ПОЖАРНО-ТЕПЛОВОЙ ИЗВЕЩАТЕЛЬ С УСТРОЙСТВОМ САМОКОНТРОЛЯ

Полезная модель относится к технике пожарной безопасности, а именно - тепловым пожарным извещателям и может быть использована для обнаружения пожара по повышению температуры окружающей среды в месте установки извещателя.
Предпочтительнее ее использование для контроля температуры в замкнутых объемах: большие топливные баки, цистерны на железных дорогах и автопоездах для перевозки горючесмазочных материалах, танки на морских судах, атомные реакторы на суше и на море, особенно при жестких температурных условиях эксплуатации.
Общей проблемой всех известных пожарно-тепловых извещателей, особенно в замкнутом объеме, является проверка их на надежность, т.е. работоспособность в заданное время. Если противопожарные теплоизвещатели, расположенные в помещениях легко проконтролировать, то в замкнутом объеме это уже проблема.
Общеизвестно, что в настоящее время их контроль осуществляется при регламентных работах (РР) или при техобслуживании (ТО) при снятии извещателя с рабочего места и проверке его на специальной контрольно-проверочной аппаратуре (КПА). Это уже довольно сложно и технически и по времени и стоит довольно дорого, когда много извещателей.
Ближайшим аналогом является патент РФ на изобретение №2275687 «Тепловой пожарный извещатель», содержащий три канала термочувствительных элементов с разными тепловыми инерционностями - ПРОТОТИП.
Недостатком является недостаточная надежность при жестких условиях эксплуатации, особенно температурных, т.к. применены терморезисторы в качестве чувствительных датчиков, а они как известно очень нестабильны и при больших температурных градиентах (пожар при минусовой температуре) имеют большой разброс выходных параметров.
Технической задачей предлагаемой полезной модели является повышение надежности, т.е. сохранение своих основных характеристик в установленных пределах при определенных заданных условиях эксплуатации.
Технический результат достигается за счет введения многоканальности извещателя с перекрестными сечениями самоконтроля между каналами.
Для решения этой задачи предлагается пожарно-тепловой извещатель с элементами самоконтроля, содержащий три чувствительных элемента и устройство управления, отличающийся тем, что в него введены три кворум-элемента и сигнальный светоиндикаторный диод со следующими соединениями: первый чувствительный элемент соединен с первыми входами всех трех кворум-элементов, второй чувствительный элемент - с вторыми входами всех трех кворум-элементов, третий чувствительный элемент - с третьими входами всех трех кворум-элементов, а выходы первого, второго и третьего кворум-элементов соединены с первым, вторым и третьим входами устройства управления, первый выход которого соединен с сигнальным светодиодом, второй выход - с шлейфом сигнализации; чувствительные элементы могут быть выполнены на терморезисторах, термопарах, р-n переходах, ИМС фирмы DALLAS или на других ИМС, в том числе заказных.
На чертеже показана структурная схема полезной модели, на которой изображено: 1, 2 и 3 - первый, второй и третий чувствительные элементы (датчики температуры) соответственно; 4, 5 и 6 - первый, второй и третий кворум-элементы (мажоритарные схемы выбора среднего) соответственно; 7 - управляющее устройство УУ (микроконтроллер); 8 - сигнальная лампочка (свето-диод); 9 - шлейфы сигнализации.
Шины питания и источник питания условно не показаны.
Структурная схема имеет следующие соединения.
Выходы первого, второго и третьего чувствительных элементов соединены с первым, вторым и третьим входами каждого из трех 4-6 кворум-элементов, выходы которых соединены с первым, вторым и третьим входом УУ7, первый выход УУ7 соединен с шлейфом сигнализации 9, а второй выход - с сигнальным светодиодом.
Полезная модель работает следующим образом.
Первый, второй и третий чувствительные элементы замеряют температуру внутри какого-то замкнутого объема, например бака с горючим, для чего они помещены с внутренней стороны - стенки бака изолированно от жидкости наполненного бака, например, помещены в стальную трубку с наполнителем из теплопроводящей диэлектрической пасты. Постоянное напряжение, пропорциональное температуре, передается во внешнюю часть стенки бака в электрическую часть извещателя. При нормальной работе всех чувствительных элементов 1-3 их выходные напряжения, пропорциональные температуре измеряемой среды равны между собой, следовательно на выходах кворум-элементов 4-6 напряжения также равны.
При повышении температуры выше допустимого порога (порог задается в УУ7) напряжения на выходах всех трех чувствительных элементов также повышается (увеличиваются) и при превышении допустимой величины срабатывает компаратор в УУ7 и выдается сигнал тревоги через шлейф сигнализации 9 на пульт оператора. УУ7 может быть запрограммировано таким образом, что сигнал тревоги выдается при его срабатывании от одного из трех чувствительных элементов, либо двух, либо всех трех. Выход первого чувствительного элемента поступает на первые входы каждого из трех кворум-элементов 4-6, выход второго - на вторые входы, выход третьего - на третьи входы. При исправной работе каждого чувствительного элемента 1-3 напряжения на их выходах равны между собой (с погрешностью измерения). В действительности они всегда немного разняться, а кворум-элементы 4-6 выполнены электрически т.о., что из трех входных напряжений они выбирают среднее. При неисправности одного из трех чувствительных элементов его выходное напряжение будет отличаться от других и если отличается больше допустимой величины, то этот канал отключается, УУ7 выдает сигнал «снижение надежности» на светодиод 8, который начинает работать в проблесковом режиме, также этот сигнал передается на пульт оператора.
Но это не означает, что извещатель вышел из строя, он продолжает нормально функционировать и дальше, т.к. остались два канала чувствительных элементов. А вот при выходе из строя (неисправности) еще одного канала появится расхождение в их напряжениях и тогда, если это расхождение больше определенной величины - порога, то УУ7 выдает сигнал полного отказа, который также передается на пульт оператора и загорается непрерывным светом светодиод 8.
УУ7 может быть настроено (иметь опцию) на скорость изменения напряжения с чувствительных элементов и если она также больше допустимой величины, то также появляется сигнал тревоги.
Таким образом видно, что построенная по предлагаемой схеме полезная модель пожарно-теплового извещателя обладает явными преимуществами перед существующими за счет непрерывного самоконтроля, что позволяет отказаться от регламентных работ по ТО, а следовательно значительно удешевляет обслуживание, а главное повышает надежность извещателя на 2 порядка, т.к. вероятность последовательного отказа всех каналов ничтожно мала и равна произведению вероятности их отказов.
Так если вероятность отказа одного канала примем (по расчетам) 0,098 за один год, то суммарная вероятность отказа трех каналов равна
0,098·0,098·0,098=0,001
Схемное решение извещателя может быть выполнено «россыпью» на отдельных серийно выпускаемых ЭРЭ и ИМС, например, чувствительные элементы на р-n переходах, термопарах, специализированных микросхемах (фирма DALLAS), кворум-элементы на ИМС серии 1100, УУ7 на микропроцессорах или микрокалькуляторах очень многих фирм; Jntel, Ziloc и пр.
Но самый лучший вариант это выполнить извещатель на заказной СБИС, что сведет к минимуму количество элементов.
Следует заметить, что описанная трехканальная схема наиболее перспективна для контроля ответственных режимных объектов, а для менее ответственных можно применить двухканальную схему, тогда не нужно применять кворум-элементы, достаточно в УУ применить схему сравнения с контролем градиентов изменения напряжений по каждому каналу.