Như chúng ta đã biết cháy là do phản ứng giữa ôxy và các vật liệu cháy dưới tác động của nhiệt độ. Khi có cháy xảy ra bao giờ cũng có 3 hiện tượng kèm theo là nhiệt độ tăng, khói và lửa. Dựa vào hiện tượng này người ta chế tạo ra các loại đầu báo cháy là: Đầu báo nhiệt, đầu báo khói và đầu báo lửa.

Hàng năm trên thế giới cũng như nước ta xảy ra hàng ngàn vụ cháy lớn, nhỏ. Thiệt hại về nhân mạng và tài sản do cháy gây ra vô cùng to lớn, vì vậy bất kỳ quốc gia nào trên thế giới cũng có những quy định rất chặt chẽ về phòng cháy và chưã cháy. Tuy vậy nhưng những đám cháy vẫn xảy ra do nhiều nguyên nhân. Vậy làm thế nào để hạn chế một cách tối đa tác hại của các đám cháy. Điều cực kỳ quan trọng để giải quyết vấn đề này là phải phát hiện sớm đám cháy Khi nó vừa phát sinh để mau chóng dập tắt không cho chúng trở thành đám cháy lớn. Xuất phát từ yêu cầu trên hệ thống báo cháy tự động đã ra đời.

Như chúng ta đã biết cháy là do phản ứng giữa ôxy và các vật liệu cháy dưới tác động của nhiệt độ. Khi có cháy xảy ra bao giờ cũng có 3 hiện tượng kèm theo là nhiệt độ tăng, khói và lửa. Dựa vào hiện tượng này người ta chế tạo ra các loại đầu báo cháy là: Đầu báo nhiệt, đầu báo khói và đầu báo lửa.

Cấu tạo và nguyên lý của các đầu báo cháy

1. Đầu báo nhiệt:

Thông thường có hai loại đầu báo nhiệt được sử dụng trong kỹ thuật báo cháy đó là: Đầu báo nhiệt cố định và đầu báo nhiệt gia tăng.

• Đầu báo nhiệt cố định là loại đầu báo Khi nhiệt độ môi trường chúng được lắp đặt tăng đến một nhiệt độ cố định nào đó, đầu báo sẽ hoạt động và gửi tín hiệu về trung tâm.
  Đầu báo nhiệt thường được chế tạo theo 3 nhóm A,B,C. Nhóm A có nhiệt độ cố định từ 60o C đến 75 oC. Nhóm B có nhiệt độ cố định từ 80o đến 95 oC .Nhóm C có nhiệt độ từ 120 oC đến 135oC.

• Đầu báo nhiệt gia tăng(ROR) là loại đầu báo sẽ hoạt động và giữ tín hiệu về trung tâm. Nếu nhiệt độ môi trường tăng lên từ từ không quá 2oC/ phút đầu báo không làm việc.

Từ cấu tạo và nguyên lý hoạt động của 2 loại đầu báo nhiệt chúng ta thấy đầu báo nhiệt cố định và đầu báo nhiệt gia tăng có cấu trúc rất đơn giản chúng không cần nguồn nuôi nên không bị tác động bởi các yếu tố khácvì vậy chúng hoạt động rất ổn định. Giá thành của các đầu báo nhiệt thấp nên đầu báo nhiệt được sử dụng rất phổ biến trong hệ thống báo cháy tự động.
Đầu báo nhiệt cố định chỉ làm việc khi nhiệt độ môi trường đạt tới một giới hạn không tính tốc độ gia tăng nhiệt. Ngược lại đầu báo nhiệt gia tăng chỉ làm việc Khi tốc độ gia tăng nhiệt đạt đến mức giới hạn, không tính đến mức nhiệt độ của môi trường. Khi đám cháy xảy ra đầu báo nhiệt gia tăng sẽ phản ứng nhanh hơn đầu báo nhiệt cố định. Tuy vậy đầu báo nhiệt cố định lại có độ tin cậy cao hơn đầu báo nhiệt gia tăng vì trong một số trường hợp mắc dù có cháy xảy ra nhưng nguồn sinh nhiệt lại bị che khuất hoặc đám cháy phát triển chậm nhiệt độ tăng lên từ từ đâù báo nhiêt gia tăng sẽ không hoạt động. Khi lắp đặt chúng ta cần lưu ý điều này. Để nâng cao độ tin cậy của hệ thống báo cháy cách tốt nhất là lắp đặt cả hai đầu báo hoặc sử dụng loại đầu báo nhiệt kết hợp.

2. Đầu báo khói:

Do giá thành thấp, độ ổn định cao của các đầu báo nhiệt được sử dụng rất phổ biến trong các hệ thống báo cháy tự động.Tuy nhiên do quá trình truyền nhiệt trong không khí là quá trình xảy ra với tốc độ chậm, vì vậy khả năng phát hiện sớm đám cháy của các đầu báo nhiệt là rất thấp.

Để sớm phát hiện đám cháy ngay Khi nó vừa phát sinh, người ta sử dụng đầu báo khói. Hiện nay có 2 loại đầu báo khói là đầu báo khói Ion và đầu báo khói quang.
a. Đầu báo khói lon:
Đầu báo khói Ion là đầu báo được chế tạo dựa trên hiệu ứng dẫn điện của không khí khi bị Ion hoá.
Bộ phận cơ bản trong cấu tạo của đầu báo khói Ion là một buồng Ion có chứa một lượng nhỏ chất phóng xạ. Buồng Ion được chia làm 2 ngăn, một ngăn đóng kín hoặc được che chắn sao cho khói khó lọt được vào và được gọi là ngăn mẫu, còn ngăn thứ 2 được gọi là ngăn phân tích là ngăn để hở và tiếp xúc thường xuyên với không khí bên ngoài.
Các tia ALPHA phát ra từ nguồn phóng xạ sẽ Ion hoá các phân tử không khí trong buồng Ion. Khi điện áp một chiều được đặt lên các điện cực của buồng Ion, giữa các cực của buồng Ion đã xuất hiện dòng điện. ở điều kiện bình thường, dòng điện ở ngăn làm mẫu và ngăn phân tích cân bằng nhau,đầu báo không hoạt động. Khi có các phân tử khói lọt vào ngăn phân tích, các Ion trong ngăn này sẽ kết hợp với các phân khói và trở nên nặng hơn. Tốc độ di chuyển của chúng giảm đi dẫn đến việc giảm giòng điện chạy trong ngăn phân tích tuỳ theo số lượngcác phân tử khói lọt vào buồng Ion. Khi sự chênh lệchdòng điện ở ngăn phân tích và ngăn mẫu đạt đén mức nhất định đầu báo sẽ hoạt động giữ tín hiệu về trung tâm.
Tia ALPHA là tia phóng xạ có khả năng Ion hoá phân tử của một số lượng lớn các chất khí vì vậy đâù báo Ion là loại đầu báo nhạy nhất trong cácloại đầu báo cháy. Nó có thể phát hiện được mọi loại khói kể cả các loại khói mắt thường không nhìn thấy được. Do giá thành hợp lý và hoạt động khá ổn định đầu báo khói Ion được sử dụng rộng rãi để phát hiện đám cháy. Thời gian sử dụng của đầu báo khói Ion phụ thuộc vào chất lượng phóng xạ trong buồng Ion. Thông thường chúng có thời gian sử dụng từ 3 đến 5 năm.
Nhược điểm duy nhất của đầu boá khói Ion là việc sử dụng chất phóng xạ để Ion hoá không khí, điều này sẽ ảnh hưởng đến môi trường và việc bảo trì các đầu báo khói Ion phải được thực hiện các cơ sở có đủi điều kiện an toàn về phóng xạ. Vì lý do trên ngày nay một số hãng trên thế giới đã ngừng sản xuất loại đầu báo này.
b. Đầu báo quang:
Đầu báo quang là loại đầu báo được chế tạo trên nguyên lý khuyếch tán và hấp thụ ánh sáng bởi các phân tử khói Khi ánh sáng truyền trong không khí.
Bộ phận cơ bản trong cấu tạo đầu báo quang theo nguyên lý khuếch tán ánh sáng là một buồng tối, trong đó có các vách ngăn xắp xếp theo hình dích dắc để ngăn không cho đầu thu (thường là tế bào quang điện) có thể trực thu trực tiếp ánh sáng phát ra từ nguồn phát sáng (thường là các loại diode phát tia hồng ngoại).
Khi không có các phân tử khói lọt vào buồng tối tia sáng bị khuếch tán theo nhiều hướng khác nhau làm cho tế bào quang điện có thể thu được một phần ánh sáng phát ra từ nguồn sáng. Điện trở nội của tế bào quang điện giảm đi tương ứng với số lượng phân tử khí lọt vào buồng tối. Khi điện trở của tế bào quang điện giảm đến một ngưỡng nhất định, đầu báo chuyển sang chế độ hoạt động và gửi tín hiệu về trung tâm .
Đầu báo khói quang chế tạo theo nguyên lý khuyếch tán giá thành hợp lý ,thời gian sử dụng có thể kéo dài hàng chục năm, độ tin cậy tương đối cao và rất dễ bảo trì sửa chữa. Khả năng phát hiện sớm đám cháy của các đầu báo quang loại nàychỉ kém các đầu báo khói Ion. Vì những lý do trên đầu báo quang chế tạo theo nguyên lý khuyếch tán là loại đầu báo được dùng phổ biến nhất hiện nay trong các hệ thống báo cháy tự động.
Nhược điểm của đầu báo quang chế tạo theo nguyên lý khuyếch tán ánh sáng là chúng chỉ phát hiện đưọc các loại khói có kích thước phân tử tương đối lớn mắt thường không thể nhìn thấy được và phản xạ ánh sáng. Đối với các loại khói có phân tử kích thước nhỏ hoặc không phản xạ ánh sáng đầu báo khói quang chế tạo theo nguyên lý khếch tán không phát hiện được.
Ngoài loại đầu báo quang chế tạo theo nguyên lý khuyếch tán ánh sáng,người ta còn chế tạo loại đầu báo khói quang dự trên nguyên lý hấp thu ánh sánh bởi các phân tử khói. Loại đầu báo này còn được gọi là đầu báo tia. Cấu tạo của đầu báo tia được dựa trên nguyên lý hấp thụ ánh sáng, bao gồm một nguồn phát tia sáng (thường là tia hồng ngoại) hoạt động ở chế độ xung, một bộ phận thu các xung ánh sáng phát ra từ nguồn phát. ở điều kiện bình thường,các đâù phát và đầu thu được bố trí sao cho đầu thu có thể trực tiếp thu được các xung ánh sáng phát ra từ đầu phát với cường độ lớn nhất. Điện trở nội của tế bào quang điện ở phần thu lúc này nhỏ, đầu báo không hoạt động. Khi có khói xuất hiện, các xung ánh sáng đi từ đầu phát đến đầu thu bị các phân tử khói hấp thụ dẫn đến việc xuy giảm cường độ của cacs xung ánh sáng. Điện trở nội của tế bào quang điện tăng đến mức nhất định phần thu chuyển sang chế độ hoạt động và giữ tín hiệu về trung tâm.
Ưu điểm của loại đầu báo khói dạng tia là diện tích kiểm soát khói của đầu báo lớn, có thể tới hàng ngàn m2. Đầu báo khói quang dạng tia hoạt động rất ổn định ngay cả trong môi trường có nhiều nhiễu, bụi. Ơ những nơi có điện tích cần bảo vệ lớn, sử dụng đầu báo khói quang dạng tia có hiệu quả kinh tế cao vì chi phí việc lắp đặt và bảo dưỡng giảm rất nhiều so với việc sử dụng đầu báo khói quang chế tạo theo nguyên lý khuyếch tán hoặc đầu báo Ion.
Đối với những nơi có diện tích cảnh báo nhỏ, việc sử dụng đầu báo dạng tia sẽ không đạt hiệu quả kinh tế, vì giá thành 1 bộ đầu báo tương đối cao.
b. Đầu báo lửa:
Trong một số trường hợp đám cháy xảy ra do sự phóng các tia lửa điện. Để cảnh báo sự phóng tia lửa điện người ta sử dụng đầu báo lửa
Để loại bỏ các báo động giả gây ra bởi các nguồn phát tia tử ngoại tự nhiên như sét hoặc tia vũ trụ, đầu báo lửa có các mạch điện bảo vệ và hoạt động ở chế độ xung
Bộ phận chính trong cấu tạo của đầu báo tia lửa là 1đèn UV-Tron. Đây là 1 linh kiện gồm một ống thuỷ tinh chứa khí argon với hai tấm điện cực đặt đối diện nhau. Điện áp một chiều được đặt lên các điện cực của đèn UV-Tron sao cho nó gần bằng điện áp đánh thủng của đèn. lúc này giữa hai điện cực của đèn UV-Tron xuất hiện một giòng điện nhỏ. Khi tia tử ngoại tác động vào đèn, các froton được sinh ra giòng địn chạy giữa hai điện cực sẽ tăng. Vì điện áp giữa hai điện cực gần bằng điện áp đánh thủng của đèn, hiệu ứng Avalanche hiện và sự gia tăng đột gột của dòng điện được coi là tín hiệu báo có lửa.
Đầu báo dùng để phát hiện các đám cháy thông qua việc phát hiện các tia tử ngoại sinh ra từ ngọn lửa, vì vậy để tránh báo động giả không nên sử dụng các đầu báo ở những nơi có nhiều nguồn khác nhau phát ra các tia tử ngoại. Giá thành của loại đầu báo này khá cao.
 

3. Tủ trung tâm của hệ thống báo cháy tự động:

Hàng năm một số lượng lớn các tủ trung tâm báo cháy tự động được các hãng trên thế giới chế tạo. Chúng rất đa dạng về kích cỡ cũng như chủng loại.

Hiện nay trên thế giới tồn tại song song 2 hệ thống báo cháy tự động: Hệ thống hai dây và hệ thống 4 dây.

Hai hệ thống này khác nhau ở chỗ: Ở hệ thống 4 dây đường dẫn nguồn và đường dẫn tín hiệu của đầu báo tách dời nhau. Còn hệ thống 2 dây thì đường dẫn nguồn đồng thời cũng là đường dẫn tín hiệu.

Đối với các cơ sở vừa và nhỏ người ta sử dụng các hệ thống báo cháy thông thường với tủ trung tâm với số lượng vài chục kênh trở lại. Đối với các cơ sở đòi hỏi số lượng kênh lên đến hàng trăm, người ta sử dụng các hệ thống báo cháy tự động gửi địa chỉ.
Hệ thống báo cháy kiểu giữ địa chỉ khác với các hệ thống thông thường khác là: Mỗi một đầu báo cháy có một địa chỉ riêng biệt. Tủ trủng tâm sẽ lần lượt gửi địa chỉ đến các đầu báo để kiểm tra trạng thái của chúng Khi có đầu báo nào hoạt động tủ trung tâm sẽ phát tín hiệu báo động.
Hệ thống báo cháy kiểu giữ địa chỉ là hệ thống báo cháy hiện đại, hoạt động tin cậy. Tuy nhiên do giá thành còn cao nên các hệ thống báo cháy loại này còn chưa được dùng một cách phổ biến.
Các hệ thống báo cháy tự động là các hệ thống đòi hỏi độ tin cậy rất cao và hoạt động liên tục 24/24 giờ, vì vậy khi thiết kế hệ thống ngoài việc lựa chọn các loại đầu báo cháy và số lượng kênh thích hợp chúng ta cần lưu ý một số vấn đề sau đây đối với tủ trung tâm của hệ thống báo cháy:
- Tủ trung tâm của hệ thống báo cháy nhất thiết phải có Acquy dự phòng để bảo đảm cho hệ thống hoạt động liên tục kể cả khi mất điện.
- Để bảo đảm sự hoạt động an toàn và tin cậy cao, tủ trung tâm cần phải có các khả năng tự kiểm tra hoạt động của hệ thống, khả năng cảnh báo các sự cố trên đường dây và khả năng loại bỏ các báo động giả.

CÔNG TY TNHH CÔNG NGHỆ THIÊN HOÀNG - SUNTECH CO.LTD

Địa chỉ: 35 Kim Đồng - Hoàng Mai - Hà Nội

Tel: (844)3 6647388 / 0903400789 - Fax: (844)3 6647389

Email: admin@suntechvina.com   

Website: http://www.suntechvina.com