اصول عملکرد بیم دتکتور دودی اعلام حریق

فصل ۹ سیستم‌های دریایی
9.1 تعاریف ویژه

9.2 کلیات
9.2.1* شرح کلی
این فصل، اصلاحات لازم برای سیستم‌های دریایی را بیان می‌کند.
9.2.2 کلیه الزامات دیگر این استاندارد، مگر آنکه در این فصل به‌صورت خاص تغییر یافته باشند، برای سیستم‌های دریایی نیز اعمال می‌شوند.

9.3 الزامات سیستم
9.3.1 اجزاء
اجزای سیستم باید به‌طور خاص برای کاربرد دریایی سیستم‌های دی‌اکسید کربن لیست یا تأیید شده باشند.

9.3.2 دستورالعمل‌های بهره‌برداری
9.3.2.1 دستورالعمل‌های بهره‌برداری از سیستم باید در مکان واضحی در نزدیکی تمامی کنترل‌های دستی و در اتاق ذخیره‌سازی دی‌اکسید کربن قرار داده شوند.
9.3.2.2 برای سیستم‌هایی که ذخیره‌سازی دی‌اکسید کربن در داخل فضای حفاظت‌شده قرار ندارد، دستورالعمل‌ها باید شامل نموداری باشند که محل کنترل اضطراری را در صورت عدم عملکرد کنترل‌های عادی نشان دهد.

9.3.3 فعال‌سازی
9.3.3.1* در فضاهایی با حجم بیش از ۶۰۰۰ فوت مکعب (۱۷۰متر مکعب)، فعال‌سازی خودکار سیستم دی‌اکسید کربن مجاز نمی‌باشد.
9.3.3.2* فعال‌سازی خودکار برای فضاهایی با حجم ۶۰۰۰ فوت مکعب (۱۷۰ متر مکعب) یا کمتر، در صورتی مجاز است که الزامات بندهای 9.3.3.2.1 تا 9.3.3.2.4 رعایت شوند.

9.3.3.2.1 مسیر خروج افقی از محفظه ماشین‌آلات به عرشه باز باید فراهم شود.
9.3.3.2.2 محفظه باید در زمان عملکرد تجهیزات بدون حضور نفر باشد.
9.3.3.2.3 زمانی که افراد در داخل محفظه حضور دارند، سیستم باید در وضعیت قفل قرار گیرد.
9.3.3.2.4 فعال‌سازی خودکار سیستم نباید با ناوبری ایمن کشتی تداخل داشته باشد.

9.3.3.3 برای عملکرد دستی، باید دو شیر جداگانه برای تخلیه دی‌اکسید کربن در هر فضای محافظت‌شده فراهم شود.
9.3.3.3.1 یکی از شیرها باید تخلیه از مخزن دی‌اکسید کربن را کنترل کند.
9.3.3.3.2 شیر دوم باید تخلیه دی‌اکسید کربن به فضای محافظت‌شده را کنترل کند.
9.3.3.3.3 برای سیستم‌هایی که حداکثر ۱۳۶ کیلوگرم دی‌اکسید کربن ذخیره دارند، تنها یک شیر برای آزادسازی سیستم کافی است، به شرطی که فضای محافظت‌شده معمولاً بدون نفر بوده و دارای مسیر خروج افقی باشد.

9.3.3.4 کنترل‌ها
9.3.3.4.1 برای هر یک از شیرهای مورد نیاز در بند 9.3.3.3 باید یک کنترل دستی جداگانه فراهم گردد.
9.3.3.4.2 یک مجموعه کنترل باید در خارج از حداقل یکی از مسیرهای اصلی خروج از هر فضای محافظت‌شده قرار گیرد.

9.3.3.5 علاوه بر کنترل‌های دستی مورد نیاز در 9.3.3.4، هر یک از شیرهای ذکر شده در 9.3.3.3 باید دارای کنترل اضطراری دستی مخصوص به خود باشند.

9.3.3.6 جعبه آزادسازی
9.3.3.6.1 کنترل‌های مربوط به شیرهای مورد نیاز در 9.3.3.4 باید درون یک جعبه آزادسازی قرار گیرند که به‌وضوح برای فضای محافظت‌شده شناسایی شده باشد.
9.3.3.6.2 اگر جعبه حاوی کنترل‌ها قفل‌شده باشد، کلید آن باید در یک محفظه از نوع شیشه‌شکن در کنار جعبه و در مکانی مشخص قرار گیرد.

9.3.3.7 منبع نیرو
9.3.3.7.1 علاوه بر الزامات بند 4.3.3.2، آژیرهای هشدار قبل از تخلیه باید به‌گونه‌ای باشند که فقط به فشار دی‌اکسید کربن وابسته بوده و به منبع نیروی دیگری نیاز نداشته باشند.
9.3.3.7.2 تأخیر زمانی مورد نیاز طبق بند 4.5.6.2.2 باید حداقل ۲۰ ثانیه بوده و تنها به فشار دی‌اکسید کربن وابسته باشد.

9.3.4 ذخیره‌سازی دی‌اکسید کربن
9.3.4.1 ذخیره‌سازی دی‌اکسید کربن در فضاهای محافظت‌شده‌ای که معمولاً بدون نفر هستند، برای سیستم‌هایی با حداکثر ۱۳۶ کیلوگرم دی‌اکسید کربن و دارای عملکرد خودکار مجاز می‌باشد.
9.3.4.2 سیستم‌های با فشار پایین باید مجهز به دو واحد تبرید بوده و مطابق با مقررات 46 CFR 58.20 ساخته شوند.
9.3.4.3 زمانی که مخازن دی‌اکسید کربن خارج از فضای محافظت‌شده قرار دارند، باید در اتاقی نگهداری شوند که در مکانی ایمن و به‌راحتی قابل دسترس بوده و به‌طور مؤثر تهویه شود تا مخازن ماده اطفاء حریق در معرض دماهای محیطی تعیین‌شده در بند 4.6.5.5 قرار نگیرند.

9.3.4.3.1 دیوارها و عرشه‌های مشترک میان اتاق‌های نگهداری مخازن ماده اطفاء حریق و فضاهای محافظت‌شده باید با عایق ساختاری کلاس A-60 مطابق با استاندارد 46 CFR 72 محافظت شوند.
9.3.4.3.2 درها و سایر روش‌های بسته شدن هرگونه بازشو در این مرزها باید گازبند باشند.
9.3.4.3.3 اتاق‌های نگهداری مخازن ماده اطفاء حریق باید بدون نیاز به عبور از فضای محافظت‌شده قابل دسترسی باشند.
9.3.4.3.4 درب‌های ورودی باید به سمت بیرون باز شوند.
9.3.4.3.5 برای سیستم‌هایی که حداکثر ۱۳۶ کیلوگرم دی‌اکسید کربن ذخیره دارند، تنها یک شیر برای تخلیه سیستم کافی است، به شرطی که فضای محافظت‌شده معمولاً بدون نفر بوده و دارای مسیر خروج افقی باشد.

9.3.5 لوله‌کشی سیستم
9.3.5.1 در صورت نیاز، باید زهکش‌هایی برای تخلیه رطوبت جمع‌شده تعبیه شود.
9.3.5.2 لوله‌کشی دی‌اکسید کربن نباید دارای زهکش یا بازشویی در داخل بخش‌های مسکونی باشد.
9.3.5.3 لوله‌کشی دی‌اکسید کربن نباید برای هیچ منظور دیگری استفاده شود، مگر اینکه در سیستم‌های تشخیص دود از نوع نمونه‌برداری از هوا مورد استفاده قرار گیرد.

9.3.6 طراحی سیستم
طراحی سیستم باید با فصل‌های ۵ تا ۷ مطابقت داشته باشد، مگر در موارد مشخص‌شده در بندهای 9.3.6.1 تا 9.3.6.4.2.

9.3.6.1 فضاهای ماشین‌آلات
فضاهای ماشین‌آلات باید برای رسیدن به غلظت ۳۴ درصد بر اساس حجم ناخالص طراحی شوند.
9.3.6.1.1 ۸۵ درصد از غلظت مورد نیاز طبق بند 9.3.6.1 باید طی ۲ دقیقه از آغاز تخلیه حاصل شود.
9.3.6.1.2 حجم ناخالص باید شامل بدنه پوششی نیز باشد.

9.3.6.2 فضاهای بار
فضاهای بار (غیر از فضاهای وسایل نقلیه) باید بر اساس نسبت ۱ پوند دی‌اکسید کربن به ازای هر ۳۰ فوت مکعب حجم ناخالص مجهز شوند.
9.3.6.2.1 مقدار اولیه دی‌اکسید کربن تخلیه‌شده باید بر اساس حجم خالص فضا و میزان بار موجود تعیین شود.
9.3.6.2.2 در صورت نیاز، دی‌اکسید کربن اضافی باید برای کنترل آتش آزاد شود.
9.3.6.2.3 دستورالعمل‌های شفاف در خصوص فرآیند تخلیه دی‌اکسید کربن باید در داخل اتاق نگهداری مخازن دی‌اکسید کربن نصب شود.

9.3.6.3 فضاهای وسایل نقلیه
9.3.6.3.1 فضاهای وسایل نقلیه که در آن‌ها سوخت وسایل نقلیه بیش از ۱۹ لیتر (۵ گالن) است، باید برای رسیدن به غلظت ۳۴درصد بر اساس حجم ناخالص طراحی شوند.
9.3.6.3.2 ۸۵ درصد از این غلظت باید طی ۲ دقیقه از آغاز تخلیه به دست آید.

9.3.6.4 فضاهای وسایل نقلیه
9.3.6.4.1 فضاهای وسایل نقلیه که میزان سوخت (بنزین یا گازوئیل) موجود در آن‌ها ۱۹ لیتر (۵ گالن) یا کمتر است، باید برای رسیدن به غلظت ۳۴ درصد بر اساس حجم ناخالص طراحی شوند.
9.3.6.4.2 دو سوم این غلظت باید طی ۱۰ دقیقه از آغاز تخلیه حاصل شود.

9.3.7 فضاهای تجهیزات الکتریکی
فضاهای تجهیزات الکتریکی باید به عنوان خطر خشک الکتریکی طبق فصل ۵ در نظر گرفته شوند.

9.4 بازرسی و نگهداری
بازرسی و نگهداری باید مطابق با بند 4.8.3 و بخش 9.4 انجام گیرد.

9.4.1 کلیات
پیش از انجام آزمایش یا عملیات نگهداری سیستم ثابت اطفاء حریق با دی‌اکسید کربن، تمام افراد باید از فضای محافظت‌شده تخلیه شوند. (رجوع شود به بخش 4.3)

9.4.2 تأیید نصب
9.4.2.1 آزمایش تأییدی که در بندهای 9.4.2.1.1 تا 9.4.2.1.4 شرح داده شده، باید پیش از آزمایش‌های الزامی بند 4.4.3 انجام شود.
9.4.2.1.1 تست فشار لوله‌کشی باید مطابق با الزامات بندهای 9.4.2.1.2 تا 9.4.2.1.4 انجام شود.
9.4.2.1.2 سیال آزمایشی باید یک گاز خشک و غیرخورنده نظیر نیتروژن یا دی‌اکسید کربن باشد.
9.4.2.1.3 هنگام وارد کردن فشار به لوله‌ها، فشار باید به صورت افزایشی در گام‌های ۵۰ psi (۳.۵ بار) اعمال شود.
9.4.2.1.4 پس از رسیدن به فشار تست موردنظر، منبع فشار باید قطع و از لوله جدا شود.

⚠️ هشدار
تست فشار پنوماتیکی ممکن است در صورت ترکیدگی سیستم لوله‌کشی، خطر پرتاب اشیاء و آسیب به افراد را ایجاد کند. پیش از انجام این تست، ناحیه‌ای که لوله در آن قرار دارد باید تخلیه شده و اقدامات ایمنی لازم برای حفاظت از افراد انجام شود.

9.4.2.2 سیستم‌های پرفشار
9.4.2.2.1 سیستم‌هایی با شیر توقف
9.4.2.2.1.1 تمام لوله‌کشی از منبع دی‌اکسید کربن تا شیرهای توقف باید تحت فشار حداقل ۱۰۰۰ psi (۶۸۹۵ کیلوپاسکال) قرار گیرد.
9.4.2.2.1.2 افت فشار در مدت ۲ دقیقه نباید بیش از ۱۰ درصد باشد.
9.4.2.2.1.3 تمام لوله‌کشی بین شیرهای توقف و اسپرینکلرها باید تحت فشار حداقل ۶۰۰ psi (۴۱۳۷ کیلوپاسکال) قرار گیرد.
9.4.2.2.1.4 افت فشار در این بخش نیز در مدت ۲ دقیقه نباید بیش از ۱۰ درصد باشد.

9.4.2.2.2 سیستم‌های بدون شیر توقف
9.4.2.2.2.1 تمام لوله‌کشی از منبع دی‌اکسید کربن تا اسپرینکلرها باید تحت فشار حداقل ۶۰۰ psi (۴۱۳۷کیلوپاسکال) قرار گیرد.
9.4.2.2.2.2 افت فشار در مدت ۲ دقیقه نباید بیش از ۱۰ درصد باشد.

9.4.2.3 سیستم‌های کم‌فشار
9.4.2.3.1 لوله‌کشی‌هایی که به‌طور معمول تحت فشار هستند
9.4.2.3.1.1 تمام لوله‌کشی‌هایی که به طور معمول تحت فشار قرار دارند باید تحت تست فشار حداقل ۳۰۰ psi (۲۰۶۸کیلوپاسکال) قرار گیرند.
9.4.2.3.1.2 در طول آزمایش ۲ دقیقه‌ای، هیچ‌گونه نشتی از لوله‌کشی نباید وجود داشته باشد.

9.4.2.3.2 لوله‌کشی بین شیر قطع مخزن و اسپرینکلرها
9.4.2.3.2.1 تمام لوله‌کشی بین شیر قطع مخزن و اسپرینکلرها باید تحت تست فشار حداقل ۳۰۰ psi (۲۰۶۸ کیلوپاسکال) قرار گیرد.
9.4.2.3.2.2 افت فشار در طول ۲ دقیقه نباید بیش از ۱۰ درصد باشد.

9.4.3 تأخیرهای پیش‌تخلیه، آژیرها و خاموشی‌های سیستم تهویه
9.4.3.1 تأخیرهای پیش‌تخلیه، آژیرها و خاموشی سیستم تهویه باید با عبور جریان دی‌اکسید کربن در سیستم آزمایش شوند.
9.4.3.2 تأخیرهای پیش‌تخلیه‌ای که در دمای ۷۰ درجه فارنهایت (۲۱ درجه سانتی‌گراد) دقت ±۲۰ درصد از مقدار نامی را ندارند، باید تعویض شوند.

9.4.4 تأیید
رعایت الزامات بند 9.3.2 باید مورد تأیید قرار گیرد

بیم دتکتورهای دودی انتخابی واضح برای حفاظت از ساختمان‌هایی با سقف‌های بلند مانند آتریوم‌ها، لابی‌ها، سالن‌های ورزشی، ورزشگاه‌ها، موزه‌ها، کلیساها، کارخانه‌ها و انبارها هستند. معمولاً حریق‌ها در بخش‌های پایین‌تر ساختمان و در نزدیکی سطح کف آغاز می‌شوند. در این حالت، دود ناشی از آتش به سمت سقف بالا می‌رود؛ ستون دود هنگام حرکت از نقطه شروع خود، به اطراف پخش شده و میدان دودی به شکل یک مخروط وارونه ایجاد می‌کند که هرچه بالاتر می‌رود رقیق‌تر می‌شود. در نتیجه کاهش غلظت دود، دتکتورهای نقطه‌ای هرچه در ارتفاع بیشتری نصب شوند، کارایی کمتری خواهند داشت. بر اساس استاندارد BS5839 بخش ۱، ارتفاع نصب دتکتورهای نقطه‌ای برای حفاظت جانی به ۱۰٫۵ متر و برای حفاظت از اموال به ۱۵ متر محدود شده است.

در مقابل، بیم دتکتورهای دودی که کل ستون دود را نمونه‌برداری می‌کنند، به‌طور ایده‌آل برای کاربردهای با سقف بلند مناسب هستند. این موضوع در استاندارد BS5839 بخش ۱ نیز مورد تأیید است که استفاده از بیم دتکتورها را تا ارتفاع ۲۵ متر برای حفاظت جانی و ۴۰ متر برای حفاظت از اموال مجاز می‌داند.

انواع بیم دتکتور
بیم دتکتورهای دودی دارای تأییدیه اروپایی طبق استاندارد EN54-12:2002 «سیستم‌های اعلام حریق و آتش – دتکتورهای دودی – دتکتورهای خطی با استفاده از پرتو نوری» آزمایش می‌شوند. دو نوع اصلی بیم دتکتورهای نوری خطی شامل نوع «انتهای به انتها» و نوع «رفلکتوری» هستند که هر دو بر اساس اصل کاهش شدت نور کار می‌کنند: یک پرتو نوری در عرض ناحیه تحت حفاظت تابانده می‌شود و میزان تضعیف آن بر اثر وجود دود پایش می‌گردد.

بیم دتکتور نوع «انتهای به انتها» دارای فرستنده و گیرنده جداگانه در دو انتهای ناحیه تحت حفاظت است. این نوع نیازمند تأمین برق برای هر دو واحد فرستنده و گیرنده بوده که باعث طولانی‌تر شدن مسیر سیم‌کشی و در نتیجه افزایش هزینه نصب نسبت به نوع رفلکتوری می‌شود. بیم دتکتورهای رفلکتوری یا «تک‌سَر» تمام تجهیزات الکترونیکی را در یک محفظه دارند: پرتو به سمت یک رفلکتور در انتهای مقابل ناحیه تحت حفاظت تابانده می‌شود و گیرنده میزان تضعیف سیگنال بازگشتی را پایش می‌کند.

اگرچه بیم دتکتورهای رفلکتوری به دلیل صرفه‌جویی قابل توجه در هزینه نصب، امروزه بیشتر از نوع انتهای به انتها استفاده می‌شوند، اما در به‌کارگیری آن‌ها باید ملاحظاتی در نظر گرفته شود. باید توجه داشت که در بیم دتکتور نوع انتهای به انتها، هر جسمی که در مسیر پرتو قرار گیرد و باعث کاهش شدت سیگنال شود، عملکرد دتکتور را مختل نمی‌کند و بدترین حالت ممکن ایجاد یک آلارم کاذب است. اما در بیم دتکتورهای رفلکتوری، وجود یک جسم بازتاب‌دهنده در مسیر پرتو، به‌ویژه در نزدیکی دستگاه، ممکن است بازتاب کافی به گیرنده ایجاد کند حتی اگر سیگنال به بیشتر ناحیه تحت حفاظت نرسد. این موضوع معمولاً در مورد بیم دتکتورهایی با میزان بازتاب کم، به‌خصوص مدل‌های با رفلکتور کوچک، مشکل‌سازتر است.

هزینه نسبی
طبق استاندارد BS5839 بخش ۱، یک دتکتور دودی نقطه‌ای دارای شعاع پوشش حداکثر ۷٫۵ متر است. در یک طرح ساده جانمایی (شکل ۱a)، این مقدار معادل فاصله حداکثر ۱۰٫۵ متر بین دتکتورها است. با تغییر دقیق چیدمان دتکتورها (شکل ۱b) می‌توان تعداد دتکتورهای نقطه‌ای موردنیاز برای پوشش یک مساحت مشخص را کاهش داد. برای بیم دتکتورهای دودی، استاندارد BS5839 بخش ۱ حداکثر برد ۱۰۰ متر و پوشش ۷٫۵ متر در هر طرف پرتو را مجاز می‌داند که این مقدار، پوشش نظری ۱۵۰۰ مترمربع را فراهم می‌کند (شکل ۱c)؛ مساحتی که معمولاً برای پوشش آن به ۱۶ عدد یا بیشتر دتکتور دودی نقطه‌ای نیاز است. کاهش تعداد تجهیزات موجب کاهش هزینه نصب و نگهداری می‌شود. بزرگ‌ترین محدودیت بیم دتکتور دودی این است که یک تجهیز «خط دید» محسوب می‌شود و در نتیجه ممکن است هر جسم یا شخصی که وارد مسیر پرتو شود، موجب اختلال شود و این امر استفاده از آن را در بیشتر فضاهای اشغال‌شده با ارتفاع سقف معمولی غیرعملی می‌سازد.

جریان هوا
جریان هوای زیاد برای شناسایی دود توسط هم دتکتورهای نقطه‌ای و هم بیم دتکتورهای دودی مشکل خاصی ایجاد می‌کند، زیرا انتشار دود تحت شرایط عادی ممکن است اتفاق نیفتد. سرعت بالای هوا همچنین می‌تواند دود را از محفظه تشخیص دتکتور نقطه‌ای خارج کند، بنابراین باید عملکرد دتکتور نقطه‌ای در مکان‌هایی که سرعت هوا بیش از ۱٫۵ متر بر ثانیه است یا تعویض هوا در ناحیه حفاظت‌شده بیش از ۷٫۵ بار در ساعت می‌باشد، با دقت بررسی شود. بیم دتکتورهای دودی معمولاً در آزمون‌های تأییدیه برای پایداری در جریان هوای زیاد آزمایش نمی‌شوند، زیرا جریان زیاد هوا تأثیر قابل‌توجهی بر قابلیت تشخیص آن‌ها ندارد. هرچند در نواحی با جریان هوای بالا معمولاً نیاز به کاهش فاصله نصب نیست، اما باید رفتار پیش‌بینی‌شده دود در این شرایط مدنظر قرار گیرد.

مقاومت در برابر حرکت ساختمان
برای عملکرد صحیح، بیم دتکتورها به یک سطح نصب بسیار پایدار نیاز دارند؛ سطحی که حرکت، جابه‌جایی، لرزش یا تغییر شکل در طول زمان نداشته باشد، زیرا این موارد می‌توانند باعث ایجاد آلارم یا خطای کاذب شوند. دتکتور باید روی یک دیوار باربر محکم، ستون پشتیبان، تیر سازه‌ای یا سطح دیگری که انتظار نمی‌رود در طول زمان دچار لرزش یا جابه‌جایی شود، نصب شود. این تجهیز را می‌توان مستقیماً روی سازه ساختمان نصب کرد که معمولاً امکان تنظیم ±۱۰ درجه را فراهم می‌کند، یا در صورت نیاز به نصب مورب یا نصب روی سقف، از براکت‌های قابل تنظیم با دامنه تغییر بیشتر استفاده نمود. اگر نصب هر دو بخش دستگاه روی سازه محکم امکان‌پذیر نباشد، باید فرستنده روی سطح محکم‌تر نصب شود، زیرا جابه‌جایی رفلکتور یا گیرنده اثر کمتری نسبت به جابه‌جایی فرستنده دارد.

بیم دتکتور باید در برابر حرکت‌های احتمالی ساختمان که ناشی از نیروهای محیطی مختلف است، مقاومت بالایی داشته باشد. باد، برف، باران و تغییرات دما می‌توانند باعث خم‌شدن ساختمان شوند؛ به عنوان مثال، باد با سرعت ۶۰ کیلومتر بر ساعت که بر یک دیوار ۱۰۰ مترمربعی وارد می‌شود، می‌تواند فشاری معادل ۴ تن ایجاد کند. در فواصل طولانی، حتی تغییر شکل‌های جزئی سازه می‌تواند موجب انحراف زیاد پرتو از هدف شود؛ برای مثال، در برد ۱۰۰ متر، جابه‌جایی ۰٫۵ درجه‌ای فرستنده می‌تواند نقطه مرکزی پرتو را نزدیک به ۹۰۰ میلی‌متر جابه‌جا کند. برای اطمینان از عملکرد قابل‌اعتماد، بیم دتکتور باید بتواند با حداکثر عدم‌همراستایی زاویه‌ای ±۰٫۵ درجه در دتکتور و ±۱۰ درجه در رفلکتور به‌خوبی کار کند تا تغییر شکل‌های موقت سازه بدون ایجاد آلارم یا خطای کاذب قابل تحمل باشد.

نصب و راه‌اندازی اولیه
همراستاسازی بیم دتکتور معمولاً شامل چهار مرحله است: همراستاسازی اولیه، تنظیم دقیق، تنظیم بهره و تأیید. توضیحات زیر مربوط به یک بیم دتکتور رفلکتوری معمولی است؛ بیم دتکتورهای نوع انتهای به انتها به یک مرحله اضافی نیاز دارند، زیرا باید هر دو سر فرستنده/گیرنده به‌درستی همراستا شوند. همراستاسازی اولیه با استفاده از نشانه‌گیر نوری داخلی و پیچ‌های تنظیم افقی و عمودی برای قرار دادن رفلکتور در مرکز آینه همراستاسازی انجام می‌شود. پس از همراستاسازی اولیه، فرآیند تنظیم دقیق انجام می‌شود. یک نمایشگر دیجیتال روی برد مدار دتکتور وجود دارد و تکنسین با تنظیم پیچ‌های افقی و عمودی، بالاترین مقدار ممکن را روی نمایشگر به دست می‌آورد. در طول این فرآیند، دتکتور پرتو را پایش کرده و بهره داخلی خود را برای دستیابی به بهترین پاسخ تنظیم می‌کند. پس از قرار گرفتن دوباره درپوش دستگاه، یک تنظیم نهایی بهره داخلی به‌صورت خودکار انجام می‌شود.

مرحله نهایی
مرحله پایانی شامل آزمایش عملکرد اعلام حریق و خطای دتکتور توسط تکنسین است. با استفاده از یک ماده مات و غیررفلکتوری، رفلکتور به طور کامل مسدود می‌شود که باید باعث ایجاد سیگنال خطای مسدود شدن پرتو پس از حدود ۳۰ ثانیه گردد. سپس حساسیت بررسی می‌شود. رفلکتور تا حدی کمتر از مقدار تنظیم حساسیت مربوطه با استفاده از مقیاس مدرج روی رفلکتور پوشانده می‌شود که نباید هیچ تغییری در وضعیت پرتو ایجاد کند. در نهایت، رفلکتور تا حدی بالاتر از مقدار حساسیت نسبی مسدود می‌شود که باید باعث ایجاد سیگنال آلارم حریق گردد.

تنظیم حساسیت و جبران تغییرات تدریجی
چالش همیشگی برای سازندگان دتکتور، ایجاد تعادل در مقدار تنظیم حساسیت به‌گونه‌ای است که عملکرد بین تشخیص سریع حریق واقعی و جلوگیری از آلارم‌های کاذب بیش از حد، متوازن باشد. برای دستیابی به عملکرد بهینه، سازندگان پیشرفته بیم دتکتورهای دودی قابلیت جبران خودکار برای خنثی‌سازی اثر تغییرات محیطی کوتاه‌مدت و بلندمدت را فراهم می‌کنند. الگوریتم حساسیت خودتنظیم، آستانه آلارم را طی چند ساعت به‌صورت خودکار برای جبران تغییرات کوتاه‌مدت محیط حفاظت‌شده (مانند فعالیت لیفتراک‌ها در طول روز کاری) تنظیم می‌کند. این تنظیمات توانایی دتکتور برای واکنش سریع به وقوع آتش‌سوزی را مختل نمی‌کند.

با تجمع گردوغبار روی بخش‌های نوری بیم دتکتور، حساسیت دستگاه افزایش یافته و احتمال بروز آلارم‌های کاذب بیشتر می‌شود. الگوریتم‌هایی برای جبران تجمع تدریجی گردوغبار ارائه می‌شوند تا ضمن حفظ حساسیت ثابت، فاصله‌های زمانی نگهداری رعایت شود. با این حال، لنزهای دتکتور و رفلکتور (در نوع رفلکتوری) همچنان باید به‌صورت دوره‌ای تمیز شوند. فاصله زمانی نگهداری به شرایط محل بستگی دارد؛ بدیهی است هرچه محیط آلوده‌تر باشد، دفعات تمیزکاری باید بیشتر شود.

نگهداری و آزمون
یکی از مشکلات نصب هر نوع دتکتور دودی در ارتفاع بالا، نیاز به دسترسی پرهزینه و زمان‌بر به دتکتور برای انجام آزمون کامل آلارم در طی سرویس سالانه است. بیشتر سازندگان امکان آزمون از راه دور بخش الکترونیکی دستگاه را فراهم می‌کنند، اما تکنسین معمولاً همچنان باید به‌صورت دستی فیلتری را در مسیر پرتو قرار دهد تا نشان دهد که دستگاه در حضور دود وارد وضعیت آلارم می‌شود؛ این فیلتر جایگزینی قابل‌قبول برای آزمون دود است که معمولاً برای دتکتورهای نقطه‌ای الزامی است. تاکنون تنها یک سازنده بیم دتکتورهای متعارف و آدرس‌پذیر را با یک فیلتر کالیبره سرووکنترل‌شده تجهیز کرده است که می‌تواند در مقابل گیرنده قرار گیرد و اثر دود واردشده به پرتو را شبیه‌سازی کند. اگر کاهش صحیح سیگنال نور بازگشتی تشخیص داده شود، دستگاه وارد وضعیت آلارم می‌شود، در غیر این صورت سیگنال خطا ارسال می‌گردد. این قابلیت که با نام Asuretest شناخته می‌شود، الزامات نگهداری و آزمون دوره‌ای اکثر استانداردهای محلی را برآورده کرده و مسیر کامل آلارم، شامل آزمون هر دو بخش الکترونیک و اپتیک دستگاه، را به‌طور کامل بررسی می‌کند. Asuretest را می‌توان از طریق کلید آزمون از راه دور در سطح زمین یا در نسخه آدرس‌پذیر، مستقیماً از پنل کنترل فعال کرد.

نتیجه‌گیری
بیم دتکتورها راهکاری مؤثر برای طراحان سیستم‌های اعلام حریق جهت تأمین حفاظت مقرون‌به‌صرفه برای فضاهای بزرگ با سقف بلند فراهم می‌کنند. پیشرفت‌های اخیر در زمینه راه‌اندازی، تنظیم خودکار حساسیت و قابلیت‌های آزمون، به‌کارگیری بیم دتکتورها را به‌عنوان بخشی از سیستم اعلام حریق به گزینه‌ای ساده‌تر و قابل مدیریت‌تر تبدیل کرده است. به‌ویژه، قابلیت Asuretest با راه‌اندازی از راه دور که آزمون کامل اجزای اپتیکی و الکترونیکی مسیر آلارم را فراهم می‌کند، ضمن رعایت استانداردهای محلی، نیاز به اجاره تجهیزات دسترسی به ارتفاع بالا را برطرف کرده و پیامدهای ایمنی و بهداشت کار در ارتفاع را حذف می‌کند و هزینه‌های نگهداری دوره‌ای را به‌طور قابل‌توجهی کاهش می‌دهد.

زمانی‌که تشخیص دود در مرحله ابتدایی حریق حیاتی است، سیستم‌های دتکتور دودی مکشی مزایای زیادی دارند.

سطوح اولیه تشخیص
توانایی سیستم‌های دتکتور دودی مکشی در تشخیص ذرات دود در سطح بسیار پایین کاهش دید، آن‌ها را برای مناطقی که نیاز به سریع‌ترین تشخیص ممکن دارند (پیش از آغاز احتراق و آسیب)، ایده‌آل می‌کند. کاربردهای معمول شامل موزه‌ها، ساختمان‌های تاریخی، اماکن با ارزش فرهنگی، و مراکز حیاتی مانند دیتا سنترها هستند. همچنین محدوده‌های حساسیت قابل برنامه‌ریزی، امکان سفارشی‌سازی سیستم دتکتور دودی مکشی بر اساس خطر خاص موجود را فراهم می‌کند، که به مالک انعطاف‌پذیری بیشتری می‌دهد.

تشخیص قابل اعتماد
نرم‌افزار تشخیص در سیستم دتکتور دودی مکشی این امکان را می‌دهد که محفظه حسگر بین ذرات دود و ذرات گردوغبار معلق در هوای نمونه‌برداری‌شده تمایز قائل شود. این فناوری باعث مقاومت سیستم در برابر هشدارهای کاذب شده و از هشدارهای ناخواسته‌ای که ممکن است منجر به خاموش شدن غیرضروری تجهیزات، توقف فعالیت‌ها یا تخلیه زودهنگام ساختمان شوند، جلوگیری می‌کند.

تأثیرناپذیری از جریان هوای بالا
اتاق‌هایی با جریان هوای بالا، مانند دیتا سنترها، مراکز مخابراتی و اتاق‌های تمیز، یک چالش رایج هستند. جریان هوای بالا باعث ایجاد تغییرات مکرر در هوای محیط و رقیق شدن دود می‌شود، که تشخیص دود را دشوارتر می‌کند.

سرعت بالای جریان هوا
سرعت بالای جریان هوا، ذرات دود را از دتکتورهای دودی نقطه‌ای نصب‌شده روی سقف دور کرده و به سمت واحدهای تهویه (HVAC) منتقل می‌کند. ذرات بزرگ‌تر در واحد تهویه فیلتر می‌شوند، اما ذرات ریز از فیلتر عبور کرده و به داخل فضا بازمی‌گردند. در این حالت، ذرات دود به بخشی از هوای محیط تبدیل می‌شوند، اما چون دتکتور دودی مکشی به‌صورت فعال از هوای فضای حفاظت‌شده نمونه‌برداری می‌کند، می‌تواند آن‌ها را تشخیص دهد.

عدم تأثیر بر زیبایی فضا و مقاوم در برابر دستکاری
یکی دیگر از مزایای سیستم دتکتور دودی مکشی، امکان پنهان‌سازی لوله نمونه‌برداری و نصب دتکتور در مکانی دور از دید است. این ویژگی آن را برای محیط‌هایی که احتمال دستکاری وجود دارد (مانند زندان‌ها یا مدارس) مناسب می‌سازد. همچنین برای فضاهایی که زیبایی ظاهری اهمیت دارد (مانند اماکن تاریخی یا فرهنگی) نیز ایده‌آل است.

قابل استفاده در محیط‌های سخت
در محیط‌های سخت یا آلوده، ذرات بزرگ می‌توانند به مدارهای الکترونیکی دتکتورهای سنتی آسیب وارد کنند و ذرات کوچک نیز می‌توانند هشدارهای کاذب ایجاد کنند. سیستم دتکتور دودی مکشی از هوای فضای حفاظت‌شده نمونه‌برداری کرده و ذرات آسیب‌زننده را فیلتر می‌کند، که این ویژگی آن را برای نصب در چنین محیط‌هایی مناسب می‌سازد. همچنین، چون دتکتور در خارج از فضای حفاظت‌شده نصب می‌شود، این سیستم برای فضاهایی با دمای بسیار بالا یا پایین (مانند سردخانه‌ها و فریزرها) نیز مناسب است.

نگهداری آسان
پس از نصب دتکتور دودی مکشی و لوله نمونه‌برداری، زمان‌های انتقال و فشار هوای داخل لوله باید ثبت شود. سپس، نگهداری سالیانه شامل تست دورترین منفذ نمونه‌گیری و مقایسه زمان انتقال آن با مستندات اولیه می‌باشد. در مواقعی که لوله در سقف بلند یا زیر کف نصب شده، می‌توان یک نقطه نمونه‌برداری در سطح زمین تعبیه کرد تا آزمایش سالیانه آسان‌تر و هزینه‌های نگهداری کمتر شود.

هر شبکه لوله‌کشی که برای استفاده با سیستم FAAST طراحی می‌شود، باید با استفاده از نرم‌افزار PipeIQ تأیید گردد.

مقدمه
تشخیص گاز و نشت‌یابی دو فعالیت مجزا هستند که به موضوعی یکسان می‌پردازند، اما روش‌های آن‌ها بسیار متفاوت است.
تشخیص گاز شامل آنالیز نمونه‌های هوا برای تعیین وجود گاز مبرد است.
نشت‌یابی، بازرسی نظام‌مند یک سیستم تبرید به‌منظور مشخص کردن وجود نشتی است.
اصطلاحات تشخیص گاز و نشت‌یابی قابل جایگزینی با یکدیگر نیستند و نباید با هم اشتباه گرفته شوند.

دتکتورهای نشت معمولاً تجهیزات دستی هستند که توسط افراد حمل می‌شوند و برای شناسایی نشتی‌ها در سیستم‌های تبرید مورد استفاده قرار می‌گیرند.
انواع مختلفی از دتکتورهای نشت در دسترس است، از روش‌های ساده‌ای مانند آب صابون گرفته تا ابزارهای الکتریکی پیشرفته.

دتکتورهای گاز معمولاً در نصب‌های ثابت به کار می‌روند و شامل تعدادی دتکتور هستند که در مکان‌هایی قرار می‌گیرند که در صورت نشت از تأسیسات، احتمال تجمع گاز مبرد وجود دارد.
این مکان‌ها به چیدمان اتاق ماشین‌آلات و فضاهای مجاور، پیکربندی سیستم و نوع مبرد بستگی دارند.

پیش از انتخاب دتکتور مناسب تشخیص گاز، باید به چند پرسش پاسخ داده شود:

• کدام گازها باید اندازه‌گیری شوند و در چه مقادیری؟
  – کدام اصل عملکرد دتکتور برای این کار مناسب‌تر است؟
  – چه تعداد دتکتور مورد نیاز است؟
  – دتکتورها در کجا و چگونه باید نصب و کالیبره شوند؟
• حدود هشدار مناسب کدام است؟
  – چند سطح هشدار لازم است؟
  – اطلاعات هشدار چگونه باید پردازش شود؟

این راهنمای کاربردی به این پرسش‌ها پاسخ خواهد داد.

فناوری دتکتور

انتخاب فناوری دتکتور برای تشخیص گاز مبرد به نوع گاز هدف و محدوده ppm مورد نیاز بستگی دارد.
دتکتورهای مختلفی وجود دارند که با گازهای رایج، محدوده‌های ppm مناسب و الزامات ایمنی برای سیستم‌های تبرید سازگارند.

EC – دتکتور الکتروشیمیایی
دتکتورهای الکتروشیمیایی عمدتاً برای گازهای سمی استفاده می‌شوند و برای آمونیاک مناسب هستند.
این دتکتورها شامل دو الکترود هستند که در یک محیط الکترولیت غوطه‌ور شده‌اند.
واکنش اکسایش/کاهش جریان الکتریکی تولید می‌کند که با غلظت گاز متناسب است.
این دتکتورها بسیار دقیق هستند (±۲٪) و عمدتاً برای گازهای سمی که به روش دیگری قابل شناسایی نیستند یا در مواردی که دقت بالا نیاز است، استفاده می‌شوند.
دتکتورهای EC مخصوص آمونیاک با محدوده تا ۰ تا ۵۰۰۰ ppm عرضه می‌شوند و طول عمر مورد انتظار آن‌ها حدود ۲ سال است که بستگی به میزان تماس با گاز هدف دارد.
تماس با نشت‌های بزرگ آمونیاک یا وجود دائمی آمونیاک در پس‌زمینه، طول عمر دتکتور را کاهش می‌دهد.
دتکتورهای EC تا زمانی که حساسیت آن‌ها بالای ۳۰٪ باشد، قابل کالیبراسیون مجدد هستند.
این دتکتورها بسیار انتخاب‌پذیر هستند و به ندرت دچار تداخل متقابل می‌شوند. ممکن است به تغییرات ناگهانی رطوبت واکنش نشان دهند اما به سرعت پایدار می‌شوند.

SC – دتکتور نیمه‌رسانا (حالت جامد)
عملکرد دتکتور نیمه‌رسانا بر پایه اندازه‌گیری تغییر مقاومت است (متناسب با غلظت)، زمانی که گاز روی سطح یک نیمه‌رسانا که معمولاً از اکسیدهای فلز ساخته شده، جذب می‌شود.
این دتکتورها برای طیف گسترده‌ای از گازها از جمله گازهای قابل اشتعال، سمی و گازهای مبرد قابل استفاده هستند.

ادعا می‌شود که این نوع دتکتورها در تشخیص گازهای قابل احتراق در غلظت‌های پایین تا ۱۰۰۰ ppm عملکرد بهتری نسبت به نوع کاتالیستی دارند. این دتکتورها کم‌هزینه، با طول عمر بالا، حساس هستند و می‌توان از آن‌ها برای تشخیص طیف گسترده‌ای از گازها از جمله تمامی مبردهای HCFC، HFC، آمونیاک و هیدروکربن‌ها استفاده کرد.

با این حال، این دتکتورها انتخاب‌پذیر نیستند و برای تشخیص یک گاز خاص در مخلوط یا در مواردی که احتمال وجود غلظت بالایی از گازهای تداخل‌زا وجود دارد، مناسب نیستند.

تداخل ناشی از منابع کوتاه‌مدت (مانند گاز اگزوز کامیون) که منجر به هشدارهای اشتباه می‌شود، را می‌توان با فعال کردن تأخیر در آلارم برطرف کرد.

دتکتورهای نیمه‌رسانا برای هالوکربن‌ها می‌توانند بیش از یک گاز یا یک مخلوط را به طور هم‌زمان تشخیص دهند. این ویژگی به‌ویژه در نظارت بر اتاق ماشین‌آلات با چندین مبرد مختلف مفید است.

P – دتکتور پلستور
پلستورها (که گاهی مهره یا کاتالیتیکی نیز نامیده می‌شوند) عمدتاً برای گازهای قابل احتراق از جمله آمونیاک استفاده می‌شوند و در سطوح بالای تشخیص، محبوب‌ترین دتکتورها برای این کاربرد هستند. عملکرد این دتکتور بر اساس سوزاندن گاز در سطح مهره و اندازه‌گیری تغییر مقاومت حاصل‌شده در مهره (که متناسب با غلظت است) می‌باشد.

این دتکتورها نسبتاً کم‌هزینه، جاافتاده و قابل‌فهم هستند و طول عمر خوبی دارند (عمر مورد انتظار ۳ تا ۵ سال). زمان پاسخ‌دهی معمولاً کمتر از ۱۰ ثانیه است.

در برخی کاربردها ممکن است دچار مسمومیت شوند.
مسمومیت به کاهش واکنش دتکتور نسبت به گاز هدف در اثر وجود (آلودگی) یک ماده دیگر در سطح کاتالیست گفته می‌شود که یا با آن واکنش می‌دهد یا لایه‌ای روی آن تشکیل می‌دهد که ظرفیت واکنش با گاز هدف را کاهش می‌دهد. رایج‌ترین مواد مسموم‌کننده ترکیبات سیلیکونی هستند.

پلستورها عمدتاً برای گازهای قابل احتراق استفاده می‌شوند و بنابراین برای آمونیاک و مبردهای هیدروکربنی در غلظت‌های بالا مناسب هستند. این دتکتورها تمامی گازهای قابل احتراق را تشخیص می‌دهند اما با نرخ‌های مختلف، و بنابراین می‌توان آن‌ها را برای گازهای خاص کالیبره کرد. نسخه‌های خاصی برای آمونیاک وجود دارد.

IR – مادون قرمز
فناوری مادون قرمز از این واقعیت بهره می‌برد که بیشتر گازها دارای باند جذب مشخصی در ناحیه مادون قرمز طیف هستند و از این ویژگی برای تشخیص آن‌ها استفاده می‌شود. مقایسه با پرتو مرجع امکان تعیین غلظت را فراهم می‌سازد.

اگرچه نسبت به دتکتورهای دیگر نسبتاً گران‌قیمت هستند، اما طول عمر بالایی تا ۱۵ سال، دقت زیاد و حساسیت متقابل پایین دارند.

به دلیل اصل اندازه‌گیری، دتکتورهای مادون قرمز ممکن است در محیط‌های دارای گرد و غبار دچار مشکل شوند، زیرا حضور ذرات زیاد در هوا ممکن است خوانش را مختل کند.

این دتکتورها برای تشخیص دی‌اکسید کربن توصیه می‌شوند و رایج هستند. اگرچه فناوری آن برای گازهای دیگر نیز وجود دارد، اما معمولاً در راه‌حل‌های تجاری مشاهده نمی‌شود.

کدام دتکتور برای مبرد خاص مناسب است؟
بر اساس گاز مبرد هدف و محدوده ppm مورد نظر، جدول زیر نمای کلی از مناسب‌بودن فناوری‌های مختلف دتکتورهای ارائه‌شده توسط دانفوس را ارائه می‌دهد.

زمان پاسخ‌دهی دتکتور
زمان پاسخ‌دهی، مدت‌زمان لازم برای خواندن درصد مشخصی از مقدار واقعی در اثر تغییر ناگهانی غلظت گاز هدف توسط دتکتور است.
زمان پاسخ‌دهی برای اغلب دتکتورها به صورت t90 بیان می‌شود، به این معنا که مدت‌زمانی که طول می‌کشد دتکتور ۹۰ درصد از غلظت واقعی را بخواند. شکل ۴ نمونه‌ای از دتکتوری با زمان پاسخ‌دهی t90 برابر با ۹۰ ثانیه را نشان می‌دهد.

همان‌طور که در نمودار مشخص است، واکنش دتکتور پس از عبور از ۹۰ درصد کندتر شده و مدت‌زمان بیشتری برای رسیدن به ۱۰۰ درصد نیاز دارد.

نیاز به تشخیص گاز
دلایل متعددی برای نیاز به تشخیص گاز وجود دارد. دو دلیل آشکار، محافظت از افراد، تولید و تجهیزات در برابر تأثیر نشت احتمالی گاز و رعایت مقررات است. دلایل مهم دیگر عبارتند از:

• کاهش هزینه خدمات (هزینه گاز جایگزین و مراجعه تعمیرکار)
  • کاهش هزینه مصرف انرژی به دلیل فقدان مبرد
  • خطر آسیب به محصولات ذخیره‌شده در اثر نشت گسترده
• امکان کاهش هزینه‌های بیمه
  • مالیات یا سهمیه مربوط به مبردهای ناسازگار با محیط زیست
  کاربردهای مختلف سامانه‌های تبرید به دلایل متفاوتی نیازمند تشخیص گاز هستند.

آمونیاک به عنوان ماده‌ای سمی با بوی بسیار خاص طبقه‌بندی می‌شود، بنابراین به‌طور طبیعی «هشداردهنده» است. با این حال، استفاده از دتکتورهای گاز برای صدور هشدار اولیه و پایش نواحی‌ای که همواره افراد حضور ندارند (مانند اتاق‌های ماشین‌آلات) الزامی است. باید توجه داشت که آمونیاک تنها مبرد رایج است که از هوا سبک‌تر می‌باشد. در بسیاری از موارد، این ویژگی باعث می‌شود آمونیاک به بالای ناحیه تنفسی صعود کرده و شناسایی نشتی برای افراد دشوار شود. استفاده از دتکتور گاز در نواحی مناسب، هشدارهای اولیه در صورت نشتی آمونیاک را تضمین می‌کند.

هیدروکربن‌ها به‌عنوان مواد قابل اشتعال طبقه‌بندی می‌شوند. بنابراین، ضروری است که غلظت آن‌ها در اطراف سامانه تبرید از حد اشتعال فراتر نرود.

مبردهای فلوئوردار همگی دارای اثرات منفی خاصی بر محیط زیست هستند و به همین دلیل باید از هرگونه نشتی آن‌ها جلوگیری کرد.

دی‌اکسید کربن (CO₂) مستقیماً در فرآیند تنفس دخیل است و باید متناسب با آن با آن برخورد شود. حدود ۰٫۰۴٪ دی‌اکسید کربن به‌طور طبیعی در هوا وجود دارد. در غلظت‌های بالاتر، برخی واکنش‌های منفی مشاهده شده است که با افزایش نرخ تنفس (حدود ۱۰۰٪ در غلظت ۳٪) آغاز شده و به از دست دادن هوشیاری و مرگ در غلظت‌های بالاتر از ۱۰٪ منجر می‌شود.

مقررات و استانداردها
الزامات مربوط به تشخیص گاز در کشورهای مختلف جهان متفاوت است. در صفحات بعد نمایی کلی از قوانین و مقررات رایج ارائه شده است.

اروپا
استاندارد ایمنی فعلی برای سامانه‌های تبرید در اروپا، EN 378:2016 است.

سطوح هشدار مشخص‌شده در EN 378:2016 به‌گونه‌ای تعیین شده‌اند که امکان تخلیه ایمن ناحیه را فراهم کنند. این سطوح بازتابی از اثرات ناشی از مواجهه بلندمدت با مبردهای نشت‌یافته نیستند. به‌عبارت‌دیگر، در EN 378 وظیفه دتکتور گاز، هشدار در هنگام وقوع نشتی ناگهانی و زیاد است، در حالی که تهویه اتاق ماشین و اقدامات کیفی سامانه باید اطمینان حاصل کنند که نشتی‌های کوچک تأثیرات منفی برای سلامتی ایجاد نکنند.

توجه
الزامات مربوط به دتکتور گاز در اروپا تحت پوشش قوانین ملی کشورهای مختلف قرار دارد و ممکن است با الزامات مندرج در EN 378 تفاوت داشته باشد.

با چند استثناء، دتکتور گاز مطابق با استانداردهای EN 378:2016 و ISO 5149:2014 برای تمام نصب‌هایی که احتمال دارد غلظت گاز در اتاق از حد عملی فراتر رود، الزامی است.

در مورد مبردهای سمی و قابل اشتعال، این موضوع تقریباً شامل تمام سامانه‌های صنعتی و تجاری می‌شود. در مورد مبردهای گروه A1، امکان طراحی سامانه‌های کوچکی وجود دارد که نیازی به دتکتور گاز ندارند. اما در بیشتر تأسیسات بزرگ، در صورت بروز نشتی عمده، احتمالاً غلظت مبرد از حد عملی فراتر خواهد رفت و در نتیجه استفاده از دتکتور گاز الزامی می‌گردد.

راهنمایی‌هایی در بخش ۳ استاندارد EN 378:2016 یا بخش ۳ استاندارد ISO 5149:2014 ارائه شده‌اند. الزامات این دو استاندارد بسیار مشابه بوده و در شکل ۵ خلاصه شده‌اند.

در صورتی که با انجام محاسبات مشخص شود غلظت مبرد در یک اتاق هرگز به حد عملی نمی‌رسد، دیگر نیازی به استفاده از دتکتور گاز ثابت نیست، به‌جز در مورد خاصی در استاندارد EN 378 که سیستم در زیرزمین نصب شده و بار مبرد آن از مقدار m2 فراتر رود (تقریباً معادل ۱ کیلوگرم پروپان). ISO 5149 چنین استثنایی را ندارد.

مقدار m2 برابر است با ۲۶ مترمکعب ضرب در LFL (حد پایین اشتعال‌پذیری). برای پروپان، این مقدار برابر است با:
۲۶ m³ × ۰٫۰۳۸ kg/m³ = ۰٫۹۸۸ kg
یا اگر LFL برحسب گرم اندازه‌گیری شود:
۲۶ m³ × ۳۸ g/m³ = ۹۸۸ g
در نتیجه، m2 دارای واحد نیست، چرا که واحد نهایی آن به واحد انتخاب‌شده برای LFL بستگی دارد.

بیشتر هیدروکربن‌ها دارای مقدار LFL مشابه هستند، بنابراین مقدار m2 معمولاً در حدود ۱ کیلوگرم است.

با این حال، اگر غلظت بتواند به حد عملی برسد، حتی برای مبردهای گروه A1، نصب دتکتور ثابت الزامی است – البته با چند استثناء جزئی.
حدود عملی برای مبردهای مختلف در پیوست II که از بخش ۱ استاندارد EN 378-2016 استخراج شده، ارائه شده است. در این جداول، حد عملی آمونیاک بر اساس سمیت آن تعیین شده است. حدود عملی هیدروکربن‌ها بر اساس قابلیت اشتعال آن‌ها و معادل ۲۰ درصد از حد پایین اشتعال‌پذیری تعیین شده‌اند. حدود عملی برای تمامی مبردهای گروه A1 بر اساس حد مواجهه با سمیت حاد (ATEL) تعیین شده است.
اگر کل بار مبرد در یک اتاق تقسیم بر حجم خالص اتاق بیشتر از «حد عملی» (مطابق پیوست II) باشد، به‌طور منطقی می‌توان نتیجه گرفت که باید سامانه دتکتور گاز ثابت نصب شود.
هر دو استاندارد EN378:2016 و ISO 5149:2014 الزام می‌کنند که دستگاه نمایشگری برای نشان دادن فعال شدن شیر اطمینان در سامانه‌هایی با مبرد ۳۰۰ کیلوگرم یا بیشتر نصب شود. یکی از روش‌ها، نصب دتکتور گاز در خط تخلیه است.

مقررات F-Gas
مقررات F-Gas (EC) شماره ۵۱۷/۲۰۱۴
یکی از اهداف مقررات F-Gas محدود کردن، جلوگیری و کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای فلوئوردار تحت پوشش پروتکل کیوتو است. این دستورالعمل برای همه کشورهای عضو اتحادیه اروپا و همچنین سه کشور منطقه اقتصادی اروپا (EEA) شامل ایسلند، لیختن‌اشتاین و نروژ اجباری است.
این مقررات موضوعات متعددی از جمله واردات، صادرات و استفاده از گازهای سنتی HFC و PFC در تمام کاربردهایشان را پوشش می‌دهد. این مقررات از اول ژانویه ۲۰۱۵ لازم‌الاجرا شده است.

الزامات بازرسی نشتی به منظور پیشگیری از نشت و تعمیر هرگونه نشتی کشف‌شده، بر اساس معادل‌های دی‌اکسید کربن مبرد در هر مدار محاسبه می‌شود. معادل دی‌اکسید کربن برابر است با مقدار شارژ (کیلوگرم) ضرب در پتانسیل گرمایش جهانی (GWP) مبرد.

بازرسی دوره‌ای نشتی توسط افراد مجاز با فرکانس زیر لازم است که بستگی به مقدار مبرد مصرفی دارد:
• معادل ۵ تن CO2 یا بیشتر: حداقل یک‌بار در هر ۱۲ ماه – به استثناء سیستم‌های کاملاً بسته که کمتر از ۱۰ تن معادل CO2 دارند
• معادل ۵۰ تن CO2 یا بیشتر: حداقل یک‌بار در هر ۶ ماه (۱۲ ماه در صورت وجود سامانه مناسب تشخیص نشتی)
• معادل ۵۰۰ تن CO2 یا بیشتر: حداقل یک‌بار در هر ۶ ماه. سامانه مناسب تشخیص نشتی الزامی است. سامانه تشخیص نشتی باید حداقل هر ۱۲ ماه یک‌بار بررسی شود.

پایه‌ها و آویزهای نگهدارنده
شبکه لوله‌کشی با استفاده از پایه‌های نصب لوله، همان‌طور که در شکل ۶ در سمت چپ نشان داده شده است، به سقف یا اجزای سازه‌ای محکم نصب می‌شود. همچنین می‌توان آن را با استفاده از بست‌های ساده لوله، آویزهای یو (Clevis)، بست‌های قابل تنظیم، گیره‌های C شکل و میل‌گردهای رزوه‌شده از سقف بتنی آویزان کرد. انواع مختلفی از پایه‌ها نیز موجود است، از جمله کلیپس‌ها، بست‌های زینی یا بست‌های کمربندی، همان‌طور که در شکل ۷ در بالا نشان داده شده است. انتخاب ابزار نصب بستگی به نوع مصالح نصب، شرایط محیطی و کدها و مقررات محلی دارد.

فواصل نصب بست‌ها و نگهدارنده‌های لوله نمونه‌برداری بر اساس دما و قطر لوله تعیین می‌شود، همان‌طور که در جدول ۱ زیر نشان داده شده است.

نصب بست‌ها و آویزهای نگهدارنده با فواصل مشخص‌شده بسیار حائز اهمیت است تا از خم شدن لوله و ایجاد فشار در محل اتصالات، زانویی‌ها و رابط‌ها جلوگیری شود؛ چراکه این فشار ممکن است باعث ترک‌خوردگی یا شکستگی لوله گردد.

کلیپس‌های نصب باز نباید به‌صورت وارونه استفاده شوند، به‌طوری‌که قسمت باز آن‌ها رو به پایین قرار گیرد، زیرا ممکن است لوله به‌صورت ناگهانی از کلیپس خارج شود.

در کاربردهایی که لوله نمونه‌برداری زیر کف کاذب نصب می‌شود، می‌توان لوله را مستقیماً به پایه‌های کف کاذب با استفاده از بست‌های سیمی، بست‌های کانال یا سایر تجهیزات نصب، متصل کرد.

برچسب‌گذاری لوله‌ها
طبق استانداردهای شناخته‌شده‌ای مانند NFPA 72، FIA و سایر کدها و مقررات، لازم است لوله‌های سیستم اسپیراتینگ برچسب‌گذاری شوند تا از سایر لوله‌ها متمایز شده و به‌طور مشخص به‌عنوان بخشی از سیستم تشخیص حریق شناسایی گردند.

هم شبکه لوله‌کشی نمونه‌برداری و هم هر سوراخ نمونه‌برداری باید مشخص شوند. لوله و سوراخ‌های نمونه‌برداری باید در محل‌های زیر برچسب‌گذاری شوند:

۱. در محل تغییر جهت یا انشعاب لوله‌کشی
۲. در هر دو طرف نفوذ از دیوارها، کف‌ها یا سایر موانع
۳. در فواصل مناسب روی لوله‌ها به‌گونه‌ای که در فضا قابل مشاهده باشند، اما فاصله بین آن‌ها بیشتر از ۶۱ متر (۲۰ فوت) نباشد
۴. در محل هر سوراخ نمونه‌برداری

لوله باید با عبارتی مشابه این برچسب‌گذاری شود:
«لوله نمونه‌برداری آشکارساز دود – از جابه‌جایی خودداری شود»
برای مشاهده نمونه برچسب لوله و سوراخ نمونه‌برداری به شکل ۸مراجعه کنید.

اجزاء نگهداری
پیشنهاد می‌شود که یک شیر توپی ایزوله و یک اتصالات T-joint همراه با درپوش انتهایی روی لوله نمونه‌برداری نصب شود، تقریبا ۵ تا ۳۰ سانتیمتر (۶ اینچ تا ۱ فوت) از ورودی لوله آشکارسازدتکتور دودی مکشی. این شیر در طول نگهداری مکرر استفاده خواهد شد. این موضوع به‌ویژه برای سیستم‌های دتکتور دودی مکشی که از محیط‌های کثیف محافظت می‌کنند یا در مکان‌هایی که نیاز به نگهداری مکرر است، اهمیت دارد. شکل ۹ را در زیر سمت چپ مشاهده کنید.

پیش‌زمینه دتکتور گاز
مقررات ایمنی و سلامت کار (معدن‌ها و محل‌های نفت و گاز) ۲۰۲۲ شامل الزامات مربوط به کیفیت هوای تأمین‌شده درون معدن و حدود مجاز آلاینده‌ها در آن هوا است. برای رعایت این الزامات، بهره‌بردار معدن باید تجهیزات دتکتور گاز را در نقاط استراتژیک سراسر معدن فراهم کند. در انتخاب این تجهیزات، بهره‌بردار معدن باید از این موضوع اطمینان داشته باشد که دتکتور گاز انتخاب‌شده می‌تواند در شرایط محیطی متغیر داده‌های دقیقی ارائه دهد.

مطابق با بندهای ۱۸۷(۱)(e) و (f) مقررات، طراحی تجهیزات زیر (که در این برگه اطلاعات به آن‌ها «دتکتور گاز» گفته می‌شود) در صورتی که در یک معدن زغال‌سنگ زیرزمینی استفاده شوند، باید به ثبت برسد:
(e) تجهیزاتی دستی با نیروی برق که برای تعیین یا پایش حضور گاز به‌کار می‌روند.
(f) نصب‌های ثابت با نیروی برق و نصب‌شده بر روی تجهیزات متحرک که برای تعیین یا پایش حضور گاز به‌کار می‌روند، اما شامل سیستم‌های لوله‌ای نیست که آنالایزر آن‌ها در سطح نصب شده باشد.

اصطلاح «دتکتور گاز» به مجموعه کامل اجزایی اطلاق می‌شود که تجهیزات تشخیص گاز را تشکیل می‌دهند. اجزای یک دتکتور گاز شامل دتکتور گاز، محفظه محافظ، واسط‌های ارتباطی مانند کابل، فیبر نوری و ارتباطات رادیویی، و نیز واحدهای کنترل و فرستنده‌هایی هستند که امکان نمایش مقادیر گاز و نشان دادن خروجی را فراهم می‌کنند تا بهره‌بردار معدن بتواند سطح گاز را تعیین کند.

هدف از ثبت طراحی این است که تأیید شود تجهیزات دتکتور گاز به‌گونه‌ای طراحی شده‌اند که حداقل نتایج عملکردی مورد نظر را برآورده کنند. طراحی تحت شرایط آزمون تعیین‌شده توسط یک مرکز آزمون مستقل مورد آزمایش قرار می‌گیرد و نتایج مستند می‌شوند.

طراحی و نتایج آزمون توسط فردی که در طراحی تجهیزات مشارکت نداشته و خود در زمینه طراحی تجهیزات دتکتور گاز دارای صلاحیت است، به‌صورت همتا‌خوانی بازبینی می‌شود. تأییدکننده طراحی باید با طراح درباره اینکه طراحی و عملکرد دتکتور گاز تمام الزامات رسمی‌شده را برآورده می‌کند، از جمله هرگونه ادعای معادل‌بودن برای پیشبرد ثبت، توافق داشته باشد. هرگونه اختلاف نظر درباره طراحی و عملکرد ادعاشده باید به طراح ارجاع داده شود تا حل‌وفصل شود.

اسناد زیر اطلاعات بیشتری درباره فرآیند ثبت طراحی ارائه می‌دهند:
• راهنما: ثبت تجهیزات و اقلام برای معدن‌ها و محل‌های نفت و گاز
• مقاله موضع‌گیری – تناسب، فرم، عملکرد
• اطلاعیه عمومی – معیارهای صلاحیت برای تأییدکنندگان طراحی
• سیاست: ثبت طراحی‌ها

دستور طراحی دتکتور گاز
نهاد نظارتی یک دستور طراحی منتشر کرده است که برای دریافت ثبت طراحی دتکتور گاز، باید از آن تبعیت شود. این دستور حداقل الزامات عملکردی را که طراحی دتکتور گاز باید برآورده کند، مشخص می‌کند.

همچنین، این دستور طراحی شایستگی‌های مورد نیاز برای یک مرکز آزمون را نیز تعیین می‌کند.

طراحی دتکتورهای گاز
استانداردهای مربوط به طراحی دتکتور گاز در دستور طراحی مشخص شده‌اند. این دستور اجازه می‌دهد از استانداردهای جایگزین نیز در طراحی دتکتورهای گاز استفاده شود، اما طراح باید استانداردهای فنی منتشرشده یا اصول مهندسی مورد استفاده برای شناسایی کنترل‌هایی که سطح ایمنی معادل را فراهم می‌کنند، مستند کند.

این معادل‌سازی فقط به طراحی دتکتور گاز مربوط می‌شود و شامل نتایج عملکردی که دتکتور باید در حین آزمون نشان دهد، نمی‌شود.

عملکرد دتکتورهای گاز
دستور طراحی الزام می‌کند که دتکتور گاز تحت شرایط مشخص توسط یک مرکز آزمون مناسب مورد آزمایش قرار گیرد. مرکز آزمون عملکرد دتکتور گاز را تحت شرایط محیطی مختلف، از جمله تغییرات دما، رطوبت، فشار هوا، سرعت جریان هوا، قرارگیری مداوم در معرض سطح بالای گاز، و تأثیر گازهای دیگر بر دتکتور، ارزیابی خواهد کرد. تمام این عوامل در محیط معدن زیرزمینی اهمیت دارند.

آزمون‌های آزمایشگاهی همچنین مقدار پایه‌ای برای زمان‌های پاسخ‌گویی (t(50) و t(90)) دتکتور گاز در مواجهه با افزایش و کاهش سطح گاز را تعیین می‌کنند. این آزمون‌ها همچنین مشخص می‌کنند که عملکرد دتکتور گاز، از جمله نمایشگرها و سیگنال‌های خروجی، چگونه تحت تأثیر عواملی همچون موارد زیر قرار می‌گیرد:
• مدت‌زمان مورد نیاز پس از برق‌دار شدن تا آغاز تشخیص دقیق گاز
• انتشار امواج الکترومغناطیسی از تجهیزات برقی نزدیک به دتکتور و سایر اجزای دتکتور مانند کابل‌ها

دستور طراحی الزام می‌کند که دتکتورهای گاز مطابق با معیارهای مشخص‌شده برای گازهای قابل اشتعال، گازهای سمی و اکسیژن (در صورت لزوم) مورد آزمون قرار گیرند. این موضوع تضمین می‌کند که عملکرد دتکتور، شامل زمان پاسخ و تأثیر شرایط محیطی و سایر عوامل مانند برق‌دار شدن و انتشار امواج الکترومغناطیسی، به‌صورت یکنواخت ارزیابی شود.

نمایشگرها، سیگنال‌ها و نشانگرهای خروجی دتکتور گاز
دستور طراحی الزام می‌کند که دتکتورهای گاز به‌گونه‌ای طراحی شوند که دارای دتکتورهای داخلی، دتکتورهای از راه دور، یا ترکیبی از این دو باشند. دتکتورهایی که با این الزامات مطابقت دارند، نمایشگر وضعیت، عملکرد هشدار، کنتاکت‌های خروجی و/یا سیگنال‌های هشدار خروجی ارائه می‌دهند که تصمیم‌گیری در مورد مدیریت هوای تهویه، محیط و عملکرد تجهیزات را امکان‌پذیر می‌سازند.

دتکتورهای گاز همچنین باید به‌گونه‌ای طراحی شوند که سیگنال الکترونیکی تنظیم‌شده یا نشانگر خروجی فراهم کنند که بتوان از آن برای نمایش مقدار گاز در یک نمایشگر دور از دتکتور یا واحد کنترل، به‌عنوان ورودی برای سیستم هشدار یا قطع‌کننده جداگانه، یا به‌عنوان ورودی برای سیستم‌های برداشت و کنترل داده‌های معدن جهت نمایش و بررسی روند سطح گاز استفاده کرد.

دتکتورهای گاز ممکن است به‌گونه‌ای طراحی شوند که انتقال سیگنال الکترونیکی تنظیم‌شده یا نشانگر خروجی را در داخل واحد کنترل دتکتور گاز انجام دهند یا آن را به‌صورت یک واحد فرستنده جداگانه حفظ کنند.

سیگنال‌های استاندارد پذیرفته‌شده در صنعت
سیگنال‌های استاندارد پذیرفته‌شده در صنعت، سیگنال‌هایی هستند که کاربر نهایی می‌تواند بدون استفاده از قطعات خاص انحصاری برای رمزگشایی و بازفرمت‌کردن داده، آن‌ها را تفسیر کند.

بند ۳.۲.۱۱ از استاندارد AS/NZS 60079.29.1 یک سیگنال الکترونیکی تنظیم‌شده یا نشانگر خروجی را چیزی مانند حلقه جریان ۴ تا ۲۰ میلی‌آمپر تعریف می‌کند.
بند ۱.۳.۸.۱۰ از استاندارد AS/NZS 4641:2018 نیز سیگنال الکترونیکی تنظیم‌شده یا نشانگر خروجی را به‌صورت مثال‌هایی مانند حلقه جریان ۴–۲۰ میلی‌آمپر یا سیگنال ۳–۱۵ psi بیان می‌کند.

سیگنال‌های آنالوگ دتکتور گاز
سیگنال آنالوگ، مانند حلقه جریان ۴–۲۰ میلی‌آمپر، یک سیگنال الکتریکی است که می‌توان آن را با تجهیزات تست الکتریکی اندازه‌گیری و نمایش داد. این سیگنال ممکن است به‌عنوان ورودی برای واحدهای کنترل دتکتور گاز مجزا یا سایر سیستم‌های کنترل و پایش، با استفاده از اجزای جانبی مانند واحد نمایشگر یا واحد هشدار و قطع‌کننده به‌کار رود. همچنین این سیگنال می‌تواند ورودی‌ای برای یک کنترل‌کننده قابل برنامه‌ریزی باشد تا عملکرد هشدار و قطع را آغاز کند یا داده را به سیستم‌های برداشت داده معدن منتقل نماید.

سیگنال‌های آنالوگ محدود به حلقه جریان ۴–۲۰ میلی‌آمپر نیستند.

سیگنال‌های دیجیتال دتکتور گاز
یک دتکتور گاز ممکن است سیگنال خروجی دیجیتال ارائه دهد، به‌جای سیگنال آنالوگ. برای اینکه سیگنال دیجیتال قابل استفاده توسط بهره‌بردار معدن باشد، ساختار سیگنال دیجیتال باید شناخته‌شده باشد. بدون داشتن پروتکل جریان داده دیجیتال، امکان تفسیر محتوای سیگنال ارسالی از سوی دتکتور، از جمله مقدار گاز شناسایی‌شده، وجود ندارد. معمولاً یک مبدل پروتکل برای رمزگشایی سیگنال و امکان استفاده از داده دتکتور گاز توسط بهره‌بردار معدن مورد نیاز است. این اجزای جانبی بخشی از تجهیزات ثبت‌شده طراحی‌شده تلقی می‌شوند.

آزمایش دتکتور گاز
برای دستیابی به ثبت طراحی، باید گزارشی از آزمون ارائه شود که تأیید کند دتکتور گاز، شامل دتکتور و تمام اجزای لازم برای اینکه بهره‌بردار معدن بتواند محتوای گاز در جو معدن را تعیین کند، الزامات عملکردی مشخص‌شده در استانداردهای مربوطه را برآورده می‌سازد. اجزای اضافی شامل ماژول‌های نمایشگر، ماژول‌های فرستنده، ترکیب نمایشگر و فرستنده، یا رله‌های هشدار و قطع هستند. در صورتی که دتکتور به‌صورت از راه دور باشد، آزمون شامل کابل‌های ارتباطی‌ای خواهد بود که طراح آن‌ها را مناسب تشخیص داده است.

چنانچه یک دتکتور گاز شامل عملکرد یک فرستنده دتکتور گاز باشد و فرستنده دتکتور گاز سیگنال داده دیجیتال ارائه دهد، تمام ماژول‌های اختصاصی لازم برای اینکه بهره‌بردار معدن بتواند از سیگنال دیجیتال استفاده کند، باید همراه با دتکتور توسط مرکز آزمون مورد آزمایش قرار گیرند. این ماژول‌های اضافی به‌عنوان بخشی از طراحی ثبت‌شده دتکتور گاز محسوب می‌شوند.

این آزمون برای تأیید این موضوع لازم است که سیگنال الکترونیکی تنظیم‌شده یا نشانگر خروجی، به‌طور دقیق سطح گازی را که دتکتور در معرض آن قرار گرفته، تحت شرایط متغیر نشان دهد.

پروتکل هرگونه درایور نرم‌افزاری که توسط مرکز آزمون در زمان آزمون دتکتور گاز استفاده می‌شود، باید مستند شده و به‌عنوان بخشی از مستندات ثبت طراحی درج شود. این امر توسعه درایورهای نرم‌افزاری سازگار با رابط‌های ارتباطی موجود در آن معدن را ممکن می‌سازد.