تشخیص گاز در سردخانه ها

تعیین اندازه لوله‌ها و سوراخ‌ها برای سیستم اطفاء حریق با گاز دی اکسیدکربن
NFPA12-ANNEX-C

ین ضمیمه جزو الزامات این سند NFPA نیست، بلکه تنها برای مقاصد اطلاعاتی گنجانده شده است.

C.1 محاسبه اندازه لوله‌ها برای سیستم‌های دی‌اکسید کربن
محاسبه اندازه لوله‌ها برای سیستم‌های دی‌اکسید کربن پیچیده است زیرا افت فشار به‌طور غیرخطی با طول لوله ارتباط دارد. دی‌اکسید کربن به‌صورت مایع در فشار اشباع از مخزن ذخیره خارج می‌شود. با کاهش فشار به‌دلیل اصطکاک در لوله، مایع به بخار تبدیل می‌شود و مخلوطی از مایع و بخار تولید می‌کند. بنابراین، حجم مخلوط جاری افزایش می‌یابد و سرعت جریان نیز باید افزایش یابد. به این ترتیب، افت فشار در واحد طول لوله در انتهای لوله بیشتر از ابتدای آن خواهد بود.

اطلاعات مربوط به افت فشار برای طراحی سیستم‌های لوله‌کشی می‌تواند بهترین‌طور از منحنی‌های فشار در برابر طول معادل برای نرخ‌های جریان و اندازه‌های مختلف لوله به‌دست آید. این منحنی‌ها می‌توانند با استفاده از معادله نظری که در بخش 4.7.5.1 آمده است ترسیم شوند. عوامل Y و Z در معادله آن پاراگراف وابسته به فشار ذخیره‌سازی و فشار خط هستند. در معادلات زیر، Z یک نسبت بدون بعد است و عامل Y واحدهای فشار ضربدر چگالی دارد و بنابراین سیستم واحدها را تغییر می‌دهد. عوامل Y و Z می‌توانند به‌صورت زیر ارزیابی شوند:

جایی که:

P = فشار در انتهای خط لوله [psi (kPa)]
PI = فشار ذخیره‌سازی [psi (kPa)]
p = چگالی در فشار P [lb/ft³ (kg/m³)]
P1 = چگالی در فشار P1 [lb/ft³ (kg/m³)]
Ln = لگاریتم طبیعی

فشار ذخیره‌سازی یک عامل مهم در جریان دی‌اکسیدکربن است. در ذخیره‌سازی با فشار پایین، فشار شروع در مخزن ذخیره‌سازی به سطح پایین‌تری کاهش می‌یابد، بسته به اینکه آیا تمام یا بخشی از تامین پخش می‌شود. به همین دلیل، فشار متوسط در طول تخلیه حدود 285 psi (1965 kPa) خواهد بود. معادله جریان بر اساس فشار مطلق است؛ بنابراین، 300 psi (2068 kPa) برای محاسبات مربوط به سیستم‌های فشار پایین استفاده می‌شود.
در سیستم‌های فشار بالا، فشار ذخیره‌سازی به دمای محیط بستگی دارد. دمای محیط معمولی 70°F (21°C) فرض می‌شود. برای این شرایط، فشار متوسط در سیلندر در هنگام تخلیه بخش مایع حدود 750 psi (5171 kPa) خواهد بود. بنابراین، این فشار برای محاسبات مربوط به سیستم‌های فشار بالا انتخاب شده است.
با استفاده از فشارهای پایه 300 psi (2068 kPa) و 750 psi (5171 kPa)، مقادیر عوامل Y و Z در معادله جریان تعیین شده‌اند. این مقادیر در جدول C.1 (a) و جدول C.1 (b) ذکر شده‌اند.
برای کاربرد عملی، مطلوب است که منحنی‌هایی برای هر اندازه لوله‌ای که می‌تواند استفاده شود رسم شود. با این حال، معادله جریان می‌تواند به صورت زیر بازترتیب شود:

جایی که:

از شکل C.1 (a)، فشار شروع 228 psi (1572 kPa) (فشار پایانی خط اصلی) با خط نرخ جریان [193 lb/min (87.6 kg/min)] در طول معادل حدود 300 فوت (91.4 متر) تقاطع می‌کند. به عبارت دیگر، اگر خط انشعاب از مخزن ذخیره‌سازی شروع شود، دی‌اکسید کربن مایع باید از 300 فوت (91.4 متر) لوله‌کشی عبور کند تا فشار به 228 psi (1572 kPa) کاهش یابد. بنابراین، این طول به عنوان نقطه شروع برای طول معادل خط انشعاب در نظر گرفته می‌شود. فشار پایانی خط انشعاب سپس به 165 psi (1138 kPa) می‌رسد، جایی که خط نرخ جریان 193lb/min (87.6 kg/min) با خط طول معادل کلی 410 فوت (125 متر) تقاطع می‌کند، یا 300 فوت + 110 فوت (91 متر + 34 متر). با این فشار پایانی جدید [165 psi (1138 kPa)] و نرخ جریان[500 lb/min (227 kg/min)]، مساحت معادل مورد نیاز برای اسپرینکلر در انتهای هر خط انشعاب تقریباً 0.567 اینچ مربع (366 میلی‌متر مربع) خواهد بود.
این تقریباً همان مثال اسپرینکلر بزرگ تک است، به جز اینکه نرخ تخلیه به دلیل کاهش فشار نصف شده است.
طراحی سیستم توزیع لوله‌کشی بر اساس نرخ جریان مورد نظر در هر اسپرینکلر است. این به نوبه خود نرخ جریان مورد نیاز در خطوط انشعاب و لوله‌کشی اصلی را تعیین می‌کند. از تجربه عملی، می‌توان اندازه‌های تقریبی لوله‌های مورد نیاز را تخمین زد. فشار در هر اسپرینکلر می‌تواند از منحنی‌های جریان مناسب تعیین شود. اندازه‌های دهانه اسپرینکلر سپس بر اساس فشار اسپرینکلر از داده‌های ارائه شده در بخش 4.7.5.2 انتخاب می‌شود.
در سیستم‌های فشار بالا، هدر اصلی از چندین سیلندر جداگانه تأمین می‌شود. بنابراین جریان کل تقسیم بر تعداد سیلندرها می‌شود تا نرخ جریان از هر سیلندر بدست آید. ظرفیت جریان شیر سیلندر و اتصالات به هدر با هر سازنده متفاوت است، بسته به طراحی و اندازه. برای هر شیر خاص، لوله انشعاب و مجموعه اتصالات، طول معادل می‌تواند به صورت فوت از اندازه لوله استاندارد تعیین شود. با این اطلاعات، معادله جریان می‌تواند برای تهیه یک منحنی جریان در مقابل افت فشار استفاده شود. این منحنی یک روش مناسب برای تعیین فشار هدر برای ترکیب شیر و اتصالات خاص فراهم می‌کند.
جدول C.1(d) و جدول C.1(e) طول‌های معادل اتصالات لوله را برای تعیین طول معادل سیستم‌های لوله‌کشی فهرست می‌کنند. جدول C.1(d) برای اتصالات رزوه‌ای است و جدول C.1(e) برای اتصالات جوشی است. هر دو جدول برای اندازه‌های لولهSchedule 40 محاسبه شده‌اند؛ با این حال، برای تمام مقاصد عملی، همان ارقام می‌توانند برای اندازه‌های لوله Schedule 80 نیز استفاده شوند. این جداول باید برای تعیین طول معادل لوله برای اتصالات استفاده شوند مگر اینکه داده‌های آزمایش سازنده نشان دهند که عوامل دیگری مناسب هستند. برای اتصالات مکانیکی شیار دار که برای استفاده در سیستم‌های دی‌اکسید کربن فهرست شده‌اند، داده‌های طول معادل باید از سازنده دریافت شود.
برای تغییرات جزئی در ارتفاع لوله‌کشی، تغییر در فشار سر قابل توجه نیست. با این حال، اگر تغییر قابل توجهی در ارتفاع وجود داشته باشد، این عامل باید در نظر گرفته شود. اصلاح فشار سر برای هر فوت از ارتفاع بستگی به فشار متوسط خط دارد، زیرا چگالی با فشار تغییر می‌کند. عوامل اصلاحی در جدول C.1(f) و جدول C.1(g) برای سیستم‌های فشار پایین و فشار بالا به ترتیب داده شده‌اند. اصلاحی که هنگام جریان به سمت بالا اعمال می‌شود، از فشار پایانی کم می‌شود و زمانی که جریان به سمت پایین است، به فشار پایانی افزوده می‌شود.

این مقاله به بررسی راهکارهای کاربرد سیستم‌های دتکتور شعله‌ای نوری فوق‌سریع و آزادسازی در کارخانه‌های تولید مهمات و سایر تأسیساتی که نیاز به سیستم مهار آتش آبپاشی (Deluge) با سرعت بالا دارند می‌پردازد. همچنین فناوری دتکتور شعله‌ای نوری و پیشرفت‌های اخیر در سیستمی که به کاربران در دستیابی به انطباق با کدها و استانداردهای صنعتی کمک می‌کند، مرور خواهد شد.

۱.۰ مقدمه
برای برآورده‌کردن الزامات زمانی پاسخ‌دهی کل سیستم طبق کدها و استانداردهای صنعتی فوق‌سریع، سیستم دتکتور شعله‌ای و آزادسازی باید قادر باشد رویداد را شناسایی کرده و سیگنالی به سیستم آبپاشی ارسال کند که این سیستم باید ظرف ۱۰۰ میلی‌ثانیه یا کمتر از لحظه حضور منبع انرژی در مقابل دتکتور تا شروع جریان آب از نازل آبپاش واکنش نشان دهد.

برای اینکه یک سیستم به‌عنوان «سریع» شناخته شود، باید ظرف ۵۰۰ میلی‌ثانیه یا کمتر عمل کند (ارجاع به استاندارد NFPA 15)در کاربردهایی که به این سیستم‌ها نیاز دارند، آتش بسیار سریع‌تر از آن رشد می‌کند که بتوان از دتکتورهای حرارتی یا دتکتورهای دود استفاده کرد، زیرا این دتکتورها ممکن است چندین ثانیه طول بکشند تا آتش را شناسایی کنند.

برای درک روش‌های به‌کارگیری دتکتور شعله‌ای نوری فوق‌سریع در کارخانه‌های پردازش مهمات، مرور مختصری بر اصول پایه عملکرد فناوری دتکتور شعله‌ای ضروری است.

۲.۰ مروری بر دتکتور شعله‌ای نوری
دتکتورهای شعله‌ای تشخیص انرژی تابشی، آتش را از طریق حس و تحلیل تابش الکترومغناطیسی منتشر شده از آتش شناسایی می‌کنند. انواع مختلف آتش طیف‌های نوری متفاوتی منتشر می‌کنند که امکان شناسایی آن‌ها را فراهم می‌کند.
بازه طیفی انتشار که دتکتور به آن حساس است باید به‌طور دقیق کنترل شود تا اثر تابش طیفی ناشی از نور خورشید، نور محیط، ماشین‌آلات و تجهیزات پردازش به حداقل برسد. شکل ۱ نمای کلی از طیف الکترومغناطیسی و نواحی فروسرخ (IR) و فرابنفش (UV) مطلوب برای تشخیص شعله را نشان می‌دهد.
در ادامه شرح مختصری از هر فناوری مناسب برای تشخیص شعله فوق‌سریع (UV، IR و UV/IR) آمده است.

۲.۱ فناوری‌های دتکتور شعله‌ای نوری

۲.۱.۱ فرابنفش (UV)

دتکتورهای شعله‌ای UV از یک دتکتور تشکیل شده‌اند که شامل لوله خلأ از نوع Geiger-Mueller است. این دتکتور معمولاً به‌گونه‌ای طراحی می‌شود که به یک باند بسیار باریک از انرژی نوری در محدوده ۱۸۵۰ تا ۲۴۵۰ آنگستروم (Å) پاسخ دهد و مدل‌های خاصی نیز وجود دارند که این محدوده را تا ۲۶۵۰Å گسترش می‌دهند. همان‌طور که در شکل ۲ نشان داده شده، محدوده حساسیت UV خارج از محدوده دید انسان است و تحت تأثیر نور خورشید قرار نمی‌گیرد.

وقتی تابش UV منتشر شده از آتش با دتکتور تماس پیدا می‌کند، پالس‌های ولتاژی تولید می‌شود که فرکانس آن‌ها متناسب با شدت تابش UV است. این پالس‌ها توسط یک میکروپروسسور پردازش شده و با پارامترهای برنامه‌ریزی‌شده مقایسه می‌شوند. اگر میزان پالس‌های پردازش‌شده از آستانه تعیین‌شده فراتر رود، آلارم فعال می‌شود.

این دتکتورها قادر به تشخیص هر نوع آتش بوده و در شرایط ایده‌آل می‌توانند زمان پاسخ کمتر از ۱۵ میلی‌ثانیه داشته باشند.

از آنجا که دتکتورهای UV می‌توانند به‌صورت ضدنور خورشید طراحی شوند و تحت تأثیر تابش حرارتی قرار نگیرند، می‌توان آن‌ها را در بسیاری از کاربردها با موفقیت به‌کار برد.

همانند هر فناوری دتکتور دیگری، مزایا و معایبی وجود دارد. دتکتورهای شعله‌ای UV نسبت به رعد و برق، جوشکاری و پرتوهای ایکس حساس هستند. انسداد فیزیکی جزئی شعله یا وجود دود و/یا بخارات جاذب UV ممکن است باعث تأخیر یا حتی جلوگیری از شناسایی شود. شکل ۴ را ببینید.

۲.۱.۲ فروسرخ (IR)

دتکتورهای شعله‌ای IR از یک دتکتور پیرولکتریک تشکیل شده‌اند. درون دتکتور پیرولکتریک، یک فیلتر تداخلی نوری استفاده می‌شود تا یک ناحیه عبور باند ایجاد کند که برای تشخیص اختصاصی آتش مناسب باشد. این فیلترها بر اساس طول موج مورد نظر انتخاب می‌شوند که معمولاً بین ۴٫۲ تا ۴٫۸ میکرومتر (μm) در باند انتشار CO₂ قرار دارد. همان‌طور که در شکل ۵ نشان داده شده، محدوده حساسیت IR خارج از محدوده دید انسان است و تحت تأثیر نور خورشید قرار نمی‌گیرد

.

دتکتورهای شعله‌ای IR (شکل ۶) می‌توانند آتش‌هایی را که پیش از آن دود ایجاد می‌کنند یا حاوی بخارات هستند، راحت‌تر از دتکتورهای مبتنی بر فناوری UV شناسایی کنند. زمان پاسخ در شرایط ایده‌آل می‌تواند کمتر از ۱۵ میلی‌ثانیه باشد. از آنجا که دتکتورهای IR می‌توانند مقاوم در برابر نور خورشید ساخته شوند و تحت تأثیر تابش UV قرار نمی‌گیرند، می‌توان آن‌ها را در بسیاری از کاربردهایی که برای دتکتورهای UV چالش‌برانگیز است، با موفقیت به کار برد.

 

اگر انرژی الکترومغناطیسی منتشرشده شامل طول موج‌هایی باشد که از فیلتر تداخلی عبور می‌کنند، نور با یک عنصر تک‌بلوری برخورد می‌کند. این عنصر سیگنال کوچکی تولید می‌کند که دامنه و فرکانس آن متناسب با تابش الکترومغناطیسی منتشرشده از آتش است. این سیگنال سپس توسط یک میکروپروسسور پردازش شده و با آستانه‌های از پیش تعیین‌شده مقایسه می‌شود و در صورت احراز شرایط، آلارم آتش فعال می‌گردد.
دتکتورهای شعله‌ای IR ممکن است به اجسام داغ مدوله‌شده و منابع نوری حساس باشند. وجود آب، برف یا یخ بر روی لنز دتکتور نیز ممکن است باعث تأخیر یا حتی جلوگیری از شناسایی آتش شود (شکل ۷ را ببینید).

۲.۱.۳ فرابنفش-فروسرخ (UVIR)
دتکتورهای شعله‌ای UVIR ترکیبی از فناوری‌های UV و IR را در یک دتکتور شعله‌ای به کار می‌گیرند (شکل ۸). برای فعال‌شدن آلارم آتش، هر دو دتکتور UV و IR باید تابش الکترومغناطیسی منتشرشده را شناسایی کرده و هر دو سیگنال پردازش شده و با آستانه‌های از پیش تعیین‌شده مقایسه شوند. شکل ۹ نواحی حساسیت الکترومغناطیسی یک دتکتور UVIR را نشان می‌دهد.
فناوری UVIR می‌تواند عملکرد مناسب در تشخیص آتش را در حالی فراهم کند که در مقایسه با فناوری UV یا IR به‌تنهایی مقاومت بیشتری در برابر فعال‌سازی کاذب دارد. تمام مزایا و محدودیت‌های فناوری‌های UV و IR در مورد یک دتکتور شعله‌ای UVIR نیز صدق می‌کند. این ویژگی‌ها باعث شده که فناوری UVIR به‌طور گسترده پذیرفته شود.
علاوه بر رله آلارم آتش که زمانی عمل می‌کند که هر دو دتکتور UV و IR آتش را تشخیص دهند، دتکتورهای شعله‌ای UVIR شرکتهای معتبر تولیدی  دارای یک رله کمکی قابل برنامه‌ریزی داخلی نیز هستند. این رله کمکی می‌تواند طوری پیکربندی شود که در شرایط آلارم فقط UV، فقط IR یا پیش‌آلارم UVIR تغییر وضعیت دهد و انعطاف‌پذیری بیشتری را برای دتکتور شعله‌ای در مکان‌هایی که ویژگی‌های طیفی ماده مورد نظر ممکن است متغیر باشد، فراهم کند.

۲.۲ حفظ عملکرد تشخیص
در اکثر کاربردها، این احتمال وجود دارد که لنز دتکتور به‌وسیله مواد خارجی مسدود شود. آلودگی لنز دتکتور ممکن است باعث تأخیر یا حتی جلوگیری از رسیدن تابش طیفی آتش به دتکتور(های) موجود در دتکتور شعله‌ای گردد. بنابراین بسیار مهم است که دتکتور قادر به بررسی خودکار تمام سطوح نوری، دتکتورها و مدارهای داخلی خود باشد.
دتکتور باید قادر باشد به‌طور خودکار اپراتور را در صورت تأثیر بر عملکرد آن آگاه سازد. در صورت بروز این وضعیت خطا، می‌توان یک فرآیند مشخص را متوقف کرد یا اقدامات دیگری را بر اساس نیاز انجام داد.

برخی دتکتورهای شعله‌ای نوری دارای قابلیت یکپارچگی نوری خودکار (oiR) هستند که یک تست عملکرد کالیبره‌شده را هر یک دقیقه یک‌بار برای اطمینان از توانایی عملیاتی کامل دتکتور انجام می‌دهند (شکل ۱۰). برای انجام تست یکپارچگی نوری، منابع داخلی IR و UV کالیبره‌شده و کنترل‌شده توسط میکروپروسسور برای هر سنسور موجود در دتکتور، سیگنال‌های تست را فراهم می‌کنند. اگر دتکتور دچار آلودگی نوری یا هرگونه مشکل عملکرد داخلی شود، زمانی که کمتر از نصف محدوده تشخیص اولیه باقی مانده باشد، وضعیت خطای یکپارچگی نوری را گزارش خواهد کرد. معمولاً این خطا ناشی از کثیف بودن لنز است و با تمیز کردن، عملکرد کامل دتکتور بازگردانده می‌شود.

برخی نواحی کارخانه مستعد گرد و غبار و آلاینده‌های معلق در هوا هستند که ممکن است باعث تجمع رسوبات روی لنز دتکتور شوند. برای این محیط‌ها، شرکت شرکت های تولیدی پیشرفته شیلدهای هوایی ارائه می‌دهد که با ایجاد جریان مداوم هوای پاک بر سطح بیرونی لنز دتکتور، تجمع آلاینده‌ها را کاهش داده و به افزایش فاصله زمانی بین سرویس‌های نگهداری کمک می‌کنند. این شیلدهای هوایی هیچ‌گونه اختلالی در نصب دتکتور، زاویه دید آن یا تست یکپارچگی نوری ایجاد نمی‌کنند.

۲.۳ ثبت رویدادها
هنگام وقوع یک رویداد یا وضعیت خطا، ضروری است که اطلاعات دقیق به‌سرعت گردآوری شود. واحد کنترل اعلام حریق سرویس اطفاء، باید توانایی ارائه اطلاعات سطح بالا شامل ورودی‌های فعال‌شده یا نوع خطای رخ‌داده را داشته باشد. علاوه بر این، برای بررسی رویدادها، به‌دست آوردن جزئیات بیشتر مفید است. هر دتکتور شعله‌ای شرکت های تولیدی پیشرفته دارای قابلیت ثبت رویداد داخلی است که به‌طور خودکار برای هر رویداد یا خطای رخ‌داده، زمان و تاریخ را ثبت می‌کند. رویدادهایی مانند روشن یا خاموش شدن دستگاه، شرایط خطا، پیش‌آلارم و آلارم آتش به همراه دمای محیط و ولتاژ ورودی در زمان وقوع رویداد ذخیره می‌شوند.

۲.۴ انتخاب فناوری
هنگام انتخاب فناوری برای حفاظت از افراد، فرآیندها، دارایی‌ها و ساختمان‌ها، باید نهایت دقت در طراحی سیستم به‌کار گرفته شود تا در شرایط پیش‌بینی‌شده به‌درستی عمل کند. نوع فناوری دتکتور شعله‌ای انتخابی برای یک ناحیه باید بر اساس یک ارزیابی طراحی مبتنی بر عملکرد انتخاب شود. لازم است درک کامل از اهداف عملکردی مورد انتظار برای هر دتکتور در سیستم به‌دست آید.

برخی موارد قابل بررسی در ارزیابی طراحی مبتنی بر عملکرد شامل:

• ترکیب آتش
• ویژگی‌های آتش (نرخ رشد، ویژگی‌های سوختن، طیف انتشار)
• حداقل اندازه آتشی که نیاز به تشخیص دارد
• بخارات کاهنده UV یا گرد و غبار کاهنده IR
• منابع غیرآتش

دتکتورهای شعله‌ای نوری ممکن است بسته به مدل و سازنده عملکرد متفاوتی داشته باشند. تنها روش قابل اعتماد برای سنجش حساسیت دتکتور شعله‌ای نسبت به یک ماده خاص، قرار دادن آن در معرض یک رویداد کنترل‌شده واقعی است. با این حال، تولید آتش‌های آزمایشی تکرارپذیر و کاملاً یکسان دشوار است. بنابراین، معمولاً لازم است چندین بار یک ماده خاص در معرض دتکتور قرار گیرد تا داده‌های آزمایشی معتبر به‌دست آید.

علاوه بر این، باید بین حساسیت مطلوب دتکتور به ماده مورد نظر و حساسیت آن به منابع تابش غیردر اثر آتش، تعادل برقرار شود. دتکتوری که بیش از حد به محیط اطراف حساس باشد و باعث آلارم‌های مزاحم شود، قطعاً نامطلوب است. بنابراین، دتکتور باید در معرض منابع رایج موجود در ناحیه مورد پایش قرار گیرد تا ارزیابی دقیقی از عملکرد کلی دتکتور شعله‌ای انجام شود.

این جنبه‌ها ممکن است چالش‌های متعددی را برای مهندس مسئول اجرای ارزیابی مبتنی بر عملکرد ایجاد کنند. برنامه‌ریزی و کنترل مؤثر توسط مهندس آزمون، دقت هر اندازه‌گیری مبتنی بر عملکرد را به حداکثر می‌رساند.

۲.۵ ملاحظات برای ارزیابی طراحی مبتنی بر عملکرد آشکارسازی شعله نوری

۲.۵.۱ محل آزمون

• محلی برای آزمون شناسایی کنید که دسترسی، مشاهده و امکان خروج ایمن برای همه افراد درگیر را فراهم کند. امکان کنترل دسترسی به محل آزمون مطلوب است.
• آزمون‌های آتش در محیط‌های داخلی ممکن است تحت تأثیر تجمع مواد معلق کاهنده مانند دود، گرد و غبار و بخارات حلال قرار گیرند که همگی می‌توانند عملکرد آشکارسازی شعله را منفی تحت تأثیر قرار دهند. برای دستیابی به نتایج آزمون و عملکرد آشکارسازی شعله ثابت، باید قبل و بین تمام آزمون‌های داخلی، تبادل هوای پاک فراهم شود.
• اطمینان حاصل کنید که روش مناسبی برای خاموش کردن آتش آزمون در محل موجود باشد یا اگر ماده به راحتی خاموش نمی‌شود، تدابیری برای کنترل سوختن آن اتخاذ شده باشد.
• اطمینان حاصل کنید که تمام مواد سوخته به طور کامل خاموش شده و تمام مواد باقی‌مانده سوخته به‌درستی دفع شوند.
• بهتر است شرایطی که در کاربرد واقعی محل نصب دتکتورهای شعله‌ای پیش خواهد آمد، شبیه‌سازی شود. موانع احتمالی دید دتکتورهای شعله‌ای نسبت به منطقه را در نظر بگیرید.
• در صورت امکان، دمای محیط، رطوبت، جهت و سرعت باد را کنترل کنید.

۲.۵.۲ فرآیند آزمون

• پیش از شروع آزمون، دمای محیط، رطوبت، جهت و سرعت باد را ثبت کنید.
• بسته به شرایط محیطی، آزمون‌های آتش که در فضای باز انجام می‌شوند ممکن است تحت تأثیر تغییرات در ویژگی‌های انتشار شعله قرار گیرند. فیلم‌برداری از آزمون‌های آتش در فضای باز می‌تواند برای تعیین اثرات احتمالی تغییرات جهت و سرعت باد ارزشمند باشد.
• نوع یا انواع سوخت، اندازه‌های موردنظر آتش، فاصله‌ها و نیازمندی‌های زمانی که دتکتورهای شعله‌ای باید در کاربرد واقعی به آن‌ها پاسخ دهند را شناسایی کنید. از این داده‌ها برای تعیین شاخص‌های عملکرد مورد نظر برای کاربرد و روش ارزیابی استفاده کنید.
• حداقل سه آزمون تکراری از هر نوع سوخت در هر فاصله انجام دهید تا داده‌های معتبر به دست آید.
• روشی که برای اشتعال ماده استفاده می‌شود نباید باعث واکنش دتکتورهای شعله‌ای شود. اگر دتکتورها به منبع اشتعال واکنش نشان دهند، این امر ممکن است دقت اندازه‌گیری زمان را تحت تأثیر قرار دهد.
• منابع اشتعال آتش مانند کبریت‌های برقی توصیه نمی‌شوند، زیرا ممکن است ماده قابل اشتعالی را وارد ماده مورد نظر کنند که به طور معمول وجود ندارد. این ماده ممکن است طیف گسیلی متفاوتی نسبت به طیف ماده مورد نظر تولید کند.
• روش پذیرفته‌شده‌ای را برای تعیین سرعت واکنش دتکتور مشخص کنید. نمونه‌های معمول شامل استفاده از تایمر دیجیتال یا سیستم فیلم‌برداری با سرعت بالا هستند.
• تمام فناوری‌ها/انواع دتکتور، شماره سریال‌ها و موقعیت‌ها (فاصله و زاویه) نسبت به آتش، همچنین تمام تنظیمات آستانه آتش دتکتورها و/یا تنظیمات تأخیر زمانی را ثبت کنید.
• اطمینان حاصل کنید که تمام دتکتورها به‌درستی تراز شده و لنزها تمیز باشند.

۲.۵.۳ سوخت‌های آزمون

• آزمون‌های آتش برای جامدات قابل اشتعال، مهمات و پیشرانه‌ها به دلیل تنوع زیاد در قابلیت اشتعال و نرخ انتشار آتش، نیازمند ملاحظات ویژه هستند. اندازه آتش ایجاد شده توسط این مواد با تعیین وزن ماده نسوخته، حجم و آرایش قبل از اشتعال مشخص می‌شود.
• پودرها و پیشرانه‌های قابل اشتعال با نرخ‌های مختلفی می‌سوزند که به آرایش ماده بستگی دارد (مثال: ۳۰ گرم باروت به‌صورت انباشته به‌طور متفاوتی نسبت به ۳۰ گرم گسترده‌شده روی سطح ۵ سانتی‌متر مربع می‌سوزد). روش چیدمان پودرها یا پیشرانه‌های قابل اشتعال را استاندارد کرده و برای هر آزمون تکرار کنید.
• اگر منطقه تحت نظارت شامل پردازش چندین ماده آتش‌بازی باشد، سیستم باید طوری طراحی شود که امکان آشکارسازی بدترین حالت، یعنی کندترین ماده در حال سوختن را فراهم کند.

 

هر آزمون باید با استفاده از مواد جدید انجام شود و هرگز سوخت‌ها بیش از یک بار سوزانده نشوند، زیرا احتمال دارد ماده در صورت اشتعال مجدد ویژگی‌های متفاوتی نشان دهد.

۲.۶ توصیه‌های آزمون منابع هشدار مزاحم
منابع معمول هشدار مزاحم دتکتور شعله‌ای در زیر فهرست شده‌اند. نباید هیچ واکنش هشدار حریق دتکتور شعله‌ای در اثر قرار گرفتن در معرض این منابع رخ دهد:

• نور مستقیم خورشید
• لامپ رشته‌ای ۳۰۰ وات در فاصله ۵ فوت
• لامپ فلورسنت ۳۴ وات در فاصله ۱ فوت
• لامپ هالوژن ۵۰۰ وات (با لنز پلاستیکی یا شیشه‌ای) در فاصله ۵ فوت
• بخاری کوارتز مادون قرمز برقی (۱۵۰۰ وات) در فاصله ۱۰ فوت
• بی‌سیم دستی دوطرفه (۵ وات) در حالت ارسال در فاصله ۳ فوت
• مدوله کردن انرژی منبع هشدار مزاحم با نرخ تقریباً ۲ تا ۱۰ هرتز (با استفاده از یک چرخاننده بدون حرارت، نه دست) نیز نباید باعث واکنش هشدار حریق دتکتور شعله‌ای شود.
• هر منبع هشدار مزاحم شناخته‌شده دیگر باید همان‌گونه که در کاربرد واقعی وجود دارد به دتکتورها ارائه شود تا درک مناسبی از اثر احتمالی آن‌ها به دست آید.
• توانایی آشکارسازی شعله در حضور منابع انرژی تابشی رایج فوق. این منابع در بسیاری از کارخانه‌ها و محیط‌های تولیدی یافت می‌شوند.
  ممکن است نیازهایی وجود داشته باشد که برآورده یا کشف نشده‌اند. یک بررسی کامل که شامل بحث آزاد باشد، می‌تواند راهکارهای غیرمتعارف را آشکار کرده و به راه‌حل‌های آشکارسازی منجر شود.

۳.۰ رعایت کدها و استانداردها
کدها و استانداردها، مانند آن‌هایی که توسط انجمن ملی حفاظت از آتش (NFPA) و دولت ایالات متحده تدوین شده‌اند، دانش و اطلاعات لازم برای به حداقل رساندن خطر و اثرات آتش را فراهم می‌کنند. کدهایی مانند NFPA 101 «کد ایمنی حیات»، NFPA 72 «کد ملی هشدار و اعلام حریق»، NFPA 15 «استاندارد سیستم‌های ثابت آب‌پاش برای حفاظت در برابر آتش» و معیارهای یکپارچه تسهیلات (UFC) UFC 3-600-01 از این نمونه‌ها هستند.
همچنین مهم است که هر سیستمی که هدف آن آشکارسازی و اطفای حریق است، به‌طور کامل با تمام کدها و استانداردهای قابل اجرا مطابقت داشته باشد. بنابراین، انتخاب دتکتورهای شعله‌ای و سیستم‌های کنترلی که دارای تأییدیه از سازمان‌های شخص ثالث باشند، اهمیت دارد. انتخاب محصولات مناسب در نهایت به کاربر کمک می‌کند تا انطباق را به دست آورد.

۳.۱
برای رعایت کدها و استانداردهای فعلی، خروجی‌های دتکتورهای شعله‌ای فوق‌سریع باید به یک واحد کنترل هشدار حریق خدمات آزادسازی که به‌طور خاص برای این خدمات فهرست شده باشد، متصل شوند و دتکتورها نیز باید برای استفاده با همان واحد کنترل فهرست شده باشند. این واحد کنترل عملکردهای مهمی مانند نظارت بر ورودی‌ها و خروجی‌ها را انجام می‌دهد تا اطمینان حاصل شود سیستم در زمان نیاز به‌درستی عمل می‌کند.
HSDM برای داشتن زمان واکنش مستقل ۲ میلی‌ثانیه طراحی شده است و هنگامی که با دتکتور شعله‌ای UV، UV/IR یا IR شرکت Det-Tronics ترکیب می‌شود، سیستم ترکیبی می‌تواند در شرایط ایده‌آل پاسخی کمتر از ۱۵ میلی‌ثانیه ارائه دهد.
HSDM با نظارت پیوسته بر تمام ورودی‌ها و خروجی‌ها، عملکرد سیستم را تضمین می‌کند و از یک شبکه محلی/مدار خط سیگنال (LON/SLC) استفاده می‌کند که نظارت کلاس X را برای اتصال بین HSDM و کنترلر سیستم ایمنی EQP فراهم می‌آورد.
ماژول HSDM دارای شش کانال ورودی و شش کانال خروجی قابل پیکربندی است که می‌توان آن‌ها را برای عملکرد تحت نظارت یا بدون نظارت برنامه‌ریزی کرد. هر کانال ورودی، اتصالات بسته را از دستگاه‌های آشکارساز حریق مانند دتکتورهای شعله‌ای نوری، دتکتورهای حرارتی، دتکتورهای دود و شستی‌های دستی می‌پذیرد. کانال‌های خروجی برای فعال‌سازی سلونوئیدهای تأییدشده شخص ثالث که برای راه‌اندازی شیرهای سیلابی پایلوت‌دار استفاده می‌شوند، طراحی شده‌اند.
دتکتورهای شعله‌ای نوری، ماژول سیلابی فوق‌سریع و کنترلر سیستم ایمنی به مشتریان این امکان را می‌دهند که سیستمی مطابق با الزامات UFC و NFPA طراحی کنند (شکل ۱۱).
خروجی رله هشدار حریق از دتکتور شعله‌ای نوری UV، IR یا UV/IR به HSDM متصل می‌شود. دتکتور شعله‌ای همراه با HSDM قادر به ارائه زمان واکنش فوق‌سریع، کمتر از ۲۰ میلی‌ثانیه در شرایط ایده‌آل است.
HSDM یک سیگنال اولویت‌دار روی کابل LON ارسال می‌کند که توسط کنترلر سیستم ایمنی EQP دریافت می‌شود. این ارتباط پرسرعت نیست. EQP از منطق از پیش برنامه‌ریزی‌شده برای تعیین اقدامات بعدی استفاده می‌کند که معمولاً شامل ارسال سیگنال به یک ماژول ورودی/خروجی مجزا و پیشرفته است که به نوبه خود برای فعال‌سازی تجهیزات اعلان هشدار استفاده می‌شود. همچنین ارتباط اضافی با نگهبانان، پلیس، آتش‌نشانی یا سایر بخش‌های مورد نیاز نیز امکان‌پذیر است.
یک سیستم آشکارسازی شعله و آزادسازی که به‌خوبی طراحی و فهرست شده باشد، می‌تواند به کاربران کمک کند تا الزامات کدهای UFC و NFPA برای یک سیستم آب‌پاش فوق‌سریع را برآورده کنند.

۳.۲ رعایت نیاز زمان واکنش کمتر از ۱۰۰ میلی‌ثانیه (ms)
در حالی که بحث سرعت واکنش دتکتورهای شعله‌ای مهم است، باید توجه داشت که اندازه‌گیری مهم‌تر، سرعت واکنش کل سیستم است که شامل دتکتور شعله‌ای، واحد کنترل هشدار حریق خدمات آزادسازی، شیرهای سلونوئیدی و یک بخش سیلابی است. یک دتکتور شعله‌ای فوق‌سریع می‌تواند آتش در حال گسترش سریع را در حدود ۲۰ میلی‌ثانیه و در شرایط ایده‌آل شناسایی کند. واحد کنترل هشدار حریق خدمات آزادسازی نیز ممکن است ظرف چند میلی‌ثانیه واکنش نشان دهد. شیر سلونوئیدی زمانی را برای تخلیه فشار پایلوت از شیر سیلابی نیاز دارد و در نهایت، آب نیز زمانی را برای عبور از لوله‌کشی تا نازل و از نازل تا آتش طی می‌کند. بنابراین، باید در نظر داشت که سرعت واکنش دتکتور و واحد کنترل تنها بخشی کوچک از کل زمان واکنش سیستم است.
توجه دقیق باید به نصب دتکتورها در نزدیک‌ترین فاصله ممکن به خطر بالقوه و اطمینان از عدم وجود مانع بین دتکتور و منطقه تحت نظارت که می‌تواند خط دید دتکتور را مسدود کند، معطوف شود. تمام حباب‌های هوا باید از داخل لوله‌کشی سیستم هیدرولیک خارج شوند. علاوه بر این، باید سریع‌ترین سلونوئیدهای ممکن استفاده شوند و نازل‌های سیلابی نیز باید در نزدیک‌ترین فاصله ممکن به خطر بالقوه نصب شوند. رعایت دقیق این موارد، سرعت کل سیستم را به‌طور چشمگیری بهبود می‌بخشد (شکل ۱۲).

۴.۰ راهکارهایی برای آشکارسازی شعله نوری فوق‌سریع

دتکتورهای شعله نوری مدرن به‌گونه‌ای طراحی شده‌اند که به کاربران در دستیابی به انطباق با کدها و استانداردهای UFC و NFPA کمک کنند. برخی شرکت‌ها مدل‌های X2200 UV، X9800 IR و X5200 UVIR از دتکتورهای شعله را ارائه می‌دهند که در صورت پیکربندی و نصب صحیح، قادر به ارائه زمان پاسخ‌دهی با سرعت بالا و فوق‌العاده سریع هستند.
علاوه بر آزمون‌های حرارتی سختگیرانه، آزمون‌های آزمایشگاهی و شبیه‌سازی‌هایی که در کارخانه انجام می‌شود، تمامی دتکتورهای شعله پیش از ارسال به مشتریان، در مرکز آزمون مهندسی با استفاده از آتش واقعی آزمایش می‌شوند.

نصب دتکتور حرارتی خطی روی سینی کابل

یک الگوی موج سینوسی،  باید هنگام نصب دتکتور حرارتی خطیدر کاربرد سینی کابل استفاده شود. حداکثر فاصله بین هر قله یا دره نباید از ۶ فوت (۱٫۸ متر) بیشتر باشد. سیم دتکتور در کناره‌های سینی کابل با استفاده از مناسب‌ترین گیره نصب، بر اساس ساختار سینی، در جای خود محکم می‌شود.

دتکتور بر روی تمامی کابل‌های برق و کنترل موجود در سینی نصب می‌شود و فاصله‌گذاری آن مطابق شکل انجام می‌گیرد. در آینده هنگامی که کابل‌های اضافی به داخل سینی کشیده می‌شوند، باید در زیر دتکتور حرارتی خطی  قرار گیرند.

برآورد طول دتکتور حرارتی خطی برای سینی کابل
نیاز است که دتکتور حرارتی خطی به‌صورت الگوی موج سینوسی اجرا شود، بنابراین ممکن است برآورد طول کلی مورد نیاز دتکتور حرارتی خطی برای یک مسیر مشخص دشوار باشد. محاسبه زیر به تعیین مقدار تقریبی دتکتور حرارتی خطی مورد نیاز برای نصب در سینی کابل کمک می‌کند.

برای تعیین تعداد کلیپ یا گیره نصب در طول سینی کابل، طول سینی کابل را بر ۳ تقسیم کرده و عدد ۱ را به آن اضافه کنید.

1 اطلاعات کلی
7.1.1* توصیف. سامانه‌های شلنگ دستی شامل قرقره یا رک شلنگ، شلنگ و مجموعه اسپرینکلر تخلیه هستند که از طریق لوله‌کشی ثابت به منبع دی‌اکسید کربن متصل شده‌اند.
7.1.2 موارد استفاده. سامانه‌های شلنگ دستی می‌توانند برای تکمیل سامانه‌های ثابت اطفاء حریق یا برای پشتیبانی از خاموش‌کننده‌های دستی اولیه جهت اطفاء خطرات خاصی که عامل خاموش‌کننده آن‌ها دی‌اکسید کربن است، مورد استفاده قرار گیرند.
7.1.2.1 این سامانه‌ها نباید به‌عنوان جایگزینی برای سایر سامانه‌های ثابت اطفاء حریق با دی‌اکسید کربن که به اسپرینکلرهای ثابت مجهز هستند، استفاده شوند، مگر اینکه اطفاء حریق ثابت برای خطر مورد نظر به‌طور مناسب یا مقرون‌به‌صرفه قابل اجرا نباشد.
7.1.2.2 تصمیم‌گیری درباره مناسب بودن استفاده از شلنگ دستی برای خطر خاص بر عهده مرجع ذی‌صلاح است.
7.1.3 الزامات عمومی. سامانه‌های شلنگ دستی باید طبق الزامات مربوطه فصل‌های ۴ تا ۶ نصب و نگهداری شوند، مگر در مواردی که در بخش‌های 7.2 تا 7.6 به‌طور خاص بیان شده است.
7.1.4* الزامات ایمنی.

7.2 مشخصات خطر. سامانه‌های شلنگ دستی می‌توانند برای مقابله با آتش‌سوزی در تمام خطراتی که در فصل ۱ پوشش داده شده‌اند مورد استفاده قرار گیرند، به‌جز مواردی که غیرقابل دسترسی بوده و فراتر از توان اطفاء دستی هستند.

7.3 محل قرارگیری و فاصله‌گذاری
7.3.1 محل قرارگیری
7.3.1.1 ایستگاه‌های شلنگ دستی باید به‌گونه‌ای نصب شوند که به‌راحتی قابل دسترسی بوده و در محدوده دسترسی به دورترین بخش از اتاق سروری باشند که قرار است توسط آن‌ها اطفاء حریق شود.
7.3.1.2 به‌طور کلی، ایستگاه‌های شلنگ دستی نباید در معرض خطر مستقیم قرار گیرند و نباید در داخل هرگونه ناحیه خطر که تحت پوشش سیستم غرقابی کامل است، نصب شوند.

7.3.2 فاصله‌گذاری
اگر از چندین ایستگاه شلنگ استفاده شود، باید به‌گونه‌ای فاصله‌گذاری شوند که هر ناحیه‌ای از اتاق سرور با یک یا چند شلنگ پوشش داده شود.

7.4 الزامات دی‌اکسید کربن
7.4.1 نرخ و مدت زمان تخلیه
7.4.1.1 نرخ و مدت زمان تخلیه، و در نتیجه مقدار دی‌اکسید کربن مورد نیاز، باید بر اساس نوع و اندازه احتمالی خطر تعیین شود.
7.4.1.2 یک شلنگ دستی باید مقدار کافی دی‌اکسید کربن برای استفاده حداقل به‌مدت ۱ دقیقه داشته باشد.

7.4.2 پیش‌بینی استفاده توسط افراد ناآشنا
امکان استفاده از این شلنگ‌ها توسط افراد بدون تجربه باید در نظر گرفته شود و باید تدابیری اندیشیده شود تا تأمین دی‌اکسید کربن کافی برای خاموش‌کردن خطرات احتمالی که این افراد با آن‌ها مواجه می‌شوند، وجود داشته باشد.

7.4.3 استفاده هم‌زمان
7.4.3.1 در مواقعی که استفاده هم‌زمان از دو یا چند شلنگ ممکن است، باید مقدار کافی دی‌اکسید کربن فراهم باشد تا از حداکثر تعداد اسپرینکلری که ممکن است هم‌زمان استفاده شوند، به‌مدت حداقل ۱ دقیقه پشتیبانی کند.
7.4.3.2 تمام لوله‌های تأمین باید برای عملکرد هم‌زمان تعداد اسپرینکلرهایی که احتمال استفاده از آن‌ها وجود دارد، سایزبندی شوند.

7.5 مشخصات تجهیزات
7.5.1 شلنگ
شلنگ‌های سامانه‌هایی با منبع فشار بالا باید حداقل فشار ترکیدگی 5000 psi (34474 کیلوپاسکال) داشته باشند و شلنگ‌های سامانه‌های با منبع فشار پایین باید حداقل فشار ترکیدگی 1800 psi (12411 کیلوپاسکال) داشته باشند. (رجوع شود به بند 4.8.2)

7.5.2* مجموعه اسپرینکلر تخلیه
شلنگ‌ها باید به مجموعه‌ای از اسپرینکلر تخلیه مجهز باشند که به‌راحتی توسط یک نفر قابل استفاده باشد و دارای یک شیر قطع‌و‌وصل سریع برای کنترل جریان دی‌اکسید کربن از طریق اسپرینکلر و دسته‌ای برای هدایت تخلیه باشد.

7.5.3 نگهداری شلنگ
7.5.3.1 شلنگ باید به‌صورت پیچیده‌شده روی قرقره یا رک نگهداری شود تا بلافاصله قابل استفاده باشد، بدون نیاز به اتصال اضافی، و با کمترین تأخیر قابل باز شدن باشد.
7.5.3.2 اگر در فضای باز نصب شده باشد، شلنگ باید در برابر شرایط جوی محافظت شود.

7.5.4* شارژ شلنگ
7.5.4.1 تمام کنترل‌های فعال‌سازی سامانه باید در مجاورت قرقره شلنگ قرار داشته باشند.

7.5.4.2* منبع دی‌اکسید کربن باید تا حد امکان نزدیک به قرقره شلنگ قرار گیرد تا مایع دی‌اکسید کربن با حداقل تأخیر پس از فعال‌سازی به شلنگ منتقل شود.
7.5.4.3 به‌جز در زمان استفاده واقعی، نباید هیچ فشاری در داخل شلنگ باقی بماند.

7.6 آموزش
7.6.1 موفقیت در اطفاء حریق با استفاده از شلنگ دستی تا حد زیادی به توانایی فردی و مهارت کاربر بستگی دارد.
7.6.2 کلیه افرادی که ممکن است در زمان وقوع آتش‌سوزی از این تجهیزات استفاده کنند، باید در نحوه عملکرد آن و در تکنیک‌های اطفاء حریق مربوط به این تجهیزات آموزش ببینند.

 

A.17.8.2 اصول عملکرد دتکتورهای شعله

(1) حسگرهای شعله. حسگرهای شعله فرابنفش معمولاً از یک لوله گایگر-مولر فوتودیود خلاء برای تشخیص شعله استفاده می‌کنند.

این حسگرها همچنین تابش فرابنفش تولید شده توسط شعله را تشخیص می‌دهند. فوتودیود اجازه می‌دهد تا یک جریان ناگهانی برای هر فوتون فرابنفشی که به ناحیه فعال لوله برخورد می‌کند، جاری شود. هنگامی که تعداد جریان‌های ناگهانی در واحد زمان به سطح از پیش تعیین‌شده‌ای برسد، حسگر هشدار را فعال می‌کند. یک حسگر شعله مادون‌قرمز با طول‌موج واحد از یکی از چندین نوع فوتوسل برای تشخیص تابش مادون‌قرمز در یک باند طول‌موج واحد که توسط شعله تولید می‌شود، استفاده می‌کند. این حسگرها معمولاً شامل تمهیداتی برای کاهش هشدارهای ناشی از منابع رایج مادون‌قرمز مانند نور لامپ‌های رشته‌ای یا نور خورشید هستند. یک حسگر شعله فرابنفش/مادون‌قرمز (UV/IR) تابش فرابنفش را با استفاده از یک لوله فوتودیود خلاء و یک طول‌موج انتخابی از تابش مادون‌قرمز را با استفاده از یک فوتوسل تشخیص می‌دهد.

یک سیگنال هشدار می‌تواند فعال شود. یک حسگر شعله مادون‌قرمز با چند طول‌موج (IR/IR) تابش را در دو یا چند باند باریک از طول‌موج‌ها در طیف مادون‌قرمز تشخیص می‌دهد. این حسگرها به صورت الکترونیکی تابش‌ها را بین باندها مقایسه کرده و در صورتی که رابطه بین دو باند نشان‌دهنده آتش باشد، یک سیگنال فعال می‌کنند.

(2) حسگرهای جرقه/ذغال. یک حسگر جرقه/ذغال معمولاً از یک فوتودیود حالت جامد یا فوتوترانزیستور برای تشخیص انرژی تابشی ساطع شده از ذغال‌ها استفاده می‌کند که معمولاً بین ۰.۵میکرون تا ۲.۰ میکرون در محیط‌های معمولاً تاریک است. این حسگرها می‌توانند بسیار حساس (در حد میکرووات) ساخته شوند و زمان پاسخ‌دهی آنها می‌تواند بسیار کوتاه (در حد میکروثانیه) باشد.

A.17.8.2.1 انرژی تابشی ساطع شده از یک شعله یا جرقه/ذغال شامل تابش‌هایی در باندهای مختلف طیف فرابنفش، مرئی و مادون‌قرمز است. مقدار نسبی تابش ساطع شده در هر بخش از طیف توسط شیمی سوخت، دما و سرعت احتراق تعیین می‌شود. حسگر باید با ویژگی‌های آتش تطبیق داده شود.

تقریباً تمام موادی که در احتراق شعله‌ور شرکت می‌کنند، تا حدی در طول احتراق شعله‌ور تابش فرابنفش ساطع می‌کنند، در حالی که فقط سوخت‌های حاوی کربن تابش قابل توجهی در باند ۴.۳۵میکرون (دی‌اکسید کربن) که توسط بسیاری از انواع حسگرها برای تشخیص شعله استفاده می‌شود، ساطع می‌کنند.به شکلA.17.8.2.1 مراجعه کنید.

انرژی تابشی ساطع شده از یک ذغال عمدتاً توسط دمای سوخت (تابش بر اساس قانون پلانک) و گسیل‌پذیری سوخت تعیین می‌شود. انرژی تابشی ساطع شده از یک ذغال عمدتاً در محدوده مادون‌قرمز و به میزان کم‌تری در محدوده مرئی است. به طور کلی، ذغال‌ها تا زمانی که به دمای ۳۲۴۰ درجه فارنهایت (۱۷۲۷ درجه سانتی‌گراد یا ۲۰۰۰ کلوین) برسند، انرژی فرابنفش را به مقدار قابل توجهی (۰.۱ درصد از کل تابش) ساطع نمی‌کنند. در بیشتر موارد، تابش‌ها در محدوده ۰.۸ میکرون تا ۲.۰ میکرون قرار می‌گیرند که مربوط به دماهای تقریبی ۷۵۰ درجه فارنهایت تا ۱۸۳۰ درجه فارنهایت (۳۹۸ درجه سانتی‌گراد تا ۱۰۰۰ درجه سانتی‌گراد) است.

بیشتر حسگرهای انرژی تابشی دارای نوعی مدار تأیید درون خود هستند که از زمان برای کمک به تشخیص بین سیگنال‌های گذرا و نادرست و هشدارهای واقعی آتش استفاده می‌کنند. این مدارها در مواردی که سناریوی آتش مورد انتظار و توانایی حسگر برای پاسخ به آن آتش مورد انتظار در نظر گرفته می‌شود، بسیار مهم می‌شوند. به عنوان مثال، یک حسگر که از یک مدار انتگرال‌گیر یا زمان‌بندی برای پاسخ به نور سوسو‌زننده یک آتش استفاده می‌کند، ممکن است به خوبی به یک انفجار ناشی از اشتعال بخارات و گازهای قابل اشتعال تجمع‌یافته یا در مواردی که آتش یک جرقه است که با سرعت تا ۳۲۸ فوت بر ثانیه (۱۰۰ متر بر ثانیه) از مقابل حسگر عبور می‌کند، پاسخ ندهد. در این شرایط، یک حسگر با قابلیت پاسخ‌دهی سریع بسیار مناسب است. از طرف دیگر، در کاربردهایی که توسعه آتش کندتر است، یک حسگر که از زمان برای تأیید سیگنال‌های تکراری استفاده می‌کند، مناسب است. در نتیجه، نرخ رشد آتش باید در انتخاب حسگر در نظر گرفته شود. عملکرد حسگر باید به گونه‌ای انتخاب شود که به آتش مورد انتظار پاسخ دهد.

تابش‌های انرژی تنها معیار مورد توجه نیستند. محیط بین آتش مورد انتظار و حسگر نیز بسیار مهم است. طول‌موج‌های مختلف انرژی تابشی با درجات مختلفی از کارایی توسط موادی که در هوا معلق هستند یا روی سطوح نوری حسگر تجمع می‌کنند، جذب می‌شوند. به طور کلی، آئروسل‌ها و رسوبات سطحی حساسیت حسگر را کاهش می‌دهند. تشخیص فناوری مورد استفاده باید آئروسل‌ها و رسوبات سطحی که به طور معمول اتفاق می‌افتند را در نظر بگیرد تا کاهش پاسخ سیستم بین فواصل تعمیر و نگهداری به حداقل برسد. لازم به ذکر است که دود ناشی از احتراق تقطیرات نفتی با فراکسیون‌های متوسط و سنگین، به شدت در انتهای طیف فرابنفش جذب‌کننده است. اگر از این نوع تشخیص استفاده می‌شود، سیستم باید به گونه‌ای طراحی شود که اثر تداخلی دود بر پاسخ سیستم تشخیص را به حداقل برساند.

محیط و شرایط محیطی پیش‌بینی‌شده در منطقه تحت حفاظت، بر انتخاب حسگر تأثیر می‌گذارد. همه حسگرها محدودیت‌هایی در محدوده دمای محیطی دارند که در آن محدوده، مطابق با حساسیت‌های آزمایش‌شده یا تأیید‌شده خود پاسخ می‌دهند. طراح باید اطمینان حاصل کند که حسگر با محدوده دمای محیطی پیش‌بینی‌شده در منطقه‌ای که نصب می‌شود، سازگار است. علاوه بر این، باران، برف و یخ هر دو تابش فرابنفش و مادون‌قرمز را به درجات مختلف تضعیف می‌کنند. در مواردی که این شرایط پیش‌بینی می‌شود، باید تمهیداتی برای محافظت از حسگر در برابر تجمع این مواد روی سطوح نوری آن در نظر گرفته شود.

A.17.8.2.2 تابش‌های انرژی طبیعی که از آتش ناشی نمی‌شوند، ممکن است در منطقه خطر وجود داشته باشند. هنگام انتخاب حسگر برای یک منطقه، سایر منابع احتمالی تابش انرژی باید ارزیابی شوند. برای اطلاعات بیشتر به A.17.8.2.1 مراجعه کنید.

A.17.8.3.1.1 همه حسگرهای نوری بر اساس معادله نظری زیر پاسخ می‌دهند:

که در آن:

حساسیت (S) معمولاً بر حسب نانووات اندازه‌گیری می‌شود. این معادله منحنی‌هایی مشابه منحنی نشان‌داده‌شده در شکلA.17.8.3.1.1 را تولید می‌کند.
این منحنی حداکثر فاصله‌ای را تعریف می‌کند که در آن حسگر به طور مداوم آتش با اندازه و سوخت مشخصی را تشخیص می‌دهد. حسگرها باید فقط در ناحیه سایه‌دار بالای منحنی استفاده شوند.

بیشتر بخوانید: رفع خطای سیستم اعلام حریق

در بهترین شرایط و بدون جذب جوی، توان تابشی که به حسگر می‌رسد، اگر فاصله بین حسگر و آتش دو برابر شود، به میزان یک چهارم کاهش می‌یابد. برای محاسبه تضعیف جوی، عبارت نمایی زتا (ζ) به معادله اضافه می‌شود. زتا معیاری از شفافیت هوا در طول‌موج مورد نظر است. زتا تحت تأثیر رطوبت، گرد و غبار و هرگونه آلاینده دیگر در هوا قرار می‌گیرد که در طول‌موج مورد نظر جذب‌کننده هستند. زتا معمولاً مقادیری بین ۰.۰۰۱- و ۰.۱- برای هوای محیطی معمولی دارد.

۸-۱. انتخاب دتکتور گاز

تشخیص گاز می‌تواند بر اساس چند اصل مختلف انجام شود. انتخاب اصل تشخیص صحیح برای نوع گاز هدف، محیط و هدف مورد نظر ضروری است.

 

۱. چه گازی باید اندازه‌گیری شود؟

گاز قابل اشتعال (برای جلوگیری از انفجار)

پنج روش تشخیص اصلی به شرح زیر استفاده می‌شوند: روش احتراق کاتالیستی، روش سرامیک کاتالیستی جدید، روش نیمه‌رسانا، روش مادون قرمز غیرپاشنده و روش تداخلسنج.

دتکتورهای احتراق کاتالیستی معمولاً در محدوده %LEL استفاده می‌شوند. دتکتورهای سرامیک کاتالیستی جدید معمولاً برای تشخیص در محدوده ۱۰۰۰۰ تا چند هزار ppm استفاده می‌شوند. دتکتورهای نیمه‌رسانا برای اندازه‌گیری در محدوده چند هزار تا چند ده ppm استفاده می‌شوند.

دتکتورهای گاز قابل اشتعال مادون قرمز غیرپاشنده و تداخلسنج معمولاً گاز را در غلظت‌های %LEL و %vol اندازه‌گیری می‌کنند. دتکتورهای مادون قرمز غیرپاشنده و تداخلسنج، دتکتورهای فیزیکی هستند که واکنش شیمیایی ندارند. آن‌ها امکان تشخیص گاز را حتی در حضور موادی (مانند هالیدها، سولفیدها و سیلیکون) که دتکتورهای احتراق کاتالیستی و نیمه‌رسانا را مسموم می‌کنند، فراهم می‌سازند.

 

گاز سمی (برای جلوگیری از مسمومیت)

گازهای سمی معمولاً به دتکتورهای با حساسیت بالا نیاز دارند که قادر به تشخیص غلظت‌های در محدوده چند صد ppm تا چند ppb باشند.

روش‌های تشخیص شامل روش نیمه‌رسانا، روش الکترولیز پتانسیواستاتیک، روش تشخیص ذرات پیرولیز، روش نوار شیمیایی و روش PID است. اصل تشخیص معمولاً بر اساس محدوده‌ای انتخاب می‌شود که امکان تشخیص در نقاط تنظیم هشدار یا مقادیر حد آستانه را فراهم کند.

دتکتورهای نیمه‌رسانا گاز را در غلظت‌های حدود چند ده ppm تا چند هزار ppm تشخیص می‌دهند. دتکتورهای الکترولیز پتانسیواستاتیک گاز را در غلظت‌های حدود چند ده ppm تا چند ده ppb تشخیص می‌دهند. دتکتورهای تشخیص ذرات پیرولیز بر اساس اصل حسگری طراحی شده‌اند که به‌طور خاص برای تشخیص ترکیبات فلزی آلی در گازهای مواد نیمه‌رسانا مانند TEOS استفاده می‌شود.

(تترااتوکسی سیلان). دتکتورهای گاز با نوار شیمیایی مزیت تشخیص گاز در غلظت‌های فوق‌العاده پایین در حد چند ppb را ارائه می‌دهند. این دتکتورها حداقل تأثیرپذیری را از گازهای مزاحم دارند و بنابراین برای استفاده در محیط‌هایی که سایر انواع دتکتورها دچار اختلال می‌شوند، ایده‌آل هستند.

 

اکسیژن (برای جلوگیری از کم‌اکسیژنی و اکسیژن اضافی)

دو اصل برای تشخیص اکسیژن استفاده می‌شود: روش سلول گالوانیکی غشایی و روش الکترولیز پتانسیواستاتیک. دتکتورهای سلول گالوانیکی غشایی پرکاربردترین نوع هستند که به دلیل پایداری بلندمدت و مقاومت در برابر تداخل مورد استفاده قرار می‌گیرند. با این حال، این دتکتورها به دلیل استفاده از سرب (Pb) احتمالاً در آینده تحت مقررات RoHS قرار خواهند گرفت. (در حال حاضر معاف هستند.) مجموعه‌ای از دتکتورهای الکترولیز پتانسیواستاتیک بدون سرب با توجه به روندهای قانونی در حال ظهور هستند.

 

۲. نوع ثابت یا قابل حمل؟

اگر دتکتورها توسط کارگران حمل یا پوشیده می‌شوند، دتکتورهای گاز قابل حمل را انتخاب کنید. برای نظارت بر نشت گاز در یک مکان ثابت، دتکتورهای گاز ثابت را انتخاب نمایید.

 

۳. نوع انتشار یا مکشی؟

دتکتورهای گاز عموماً بر اساس روش تشخیص به دو نوع تقسیم می‌شوند: نوع انتشار و نوع مکشی. دتکتورهای گاز نوع مکشی دارای یک پمپ داخلی هستند که گاز را از نقاط احتمالی نشت (مثلاً روی خطوط یا داخل محفظه‌ها) به سمت دتکتور می‌کشند. دتکتورهای گاز نوع انتشار، دتکتورهای غیرفعالی هستند که گازهای شناور در محیط را هنگام رسیدن به دتکتور تشخیص می‌دهند.

 

۴. تشخیص چندگانه یا تک‌گاز؟

علاوه بر دتکتورهای گاز قابل حمل که یک جزء گازی را تشخیص می‌دهند، دتکتورهایی وجود دارند که می‌توانند چندین گاز را به طور همزمان تشخیص دهند. ترکیب پایه‌ای گازها در دتکتورهای چندگانه معمولاً شامل چهار جزء است: گاز قابل اشتعال، گاز سمی (H2S یا CO) و اکسیژن. بسته به محصول خاص، دتکتورهای