检测由电路故障引起的火灾前情况的方法 |
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| 申请号 | CN201680047822.2 | 申请日 | 2016-08-10 | 公开(公告)号 | CN108028002A | 公开(公告)日 | 2018-05-11 |
| 申请人 | 热力电子有限责任公司; | 发明人 | A·V·勒斯夫; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及火灾和电 力 工程安全领域，特别地，涉及用于检测由电气设备局部 过热 引起的火灾前情况的方法，并且旨在防止由于线路设备故障特别是接线装置的故障引起的火灾。该方法基于测量受保护空间空气中低沸点物质的含量，它们包含在破裂 温度 在80‑200℃范围内的胶囊中，固定在载流部件上。如果所述部件达到相应的温度，胶囊破裂，将这些物质释放到环境中。本发明的技术结果是提高在早期阶段检测到火灾前情况的可能性。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种检测火灾前情况的方法，其特征在于：将一个或多个包含易沸物质且打开温度在80-200℃范围内的胶囊使用粘合剂或胶带固定到电路的易热区域以及用连接到记录器的气体传感器测量在被保护的场所的空气中该易沸物质的含量，该记录器连接到信号传递系统。 |
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| 说明书全文 | 检测由电路故障引起的火灾前情况的方法技术领域背景技术[0002] 迄今为止，超过20％的火灾是由于电气设备和电气装置在运行中的违规行为而发生的。最常在电接触区域发生起火。 [0003] 最有效的防火方法之一是识别火灾前情况。用于检测这种情况的许多系统基于监测气态介质的组成，特别是在分析在燃烧初始阶段(阴燃)释放的气体含量。 [0004] 氢气(H2)是阴燃阶段释放气体的主要成分，由于建筑材料(如木材，纺织品，合成材料)的热解而产生。在起火初期，在阴燃过程中，氢浓度为0.001-0.002％。此外，相对于以一氧化碳(CO)形式存在的氧化不足碳(under-oxidized carbon)—0.002-0,008％(空气中的体积百分比)[1]，芳香烃的含量增加。 [0005] 实验证明，正常情况下，对于大多数气体，包括氢气和一氧化碳，大气中早期火灾报警系统的阈值应该处于0.002％的水平。同时，系统性能最好至少为10s。这个结论可以被看作是开发一些火灾气体警报的基础[1]。 [0006] 但是，如上所述，在阴燃阶段气体热分解产物的浓度非常小。因此，所有基于在空气中检测到这种产品的用于检测预燃情况的系统都具有许多共同的缺点： [0009] 3.由于在空气中出现如此小浓度的燃烧产物，不仅会因着火而出现，检测系统灵敏度的增加会导致错误响应数量的增加。因此，例如，在火焰出现之后，二氧化碳(CO2)的浓度立即增加到0.1％，这一方面对应于在体积为60m3的封闭房间中燃烧40-50克木材或纸，另一方面相当于10支香烟。这样的二氧化碳水平也是可由两个人在一个房间里呆1小时而实现[1]。 [0010] 4.由于热分解产物仅在高温(>250℃)强烈分离，也就是说，这样的系统不能在早期阶段(在火焰出现之前)识别危险情况。 [0013] 已知一种基于红外光谱学用于探测着火前情况的方法和设备。所述的设备包括光耦合源和耦合于第一放大器的辐射接收器和包括二个辐射接收器(第二放大器和第三放大器)的处理模块，所述第二放大器和第三放大器与所述第一放大器一起通过相应的火灾危险成分允许浓度块连接至模数转换器,所述转换器的输出端通过微处理器和模数转换器连接至警报单元，同时所述的微处理器的第二输出端连接至监视器。这被设计用于检测在非标准热源的影响下形成的各种有机材料的热解产物，这些产物尤其是作为电换向设备中的火花或短路的结果而产生。[3]。 [0014] 已知技术解决方案的缺点在于，它对已经开始着火伴随出现的气体和烟雾作出反应，即，它正好在着火开始时刻或着火开始之后时刻发出信号。 [0015] 已知一种用于监测气体介质参数的装置，其包括气体传感器，模拟测量部分，用于控制传感器操作模式的微处理器模块，测量数据及数据存储的主要处理流程，以及作为一个整体的传感器与设备之间的电源电路，其特征在于，设备的电子电路集成了用于数据传输和无线网络命令的软件和硬件接口，并且用于测量和传输数据的算法被优化以在校准间隔期间，电子电路自动操作设备而不更换电池。在这种情况下，该设备可以作为预报警探测器来控制空气的化学成分，尤其是确定CO和H2含量[4]。 [0016] 已知装置的缺点是在检测火灾前情况可能出现错误响应，并在维护期间，由于装置对干扰的高度敏感性，操作可靠性低。 [0017] 另一种用于探测着火前情况的方法及预防火灾的已知方法，包括通过传感器单元测量提供信息的参数：空气中气态热解产物的浓度，也就是CO、CO2、NOx、HCl、氧化剂、烟，以及温度，测量使用着火模拟器的各个所述的传感器的信号滞后时间，确定由各个传感器测量的信息参数的时间依赖的导数数值，基于至少二个信息参数传感器测得的火灾风险分析结果而产生用于火灾警报器启动的控制信号和可能激活灭火工具和切断电源，其特征在于，除了作为提供信息的参数，在0.1～60s的时间间隔内测量H2、CH4、NH3、O2、Cl2、H2S、SO2、HCOOH、C6H5OH、还原剂的浓度，它们确定关于时间的信息参数的各个依赖性，至少一个所述的导数值，确定每个测量的提供信息的参数的修改值作为一个等于相应于每个滞后传感器每个时间的导数值之积以及当由至少二个传感器测量值确定的所述提供信息的参数的修改值超过允许值时生成控制信号，所述信号的时间延迟作为火灾模拟器的开关时间与传感器的信号的最大值之间的时间间隔的值被周期性地测量[5]。 [0018] 由于测量空气中气体热解产物浓度的复杂性，测量的迟钝和昂贵设备的需要，已知方法的广泛应用范围有限。 [0019] 在专利文献[6]中描述了识别火灾前情况的稍微不同的方法，其公开了一种用于早期检测电气和机械设备的难以到达的过热点的装置，其基于使用安装在装置2的热产生部件附近密封在的热熔组合物中的气味剂1,对其进行过热控制(参见图1)。气味传感器3安装在来自该气味剂的气流的下游(参见图1)。作为气味剂，其可以使用含有调味剂的热熔组合物的微胶囊。而且，可以应用与蜡或其他脂肪酸混合的香料。该技术方案是本发明最接近的类似情况。 [0020] 从[6]中已知的方案的缺点是使用热熔聚合物。当发热部件被加热到高于热熔聚合物的软化或熔化温度时，它可能被分离或排放到电气设备的一部分，例如到配线的绝缘层，违反这些导致短路。另外，专利文献[6]的描述表明，来自所提出的聚合物组合物的气味剂发生是由于材料的熔化。这种情况可能伴随着对电气设备的不利后果，例如，聚合物物质与放出气体的发泡和喷射。从贴纸上流出的热发泡物质，聚合物液滴或聚合物熔体插入相邻触点，电气设备，鼓风机，传感器可能会导致故障或者甚至着火。 [0021] 另外，对于火灾前情况的登记，最重要的标准之一是整个系统的响应速度。为了达到这些目的，当达到临界温度气体应该大量释放并迅速大量分布时。然而，由[6]中的聚合物熔融产生的孔开口可伴随有气味剂转变成热熔组合物(例如溶解)或产生泡沫层。在这种情况下，来自表面的气体蒸发将缓慢进行，并且不会导致封闭在产品中的主要气体量一次转移到气相中。 [0022] 此外，该系统的一个显著缺点是在微胶囊化气味剂或与蜡或脂肪酸混合的气味剂缓慢加热期间的气体排放速率。由于第一层被熔化的材料是最靠近热源的那一层，所以接下来气味物质的流出速度可以忽略不计。如果有通风，有气味物质的浓度可以忽略不计，所以传感器不会反应。 发明内容[0023] 本发明的目的是提高在早期阶段检测到火灾前情况的可能性，并且最大程度减少错误响应的数量。 [0024] 该技术方案的实质在于，为了检测电路的热敏部分上的火灾前情况，一个或多个内部含有低沸点物质且打开温度在80-200℃范围内的胶囊用粘合剂或胶带固定，并且借助与信号输送系统连接的记录器连接的气体传感器来测量在受保护空间的空气中该低沸点物质的含量。当加热到一定温度以上时，胶囊打开，同时释放由气体传感器检测的低沸点物质的蒸汽。 [0025] 与专利文献[6]中公开的原型相反，所提供的方法使用一个或多个大胶囊代替包含在热熔组合物中的多个微胶囊或分散在热熔芳构化剂聚合物中的微胶囊。在这种情况下，无论加热的速度如何，一次打开胶囊，发生全部或大量气体的单一排放。气体的一次释放有助于在一定体积中产生高浓度的气体，并且不管气体如何交换(参见实施例6)，气体传感器的运行可靠。 [0026] 正常情况下，在二次充填的地方，加热时会打开管(大胶囊)。由于制造特点，每个管在其密封位置和自身的开启温度下具有不同的主壳体厚度。后一种情况引起了所提出发明的重要优点。由于胶囊的打开发生在相对较宽的温度范围内，因此在使用多个胶囊的情况，所提出的方法下允许记录多次过热。换句话说，如果多个胶囊被加热到打开温度范围内的温度，冷却并重新加热到打开温度范围(但是比第一次高)的温度，那么当再次加热时，第一次未打开的胶囊将释放足以记录过热的气体。 [0028] 图1示显示用于早期检测电气和机械设备的难以到达点的过热情况的已知设备(根据专利文献[6])。 [0029] 图2示意性地示出了警报装置的总体视图。 [0030] 图3显示系统重复响应时气体浓度(绿色曲线)和加热板温度(红色曲线)的时间依赖关系。6)。 [0031] 发明详述 [0032] 本发明的方法被设计成检测由于电气设备的局部过热而出现的火灾前情况。本方法的特征在于以下：将含有易沸腾物质并具有80-200℃打开温度的一个或多个胶囊通过粘合剂或胶带固定到电路的易发热区域，在被保护的场所的大气中，通过连接于记录器的气体传感器测量这种易沸腾物质的含量，该记录器连接到信号传递系统。 [0034] 作为胶囊中含有的低沸点物质，可以使用例如：氟利昂(例如1,1,1,3,3-五氟丁烷(氟氯烷365)和1,1,1,2,2,4,5,5,5-九氟-4-(三氟甲基)戊-3-酮(Novec 1230)或二氧化硫。这些化合物属于第四类危险品，即对人类无害。设备正常运行时，正常环境下，场所内空气中不存在氟利昂。所以他们可以在最低浓度检测，而不用担心错误的响应。此外，氟利昂是这样一类化合物，可以通过特定传感器在最低浓度(最高0.001ppm)下选择性检测到，即使在使用强制通风或大量保护电气设备时也能保证系统的可靠性[7]。 [0035] 或者或另外，作为低沸点物质，应该也可以使用低分子量硫醇，二烷基硫醚，二烷基二硫醚或它们的溶液等气味剂。该方案的优点是，在这种情况下，不仅在传感器的帮助下，而且在人类嗅觉的帮助下，过热的检测是可能的。 [0036] 有气味的物质可以是甲硫醇，乙硫醇，正丙硫醇，异丙基硫醇，正丁基，仲丁基硫醇，异戊基硫醇，叔丁基硫醇，阿米卡坦(amilmerkaptan)，异巯基，己基硫醇，二甲基，二乙基，二烯丙基二硫醚，甲基烯丙基硫醚，甲基乙基，二异丙基硫醚，二甲基二硫醚，二乙基二硫醚，二吡啶基二硫醚，二异丙基二硫醚。 [0037] 在一些实施例中，所述气味物质与溶剂混合使用。溶剂的使用允许实现胶囊打开的较低温度和较窄的温度范围。 [0038] 气味物质溶剂包括但不限于，氢氟氯烃，氢氟烃，碳氟化合物，烷烃，醚或其混合物。 [0039] 由聚合材料制成的胶囊具有圆形末端的圆柱体形状。胶囊的直径为1-10mm，长度为5-50mm，聚合物壳的厚度为0.1-1mm。通过胶或胶带将胶囊固定在载流部件上。 [0040] 作为胶囊的聚合物壳的材料，可以使用聚氨酯，聚脲，聚乙酸乙烯酯，交联明胶。 [0041] 所提出的该方法的操作由图形材料解释，其中图2示意性地显示实现所提出的用于检测火灾前情况的方法的系统总体视图。 [0042] 火灾前警报系统由具有由聚合物材料制成的外壳的胶囊9，经由登记器(registrar)11连接到信号传送系统12的气体传感器10组成。胶囊9借助粘合剂层14固定到载流部分13。当加热到特定温度以上时，由气体传感器10检测到胶囊9释放的包含在其中的气体15。 [0043] 在大气中的正常条件下，由于通过加热复合材料而释放的气态物质不存在，并且还因为它们在相对低的温度下释放(在制造导线和接线装置的材料的热分解之前)，本发明允许远在烟或明火出现之前检测到潜在的火灾危险情况。 [0044] 因此，所提出的发明能够比现有类似情况早得多地检测火灾前情况。该方法易于实现，不需要使用昂贵的设备或复杂的处理传入数据方法。 [0045] 实施例1 [0046] 将直径为1mm，壳体厚度为0.25mm的聚酰胺管切成70mm的诸段。 [0047] 该管被夹持在夹持器中并且在两端用热气流熔化。 [0048] 然后，管被两端抓住，中间被加热到开始熔化，并在不同的方向拉伸3mm。 [0050] 将得到的胶囊真空处理1小时并检查减重中的泄漏。空胶囊被送往重新融化。将完整的胶囊加热至80C，然后再次进行真空处理。如果胶囊保持充满状态，则将其用于本发明的方法中。 [0051] 实施例2 [0052] 根据实施例1制备胶囊，不同之处在于所获得的管放置在尺寸为2×3×30mm的铸模的中心，并填充环氧树脂。 [0053] 实施例3 [0054] 用与实施例2中相同的方式制备胶囊，不同之处在于该管充满1,1,1,2,3,3,3-七氟丙烷。 [0055] 实施例4 [0056] 用与实施例2中相同的方式制备胶囊，不同之处在该管用2％(重量)的二甲基硫醚的1,1,1,2,2,4,5,5,5-九氟-4-(三氟甲基)戊烷-3-酮溶液填充。 [0057] 实施例5 [0058] 用与实施例2中相同的方式制备胶囊，不同之处在于将根据实施例2制成的10根管束放置在尺寸为20×3×30mm的铸模中并填充聚酯树脂。得到的印版附着在双面透明胶带上。 [0059] 实施例6 [0060] 本发明方法对容量1m3柜中的单个胶囊的即时加热的响应。 [0061] 测试程序。将根据实施例1制备的胶囊粘合至温度维持在130至135℃范围内的加热板。将板放置在体积为1m3柜体(柜体高度为2.0m，宽度为1.0m，深度为0.5m)的几何中心。板的温度通过固定在复合聚合物材料的产品和加热板之间的热电偶来控制。将由复合聚合物材料释放的信号气体的浓度由位于距柜体上边缘的几何中心1cm距离处的半导体气体传感器SP-42A-00(由FIS Inc.制造)登记。图3显示了气体浓度(绿色曲线)和加热板温度(红色曲线)的时间依赖关系。 [0062] 从图3中可以看出，通过气体传感器进行的系统响应和过热记录发生在不到1分钟的时间内。 [0063] 信息来源： [0064] 1.电子学：科学，技术，商业。2001年第4期，48页。 [0065] 2作者的苏联证书1277159，IPC G08B17/10，1985。 [0066] 3俄罗斯联邦第2022250号专利，IPC G01N21/61，1994。 [0067] 4.俄罗斯联邦专利95849，IPC G01N33/00，2010。 [0068] 5俄罗斯联邦专利2175779，IPC G08B17/117,2001。 [0069] 6.专利文献JP 6-66648,1994。 [0070] 7A.P.Dolin、A.I.Karapuzikov、Yu.A.Kovalkova，“使用激光泄漏探测器的效率”KARAT“确定电气设备发展故障的位置和水平”，电，第6刊第25-28页(2009)。 [0071] 8.俄罗斯联邦专利2403934，IPC A62D1/00，2010。 |
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