5.6 Устройство автоматического регулирования частоты и распределения активной нагрузки типа урчн
Необходимым условием применения устройства типа УРЧН является возможность параллельного перемещения статических характеристик агрегатов путем перестройки регуляторов скорости первичных двигателей с помощью электрических серводвигателей синхронизации в пределах ±7% от номинального значения. Точность поддержания частоты в основном определяется чувствительностью датчика частоты и стабильностью его характеристик в различных режимах работы установки. Устройство типа УРЧН состоит из датчика активного тока типа УРЧН-1Д, датчика частоты типа УРЧН-1Ч и усилителя. На рисунке 5.4. представлена блок-схема устройства УРЧН. Данное устройство предназначено для:
автоматического распределения активной нагрузки между параллельно работающими СГ в СЭЭС;
автоматического поддержания заданной частоты независимо от величины нагрузки сети.
Рисунок 5.4 – Блок-схема устройства УРЧН
Рисунок 5.5. - Схемы подключения УРЧН к электростанции.
6. Система пожарной сигнализации
6.1. Предварительные замечания
Пожарной называют разновидность тревожной сигнализации, предназначенную для раннего обнаружения пожара, передачи оповещении о нем в центральный пожарный пост (ЦПП), объявления общесудовой пожарной тревоги и включения средств пожарной защиты. Ее предусматривают на всех промысловых судах, не оборудованных сплинклерной системой пожаротушения, в постах управления (кроме ЦПП), жилых и хозяйственных помещениях МО, кладовых, трюмах, сварочных мастерских и других помещениях.
6.2. Устройство и принцип действия различных систем пожарной сигнализации
6.2.1. Алгоритм функционирования
Алгоритм функционирования в общем случае предусматривает автоматизацию сбора и обработки информации о пожарном состоянии контролируемых помещений и других объектов; оценки информации; формирования местных (в ЦПП), дистанционных (в районе постов стояночной вахты) и общесудовых (через авральную сигнализацию) сигналов пожарной тревоги; включения средств пожарной защиты (подачи огнетушащего вещества, запуска пожарных насосов, закрытия противопожарных дверей, отключения общесудовой вентиляции, компрессоров, топливо- и маслоперекачивающих насосов и т. п.); технической диагностики неисправностей (обрыва, КЗ и замыкания ЛС на корпус, потери питания и т. п.); индикации местонахождения неисправностей; переключения питания и индикации о нем. В перспективе функции этой сигнализации будут расширяться.
6.2.2. Извещатели
Для формирования кодированных электрических сигналов необходимого сообщения используют аппараты, называемые извещателем. По способу управления их подразделяют на ручные и автоматические.
Ручные извещатели подают электрические сигналы путем ручной коммутации электрической цепи. К ним относят кнопки вызова, клотиковые и телефонные ключи, замыкатели (педальные и рычажные) и ручные пожарные извещатели (ПИ).
Ручные ПИ состоят из металлического корпуса, окрашенного в красный
цвет, и кнопки, закрытой защитным стеклом. Они укомплектованы молоточком для разбивания стекла при пожаре. В ПИ типа ПКИЛТ-4М-1 дополнительно встраивают сигнальный телефонный капсюль и гнезда для подключения микротелефонной трубки. Их устанавливают в местах с постоянным пребыванием людей (коридоры; общественные помещения площадью более 150 м²; машинные и производственные помещения; посты управления, кроме ЦПП у выходов из жилых и машинных помещений и на открытых палубах в районе расположения грузовых люков) с обеспечением хорошей видимости в нормальных и аварийных условиях и легкой доступности.
Автоматические извещатели являются разновидностью датчиков. Применение получили автоматические ПИ, контролирующие пожарное состояние помещений и формирующие кодированные электрические сигналы необходимых сообщений. Их устанавливают в закрытых помещениях с обеспечением благоприятного притока продуктов сгорания и защиты от механических повреждений и размещают равномерно на расстоянии не более 9 м друг от друга и не более 4,5 от переборки. В помещениях площадью меньше 37 м² можно устанавливать один ПИ.
По контролируемым признакам пожара различают тепловые, дымовые, световые, предупреждающие и комбинированные ПИ; по принципу действия – плавкие, дилатометрические, биметаллические, манометрические, болометрические, ионизационные, фотоэлектрические и другие; по числу срабатывания – одно- и многократного действия и т. д. . Тепловые ПИ дополнительно классифицируют на максимальные (МПИ), дифференциальные (ДПИ) и максимально-дифференциальные (МДПИ), соответственно срабатывающие при заданной температуре (57-74 ºС в помещениях с температурой не более 45 ºС или 80-100 ºС в помещениях с температурой более 45 ºС и скорости повышения температуры не более 1 ºС/мин), скорости нарастания (6-12 ºС/мин) или заданной температуре и скорости ее нарастания.
Основные характеристики ПИ следующие: чувствительность –отношение приращений выходного входного параметров; порог чувствительности – минимальный уровень входного параметра, создающий заданный уровень выходного параметра; и инерционность – время от момента достижения контролируемым параметром порога чувствительности до момента срабатывания.
Тепловые плавкие МПИ основаны на использовании полимерной или металлической плавкой вставки для освобождения размыкающей пружины или разрыва цепи. Из-за низкой стоимости, малой инерционности, стабильности порога чувствительности и стойкости к вибрациям они получили широкое распространение. Подбором материала плавкой вставки можно обеспечить любую уставку в диапазоне температур 65-133º С. К недостаткам относят однократность срабатывания и необходимость установки в легкодоступных для замены вставки местах. К ним относят МПИ типа ДТЛ (Россия), SMK-60 (Германия) и DM707 (Англия) с уставками соответственно 80, 70 и 49º С, защищаемой площадью 30, 40 и 49,5 м² и инерционностью не более 40 с. ПИ типа SMK-60 корпусом крепится к подволоку и имеет крышку на резьбовом соединении с корпусом. В крышке установлена плавкая полимерная вставка, при расплавлении которой шток под действием пружины опускается и размыкает контакт.
Изменяют уставку и зарядку ПИ после срабатывания заменой крышки.
Тепловые дилатометрические ПИ основаны на линейном расширении металлов при нагревании и выполняются в модификациях МПИ и МДПИ. Малый температурный коэффициент металлов создает трудности изготовления, что ограничивает применение таких ПИ. К ним относят отечественные МПИ взрывобезопасного исполнения типов ТРВ-1 и ТРВ-2, срабатывающие за счет различного линейного расширения инварного стержня и латунной трубки (температурная уставка 70º С, защищаемая площадь 15 м² и инерционность 60 с.), и МДПИ фирмы «Фенвал» (США), состоящий из стального трубчатого корпуса с заметным линейным расширением и контактных пружин с малым линейным расширением, установленных между упорами с регулируемым винтом и имеющих изолированные контакты с выводами. При медленном повышении температуры ПИ работает как минимальный за счет разницы коэффициентов линейного расширения, а при быстром - как дифференциальный за счет запаздывания нагревания контактных пружин.
Тепловые биметаллические ПИ, основанные на изгибании металлической пластины при нагревании, модификации МПИ, ДПИ и МДПИ вследствие конструктивной простоты, высокой чувствительности и малой стоимости получили наиболее широкое применение, хотя имеют повышенную инерционность (до 80 с.), нестабильность уставки из-за старения биметалла и чувствительны к вибрациям из-за слабого нажатия контактов.
МПИ с пластинчатым термочувствительным элементом (биметаллической пластиной) и размыкающими контактами. При нагревании элемент, изгибаясь, через упор размыкает контакт. Упор в виде регулировочного винта позволяет регулировать температурную уставку, что предусмотрено в МПИ типов АТИМ-1 и АТИМ-2.
МДПИ с двумя пластинчатыми термочувствительными элементами. При медленном нагревании ПИ работает как максимальный, т. е. элементы нагреваются и изгибаются одинаково, и контакты размыкаются после достижения элементом упорного и регулировочного винта. При быстром нагревании ПИ работает как дифференциальный, т. е. элемент изгибается больше экранированного элемента, и контакт размыкается ускоренно.
Для компактности и надежности ПИ их элементам придают различную форму. МПИ типов АТП-3М и АТП-3В имеют круглую биметаллическую пластину, МДПИ типа МДПИ-028 – две биметаллические спирали, МПИ типа TKS фирмы «Салвико-Стремберг» (Швеция) – полусферическую пластину, изменяющую направление выпуклости, и т. д. Температурные установки всех ПИ лежат в пределах 60-80º С, защищаемая площадь – от 15 до 30 м².
Тепловые манометрические ПИ основаны на повышении давления при нагревании полости, заполненной легкоиспаряющейся жидкостью, и предназначены для взрывоопасных помещений. Они состоят из термобаллона, заполненного хлорэтилом и устанавливаемого в контролируемом помещении, и контактной группы, связанной штоком с мембраной камеры, которая соединена с термобаллоном капиллярной трубкой длиной до 20 м. Применение таких ПИ ограничено инерционностью (до 80 с.) и чувствительностью к вибрациям.
Тепловые полупроводниковые ПИ основаны на терморезистивном эффекте полупроводниковых приборов и отличаются высокой чувствительностью, стабильностью установки, стойкостью к вибрациям, быстродействием и надежностью, что обеспечивает им широкое применение. Распространены термисторные ПИ и ДПИ, подключаемые к ЦПС через специальные усилители. На рис. 6.1 показана схема термисторного ПИ типа ПОСТ-1-С для пожарной ЦПС типа ТОЛ. МПИ состоит из термистора RK1, резистора R3 и диода VD, а ДПИ имеет дополнительный термистор RK2 с тепловым экраном из эпоксидного состава. Потенциалы средних точек ПИ соответственно снижаются под действием повышения или скорости повышения температуры. Средние точки соединяются дополнительным проводом 2 со входами конечного УО и кодирующего УК усилителя. УО собран по схеме триггера. В исходном состоянии транзистор VT3 заперт, а составной каскадный транзистор VT1-VT2 насыщен, т. е. луч замкнут через резисторы R1, R2, R3 усилителя УО и R11 – усилителя УК.
Рисунок 6.1- Схема термисторного ПИ типа ПОСТ-1-С
При срабатывании любого ПИ транзистор VT3 отпирается возросшим отрицательным напряжением входа, и происходит отсечка составного транзистора, т. е. луч размыкается по постоянному току (сигнал пожара) и остается замкнутым по переменному току через конденсатор С (сигнал местоположения пожара). УК контролирует исправность луча. В исходном состоянии транзистор VT4 удерживается отпертым по цепи: «+», R1, R5, провод 2, вход VT4, R9, R11, «-«, поэтому вход составного каскадного транзистора VT6 – VT7 будет зашунтирован насыщенным транзистором VT5. При обрыве провода 2 и замыкании между двумя проводами трехпроводной ЛС составной транзистор VT6 – VT7 переходит в режим насыщения и замыкает двухпроводную ЛС (сигнал КЗ). При обрыве провода 1 или 3 размыкается цепь по переменному току (сигнал обрыва).
Дымовые
ионизационные ПИ,
основанные на уменьшении степени
ионизации газа под действием радиоактивного
облучения при проникновении в ионизационную
камеру дыма, устанавливают в контролируемых
помещениях для обнаружения скрытого
источника пожара. ПИ типа NID-38B
фирмы «Салвико-Стремберг» (рис. 6.2) имеет
открытую А1 и закрытую А2 ионизационные
камеры, включенные последовательно.
Слабым источником радиоактивного облу
чения является кристалл изотопа Am241
с периодом полураспада около 10 лет (
срок
службы 20 лет).чения является кристалл
изотопа Am241
с периодом полураспада около 10 лет (
срок
службы 20 лет).
Рисунок 6.2 – Схема дымового ионизационного ПИ
В исходном состоянии падение напряжения на камере А1 недостаточно для отпирания полевого МОП-транзистора VT1. При проникновении дыма в камеру А1 ее сопротивление возрастает и транзистор VT1 отпирается и отпирает транзистор VT3. Транзистор VT2 включен по схеме стабилизации напряжения. Падением напряжения на резисторе R5 отпирается тринистор VS; ток, потребляемый ПИ, резко возрастает (сигнал пожара). Существенные недостатки таких ПИ – возможность срабатывания при попадании, пара, выхлопных газов и табачного дыма; чувствительность к температуре и давлению. При установке в местах с малой подвижностью воздуха ПИ снабжают микроэлектровентиляторами (2 -5 Вт) с реле тепловой защиты и контроля воздушного потока.
Дымовые фотоэлектрические ПИ, основанные на фоторезистивном эффекте, предназначены для установки в контролируемых помещениях или встраивания в пожарную ЦПС. Эти ПИ работают на прямом (на затемнение) или отраженном (на засветку) свете.
ПИ типа SD-1 фирмы «Салвико-Стремберг» состоит из цилиндрической камеры с перфорацией в средней части для доступа дыма, в торцах которой установлены осветительная лампа (СИД–в модификации RSD-1) и фоторезистор, а в пристроенном цоколе ПИ размещается электронная часть.
Р
исунок
6.3 - Схема дымового фотоэлектрического
ПИ
ПИ типа SD-1 фирмы Салвико-Стремберг» состоит из цилиндрической камеры с перфорацией в средней части для доступа дыма, в торцах которой установлены осветительная лампа (СИД – в модификации RSD-1) и фоторезистор, а в пристроенном цоколе ПИ размещается электронная часть.
В исходном состоянии (рис. 6.3) лампа EL засвечивает фоторезистор RF, понижая его сопротивление. На инвертирующий вход операционного усилителя А1 подается большое положительное напряжение, поэтому на выходе поддерживается положительное напряжение, запирающее транзистор VT3. Дым затемняет фоторезистор, возросшее сопротивление которого снижает напряжение на инверсном входе усилителя А1. На выходе усилителя изменяется полярность напряжения, стабилитрон VT4 и транзистор VT3 отпираются, срабатывает реле К, которое одним контактом включает СИД VT6, а вторым подает сигнал пожара на ЦПС. Измерительная часть схемы питается от стабилизатора напряжения А2. Схема на транзисторах VT1 и VT2 контролирует исправность лампы EL. При перегорании или старении лампы ток через нее прекращается или уменьшается, и транзисторы VT2 и VT1 запираются. Реле К будет находится в притянутом состоянии, на зажиме 3 положительное напряжение будет отсутствовать, что соответствует сигналу дефекта. Кнопка SB позволяет проверить сигнализацию. ПИ имеет четырехпроводную ЛС с ЦПС и чувствителен к температурным влияниям, что практически устранимо. Более четко работают ПИ на отраженном свете. К ним относят ПИ типа SWD-10 (ПНР) и другие.
Дымовые ПИ имеют малую инерционность(5-10 с.) и контролируют большую площадь (30-100 м²).
Световые (радиационные) фотоэлектрические ПИ основаны на фоторезистивном эффекте p-n перехода и предназначены для установки в больших высоких помещениях. Излучение от пламени через светофильтр и собирательную линзу воздействуют на фотодиод или фототранзистор. Различают ПИ, работающие в видимой, инфракрасной и ультрафиолетовой частях спектра. Световые ПИ весьма перспективны, но употребляются еще мало из-за недостаточной отработки конструкции. Отечественная промышленность выпускает световые ПИ типа СПП-3 с фоторезистором и полосовым фильтром.
Предупреждающие ПИ, работающие по принципу газоанализаторов, - самые перспективные приборы, но пока не получили широкого распространения из-за несовершенства конструкции. Они являются датчиками опасной концентрации огнеопасной жидкости (топлива в льяльных водах), газа и паров (бензина, лака и т. п.) в воздухе. В основу их принципа действия положены разнообразные физические эффекты.
Комбинированные ПИ имеют несколько чувствительных элементов, реагирующих на различные признаки пожара, сигналы которых логически суммируются (функция ИЛИ). Для жилых помещений целесообразно использование комбинированных ПИ по дыму и пламени с логикой И.
На рис. 6.4 приведена схема комбинированного ПИ типа КДПС-1, используемого в сочетании с пожарной ЦПС «Кристалл». ПИ конструктивно выполнен в виде усеченного конуса с отверстиями для проникновения дыма.
Рисунок 6.4 - Схема дымового комбинированного ПИ
Внутри корпуса размещены печатная плата с электрической схемой и чувствительные элементы – тепловой (термисторы RK1 и RK2), дымовой (фоторезистор RF и осветительная лампа EL) и световой (фотодиод VD3 с инфракрасным полосовым фильтром, исключающим влияние внешних источников света). В исходном состоянии теплового канала на выходе на выходе усилителя А1 с глубокой положительной обратной связью поддерживается положительное напряжение, запирающее транзистор VT1. Уставка срабатывания канала задается резистором R1. Если при нагревании сопротивление термисторов станет меньше выставленного сопротивления резистора R1, то усилитель опрокидывается и отрицательным напряжением отпирает транзистор VT1.
Дымовой канал работает аналогично, за счет засветки фоторезистора RF рассеянным отраженным от дыма светом лампы EL. Канал вступает в работу только после срабатывания любого другого канала и загорания лампы EL. Работа светового канала отличается наличием отрицательного напряжения на выходе усилителя А2. Опрокидывание усилителя происходит под действием фото-ЭДС фотодиода VD3, наводимой инфракрасным излучением пламени.
В исходном состоянии ПИ потребляет ток около 60 мА, при срабатывании одного усилителя – около 100 мА, двух усилителей – ток 120 – 150 мА, трех усилителей – 170 – 200 мА.