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火警探测系统

放大字体  缩小字体 发布日期:2011-03-25   浏览次数:648  分享到: 分享到腾讯微博
火警探测系统

在飞机上各个区域内安装探测器是为了监控、探测失火或过热的情况。火警探测系统通常由火警传感器、火警控制盒、火警信号装置和连接导线等组成,用以探测火警或准火警条件,并以灯光或音响等形式发出火警信号,以便机组人员及时采取灭火措施。有的还能在发出信号的同时,自动接通灭火电路。在某些飞机上,已经采用不同探测原理的多重火警探测装置与电子计算机一起工作,以提高报警的准确性和可靠性。

(1)火灾探测方法为了发现火情和过热的情况,探测器被放置在不同的区域进行监控。在飞机上,应用下列中的一种或几种方法,便可以对火情进行探测:①过热探测器;②温升速率探测器;③火焰探测器;④烟雾探测器;⑤辐射敏感探测器;⑥一氧化碳探测器;⑦光束探测器;⑧空勤人员或乘客的观察。

(2)对火警探测系统的要求对于失火的迅速探测,最常用的三种探测器是温升速率探测器、辐射敏感探测器和过热探测器。通常,空勤人员或乘客只是作为探测着火的辅助手段,而理想的火警探测系统应尽可能地满足下列要求:①在任何飞行或地面状态下,系统不应该发出错误的警报;

②迅速显示着火信号和准确的着火位置}③准确指示火的熄灭和火的重燃;

④飞机驾驶舱中有探测系统的电气试验设备;

⑤探测器在油、水、振动、极限温度的环境中运行或运输中不易损坏;

⑥探测器质量轻并且易于安装;

⑦探测器的电路直接由飞机电源系统控制,没有变换器;

⑧无火警提示时,所需的电流最小;

⑨每个探测系统都能够接通驾驶舱的警告灯,提示出着火的部位,并有发生警告系统;

⑩每台发动机都有单独的探测系统。

(3)火警探测系统的组成及作用火警探测系统是由火警传感器、火警控制盒、火警信号装置所组成。

①火警传感器 火警传感器是将表征火警条件的物理量转换为另一种物理量的装置。

根据工作效应的性质,通常可分为发生器式火警传感器和参量式火警传感器(调制式火警传感器)两大类。发生器式火警传感器本身是一种电能发生器,可以直接将表征火警或准火警条件的物理量转换为电动势,参量式火警传感器能把表征火警条件的物理量转换为电气参量(即电阻、电感、电容量)的变化。

目前,飞机上常用的火警传感器类型有:双金属片式火警传感器;热电偶式火警探测器;热敏电门式火警探测器;电阻感温线式火警探测器;电容感温线式火警探测器;气体感温线式火警探测器;光电式烟雾探测器。

此外,还有离子式火警传感器、辐射敏感探测器、光敏火警传惑器、光导纤维火警探测器等。对各种类型的火警传感器的主要要求是精度、灵敏度、互换性和可靠性。

②火警控制盒  火警控制盒是监控火警传感器的参数变化,输出一个表示火警存在信号的装置。

火警控制盒实际上是个继电器或继电器板。根据所用火警传感器类型的不同,火警控制盒可分为:极化继电器(灵敏继电器)式;晶体管电路式;固体电路插件板式。

近来,已经有装设计算机电路的火警控制盒,借以鉴别和判断火势条件或故障条件,进一步提高系统的准确性和可靠性。

③火警信号装置  火警信号装置是指示发生火警的警告装置,通常为红色指示灯。一般还伴有音响信号装置,它可为电磁式振铃、耳机或扬声器。在装有电子显示系统的飞机上,还伴有“No. 1ENG FIRE”(一发火警)等文字信息。

(4)火警探测器的工作原理①双金属片式火警探测器  它是一种点式火警探测器,点式火警探测器是指单个探测器,只能用于探测一个点(小区域内)的火警或过热情况,要想探测一个较大的区域,需要增加探测器的数量。双金属片式火警传感器是由双金属片作动的电门,当温度升高到设定值时,双金属片产生变形,作动电门闭合,接通警告电路。

双金属片式火警传感器实际上是一种热继电器,或称之为热能接触开关,用以探测环境高温或火焰引起的高温条件。双金属片在温度变化时产生变形,而使触点动作输出信号。这种火警传感器的热惯性大,其电触点常呈现裸露状态,易受点污而影响其电接触可靠性,有逐渐被淘汰的趋势。

②热电偶式火警探测器  热电偶式火警探测器也是一种点式火警探测器,它的功用是:当出现火情耐发出火警信号,使喇叭响,火警信号灯亮。

热电偶式火警信号系统的工作是利用传感器(热电调)将周围介质温度的变化转变为相应大小的热电势,输出控制信号而使系统工作。

热电偶是由两种不同的金属构成的。这两种金属连接起来的一端暴露在可能失火的地方。此端可感受火的热量,称为热端。还有一个基准端封闭在两个绝热装置之间的静止空气里。有一个金属外壳包围着这个热电偶,使其得到机械保护而不妨碍空气流通到热端去。

热电偶只能感受由于火焰引起的温升速率而输出相应的热电势。在缓慢的温升速率下这种传感器输出的热电势很小,甚至无输出,从而能区分火焰或呈超温现象的准火警状态。假如热电偶冷、热端接点受热速度相同,例如在发动机短舱里,发动机的工作使温度正常、逐渐升高,热电偶两端接点的加热速度相同,就不会产生热电势,因而没有警告信号发生。如果温度很快上升,由于在基准端和热端之间的温度差,热电偶便产生一个热电势,从面输出火警信号。

③热敏电门式火警探测器热敏电门也称热控开关,是双金属片式火警传感器的一种改进,热敏电门一般包括有一个快速动作的双金属圆盘敏感元件,它通过弹簧触臂提供接通和断开开关动作,所有元件密封在一个不锈钢壳体内。热敏电门标定在预调温度,并使其在预置温度时闭合电门触点,在温度减至预调温度以下时即断开电门触点。

④电阻感温线式火警探测器  电阻感温线式火警探测器是一种连续的环式系统,连续火警探测器也称火警线,它具有一定长度,能探测沿其长度附近区域,更能完整地覆盖着火区域。它是过热系统,在一定温度条件下接通电路,在闭环系统中不存在温度变化率的灵敏性。

两种广泛使用的闭环系统是基德系统和芬沃尔系统。

在基德闭环系统里,敏感元件的构造是,在铬镍铁耐热耐蚀合金管里装有特种陶瓷材料的电阻芯子,在芯子中嵌入两条金属丝。

在基德敏感系统里,两条金属丝中的一条,每一端被焊接到一个盒子上,作为内部地线。第二条金属丝是一个热导线(其电位比地线高)。当陶瓷芯子材料的电阻随温度而改变时,热导线提供一个电流信号。

另一个闭环系统是芬沃尔系统。其敏感元件的构造是,在铬镍铁耐热耐蚀合金管里,用一连串的陶瓷垫圈穿在一条金属丝上。

芬沃尔探测器里的陶瓷垫圈是用共晶盐浸过的。共晶盐具有这样的特性:当敏感元件达到它的警告温度时,会突然降低它的电阻。在基德和芬沃尔两种系统里,陶瓷或共晶盐芯子材料的电阻在正常温度条件下都能防止电流流动。在失火或过热情况下,芯子的电阻下降,并且在信号金属丝和地线之间有电流流动,警告系统也开始工作。

基德敏感元件接到一个继电器控制装置上,这个装置经常测量整个敏感闭环的总电阻,该系统既感受平均温度,又感受个别的热点。

芬沃尔系统使用一个磁放大控制装置。这个系统是非均匀的,但是当它的敏感元件的任何部位达到警告温度时,都将发出警告的声音。

这两个系统都连续地监控有火警影响的舱里的温度,并且这两个系统在排除了过热状态或在火势熄火之后,将自动地复原,以接受下一次失火或过热警告。

⑤电容感温线火警探测器  电容感温线火警探测系统包括一个火警感温线环、控制器和相关的警告设备等。

火警线由一定长度的感温元件组成,也可由几段连接而成。每一段火警线都有一根不锈钢的外管,管内装有中心电极,用温度敏感充填材料使中心电极与外管内壁隔绝。敏感元件受热时有接受和储存充电电能的能力。因此,火警线具有与温度成比例的电容,即火警感温线环是电容性的,其电容随周围温度的升高而增大。当火警感温线环受热到某一温度时,电容达到某一数值,就使控制器警告系统的线路接通。

控制器装在一个密封的圆筒里,圆筒由三段不锈钢焊接在一起。一段成空壳形,接线板便封在那里;中段有两个圆片由小柱间隔开,其上安装电气元件;第三段呈深杯状,它包住中段及其上面的元件。

每一段火警线的两端都接到接线柱上,当元件被切断时,仍可保证系统继续有效地工作。每个接线柱又与相关的控制器相接,通过控制器里的继电器的接触点,把电输送到警告装置。

如果火警线短路,控制器不会把假信号传送出去。例如,当元件被折断使中心电极与接地的外管相接触时,这种情况就可能发生。当感温线环里或其接头部位发生短路时,这种电阻性短路会造成一个增大了的信号,它低于警告值但高于复原值,所以,敏感元件环或其线路的短路不会造成假警告。

⑥气体感温线式火警探测器  气体感温线式火警探测器主要由感应管和反应器等零件组成。感应管是一个不锈钢的壳体,内部包有感温装置。每个探测器包括一个感应装置,它装在一个不锈钢壳体内,并连接到不锈钢敏感元件(反应器)上。两部分密封焊接为一个整体,敏感元件由一个电气接头和两个压力感应电门组成。

每个压力感应电门由一个金属膜片作动,它是敏感元件内唯一活动的零件,是报警电路系统中的电接触部分。细小的感应管内充满了氦气。中间的内芯物质是充有氢气的材料,具有固有的吸收和释放氢气的特性。当外界温度上升,感应管内气体受热压力增大,当增大到预定值后,气体压力便推动膜片,报警电门闭合,接通报警电路。

气体式探测器有两种感应功能。它能感应一般性“平均”过热,也能感应局部性由火焰或热气引起的“局部”过热。

⑦光电式烟雾探测器  烟雾探测系统是监测货舱和行李舱是否有征兆着火的烟雾存在。烟雾探测仪表安装在座舱里的重要位置上,以收集空气标本。烟雾探测系统用于那些预测到会出现一种火警形武的地方,这种火警形式是在温度的变化达到足以使一个热探测系统工作之前,就能预料到会产生大量烟雾。

烟雾探测装置按探测的方法可分为三类。第一类是测量一氧化碳气的烟雾探测装置。第二类是测量在空气中光的可透性的烟雾探测装置。第三类是用直接观察空气的情况,目测烟雾的出现的烟雾探测装置。

烟雾探测器必须保持可靠,因此当舱内烟雾刚开始聚集时,它就应该指示出来,烟雾探测器的通气窗口、通风孔和管道等一定不能被阻塞。

a.-氧化碳探测器  一氧化碳探测器用来探测一氧化碳气体的浓度,很少用于监测货舱和行李舱。然而,它们已广泛地被用在飞机的驾驶舱和客舱里的一氧化碳出现的试验中。

一氧化碳是一种无色、无臭、无味、无刺激的气体。它是不完全燃烧的副产品,在所有的烟雾里和燃烧含碳物质所冒的烟中都不同程度的存在着。即使是含量非常少的一氧化碳气体也是危险的,一氧化碳浓度为0. 02%的气体,在几小时之内,可以使人感到头痛、精神疲倦和体乏无力。

有几种轻便的测试仪(取样器)。一种类型是有一个可更换的指示器管,管内含有一种用复合相硅酸盐化合物浸透,并且用硫酸钯作催化剂的黄色硅胶。在使用中,空气的标本通过探测器管道被吸人,当空气里含有一氧化碳时,这个黄色硅胶就转变为绿色。绿色的深浅度与测试该处空气中的一氧化碳的浓度成正比。

另外一种类型的指示器可以作为一种标志来显示。这个标志或安装在仪表板上,或安装在座舱的墙壁上。它是一个装有药片的纽扣状物品,其颜色从棕黄色到深灰色再变到黑色。这种转变的时间与一氧化碳的浓度成正比。一氧化碳浓度为0. 5%时,这种显示在l5~30min的时间内将是明显的。一氧化碳浓度为0.01%时,药片的颜色从棕黄色转变到灰色用2~5min,到深灰色用15~20min。

b.光电烟雾探测器  光电式烟雾探测器是利用烟雾对光线的吸收釉反射原理,以及有关的警告电路和元件,根据烟雾的浓度改变其输出的电信号,用以探测危及安全的一种防烟雾信号设备。

烟雾探测器包括试验灯、信标灯、光电管、连接电路以及具有一个进气口和一个排气口的烟雾集散室,室内元件的安排使得信标灯垂直于光电管的视线投射光束。当室内出现烟雾气,来自信标灯的光线被烟雾颗粒反射到光电管,结果使光电管的电阻减少,于是有足够的电流经过控制放大器,启动报警信号。只要烟雾集散室内有烟雾存在,使投射的光比透过的清新空气的光弱5%,放大器电路就工作。烟雾反射来自信标灯的光,只反映烟雾特性,不减少光的投射度。

光电式烟雾探测系统主要提供对飞机主货舱、下货舱等增压密封舱的探测和报警,除上述元件之外,系统还必须配备一整套进气和排气导管,与探测器烟雾集散室的进气口和排气口相通,并保证当飞机座舱增压后,在飞机内外压差作用下系统管路的空气能不断地通往机外。

正常工作时,当系统通电,飞机座舱增压后,烟雾探测系统就自动地工作。各感受口和排气口之间的压差使机舱的空气不断地流入感受口,而后依次通过各探测器的烟雾集散室和排气口通往机外。探测器中的信标灯由于系统电源的接通而点亮,它作为一个光源发出一束光线,照射经过探测器烟雾集散室的空气。当空气中积有烟雾时,这些烟雾颗粒就将这束光线的红外线反射到光电管(或光敏电阻)上。当空气中积有5%的烟雾时,光电管的电阻值减少,并向烟雾探测放大器提供一个信号。该放大器是一个固态电路,以放大从烟雾探测器来的信号,激励敏感继电器电路产生警告信号输出,进而接通烟雾警告灯、主火警灯和警铃。主火警灯与警铃是与火警控制系统共用的,可以按压主火警灯电门以切断主火警灯和警铃,而烟雾警告灯要一直亮到烟雾消失。
 

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