光電火災(zāi)煙感探頭工作原理和誤報(bào)故障原因

我司火災(zāi)探測(cè)器清洗廠是經(jīng)蘇州市消防行業(yè)主管部門批準(zhǔn)備案的探測(cè)器專業(yè)清洗廠，專業(yè)從事火災(zāi)探測(cè)器清洗工作。公司成立于1998年，是成立的從事放射性清洗的火災(zāi)探測(cè)器專業(yè)維護(hù)廠家。在十年的企業(yè)實(shí)踐歷程中，完成火災(zāi)探測(cè)器清洗為何要清洗？
      火災(zāi)探測(cè)器可以形象的比喻為現(xiàn)代建筑消防系統(tǒng)的哨兵，在火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)正常運(yùn)行狀態(tài)下，“哨兵”的執(zhí)勤狀態(tài)不能有一絲倦怠，稍微的疏忽和大意都會(huì)給整個(gè)系統(tǒng)帶來(lái)無(wú)法想象的惡果，最終導(dǎo)致自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)所保衛(wèi)的整座建筑毀滅在一個(gè)生病“哨兵”身上。
    一個(gè)終日緊張工作的人，定期進(jìn)行體檢，及早期發(fā)現(xiàn)病患和實(shí)施治療后，以更高的工作質(zhì)量重新投入工作，這一做法肯定會(huì)得到讀者的認(rèn)同，同樣的道理一只火災(zāi)探測(cè)器從生產(chǎn)廠生產(chǎn)出來(lái)，既被安裝在“哨兵”崗位上，開始長(zhǎng)期“服役”的過程。據(jù)北京市場(chǎng)調(diào)查結(jié)果，在線運(yùn)行的探測(cè)器，最早可追溯到1980年，其“老、弱、病”的情形不難想象，公安部93年7月制定實(shí)施的《火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)施工驗(yàn)收規(guī)范》明確規(guī)定了對(duì)探測(cè)器進(jìn)行“體驗(yàn)”的周期和“治療”的標(biāo)準(zhǔn)（詳見文后附錄），如此做法，正是為了正確指導(dǎo)和科學(xué)的規(guī)范火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)用戶正常運(yùn)行火險(xiǎn)防衛(wèi)系統(tǒng)，確保國(guó)家和集體財(cái)產(chǎn)安全。
    火災(zāi)探測(cè)器為什么要進(jìn)行定期的清洗維護(hù)和檢測(cè)標(biāo)定呢？這要從火災(zāi)探測(cè)器的工作原理和設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)兩個(gè)角度談起。
    火災(zāi)探測(cè)器是傳感器大家族中的一個(gè)特殊分支，現(xiàn)在使用較多的煙霧傳感器（分離子感煙式和光電感煙式兩類）、紅外感光傳感器和感溫傳感器。其中煙霧傳感器應(yīng)用數(shù)量最多，應(yīng)用場(chǎng)合最為廣泛，約占比例在90%以上，是我們將之比喻為“哨兵部隊(duì)”的主要組成部分。
    煙霧傳感器不管是離子式還是光電式都有一個(gè)共同特征，既“機(jī)電一體化設(shè)計(jì)”。在眾多國(guó)內(nèi)外廠家的產(chǎn)品中，電子電路有著千變?nèi)f化的差別，但機(jī)電一體化設(shè)計(jì)的煙霧檢測(cè)室卻是各個(gè)廠家共同遵循的“不變點(diǎn)”，煙霧檢測(cè)室在離子感煙探測(cè)器中朮語(yǔ)稱為“電離室”，在光電感煙探測(cè)器中朮語(yǔ)為“光室”。我們將火災(zāi)探測(cè)器喻為“哨兵”煙霧檢測(cè)室則是“哨兵”的心臟，這是我們對(duì)探測(cè)器進(jìn)行“體檢”和“治療的關(guān)鍵部位。
    從結(jié)構(gòu)上看，煙霧檢測(cè)室既要做成煙霧很容易進(jìn)入的形式，又要防止昆蟲的進(jìn)入和多變氣流的影響，所以在感煙室的最外面設(shè)置了一層屏障，選用材料通常是中等目數(shù)的金屬網(wǎng)，在金屬網(wǎng)內(nèi)，就是組成煙霧檢測(cè)室的關(guān)鍵部件了，下面將離子感煙探測(cè)器和光電感煙探測(cè)器分開討論。
    在正常工作狀態(tài)下，放射源發(fā)出的射線電離了電離室的空氣，便有電流從A經(jīng)B流向C，這時(shí)電離室是一個(gè)典型的電阻元件。初始條件下，在B點(diǎn)的電位Vb。是相對(duì)穩(wěn)定的，當(dāng)煙霧進(jìn)入AB之間的檢測(cè)室時(shí)，電離狀態(tài)發(fā)生變化，導(dǎo)致AB之間的電阻阻值變化而BC組成的參照室因不感覺煙的存在，基本保持初始狀態(tài)不變根據(jù)歐姆定律；在B點(diǎn)上分壓值相應(yīng)變化，這一變化經(jīng)過電路放大，做為火警信號(hào)輸出，從而實(shí)現(xiàn)煙信號(hào)至電信號(hào)的轉(zhuǎn)變，這樣便非常容易理解電離室的工作原理了。
    在正常狀態(tài)下，B無(wú)法接收到A發(fā)射出的光信號(hào)，在煙霧進(jìn)入到光室后，由于煙粒子的“漫射“作用，使受光元件B接受到A的光信號(hào)，生產(chǎn)光電流，驅(qū)動(dòng)開關(guān)電路，同樣也實(shí)現(xiàn)了煙信號(hào)至電信號(hào)的轉(zhuǎn)變。
    火災(zāi)探測(cè)器要檢知煙霧信息，必須使得檢測(cè)室和檢測(cè)環(huán)境溝通，所以環(huán)境中的各種污染性氣體和積塵（氣溶膠）進(jìn)入檢測(cè)室是無(wú)法避免的，其對(duì)煙霧檢測(cè)室造成的工作條件的損壞是客觀的存在，這也正是從技術(shù)角度提出定期進(jìn)行清洗、保養(yǎng)的理論依據(jù)，污染和積塵對(duì)煙霧檢測(cè)室造成的影響如下表所示：
    污染部位 可觀察到的現(xiàn)象 導(dǎo)致后果
    防蟲網(wǎng) 污垢附著，堵塞網(wǎng)孔 減少通煙面積，失去報(bào)警功能.
    放射源 表面明顯變質(zhì)，銹蝕或積塵 放射源和腐蝕性氣體產(chǎn)生電化學(xué)反應(yīng)，射線總量減少或放射源被積塵遮蓋，電離作用部分或全部喪失，高頻率誤報(bào)警.
    電離室 極板積塵 增大電離室抗抗，引發(fā)誤報(bào)警.
    光室 結(jié)構(gòu)與光電元件積塵 1. 發(fā)射接受功能喪失，失去報(bào)警功能
    2. 在氣流作用下，引發(fā)誤報(bào)警.
    絕緣支架 積塵和腐蝕性氣體污染 絕緣阻抗大幅度下降，生產(chǎn)漏電流，破壞電路工作點(diǎn)，引發(fā)失報(bào)或誤報(bào).  
  煙感清洗原理：
  煙感火災(zāi)控測(cè)器是現(xiàn)代化消防設(shè)計(jì)中第一道非常重要的自動(dòng)監(jiān)視線，但控測(cè)器在使用過程中，由于放射性微壓在控測(cè)器內(nèi)電離室中的積累及環(huán)境中各種煙壓的影響和污染，改變了傳感元件——電離室的伏安特性，致使內(nèi)部報(bào)警電路失去正常功能，不能保証正常工作狀態(tài)，在遇有火災(zāi)發(fā)生時(shí)，控測(cè)器雖然感知煙粒子的存在，但響應(yīng)閥不能打開，影響火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的正常報(bào)警功能，以至發(fā)生嚴(yán)重的工作事故。 
目前國(guó)內(nèi)研制的感煙探?jīng)]器及國(guó)外的感煙探測(cè)器產(chǎn)品，均利用核物理的放射現(xiàn)象做為報(bào)警電路的工作原理。其主要結(jié)構(gòu)由兩個(gè)串聯(lián)的電離室組成(見圖1)。其中A、B為一對(duì)均能的放射源241Am， 通常情況下，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)將其中一個(gè)放射源B盡量封閉在一個(gè)電離室內(nèi)， 稱為基準(zhǔn)室或封閉室。而將另一個(gè)放射源A置于探測(cè)器感煙區(qū)域(通道)內(nèi)，稱為測(cè)量室或開放室。正常狀態(tài)下，電離室內(nèi)241Am化合物的放射作用電離了室內(nèi)空氣分子，產(chǎn)生了通過兩室的一個(gè)微微安的離子流。當(dāng)火災(zāi)初期……燃階段生成的煙霧進(jìn)入測(cè)量室時(shí)，煙的顆粒與離子相吸附時(shí)，由于離子質(zhì)量增加而使離子流動(dòng)性減慢（見圖2)，引起測(cè)量室電阻增加，從而使c點(diǎn)電位發(fā)生變化，此電位改變的訊號(hào)經(jīng)報(bào)警電路鑒別后輸出，給于中央控制器，完成報(bào)警過程。 
從以上對(duì)感煙探測(cè)器工作圓理印簡(jiǎn)單分析，可以看出，保持開放室放射源A的正常狀態(tài)是保証煙探測(cè)器靈敏度及可靠性的開鍵，放射源A受到的污染，是探測(cè)器產(chǎn)生誤報(bào)警印根源，探測(cè)器長(zhǎng)時(shí)間不進(jìn)行清洗維護(hù)，基準(zhǔn)電離室內(nèi)亦會(huì)沉積射線致成的微塵層，遮蓋井減弱241Am 的放射作用，導(dǎo)致基準(zhǔn)室工作在其特性曲線的非線性區(qū)域(見圖3)。這是異常危險(xiǎn)的，即探測(cè)器已感知火警而不發(fā)出火警信號(hào)! 
訖今為止，采用放射性同位素作為火災(zāi)探測(cè)器傳感元件的報(bào)警電路，仍被國(guó)內(nèi)外認(rèn)為是最為穩(wěn)定和準(zhǔn)確報(bào)警的電路，它的可靠性目前被認(rèn)為無(wú)法替代，這也正是它在眾多種類火災(zāi)控測(cè)器中所占比例最高的原因。但客觀上。避免控測(cè)器內(nèi)部的污染和積壓是不可能的。因此國(guó)家公安部制定了用清洗來(lái)恢復(fù)控測(cè)器可靠性的辦法，GB50166-92第4.3.3條規(guī)定控測(cè)器投入運(yùn)行2年以后，應(yīng)每3年全部清洗一遍，并做響應(yīng)……值及其它必要的功能試驗(yàn)。合格者方可繼續(xù)使用，不合格者嚴(yán)禁重新安裝使用。 

超聲汽相清洗簡(jiǎn)介 
超聲汽相清洗是把超聲波的空化效應(yīng)與有機(jī)溶劑的理化作用，有機(jī)結(jié)合起來(lái)的一種清洗技術(shù)。清洗過程中，工件并不浸在清洗劑中，而是……在溶劑蒸汽層中汽相清洗，利用清洗劑上的凝露與控測(cè)器表面污物發(fā)生溶解作用，并在重力作用下將污染帶走，有效的避免了二次污染，（常規(guī)清洗……液體中提出時(shí)，存在污物再次沾污清洗物的現(xiàn)象），這對(duì)要求高阻抗表面的控測(cè)電離室基座來(lái)……，提供了可靠的保証。 
控測(cè)器在專用清洗在線，經(jīng)過熱浸——超聲——噴淋——TES超聲一脫水——TES汽相——靜電處理共計(jì)7步嚴(yán)格的清洗工序，其中氟碳脫水工藝和TES汽相清洗工藝，均為90年代國(guó)際先進(jìn)水平的精密清洗手段，清洗質(zhì)量由先進(jìn)的工藝裝備提供，由嚴(yán)密的工藝控制得到，保証清洗后控測(cè)器的電離室潔凈度完全達(dá)到美國(guó) 標(biāo)準(zhǔn)Mil-R-28809規(guī)定的電導(dǎo)率專業(yè)水平。