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6A 系统防火监测子系统误报警 故障分析及改进

发布时间:2019-11-16人气:87

摘  要: 根据 6A 系统防火监测子系统在杭州机务段的实际使用情况,对报警信息进行统计分类,针对存在的频繁误报警现象,从系统报警原理出发,对硬件设计结构、子系统控制软件、地面分析软件等进行剖析,找出问题真正原因所在,并提出改进措施。 

0  引言
       杭州机务段配属的和谐型客运机车上均安装有机车车载安全防护系统(以下简称 6A 系统)防火监测子系统。该子系统通过机车上烟感温感双控式的探测、覆盖式的布局实现关键部件重点监测,确保早期探测到线缆阴燃、电路板过热、电容爆炸等产生的烟雾,预防重大火灾事故的发生。在运用初期该子系统报警频繁,而绝大多数报警在现场检查均未发现异常,误报警给乘务员带来较多干扰,也给现场分析检查处理带来较大困惑。本文将对防火监测子系统误报警故障进行分析,并提出改进措施。
1  光电感烟探测器报警原理
       6A 系统防火监测子系统采用的感烟类探测器为光电感烟探测器,该类型探测器利用火灾烟雾对光产生的散射作用等来探测火灾,其核心部件为迷宫。
       如图 1 所示,光电感烟探测器迷宫由红外发射二极管、红外接收二极管,以及迷宫塑料件组成。当燃烧过程中产生的烟雾进入迷宫腔,红外光照射在不规则分布的烟雾粒子上,产生散射,烟雾粒子越多,接收二极管接收到的散射光越强,产生的光电信号也越强,再经过后续放大电路、 A/D 转换电路处理得出的烟雾浓度也就越大,当浓度高于报警门限,就会触发探测器报警。

QQ截图20191022144815.png

2  报警情况调查
       通过调查杭州机务段 2014 年防火监测子系统报警情况发现: 2014 年 4 月至 10 月,防火监测子系统累计报警总量 5 117 次,除 4 月份因刚落实数据转储分析工作,报警量相对较低外,其余各月平均报警量达到 731 次,即每日报警量达到了 24.4 次,月台车报警均量 15.9 次。从报警故障来看,自检类故障达到总报警量的 49.5%,其中探头故障、探头离线故障又各占 59% 和 37.4%。另外防火探头地址为奇数(即烟温复合探测器)的报警量又占报警总数的 90% 以上。
3  报警原因分析
       根据防火监测子系统报警原理及数据统计结果分析,造成该子系统误报警可能是由温度、扬尘、检测误报警导致。
3.1  温度报警
       防火监测子系统采用感温感烟复合探测器,其不仅能检测烟雾,同时还具备温度报警功能,系统设置的报警门限值为 57 ℃,根据实际对机车内部温度测量得出的数据显示,机车运用过程中机械间温度可室温至 60 ℃之间变化,夏季最高温度甚至可达到70 ℃以上,因此夏季极易造成温度报警。
3.2  扬尘报警
       还有一部分误报警是由于灰尘、电磁干扰、油雾等因素造成的干扰,其中主要为灰尘干扰。灰尘干扰的来源主要有四个,分别是探测器迷宫内累积的灰尘、探测器防虫网上累积的灰尘、机械间内设备表面累积的灰尘、机械间风机从车体外部带进来的灰尘。在机械间风机启动时,风机出风口风速在 5 m/s 左右,将设备表面及车体外部的灰尘瞬间扬动,当感烟探测器报警诊断周期小于灰尘干扰脉宽时,机械间风机启动时产生的灰尘干扰便极容易引起探测器报警。
       同时,感烟探测器的零点会随着迷宫内灰尘的累积而向上漂移,这种漂移的长期累积能改变探测器的灵敏度。如图 2 所示,对于该种零点漂移可以对探测器的零点进行定时修正,即漂移补偿。由于探测器漂移补偿是有限度的,当探测漂移补偿达到上限时,细小的波动都可能诱发感烟探测器报警。

QQ截图20191022144815.png

3.3  检测报警
       通过误报警数据分析发现,机车在修程中对感温感烟复合探测器进行功能性检测,在数据转储分析后没有被地面专家系统进行识别过滤,由此造成的大量误报警。
4  改进措施
       通过对防火监测子系统误报警原因的分析,并结合现场运用实际情况,及时采取以下措施及方案可快速解决此问题。
4.1  探测器结构改进
       防火监测子系统感温感烟复合探测器上有感温 电阻用来探测外界温度,通过修改报警阈值,取消57 ℃温度报警功能。
       同时,对机械间内感烟感温探测器增加防尘网以及选择性加装迷宫式挡板。迷宫式挡板固定在底座下方,可根据车型调整挡风角度,对机械间内风机出风口处的感烟探测器加装挡风板,减缓风速,降低风机直吹扬尘造成的感烟探测器误报警。
4.2  防火监测子系统控制程序优化
       烟雾与扬尘均能产生报警,但两者在性质上是存在区别的,即扬尘具有短时性,如风机启动时,瞬间颗粒浓度较大,但由于自重较大,在颗粒浓度上升过程中表现出较强的波动特性,且由于没有后续灰尘供应,颗粒浓度迅速回落,而真实火灾烟雾则是由淡转浓,持续时间较长。感烟探测器原设计在 5~6 s 即捕获该污染信息,并产生报警,通过分析认为该诊断时间不能真正识别两者的区别,将报警诊断算法进行优化,适度将感烟探测器报警时间延迟,可避免扬尘造成的干扰误报警。
       此外,不同位置处的探测器对风速、灰尘干扰大小以及受到干扰的时间如图 3 所示,两个探测器同时达到报警门槛值的概率较小。通过控制程序优化,利用关联探测器组两个探测器之间因距离、角度等产生非相关性,采用相邻区域探测器多信息耦合判断来滤除设备表面累积灰尘造成的干扰。

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4.3  地面数据分析软件完善
       现有 6A 系统所具有的试验模式功能,对试验数据均进行了标识,通过优化地面数据分析软件,利用该标识对试验数据进行区分。
5  结束语
       固定式探测器投入到机车这个特定场所进行防火探测,其所面临的是电磁、油雾、灰、尘等复杂环境,作为一套监测系统,在改善其自身硬、软件故障率的同时,能增强抗干扰能力,防止误报警,提高报警的准确度,是极为必要的。
       改进后的防火监测子系统总报警量呈逐年下降趋势,由 2014 年 7 359 次逐渐下降至到 2016 年 2 696 次,截至 2018 年已下降为 640 次,总降幅达 91.3%。自检类故障也由 527 次逐年下降为 42 次,降幅达到92%。防火监测子系统的改进取得了良好的效果,确保了系统可靠正常运用,同时降低了维修资源消耗和运用干扰,充分发挥了该子系统的保安全作用。
参考文献:
[1] 北京纵横机电技术开发公司 . 机车车载安全防护系统( 6A 系统)技术条件 [G]. 北京:北京纵横机电技术开发公司, 2013.
[2] 北京纵横机电技术开发公司 . 机车车载安全防护系统( 6A 系统)HXD3C 机车出厂检验规范及运用维护手册 [G]. 北京:北京纵横机电技术开发公司, 2013.
[3] GB 50116—2013,火灾自动报警系统设计规范 [S].
[4] GB 16806—2006,消防联动控制系统 [S].
[5] GB 4715—2005,点型感烟火灾探测器 [S].

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