Методы определения координат очага возгорания

Для успешного гашения очага возгорания с помощью взрыподавителя удельный расход тушащего порошка должен быть не менее 0,15 кг на 1 м³ защищаемого объема, который определяется площадью поперечного сечения охраняемой зоны и расстоянием от потенциального источника воспламенения до места установки взрывоподавляющего устройства. Например, для защиты охраняемой зоны площадью сечения от 5 м² до 10 м² необходимо выбросить не менее 30 кг ингибитора в течение 10 м. Такая скорость выброса тушащего порошка при ложном срабатывании может быть опасна для человека, могущего оказаться в непосредственной близости от взрывоподавляющих устройств. Для предотвращения этого возможно применение взрывоподавляющих барьеров, состоящих из нескольких взрывоподавляющих устройств меньшего объема, скорость истечения ингибитора из контейнера которых сравнительно низкая, что обеспечит полную безопасность для горнорабочих (рисунок 32).

1 … 12 – взрывоподавляющие устройства;

13 – очаг возгорания; 14 – датчик

Рисунок 32 – Схема взрывозащиты

Если прибор обнаружения очага возгорания будет способен определять трехмерные координаты очага взрыва, появляется возможность более рационального использования ВПУ и, как следствие, увеличивается вероятность подавления очага возгорания на ранней стадии. Эффект достигается активированием не всех ВПУ для локализации очага взрыва, а лишь одного из соответствующего взрывоподавляющего барьера (поз. 8, рисунок 32). Это позволяет повысить эффективность и рентабельность применения автоматической системы взрывоподавления.

Для определения координат очага возгорания могут быть предложены следующие способы построения прибора:

- использование сканирующей системы на двухкоординатном (матричном) приемнике излучения;

- использование двух однокоординатных приемников излучения (ОПИ).

Преимуществом первого способа является большее быстродействие по сравнению со вторым, в связи с меньшим временем опроса ОПИ при прочих равных условиях.

Исследуя распределение выходных сигналов U_x [ n_x ] и U_y [ n_y ] по ячейкам вертикального и горизонтального ОПИ (n_x =1,2… N_px; n_y =1,2… N_px), можно определить следующие параметры очага взрыва (рисунок 33):

– температуру (U_x.m / U_y.m);

– координаты (n_Uх.m и n_Uy.m).

Рисунок 33 – Графики распределения выходного сигнала по ячейкам горизонтального (а) и вертикального (б) ОПИ

Структурная схема прибора обнаружения очага возгорания, построенная вторым способом, показана на рисунке 33. ОПИ в приборе расположены перпендикулярно друг другу и оптической оси прибора. ОПИ обеспечивают регистрацию распределения мощности светового потока по вертикальной и горизонтальной осям. Причем каждый ОПИ регистрирует излучение в своем выделенном участке спектра для реализации метода спектрального отношения.

1 – объектив; 2 – разделитель светового потока;

3,4 – светофильтры; 5 – однокоординатные приемники излучения;

6 – блок обработки информации

Рисунок 34 – Структурная схема датчика определения

двумерных координат очага взрыва

Датчик работает следующим образом. Излучение контролируемой области фокусируется при помощи объектива 1 на ОПИ и разделяется светоделительной пластиной 2 на два потока. Каждый из этих потоков через светофильтры 3 и 4 с разными спектрами пропускания попадает на свой однокоординатный приемник излучения 5. Сигналы с ОПИ подаются в блок обработки информации 6. Блок обработки информации преобразует в цифровые значения распределения величин электрических сигналов по длине горизонтального и вертикального ОПИ, выполняет программную фильтрацию помех, определяет область чувствительного слоя с максимальной освещенностью по экстремуму электрического сигнала для каждого ОПИ и на основании этого вычисляет двумерные координаты очага возгорания, вычисляет отношение экстремумов электрических сигналов и оценивает значение температуры. Блок обработки информации также служит для формирования и стабилизации напряжений, необходимых для работы ОПИ.