置范围是0.005%一20%OBS/m,本探测单元有自动学习功能,可经过15分钟,最长达14天对环境的适应,自动收集记录所处环境标准信息,自动调整各级报警阈值。系统可单独记录18000个事件,如报警、故障及操作信息。扫描型探测器单元,探测器单元分四个空气采样管路,对应四个报警区域,各报警区的灵敏度可分别设置,也可统一设置。各探测单元通过网络插件组成VESDA网络,网络上编程器可对任何一个探测器进行编程操作。(如设定阈值,脱离总线等操作),集中显示器可显示出网上任何一个探测单元的现场烟雾浓度和记录等信息。各探测单元都有7个可编程控制继电器,通过编程可设成不同用途,如控制灭火设备、风机或风阀等。空气采样标准采样方式,选用25优质PVC管,连接件为定制部件以保证各接头的气密性,弯头采用R=150mln的大弯头,采样孔孔径为3mm,采样孔部件为特制部件。l)VESDA显示器用于显示VESDA探测器的工作情况。用国际标准(3U)19寸框架将三或四台探测器专用显示器组合在一起进行远程显示。一个显示器显示一个探测器的信息。2)VESDA编程器LCD编程器是系统运行的基础,用于编制与修改探测器的报警参数与出厂设置,对各个探测器进行远程编程。3)VLS-600探测器其内部一个高效能的抽气泵通过空气采样管(四根)对保护区内的空气进行取样(保护面积2000平方米),每根进气管都设有一个气流感应器来检测管内的气流变化,空气样品在过滤后,送入探测器内置的激光探测室,分析抽取气体中的烟雾粒子的浓度,实现报警。探测器的状态及所有的操作维修和故障事件均能传送到远程显示器和GCC,并具有7-12个可编程的继电器输出,用于现场的信号移报。4)VLP-400探测器其内部一个高效能的抽气泵通过空气采样管(四根)对保护区内的空气进行取样(保护面积2000平方米),每根进气管都设有一个气流感应器来检测管内的气流变化,空气样品在过滤后,送入探测器内置的激光探测室,分析抽取气体中的烟雾粒子的浓度,实现报警。探测器的状态及所有的操作维修和故障事件均能通过VESDANET传送到远程显示器和GCC,并具有7-12个可编程的继电器输出,用于现场的信号移报。5)VLC-505小型激光探测器其内部一个高效能的抽气泵通过空气采样管(二根)对保护区内的空气进行取样(保护面积500平方米),每根进气管都设有一个气流感应器来检测管内的气流变化,空气样本在过滤后,送入探测器内置的激光探测室,分析抽取气体中的烟雾粒子的浓度,实现报警。探测器的状态及所有的操作维修和故障事件均能通过VESDANET传送到远程显示器和GCC,并具有3个可编程的继电器输出,用于现场的信号移报。七.系统设计方案:本设计方案根据贝岭厂方所提供的VESDA系统设置位置表,在所需设置的VESDA探测器部位,结合VESDA探测器各类型号的特点及功能作了具体的设计。本设计方案包括了贝岭新厂一期所需提供保护部位:在控制部分包括了与消防主机联网、CRT图文显示中心、打印机;在电源配置方面,做到了在220V电源断电的情况下,各探测器及显示器工作8小时。因此,该方案是贝岭新厂火灾报警系统的一个重要组成部分。岭新厂需要VESDA-h保护的区域主要在主f房、配电房及弱电控制中心等。在RAP回风口,配置了8台激光增强型探测器,整个洁净房一旦有烟雾异常,8台探测器即能发出报警信号。在RAP的WCVD-1、WCVD-2、PECVD斗机器的格子梁下方面己置了一台VLS扫描型探测器,对这三台机器分别进行抽气探测,一旦有异常情况,即能发出报警信号。FAB的MI-l,用一台VLC小型探测器,探测机器内部的空气数值,以保护该机器;在HI-1、HEI-1、CS1-CS4,4台机器,用一台VLS扫描型探测器,分别采集和探测4台机器内部的空气,以保护该4台机器;在CS-1、cs-2,用一台VLS扫描性探测器分别采集和探测2台机器内部的空气,以保护该处2台机器;CS-6、CS-7、CS-8、CS-10,用一台VLS扫描型探测器,分别采集和探测4台机器内部的空气,以保护该4台机器。在生产层的高架地板回风处:在WAT&0QA、FUTURECMP、GOWNROMM、TCRAREA、CMP这5间房的回风处,各安装一台VLP,增强型激光探测器,以保护这5间房;在WS/IQA&RETICLEROOM的回风处,安装一台VLS扫描型探测器,采集和探测房间的空气,以保护该房间。在弱电中心的吊顶上,安装一台VLC小型探测器,以保护该中心。在控制中心,空调回风处,吊顶上安装一台增强型激光探测器,以保护控制中心。在FAB1F变电站(A号),安装3台扫描型探测器和1台小型探测器,分别采集各配电柜内的空气,保护该处的配电柜;在CUB1F变电站(C号),安装1台VLS,分别采集和探测配电柜内的空气,以保护该西己也柜;但CUB1F水处理变电站(C号),安装1台VLC;在CUB2F变电站(C号),安装1台VLS;在CUB3F(C号),安装2台VLS,分别采集和探测该处的空气;在OFFICEBUILDING2F(D号),安装1台VLC,采集和探测配电柜内的空气;在OFFICEBUILDING2F(E号),安装1台VLC,采集和探测配电柜内的空气。在RAPGOWNROOM回风处,安装1台VLC,采集和探测该房间的空气,以保护该房间。在消防控制中心设置9个19英寸框架,以安装33台显示器、一个编程器和一个VESDANET。设置7个中继器箱(600x380x100m)内共装25块能美S模块,作为移报信号给能美主机。每台显示器对应一个VESDA探测器,每个探测器的烟雾值都能具体在显示器上显示,当烟雾值一旦超过设定值,显示器即能发出声光报警,同时探测器上方的声光报警器也发出声光报警,并把报警信号送到能美消防报警主机,以便及时采取措施,VESDANET通过PCLINK与VESDA图文显示中心连接。VESDA图文中心采用澳大利亚VSM3正版软件(中文版)能做到以下特点:监控整个VESDA系统远程通知远程询问智能实时烟雾趋势分析外语支持对所有事故的迅速确认全面的事故记录中央系统配置综合的报告生成楼层平面图及系统外观图u直观的在线帮助所设置的编程器对33台探测器随时设定报警值,以便对VESDA探测系统进行更好的管理。在整个VESDA系统中,共设置了12台VLS扫描型探测器;14台VLP增强型探测器;7台VLC小型探测器;33套显示器;1套编程器;1套图文显示中文(带打印机);12台5A带UPS的直流电源。八.配线要求:本系统采用的是ZR-RVSP(21.5)的屏蔽双绞线(Rs-485主信号线)。ZR一RVS(22.5)的双绞线(电源线)。空气采样管采用ABS管(中美合资)。所有线路穿管均符合现行消防规范要求。 VESDA 探测系统布置 在本设计方案中，根据贝岭厂的实际情况，共设置33套VESDA主动抽气式烟雾探测器。分别设置如下：整个VESDA系统共配置DC24/5A浮充带备电6小时以上的电源12台，其具体分配如下： No：1 No：4 1台 （5A） No：5 No：8 1台 （5A） No：9 No：10 1台 No：11 No：14 1