Алгоритм Безапосности: издание для профессионалов
Санкт-Петербург:
тел.: +7 911 137-88-32 magazine@algoritm.org
Москва:
тел.: +7 499 641-05-26moscow@algoritm.org

Главная
Новости
О журнале
Архив
Свежий номер
Реклама
Подписка
Контакты
Сотрудничество
 

Если вы хотите стать распространителем нашего журнала

 
 
 
 
 

"Алгоритм Безопасности" № 5, 2012 год.

Содержание

Классы и стили шлейфов и линий связи. Обеспечение работоспособности. Часть первая
И. Неплохов


Классы и стили шлейфов и линии связи. Обеспечение работоспособности

Часть ПЕРВАЯ

И. Неплохов

к.т.н., технический директор по ПС компании ADT/Tyco

Отсутствие классификации шлейфов пожарной сигнализации и линий связи в системах пожарной автоматики в отечественных нормах является существенным недостатком, определяющим низкий уровень работоспособности систем пожарной сигнализации, оповещения и систем противопожарной защиты. Принципы построения пороговых, многопороговых и адресно-аналоговых шлейфов уже неоднократно обсуждались в отраслевой печати [1-8], однако повышение нормативных требований в части обеспечения работоспособности шлейфов и линий связи в условиях пожара привели к необходимости еще раз вернуться к этой теме.

Очевидно, что только использование огнестойкого кабеля FRLS и FRHF не обеспечивает существенного повышения работоспособности систем, отключение одного извещателя блокирует сигнал «ПОЖАР» от всех остальных извещате-лей в этом шлейфе. Какой толк от использования дорогостоящего кабеля с 3-часовой огнестойкостью при температуре 750° С, если подключенное к нему устройство сгорит через 5 минут после начала пожара и тем самым обеспечит обрыв или короткое замыкание линии связи.Требования по работоспособности неадресных и адресных шлейфов пожарной сигнализации, к сожалению, не претерпели никаких изменений в части обеспечения полной или хотя бы частичной работоспособности при обрыве или коротком замыкании шлейфов и линий связи. Правда, в новую версию ГОСТ Р 53325 [9], по-видимому, будут введены изоляторы короткого замыкания для кольцевых и радиальных шлейфов, но когда будут определены требования по их обязательному использованию и в каком виде - пока неизвестно.

С другой стороны в мануалах зарубежных неадресных приборов и адресных модулей неадресных подшлейфов определена возможность формирования и программирования различных стилей и классов шлейфов и линий связи, но методика их выбора с учетом наших нормативных требований не приводится. В первой части статьи в основном рассматривается классификация шлейфов по NFPA72 [10], а во второй части статьи будет проведен анализ технических характеристик адресных модулей неадресных подшлейфов и адресных модулей управления при программировании различных стилей и классов.

КЛАССЫ И СТИЛИ ШЛЕЙФА ПО NFPA72

Линии связи с исполнительными устройствами, с оповещателями, шлейфы сигнализации с пожарными извеща-телями и так далее могут быть только либо класса А, либо класса В. Шлейфы сигнализации и линии связи с исполнительными устройствами, которые при однократном обрыве либо не одновременно при однократном замыкании на землю любого проводника сохраняют возможность формирования сигнала тревоги от любого пожарного извещателя этого шлейфа или которые обеспечивают работу всех подключенных к той линии связи устройств, определяются как класс А.

Табл. 1. Классы и стили шлейфа с извещателями

Класс

В

В

В

А

А

Стиль

А

В

С

D

Ea

Режим

П

Н

Н + П

П

Н

Н+П

П

Н

Н+П

П

Н

Н+П

П

Н

Н+П

Обрыв одного проводника

-

Х

-

-

Х

-

-

Х

-

-

Х

О

-

Х

О

КЗ проводника на землю

-

Х

-

-

Х

О

-

Х

О

-

Х

О

-

Х

О

КЗ проводников шлейфа

Х

-

-

Х

-

-

-

Х

-

Х

-

-

-

Х

-

П - Пожар; Н - Неисправность; Н+П - Пожар при наличии неисправности

Шлейфы сигнализации и линии связи с исполнительными устройствами, которые в этих условиях обеспечивают передачу сигнала тревоги только от пожарных извещателей до места обрыва и не обеспечивают работоспособность устройств за местом обрыва или однократного замыкания на землю любого проводника шлейфа сигнализации или линии связи, определяются как класс В.

Причем при обрыве проводника шлейфа или линии связи либо при его замыкании на землю должен формироваться сигнал неисправности в течение 200 секунд. Никакие другие классы шлейфов с другими свойствами, например, которые не обеспечивают работу извещателей не только после места обрыва, но и до него, не классифицируются, и их использование в системах пожарной автоматики не допускается.

Шлейфы класса В подразделяются по стилю на А, В и С. Они все должны обеспечивать обнаружение неисправности при одиночном обрыве любого проводника шлейфа или одиночном его замыкании на землю. При коротком замыкании шлейфов стиля А и В формируется сигнал «Пожар», а у шлейфа стиля С формируется сигнал «Неисправность». В шлейфах стиля В и С неисправность типа одиночного замыкания проводника на землю не должна блокировать формирование сигнала «Пожар» (табл. 1).

Шлейфы класса А подразделяются по стилю на D и Ea. Они должны обеспечивать обнаружение неисправности при одиночном обрыве любого проводника шлейфа или одиночном его замыкании на землю. При коротком замыкании шлейфов стиля D формируется сигнал «Пожар», а у шлейфа стиля Ea формируется сигнал «Неисправность». В шлейфах стиля D и Ea неисправность типа одиночного обрыва проводника шлейфа или одиночного замыкания проводника на землю не должна блокировать формирование сигнала «Пожар» (табл. 1).

Таким образом, с учетом требований ГОСТ Р 53325 о контроле неисправности шлейфа не только при обрыве, но и при коротком замыкании, при программировании стиля шлейфа можно выбирать только стиль С для шлейфа класса В и стиль Ea для класса А. В шлейфах стиля А, В и D при коротком замыкании шлейфа будет формироваться ложный сигнал тревоги.

Чтобы была понятна техническая реализация при выполнении требований относительно шлейфов класса А и В, рассмотрим, какие рекомендации приведены в NFPA72 Приложение С по методике их тестирования.

ПРОВЕРКА ШЛЕЙФОВ РАЗЛИЧНЫХ КЛАССОВ И СТИЛЕЙ

Функционирование двухпроводных шлейфов класса В (стиль A, B и C) с пожарными дымовыми извещателями рекомендуется проверять следующим образом. Произвести разрыв шлейфа посредством извлечения извещателя из базы либо отключением проводника шлейфа. Активировать детектор дыма, который располагается между приемно-контрольным прибором и разрывом шлейфа, как это рекомендовано производителем данного типа извещателя. После этого установить снятый извеща-тель в базу или восстановить соединение шлейфа либо произвести и то и другое. Приемно-контрольный прибор должен проиндицировать неисправность после разрыва шлейфа и сформировать сигнал тревоги при активации извещателя, несмотря на наличие обрыва шлейфа. Необходимо отметить, что к классу В могут относиться как радиальные шлейфы (рис. 1а), так и кольцевые шлейфы (рис. 1б), при этом все извещатели, оставшиеся подключенными к выходу шлейфа сигнализации, должны быть в состоянии обнаружить пожар, а извещатели, расположенные за обрывом шлейфа, находятся в отключенном состоянии. Кольцевые шлейфы класса В образуются в неадресных пороговых системах при расположении оконечного элемента шлейфа в приемно-контрольном приборе. В этом случае имеется значительно более достоверная информация об изменении состояния шлейфа в процессе эксплуатации посредством анализа изменения напряжения на входе и на выходе шлейфа по сравнению с традиционным радиальным шлейфом с оконечным элементом в конце шлейфа.

Рис. 1. Шлейфы класса В (стиль А, В или С)

Рис. 2. Шлейф класса А (стиль D и E)

Функционирование двухпроводных шлейфов класса А (стиль D и Ea) с пожарными извещателями рекомендуется проверять следующим образом. Произвести разрыв проводника в средней части шлейфа посредством извлечения из-вещателя и отключения проводника от контакта базы. Активировать извещате-ли по обе стороны от разрыва шлейфа (рис. 2). После этого произвести сброс прибора в дежурный режим, восстановить соединение шлейфа и установить детектор. Затем повторить тест при замыкании любого проводника шлейфа на землю в месте, где производилось отключение извещателя. В обоих тестах должна сначала включаться звуковая и визуальная индикация неисправности, а затем индикация тревоги с последующим восстановлением. В отличие от кольцевого шлейфа класса В, кольцевой шлейф класса А при обнаружении обрыва преобразуется в 2 радиальных шлейфа, и все извещатели продолжают функционировать, несмотря на наличие неисправности. Это и проверяется при тестировании.

Аналогичным образом классифицируются линии связи с устройствами любого типа, использующиеся в пожарной автоматике. Для всех типов устройств, включенных в линии связи, сохраняется необходимость выполнения требования обеспечения работоспособности устройств, подключенных до обрыва линии связи у класса В, и сохранение работоспособности всех устройств независимо от их расположения относительно обрыва у класса А. Но для каждого отдельного типа устройств в зависимости от выполнения других требований при различных видах неисправности устройств определены различные стили, которые обозначаются различными буквами или цифрами. Например, линии связи с опо-вещателями класса В (рис. 3), кроме обязательного обеспечения работоспособности оповещетелей до обрыва линии связи, должны удовлетворять дополнительным требованиям, определенным для стиля W или для стиля Y. А линии связи с оповещателями класса А (рис. 4), кроме обеспечения работоспособности всех оповещателей до и после обрыва линии связи, должны удовлетворять дополнительным требованиям, определенным для стиля X или для стиля Z.

Рис. 3. Линии связи с оповещателями класса B стилей W и Y

Рис. 4. Линии связи с оповещателями класса А стилей X и Z

Принцип разделения на классы В и А также должен выполняться при использовании линий связи с устройствами различного типа. Например, на рисунке 5 показаны шлейфы с адресными и адресно-аналоговыми устройствами различного типа: извещателями и оповеща-телями. Радиальный шлейф класса В обеспечивает работоспособность всех устройств до обрыва шлейфа, а кольцевой класса А - всех устройств, причем и в дежурном режиме, и в режиме пожар, несмотря на наличие неисправности. В адресной системе, при отсутствии при опросе ответа от устройств за местом обрыва, производится переключение выходных цепей кольцевого шлейфа на работу в режиме двух радиальных шлейфов. Автоматически локализуется неисправность по распределению устройств между двумя образующимися радиальными шлейфами и определяется, между какими адресными устройствами произошел обрыв шлейфа.

Необходимо подчеркнуть, что приборы с линиями связи или шлейфами, не выполняющие требования для класса А или В, не классифицируются и не могут применяться в системах пожарной автоматики по NFPA72. Например, если при обрыве радиального шлейфа изве-щатели, оставшиеся подключенными к прибору, не в состоянии сформировать сигнал «ПОЖАР», воспринимаемый прибором на фоне неисправности, то такая система не выполняет требования для шлейфов класса В и не может эксплуатироваться, несмотря на работоспособность при отсутствии неисправности. Так и при обрыве кольцевого шлейфа в любом месте не допускается, чтобы хотя бы несколько устройств перестало функционировать в дежурном режиме или в режиме «Пожар».

Рис. 5. Шлейф с извещателями и оповещателями класса В

Рис. 6. Шлейф с извещателями и оповещателями класса А

Кроме того, существует требование, чтобы кольцевые шлейфы или линии связи не проходили через одно помещение два раза. Таким образом, при использовании изоляторов короткого замыкания обеспечивается высокая работоспособность системы как в нормальных условиях при механических повреждениях шлейфа, так и в условиях пожара.

ТРЕБОВАНИЯ ГОСТ Р 53325-2009

В нашей нормативной базе аналогичные требования по классификации шлейфов полностью отсутствуют, хотя, что очевидно, компенсировать низкую их отказоустойчивость установкой трех извещателей вместо одного невозможно. В ГОСТ Р 53325-2009 п. 7.2.1.1 есть требование, что ППКП должны обеспечивать «преимущественную регистрацию и передачу во внешние цепи извещения о пожаре по отношению к другим сигналам, формируемым ППКП». Несмотря на то что эта же формулировка присутствовала еще НПБ 75-98 прошлого века, на нашем рынке присутствует масса сертифицированных ППКП, у которых извещение о пожаре не регистрируется при наличии сигнала о неисправности шлейфа, даже если у него отключен оконечный резистор и все из-вещатели остаются подключенными к прибору и обнаруживают пожар, то сигнал «Пожар» блокируется.

Кольцевые адресные шлейфы, несмотря на их потенциальные преимущества по сравнению с радиальными неадресными, в нашем исполнении не всегда можно классифицировать по классу А. Методика проверки функционирования устройств при неисправности в наших нормативных документах отсутствует, и проверки на обеспечение работоспособности при обрыве шлейфа не проводятся. Кроме того, выходы петлевого шлейфа могут быть объединены на плате, и тогда одиночный обрыв шлейфа не обнаруживается прибором. Правда, если сечение кабеля выбирается минимальным, то при обрыве падение напряжения может быть значительным и большое количество адресных устройств перестает функционировать.

Иногда инсталляторы даже на зарубежных адресно-аналоговых приборах с раздельными выходами петлевого шлейфа запараллеливают их, чтобы «исключить» неисправность, которая возникает из-за значительного падения напряжения на шлейфе при малом сечении кабеля. Но при обрыве шлейфа эта ошибка проявляется в виде падения напряжения шлейфа ниже допустимой величины и отключения значительной части устройств.

Для наглядности рассмотрим отвлеченный пример: кольцевой шлейф с напряжением 20 В, длиной примерно 1 км, с суммарным током потребления адресных устройств порядка 100 мА. Суммарное сопротивление кабеля при сечении жил 0,2 мм2 составляет около 200 Ом. В предположении равномерного распределения устройств по длине шлейфа ток по каждому выходу запараллеленного шлейфа будет примерно равен 50 мА, и с учетом линейного изменения по шлейфу средний ток в каждой половине шлейфа можно считать по 25 мА. Соответственно, на расстоянии 500 м на сопротивлении 100 Ом напряжение упадет примерно на 2,5 В. То есть шлейф запитывается параллельно, и за счет этого получается сравнительно небольшое падение напряжения. А если отключить один из входов шлейфа от прибора, то средний ток шлейфа будет суммироваться и увеличится примерно до 50 мА. Соответственно, на всем протяжении шлейфа при сопротивлении 200 Ом падение напряжения увеличится в 4 раза и составит 10 В!

Рис. 7. Отказонеустойчивый шлейф

ТРЕБОВАНИЯ ФЗ №123 И ГОСТ Р 53316-2009

С другой стороны, мы уже более трех лет живем под действием Федерального закона №123 [11], где в Статье 82 однозначно сформулированы требования по обеспечению сохранения работоспособности в условиях пожара кабельных линий и электропроводки, систем противопожарной защиты, средств обеспечения деятельности подразделений пожарной охраны, систем обнаружения пожара, оповещения и управления эвакуацией людей при пожаре, аварийного освещения на путях эвакуации, аварийной вентиляции и проти-водымной защиты, автоматического пожаротушения, внутреннего противопожарного водопровода, лифтов для транспортировки подразделений пожарной охраны в зданиях и сооружениях в течение времени, необходимого для выполнения их функций и эвакуации людей в безопасную зону.

Для выполнения этого требования повсеместно начал использоваться огнестойкий кабель низкодымный FRLS и даже бездымный и безгалогенный FRHF с огнестойкостью более 3 часов. Однако достаточно скоро выяснилось, что огнестойкость такого кабеля не обеспечивается, если отсутствует механическое крепление при воздействии высокой температуры. Соответственно, огнестойкий кабель должен иметь огнестойкое крепление и уже не допускается, как раньше, класть его в гофре с креплением на полиэтиленовых дюбелях, которые моментально сгорают при температуре 750° С, что приводит к разрушению огнестойкого кабеля.

Был выпущен ГОСТ Р 53316-2009 [12], который определил методы испытаний кабельных линий, к которым предъявляются требования по сохранению работоспособности в условиях пожара. В этом ГОСТе дано определение кабельной линии: «линия, предназначенная для передачи электроэнергии, отдельных ее импульсов или оптических сигналов и состоящая из одного или нескольких параллельных кабелей с соединительными, стопорными и конечными муфтами (уплотнениями) и крепежными деталями, проложенная, согласно требованиям технической документации, в коробах, гибких трубах, на лотках, роликах, тросах, изоляторах, свободным подвешиванием, а также непосредственно по поверхности стен и потолков и в пустотах строительных конструкций или другим способом».

Но кабельные линии и электропроводки систем противопожарной защиты, средств обеспечения деятельности подразделений пожарной охраны, систем обнаружения пожара, оповещения и управления эвакуацией людей при пожаре, аварийного освещения на путях эвакуации включают в себя автоматические и ручные извещатели, звуковые и световые оповещатели и так далее, которые также должны сохранять если не работоспособность, то способность «передачи электроэнергии». По сути они являются «соединительными ... муфтами» и должны также испытываться по ГОСТ Р 53316-2009 в составе кабельной линии.

Как можно считать выполненными требования Технического регламента при применении огнестойкого кабеля, если в помещении, где возник очаг пожара, через несколько минут сгоревший оповещатель закоротит или оборвет линию связи и отключит все остальные оповещатели, не дождавшись эвакуации людей в безопасную зону? Сгоревший извещатель может заблокировать формирование сигнала «Пожар» до того времени, как закончится процедура его перепроверки путем сбросов и ожиданий подтверждений от других изве-щателей.

Одно из возможных решений этой проблемы - использование кольцевых шлейфов и линий связи при конструктивном обеспечении отсутствия короткого замыкания терминалов устройств при пожаре и при включении изоляторов короткого замыкания шлейфа (рис. 8). Вполне возможно, что существуют и более оптимальные решения данной проблемы. Очевидно, достоверную оценку правильности выбранных решений можно будет определить посредством анализа результатов «натурных испытаний» систем в условиях пожаров, которых, к сожалению, у нас в избытке.

Продолжение следует...

ЛИТЕРАТУРА

1. Неплохое И. Контроль шлейфа, защита от обрыва и от КЗ // Алгоритм безопасности. - 2005. - №5.

2. Неплохое И. Безадресный подшлейф в адресно-аналоговой системе// Алгоритм безопасности. - 2007. - №6.

3. Неплохое И. Газовое пожаротушение: требования британских стандартов// Системы безопасности. - 2007. - №5.

4. Неплохов И. Классификация неадресных шлейфов, или Почему за рубежом нет двухпороговых приборов // Алгоритм безопасности - 2008. - №3.

5. Неплохов И. Анализ параметров шлейфа двухпорогового ППКП // Алгоритм безопасности. - 2010. - №5.

6. Неплохов И. Анализ параметров шлейфа двухпорогового ППКП. Ч. 2 // Алгоритм безопасности. - 2010. - №6.

7. Неплохов И. Анализ параметров шлейфа двухпорогового ППКП. Ч. 3 // Алгоритм безопасности. - 2011. - №1.

8. Неплохов И. Проблемы подключения тепловых извещателей с индикаторами // Каталог «Пожарная без-опасность-2011». Гротек.

9. ГОСТ Р 53325-2012 Техника пожарная. Технические средства пожарной автоматики. Общие технические требования. Методы испытаний.

10.NFPA 72, National Fire Alarm Code.

11.ФЗ №123 Технический регламент о требованиях пожарной безопасности.

12.ГОСТ Р 53316-2009 Электрические щиты и кабельные линии. Сохранение работоспособности в условиях пожара. Методы испытаний.

скачать
скачать

 

Rambler's Top100 Интернет портал. Каталог фирм. бжд. Охрана. Обеспечение безопасности. Безопасность предприятия. Оборудование. Видеонаблюдение.