Температурні об’єктові випробування теплових пожежних сповіщувачів із терморезистивним чутливим елементом

Размещено на http://www.allbest.ru/

МІНІСТЕРСТВО УКРАЇНИ З ПИТАНЬ НАДЗВИЧАЙНИХ СИТУАЦІЙ ТА У СПРАВАХ ЗАХИСТУ НАСЕЛЕННЯ ВІД НАСЛІДКІВ ЧОРНОБИЛЬСЬКОЇ КАТАСТРОФИ

ЛЬВІВСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ БЕЗПЕКИ ЖИТТЄДІЯЛЬНОСТІ

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Спеціальність 21.06.02 - Пожежна безпека

ТЕМПЕРАТУРНІ ОБ'ЄКТОВІ ВИПРОБУВАННЯ ТЕПЛОВИХ ПОЖЕЖНИХ СПОВІЩУВАЧІВ ІЗ ТЕРМОРЕЗИСТИВНИМ ЧУТЛИВИМ ЕЛЕМЕНТОМ

Коврегін Володимир Володимирович

Львів - 2008

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Університеті цивільного захисту України МНС України, м. Харків

Науковий керівник:	кандидат психологічних наук, доцент Садковий Володимир Петрович, Університет цивільного захисту України МНС України, ректор.
Офіційні опоненти:	доктор технічних наук, професор Гуліда Едуард Миколайович, Львівський державний університет безпеки життєдіяльності МНС України, професор кафедри фундаментальних дисциплін; кандидат технічних наук , старший науковий співробітник Откідач Микола Якович, Український науково-дослідний інститут пожежної безпеки МНС України, заступник начальника інституту.

Захист відбудеться "22" січня 2009 р. о 14.00 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради К 35.874.01 у Львівському державному університеті безпеки життєдіяльності Міністерства України з питань надзвичайних ситуацій та у справах захисту населення від наслідків Чорнобильської катастрофи за адресою: 79007, м. Львів, вул. Клепарівська, 35.

З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Львівського державного університету безпеки життєдіяльності за адресою: 79007, м. Львів, вул. Клепарівська, 35.

Автореферат розісланий " 19 " грудня 2008 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради В.В. Ковалишин

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Інтенсифікація процесів введення до експлуатації промислових підприємств, їх реконструкція, впровадження нових технологій, розширення асортименту матеріалів, які використовуються тощо - все це обумовлює існування тенденції до зниження рівня пожежної безпеки таких об'єктів. В невеликій країні одна велика пожежа може дестабілізувати всю її економіку.

Одним із радикальних шляхів, направлених на зниження збитків від пожежі, є ідентифікація небезпечних факторів пожежі в її початковій стадії, що найбільш ефективно може бути здійснено тільки за допомогою автоматичних систем. Ефективність таких систем визначається рівнем технічних характеристик датчиків первинної інформації, зокрема, теплових пожежних сповіщувачів (ТПС). Проблеми покращення технічних характеристик ТПС розглядалися в роботах Ю.О. Абрамова, В.П. Бабурова, М.Ф. Бобиря, В.М. Гвоздя, О.А. Деревянка, С.П. Карлаша, Є.В. Курінного, В.І. Мангасарова, Ю.Ю. Перести, Ф.І. Шаровара, S. Welch, P. Rubini, M. Schwenke, S. Hammerschnidt та ін.

В теперішній час в Україні в експлуатації знаходиться достатньо багато різновидів ТПС, які відрізняються як за принципами побудови, так і за технічними характеристиками. Усі діючі нормативні документи, в тому числі і євростандарт EN-54, передбачають визначення технічних характеристик пожежних сповіщувачів на етапах, що передують введенню їх до експлуатації. Зокрема, це етап вихідного контролю фірмами-виробниками пожежних сповіщувачів та сертифікаційні випробування. В процесі експлуатації визначення технічних характеристик ТПС практично не здійснюється. В останній час намітилася тенденція до тестування ТПС, які встановлені на об'єктах, що охороняються, із використанням критерію „придатний - непридатний”. Реалізація такого алгоритму тестування теплових пожежних сповіщувачів здійснюється із використанням генераторів тепла, що обумовлює низьку ефективність цих алгоритмів.

В зв'язку з цим актуальною науковою задачею є використання можливостей, які закладені в принципах побудови ТПС, для формування алгоритмів проведення їх випробувань, що направлені на визначення оцінок технічних характеристик пожежних сповіщувачів безпосередньо в процесі їх експлуатації на об'єкті, що охороняється.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота виконувалась в рамках Державної програми забезпечення пожежної безпеки в Україні на 2000ч2010 рр., а також в рамках держбюджетних науково-дослідних робіт № 0106U008527, № 0106U008528 та № 0106U008529, що виконувались за заявками Державного департаменту пожежної безпеки України.

Мета і задачі дослідження. Метою роботи є обґрунтування можливості одержання оцінок основних параметрів та технічних характеристик теплових пожежних сповіщувачів із терморезистивним чутливим елементом в процесі експлуатації на об'єкті.

Для досягнення поставленої мети необхідно вирішити наступні задачі:

- виявити способи визначення основних технічних характеристик теплових пожежних сповіщувачів і варіанти їх технічної реалізації;

- оцінити перспективи чинних способів визначення параметрів і технічних характеристик ТПС;

- розробити математичні моделі терморезистивного чутливого елемента ТПС, що належать до класу перехідних та передаточних функцій для зовнішньої теплової дії;

- розробити математичні моделі терморезистивного чутливого елемента ТПС, що належать до класу перехідних і передаточних функцій для внутрішньої теплової дії;

- визначити моделі реакції терморезистивного чутливого елемента ТПС на теплову дію електричного струму, що протікає через нього і який представляє собою одиничні імпульси або періодичні послідовності імпульсів трикутної, прямокутної або синусоїдальної форми;

- розробити методи визначення динамічного параметра - постійної часу ТПС, в основі яких лежить використання інформації о параметрах вихідних сигналів терморезистивного чутливого елемента при дії на нього внутрішнього джерела тепла, обумовленого протіканням через нього електричного струму;

- розробити імітаційні моделі, що описують алгоритм визначення постійної часу ТПС;

- експериментальним шляхом одержати оцінки величини постійної часу ТПС із терморезистивним чутливим елементом;

- розробити рекомендації по формуванню алгоритмів проведення температурних об'єктових випробувань ТПС із терморезистивним чутливим елементом.

Об'єкт дослідження - теплові пожежні сповіщувачі максимального типу із терморезистивним чутливим елементом.

Предмет дослідження - параметри та характеристики теплових пожежних сповіщувачів максимального типу із терморезистивним чутливим елементом і методи їх визначення.

Методи дослідження - методи математичної фізики і нестаціонарної теплопровідності, теорії автоматичного управління, імітаційного моделювання, планування експерименту, методи математичної статистики, системного аналізу і теорії алгоритмів.

Наукова новизна одержаних результатів полягає в тому, що

- одержав подальший розвиток математичний опис процесів, що протікають в терморезистивних чутливих елементах в умовах зміни температури навколишнього середовища;

- одержані математичні моделі терморезистивних чутливих елементів ТПС, що належать до класу перехідних та передаточних функцій при тепловій дії на них електричним струмом;

- одержано математичний опис реакції терморезистивних чутливих елементів ТПС на теплову дію електричного струму, що протікає через них і представляє собою імпульси та періодичні послідовності імпульсів трикутної та прямокутної форми;

- вперше розроблені методи визначення величини постійної часу ТПС, що знаходяться в експлуатації, і основані на вимірюванні часових або енергетичних параметрів вихідних сигналів в умовах теплової дії на їх терморезистивні чутливі елементи електричного струму.

Практичне значення одержаних результатів. Розроблений комплекс математичних моделей, алгоритмів, а також імітаційних моделей є основою для створення системи автоматичного контролю параметрів і технічних характеристик ТПС їх терморезистивним чутливим елементом безпосередньо в процесі їх експлуатації на об'єкті, що охороняється.

Результати дисертаційних досліджень впроваджені на підприємстві „Харків-Пожтехніка” при стендовому відпрацюванні алгоритмів проведення об'єктових випробувань пожежних сповіщувачів (акт від 14.05.08 р.), що дозволило забезпечити повну автоматизацію випробувань, які проводяться безпосередньо на об'єкті, що охороняється, та скоротити час на їх проведення в два рази. Математичні моделі і алгоритми проведення випробувань пожежних сповіщувачів використані в учбовому процесі Університету цивільного захисту України (акт від 9.04.08 р.) в дисципліні „Технологічна та пожежна автоматика”.

Особистий внесок здобувача полягає в розробці математичних моделей теплового пожежного сповіщувача та його терморезистивного чутливого елемента; математичних моделей, що описують реакцію теплового пожежного сповіщувача із терморезистивним чутливим елементом на теплову дію електричного струму, що протікає через нього; методів проведення об'єктових випробувань теплових пожежних сповіщувачів; імітаційної моделі та алгоритмів процесу проведення об'єктових випробувань пожежних сповіщувачів.

Апробація результатів дисертації. Основні положення і результати дисертаційної роботи доповідались на: постійно діючих науково-технічних семінарах УЦЗУ (м. Харків, 2006ч2008 рр.); науково-технічній конференції „Актуальні проблеми пожежної профілактики” (м. Харків, 2006 р.); міжнародній науково-практичній конференції „Природничі науки та їх застосування в діяльності служби цивільного захисту (м. Черкаси, 2006 р.); міжнародній науково-практичній конференції „Пожежна безпека - 2007” (м. Черкаси, 2007 р.).

Публікації. Основні наукові результати дисертаційної роботи опубліковані в 7 наукових статтях в спеціалізованих виданнях ВАК України та 2 тезах науково-практичних конференцій.

Структура та обсяг роботи. Дисертація складається із вступу, 5 розділів, висновків, списку літератури та додатку. Загальний обсяг дисертації складає 174 стор. і включає 54 рис. та 11 табл.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

В першому розділі проведено аналіз методів та засобів температурних випробувань теплових пожежних сповіщувачів.

Всі методи температурних випробувань ТПС можна розділити на дві групи - автономні та об'єктові, при цьому в першому випадку теплова дія на пожежні сповіщувачі здійснюється за допомогою теплових камер або за допомогою стандартних осередків горіння, а в другому випадку теплова дія здійснюється за допомогою генераторів тепла або за допомогою дії, яка еквівалентна тепловій дії. Ідеологія автономних випробувань ТПС за суттю зводиться до того, щоб забезпечити відтворення реальних умов їх експлуатації і при цьому одержати оцінки їх основних технічних характеристик, які потім використовуються в якості початкових умов для перевірки гіпотези стосовно відповідності основних технічних характеристик ТПС їх нормативним вимогам. При проведенні автономних температурних випробувань ТПС із використанням теплових камер здійснюється перевірка гіпотез на відповідність вимогам сталості та міцності до зовнішніх дій і для цього необхідно близько 36 годин на один пожежний сповіщувач. При проведенні температурних випробувань ТПС із використанням тестових осередків горіння - TF1, TF5 та TF6 - здійснюється реалізація допускового способу контролю і має місце дуже великий ступінь невизначеності стосовно параметрів теплового поля, що формується цими осередками горіння.

Основним недоліком відомих об'єктових методів температурних випробувань ТПС є дуже суттєва трудність в технічній реалізації дистанційного варіанту таких випробувань, що обумовлено наявністю протиріч між забезпеченням штучного режиму їх функціонування і режиму їх роботи при проведенні температурних випробувань.

Показано, що час спрацювання ТПС максимального типу визначається початковою температурою, номінальним значенням температури спрацювання, швидкістю зміни температури та величиною постійної часу, при цьому відмічено, що величина постійної часу ТПС максимального типу повинна бути включена до переліку основних технічних характеристик і цей динамічний параметр повинен нормуватися, а при проведенні температурних випробувань ТПС повинна бути передбачена його оцінка.

Найбільш пропрацьовано методи визначення величини постійної часу ТПС із терморезистивним чутливим елементом , які орієновані на їх реалізацію при автономних випробуваннях із використанням теплових камер. До числа основних недоліків відомих методів визначення величини постійної часу ТПС із терморезистивним чутливим елементом відносяться: обмеженість експлуатаційних можливостей ТПС, які обумовлені тим, що високий ступінь достовірності результатів контролю їх технічних характеристик може бути забезпечено лише після їх виведення із експлуатації з метою проведення автономних температурних випробувань; низька продуктивність та наявність похибок, обумовлених діями обслуговуючого персоналу; наявність додаткової складової похибки, обумовленої неточністю формування теплового поля за допомогою теплової камери тощо.

За результатами аналізу сформульована основна задача дослідження та розглянуті особливості її розв'язання.

В другому розділі розглядаються математичні моделі терморезистивних чутливих елементів ТПС при зовнішній та при внутрішній тепловій дії.

За таких умов розв'язання рівняння за допомогою інтегральних перетворень Фур'є, Ханкеля та Лапласа представляє собою локальну перехідну функцію терморезистивного чутливого елемента.

Якщо ; , а також , то з похибкою, величина якої не перевищує 2,5%, для осереднених по об'єму чутливого елемента перехідної та передаточної функцій має місце

; , (1)

де - оператор інтегрального перетворення Лапласа; - комплексна змінна; - постійна часу терморезистивного чутливого елемента; .

При протіканні електричного струму через терморезистивний чутливий елемент процеси, які відбуваються в ньому внаслідок теплової дії, описуються рівнянням з початковими та граничними умовами.

За умови, що , осереднене по об'єму терморезистивного чутливого елемента розв'язується рівняння із використанням інтегральних перетворень Ханкеля та Лапласа.

При вираз представляє собою перехідну функцію чутливого елемента.

Таким чином, незалежно від того, як формується теплова дія на терморезистивний чутливий елемент ТПС - за рахунок зміни температури навколишнього середовища або шляхом пропускання через нього електричного струму - теплові процеси в цих випадках мають ідентичний з точністю до постійного множника математичний опис.

В загальному випадку, коли тепловій дії на терморезистивний чутливий елемент ТПС, обумовленій зміною температури навколишнього середовища, що описується функцією , поставлена у відповідність еквівалентна теплова дія, обумовлена протіканням електричного струму через цей чутливий елемент.

В третьому розділі визначена реакція терморезистивних чутливих елементів ТПС на теплову дію електричного струму, який представляє собою одиночні імпульси або періодичну послідовність імпульсів. Моделі вихідних сигналів чутливих елементів побудовані за умови простоти технічної реалізації форми імпульсів електричного струму, що протікає через них.

Такі моделі описують залежність перевищення температури чутливого елемента, усередненої по його об'єму, над температурою навколишнього середовища від параметрів чутливого елемента і електричного струму.

Для формування періодичної послідовності імпульсів електричного струму, за допомогою яких здійснюється теплова дія на чутливий елемент ТПС, використовувались імпульси форми, прямокутні імпульси різної полярності, а також гармонічний електричний струм. Для всіх цих випадків побудовані відповідні математичні моделі, які визначають середньооб'ємний розподіл температури в чутливому елементі, що обумовлений тепловою дією таких періодичних послідовностей імпульсів електричного струму.

Показано, що у випадках, коли електричний струм, який протікає через терморезистивний чутливий елемент ТПС і представляє собою періодичну послідовність прямокутних імпульсів однакової або різної полярності, то для скважності, що дорівнює одиниці, їх теплова дія ідентична випадку, який має місце при протіканні електричного струму постійної величини.

Моделі, які одержані в цьому розділі є основою для розробки методів визначення динамічних параметрів ТПС із терморезистивним чутливим елементом.

Четвертий розділ присвячений розробці методів визначення постійної часу ТПС із терморезистивним чутливим елементом, які розділяються на дві групи. До першої групи належать методи, в основі яких лежить вимірювання часових параметрів вихідного сигналу ТПС.

В методах визначення постійної часу ТПС, основаних на вимірюванні одного часового параметра, доцільно використовувати імпульси електричного струму, форма яких описується лінійними функціями.

Час досягнення приросту температури чутливого елемента порогової величини ; .

Для періодичної послідовності таких електричних імпульсів замість необхідно використати заміну , де - період,

Мінімальна величина порога спрацювання повинна належати діапазону 0,3ч0,5 від максимальної величини вихідного сигналу.

Для методів визначення постійної часу ТПС, основаних на вимірюванні двох часових параметрів, можлива побудова алгоритмів обробки інформації із використанням рівності вихідних сигналів в моменти часу, що вимірюються, або із використанням апріорі заданої величини відношення сигналів в ці моменти часу. В другому випадку алгоритм обробки інформації є більш простим.

;

, - часові параметри, що вимірюються.

Якщо визначення постійної часу ТПС ґрунтується на використанні трьох часових параметрів , , то алгоритм обробки інформації є найпростішим і для імпульсів електричного струму, форма яких описується лінійними функціями, має вигляд

Всі наведені алгоритми визначення постійної часу передбачають виконання умов,

; ; , (17)

що дозволяє обмежити величину методичної похибки на рівні, що не перевищує 5,0%.

Для всіх наведених методів розроблені структурні схеми пристроїв, за допомогою яких здійснюється визначення динамічного параметра ТПС. На рис. 3 наведено структурну схему такого пристрою, в якому реалізовано метод, в основі якого лежить вимірювання трьох часових параметрів.

До другої групи належать методи, в основі яких лежить вимірювання енергетичних параметрів вихідного сигналу. В цьому випадку використовується постійний струм, імпульси струму прямокутної форми, або струм, який має гармонічну форму. У перших двох випадках постійна часу визначається за виразом

, (2)

де - максимальна величина приросту середньооб'ємної температури чутливого елементу ТПС.

Тобто постійна часу може визначатись на підставі інформації, що міститься в стаціонарній складовій або в амплітуді гармонічної складової сигналу ТПС.

Для всіх методів визначення динамічного параметра ТПС побудовані номограми.

Параметр пов'язаний із величиною за допомогою співвідношення .

Мінімальний час визначення постійної часу ТПС має метод, оснований на вимірюванні одного часового параметра, і цей час не перевищую тривалості одного імпульсу електричного струму, що може складати декілька секунд. пожежний сповіщувач терморезистивний елемент

В п'ятому розділі наведені результати імітаційного моделювання та експериментального визначення постійної часу ТПС.

Імітаційна модель процесу визначення постійної часу ТПС розроблена в середовищі MATLAB за допомогою пакета візуального програмування Simulink. Модель відображає усі етапи цього процесу, починаючи від формування електричного струму і закінчуючи реалізацією відповідного алгоритму обробки інформації. За допомогою цієї моделі було проведено моделювання тест-процесу визначення постійної часу ТПС, в якому був реалізований метод, що передбачає одержання інформації за допомогою вимірювання трьох часових параметрів вихідного сигналу ТПС при тепловій дії на його терморезистивний чутливий елемент одиночного імпульсу електричного струму у формі прямокутного трикутника. Моделювання проводилось із параметрами: с; А; с; К; К; К. В результаті моделювання було одержано величину постійної часу ТПС, яка дорівнювала с, тобто методична похибка не перевищувала 2,0%.

Експериментальні дослідження проводились на розробленому макетному зразку, на який здійснювалась теплова дія як за рахунок зміни температури навколишнього середовища, так і за рахунок протікання через його чутливий елемент електричного струму. У першому випадку теплова дія здійснювалась із використанням термокамери.

Температура змінювалась у вигляді функції Хевісайда та у вигляді прямокутного імпульсу. У першому випадку вихідний сигнал макетного зразка записувався за допомогою осцилографа Н125 і визначались його інтегральні параметри, які використовувались для обчислення постійної часу. Величина постійної часу при цьому склала 0,68 с при максимальній похибці 6,0%. У другому випадку здійснювалось визначення величини постійної часу за допомогою метода двократного інтегрування. З цією метою було розроблено відповідний пристрій, реалізований на операційних підсилювачах типу КР544УД6 та КР544УД2Г. Для вимірювання температури був використаний терморезистор СТ3-25, а також цифровий вольтметр Щ6814. Величина постійної часу склала 0,66 с при максимальній похибці 8,0%.

Формування теплової дії на терморезистивний чутливий елемент макетного зразка за рахунок електричного струму здійснювалось при його постійній величині. Постійна часу макетного зразка визначалась за результатами вимірювання опору терморезистивного чутливого елемента у відсутності електричного струму, опору баластного резистора, що здійснювалось за допомогою цифрового вимірювача Р5016, а також падіння напруги на чутливому елементі, що здійснювалось за допомогою вольтметра Щ6814. Величина постійної часу дорівнювала 0,7 с, тобто похибка розбіжності між цим результатом і результатами визначення при тепловій дії на ТПС за рахунок зміни температури зовнішнього середовища не перевищувала 4,5%.

Проведення об'єктових випробувань ТПС із терморезистивним чутливим елементом передбачає одержання оцінок: величини напруги порогового пристрою ТПС, що відповідає номінальній величині температури спрацювання пожежного сповіщувача; величини постійної часу ТПС; часу спрацювання. Для одержання всіх оцінок розроблені відповідні алгоритми, які забезпечують визначення основних параметрів та технічних характеристик таких ТПС в автоматичному режимі і без виведення їх з експлуатації. Час проведення таких випробувань не перевищую декількох десятків секунд.

ВИСНОВКИ

В роботі одержані нові науково обґрунтовані результати, які в сукупності забезпечують розв'язання науково-практичної задачі по обґрунтуванню можливості одержання оцінок основних параметрів і технічних характеристик теплових пожежних сповіщувачів із терморезистивним чутливим елементом в процесі їх експлуатації на об'єкті.

1. Установлено, що всі температурні випробування теплових пожежних сповіщувачів можна розділити на автономні та на об'єктові, при цьому в першому випадку випробування проводяться поза об'єктом, що охороняється, а в другому - безпосередньо на об'єкті, що охороняється.

2. Показано, що при проведенні температурних випробувань теплових пожежних сповіщувачів як на відповідність вимогам призначення, так і на відповідність вимогам сталості та міцності до зовнішньої дії, апріорі закладається ідеологія, яка зводиться до того, щоб відтворити реальні умови роботи пожежних сповіщувачів із одночасним одержанням оцінок їх основних технічних характеристик, до яких відносять температуру та час спрацьовування.

3. Установлено, що динамічні властивості теплових пожежних сповіщувачів повністю характеризуються їх єдиним динамічним параметром - постійною часу, способи визначення якої орієнтовані на використання теплокамер, що забезпечують формування температури у вигляді одиночного прямокутного імпульсу, функції Хевісайда або лінійно зростаючої функції часу.

4. Стосовно до терморезистивного чутливого елемента теплового пожежного сповіщувача одержані математичні моделі, що належать до класу перехідних та передаточних функцій, усереднених по його об'єму, і які описують процеси в ньому в умовах, коли теплова дія формується шляхом зміни температури навколишнього середовища.

5. Обґрунтовано, що для циліндричної форми терморезистивного чутливого елемента ТПС при величинах критерію Біо, що не перевищують одиниці, і при радіусі чутливого елемента, що не перевищує десятої частини його висоти, величина методичної похибки ідентифікації постійної часу такого чутливого елемента не перевищує 2,0%.

6. Показано, що для умов, коли теплова дія на терморезистивний чутливий елемент формується шляхом пропускання через нього електричного струму, математичні моделі, які описують процеси в ньому і належать до класу перехідних та передаточних функцій, з точністю до масштабного множника співпадають із математичними моделями такого ж класу, коли теплова дія забезпечується шляхом зміни температури навколишнього середовища.

7. З використанням інтегрального перетворення Лапласа одержано комплекс математичних моделей, що описують реакцію терморезистивного чутливого елемента ТПС на дію, обумовлену протіканням по ньому електричного струму вигляді одиночних імпульсів, у вигляді періодичної послідовності імпульсів трикутної, прямокутної або синусоїдальної форми, а також у вигляді гармонічної функції часу.

8. Розроблені методи визначення динамічного параметра ТПС - постійної часу терморезистивного чутливого елемента, які орієнтовані на проведення об'єктових випробувань пожежних сповіщувачів і в основі яких лежить використання інформації про часові або енергетичні параметри його вихідного сигналу, обумовленого тепловою дією електричного струму, що протікає через цей чутливий елемент, і для кожного з яких розроблені номограми, які забезпечують одержання оцінок цього динамічного параметра.

9. Встановлено, що мінімальний час визначення величини динамічного параметра ТПС із терморезистивним чутливим елементом має метод, в основі якого лежить вимірювання одного часового параметра його вихідного сигналу, і цей час не перевищує тривалості одиночного імпульсу електричного струму, що протікає по ньому, а в випадку використання в якості тест-сигнала періодичної послідовності імпульсів електричного струму, незважаючи на те, що в корінь із числа цих імпульсів забезпечується зниження випадкової складової похибки, в число раз, що дорівнює кількості імпульсів електричного струму, зростає час вимірювання і має місце ускладнення апаратурної реалізації відповідного метода визначення динамічного параметра пожежного сповіщувача.

10. В середовищі MATLAB за допомогою пакету візуального програмування Simulink розроблена імітаційна модель процесу визначення постійної часу ТПС із терморезистивним чутливим елементом, що реалізує методи, в основі яких лежить використання інформації про часові параметри його вихідного сигналу при тепловій дії електричним струмом в формі імпульсу трикутної форми, моделювання за допомогою якої показало, що величина методичної похибки таких методів визначення динамічного параметра пожежного сповіщувача не перевищує одиниць відсотків.

11. Створений макетний зразок ТПС із терморезистивним чутливим елементом, експериментальним шляхом визначено його динамічний параметр при теплових діях, обумовлених зміною температури навколишнього середовища та протіканням електричного струму через чутливий елемент, і показано, що похибка розбіжності при цих діях не перевищує 4,5%.

12. Розроблені алгоритми проведення об'єктових випробувань ТПС із терморезистивним чутливим елементом, які передбачають одержання оцінок величини електричної напруги порогового пристрою, що відповідає номінальній величині температури спрацювання пожежного сповіщувача, величини постійної часу і часу спрацювання пожежного сповіщувача.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Коврегин В.В., Костенко О.Л., Витько М.Н., Абрамов Ю.А. Динамические модели чувствительного элемента теплового пожарного извещателя // Проблемы пожарной безопасности. - Х.: АГЗУ, 2006. - Вып. 19. - С. 74-77.

2. Коврегин В.В., Корниенко Р.В. Модели импульсной части чувствительного элемента теплового пожарного извещателя // Проблемы пожарной безопасности. - Х.: УГЗУ, 2006. - Вып. 20. - С. 94-98.

3. Абрамов Ю.А., Коврегин В.В., Витько М.Н. Модели чувствительного элемента датчика первичной информации системы мониторинга локального типа // Проблеми надзвичайних ситуацій. - Х.: УЦЗУ, 2006. - Вип. 4. - С. 10-15.

4. Тищенко Е.А., Костенко О.Л. Коврегин В.В., Абрамов Ю.А. Информационная модель теплового пожарного извещателя // Проблемы пожарной безопасности. - Х.: УГЗУ, 2007. - Вып. 21. - С. 260-267.

5. Коврегин В.В., Абрамов Ю.А. Математическое обеспечение испытаний тепловых пожарных извещателей // Проблемы пожарной безопасности. - Х.: УГЗУ, 2007. - Вып. 22. - С. 94-99.

6. Коврегин В.В. Модель выходного сигнала ТПИ с терморезистивным чувствительным элементом при протекании по нему электрического тока в виде импульса треугольной формы // Проблемы пожарной безопасности. - Х.: УГЗУ, 2008. - Вып. 23. - С. 88-90.

7. Садковой В.П., Коврегин В.В., Байтала М.Р. Имитационное моделирование процесса определения динамического параметра датчика первичной информации системы ослабления последствий аварий // Проблеми надзвичайних ситуацій. - Х.: УЦЗУ, 2008. - Вип. 7. - С. 105-110.

8. Коврегин В.В. Методы определения динамического параметра ТПИ с терморезистивным чувствительным элементом // Актуальні проблеми пожежної профілактики: Матеріали наук.-практ. конф. - Харків: АЦЗУ, 2006. - С. 108-109.

9. Коврегин В.В. Выбор параметра порогового устройства ТПИ при его объектовых испытаниях // Природничі науки та їх застосування в діяльності служби цивільного захисту: Матеріали міжн. наук.-практ. конф. - Черкаси: ЧІПБ, 2006. - С. 196-197.

АНОТАЦІЯ

Коврегін В.В. Температурні об'єктові випробування теплових пожежних сповіщувачів із терморезистивним чутливим елементом. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 21.06.02 - пожежна безпека. Львівський державний університет безпеки життєдіяльності, Львів, 2008.

В дисертації обґрунтовано можливість одержання оцінок основних параметрів та технічних характеристик теплових пожежних сповіщувачів із терморезистивним чутливим елементом в процесі їх експлуатації на об'єкті. Одержані математичні моделі чутливого елемента, що належать до класу перехідних та передаточних функцій, усереднених по його об'єму і які описують процеси в умовах, коли теплова дія формується як шляхом зміни температури навколишнього середовища, так і шляхом пропускання через нього електричного струму. Показано ідентичність таких моделей. Побудований комплекс математичних моделей, які описують реакцію терморезистивного чутливого елемента пожежного сповіщувача на дію, обумовлену протіканням електричного струму у вигляді одиночних імпульсів або у вигляді періодичної послідовності імпульсів трикутної, прямокутної або синусоїдальної форми. Розроблено методи визначення динамічного параметра пожежного сповіщувача, які базуються на вимірюванні часових або енергетичних параметрів його вихідного сигналу, обумовленого тепловою дією електричного струму. Розроблено імітаційну модель процесу визначення такого динамічного параметра. Створено макетний зразок теплового пожежного сповіщувача і експериментальним шляхом визначено його постійну часу. Розроблено алгоритми проведення температурних випробувань пожежних сповіщувачів безпосередньо на об'єкті, що охороняється.

Ключові слова: тепловий пожежний сповіщувач, випробування, динамічний параметр, постійна часу.

ABSTRACT

Kovregin V.V. Temperature operation testing of thermal fire annunciators with thermoresistive sensor. - Manuscript.

Thesis for the candidate degree of technical science on the specialty 21.06.02 - “Fire safety”. Lviv State University of Vital Activity Safety, Lviv, 2008.

The capability of obtaining of estimations of main specifications and characteristics of thermal fire annunciators with thermoresistive sensor during their exploitation on object is justified in a thesis. The obtained mathematical models of a sensor belongs to the class of transient and transfer functions, averaged on its volume. These models describe processes in conditions when the thermal influence is related to a temperature variation of environment and passing through it of an electric current. The identity of such models is proved. The complex of mathematical models describes reaction of thermoresistive sensor of a fire annunciator on operating related to electric current by single-pulses or periodic pulses of the triangular, rectangular or sinusoidal shape. The methods of determination of dynamic parameter of a fire annunciator basing on measurement time or energy parameters of its output signal related to thermal operating of an electric current are designed. The simulation model of process of determination of this dynamic parameter is designed. The prototype sample of a thermal fire annunciator is built and its time constant is determined by experimental way. The algorithms of realization of temperature tests of fire annunciators directly on guarded objects are designed.

Keywords: thermal fire annunciator, tests, dynamic parameter, time constant.

АННОТАЦИЯ

Коврегин В.В. Температурные объектовые испытания тепловых пожарных извещателей с терморезистивным чувствительным элементом. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 21.06.02 - пожарная безопасность. Львовский государственный университет безопасности жизнеобеспечения, Львов, 2008.

В диссертации обоснована возможность поучения оценок основных параметров и технических характеристик тепловых пожарных извещателей с терморезистивным чувствительным элементом непосредственно в процессе их эксплуатации на охраняемом объекте.

Определены математические модели терморезистивного чувствительного элемента теплового пожарного извещателя, которые принадлежат к классу переходных и передаточных функций, усредненных по его объему. Модели получены для случаев, когда тепловые процессы в чувствительном элементе обусловлены изменением температуры окружающей среды и когда они обусловлены протеканием по нему электрического тока.

Разработан комплекс математического описания для реакции терморезистивного чувствительного элемента пожарного извещателя на тепловое действие электрического тока в виде одиночных импульсов треугольной, прямоугольной или синусоидальной формы.

Разработаны методы определения динамического параметра пожарного извещателя - постоянной времени, которые ориентированы на измерение временных или энергетических параметров его выходного сигнала. Для всех методов разработаны номограммы, обеспечивающие определение величины постоянной времени пожарного извещателя, а также представлены варианты технической реализации таких методов.

Получена имитационная модель процесса определения величины постоянной времени пожарного извещателя при проведении его испытаний непосредственно на охраняемом объекте. Разработан макетный образец пожарного извещателя и проведено экспериментальное определение его динамического параметра как при тепловом воздействии, создаваемом путем изменения температуры окружающей среды, так и при тепловом воздействии за счет электрического тока.

Разработана структура и алгоритм проведения тепловых объектовых испытаний пожарного извещателя с терморезистивным чувствительным элементом.

Ключевые слова: тепловой пожарный извещатель, испытания, динамический параметр, постоянная времени.

Размещено на Allbest.ru

...