اصول دتکتورهای شعله

A.5.1.2 دستیابی و حفظ غلظت صحیح اطمینان می‌دهد که آتش به‌طور کامل و دائمی در ماده قابل احتراق خاص یا مواد دخیل در آتش خاموش می‌شود.

A.5.2.1 در این نوع حفاظت، فرض بر این است که فضای نسبتاً بسته‌ای برای کاهش از دست دادن عامل اطفاء حریق در نظر گرفته شده است. مساحت منافذ غیرقابل بسته شدن مجاز بستگی به نوع مواد قابل احتراق دارد.

A.5.2.1.1 در صورتی که دو یا چند خطر به دلیل نزدیکی آن‌ها به طور همزمان در آتش درگیر شوند، باید هر خطر با یک سیستم جداگانه حفاظت شود، یا با ترکیبی از سیستم‌ها که به‌طور همزمان عمل کنند، یا با یک سیستم واحد که باید به‌طور همزمان برای تمام خطرات بالقوه درگیر طراحی و تنظیم شود.

A.5.2.1.3 برای آتش‌های عمیق، باید از منافذ پایین اجتناب شود، صرف‌نظر از نیازهای تهویه، تا غلظت اطفاء حریق برای مدت زمان لازم حفظ شود. دریچه‌های تهویه تحت این شرایط باید تا حد امکان در بالاترین نقطه محفظه قرار گیرند.

A.5.2.3 تقریباً تمام خطراتی که مواد قابل احتراقی دارند که آتش سطحی تولید می‌کنند، می‌توانند مقادیر مختلفی از موادی که آتش‌های عمیق تولید می‌کنند را در خود جای دهند. انتخاب صحیح نوع آتشی که سیستم باید برای اطفاء آن طراحی شود، اهمیت زیادی دارد و در بسیاری از موارد نیازمند قضاوت صحیح پس از بررسی دقیق تمام عوامل مختلف است. اساساً، چنین تصمیمی بر اساس پاسخ به سوالات زیر گرفته می‌شود:
(1) آیا احتمال ایجاد آتش عمیق وجود دارد، با توجه به سرعت شناسایی و کاربرد سیستم مورد نظر؟
(2) اگر آتش عمیق ایجاد شود، آیا به‌طور جزئی خواهد بود، شرایط به‌گونه‌ای است که باعث شعله‌ور شدن ماده‌ای که آتش سطحی تولید کرده است نخواهد شد، و آیا می‌توان ترتیبی برای اطفاء دستی آن پس از تخلیه دی‌اکسیدکربن قبل از ایجاد مشکل فراهم کرد؟
(3) آیا ارزش‌ها یا اهمیت تجهیزات به‌گونه‌ای است که حفاظت نهایی توجیه‌پذیر باشد، صرف‌نظر از هزینه اضافی برای فراهم کردن سیستمی که قادر به اطفاء آتش‌های عمیق باشد؟

خواهید دید که در صورتی که احتمال کمی از آتش عمیق وجود داشته باشد که مشکلاتی ایجاد کند، در بسیاری از موارد پذیرش این خطر کم ممکن است توجیه‌پذیر باشد و انتخاب سیستمی که فقط آتش‌های سطحی را خاموش کند صحیح باشد. به عنوان مثال، ترانسفورماتورهای الکتریکی و سایر تجهیزات الکتریکی پر شده با روغن معمولاً به‌عنوان تولیدکننده آتش سطحی در نظر گرفته می‌شوند، اگرچه ممکن است این احتمال وجود داشته باشد که هسته گرم شده آتش عمیق در عایق الکتریکی ایجاد کند. از سوی دیگر، اهمیت برخی از تجهیزات الکتریکی برای تولید می‌تواند به‌گونه‌ای باشد که برخورد با خطر به‌عنوان آتش عمیق توجیه‌پذیر باشد.

اغلب، تصمیم‌گیری نیاز به مشاوره با مقامات صلاحیت‌دار و با مالک و مهندسان شرکت تأمین‌کننده تجهیزات دارد. مقایسه هزینه‌ها بین سیستمی که برای اطفاء آتش سطحی طراحی شده است و سیستمی که برای اطفاء آتش عمیق طراحی شده است، می‌تواند عامل تعیین‌کننده باشد. در همه موارد، توصیه می‌شود که تمام طرف‌های ذی‌نفع کاملاً از هرگونه خطرات موجود آگاه باشند، اگر سیستم فقط برای اطفاء آتش سطحی طراحی شود و از هزینه‌های اضافی مربوط به طراحی سیستمی که قادر به اطفاء آتش عمیق است.

A.5.2.3.1 آتش‌های سطحی رایج‌ترین خطراتی هستند که به‌ویژه به سیستم‌های اطفاء حریق با سیل کامل مناسب هستند.

A.5.2.3.2 در هر صورت، پس از آتش عمیق، ضروری است که خطر بلافاصله بررسی شود تا اطمینان حاصل شود که اطفاء حریق کامل بوده و هر ماده‌ای که در آتش دخیل بوده است برداشته شود.

در مواقعی که جو انفجاری از بخارات قابل اشتعال یا گرد و غبار قابل احتراق در داخل یک محفظه وجود دارد، تخلیه دی‌اکسیدکربن مایع می‌تواند باعث ایجاد جرقه‌ای استاتیکی شود که انفجار ایجاد کند. خطر انفجار می‌تواند با تزریق بخار دی‌اکسیدکربن به داخل خطر برای ایجاد جو بی‌اثر کاهش یابد. تزریق بخار دی‌اکسیدکربن باید به‌آرامی انجام شود تا از ایجاد آشفتگی که می‌تواند گرد و غبار قابل احتراق را در داخل محفظه به حالت معلق درآورد، جلوگیری شود. یک مثال از چنین خطری، سیلوی ذخیره زغال‌سنگ است.
(توجه: حفاظت در برابر حریق و بی‌اثر کردن سیلوهای زغال‌سنگ از محدوده این استاندارد خارج است.) به A.4.2.1 مراجعه کنید.

A.5.3.2.2 حداقل غلظت نظری دی‌اکسیدکربن و حداقل غلظت طراحی دی‌اکسیدکربن برای جلوگیری از اشتعال برخی مایعات و گازهای رایج در جدول 5.3.2.2 آورده شده است.

A.5.3.3.1 از آنجا که در فضای کوچک نسبت به حجم محصور، مساحت مرز بیشتری وجود دارد، بنابراین احتمال نشت بیشتر و به تبع آن نیاز به در نظر گرفتن فاکتورهای حجم گرید شده در جدول 5.3.3(a) و جدول 5.3.3(b) است.
حداقل مقادیر گاز برای کوچکترین حجم‌ها در جدول آورده شده است تا هدف ستون B در جدول‌های 5.3.3(a) و 5.3.3(b) روشن شود و از همپوشانی احتمالی در حجم‌های مرزی جلوگیری شود.

A.5.3.5.1 زمانی که تهویه اجباری مدنظر نباشد، نشت مخلوط دی‌اکسیدکربن و هوا از فضای محصور بستگی به یکی یا چند مورد از پارامترهای زیر دارد:
(1) دمای محفظه: دی‌اکسیدکربن در دمای پایین کمتر گسترش می‌یابد و چگالی بیشتری خواهد داشت؛ بنابراین، مقدار بیشتری از آن در صورت وجود منافذ در قسمت پایین محفظه نشت خواهد کرد.
(2) حجم محفظه: درصد گاز دی‌اکسیدکربن که از هر منفذ در یک فضای کوچک نشت می‌کند، بسیار بیشتر از آن است که از همان منفذ در فضای بزرگتر نشت کند.
(3) تهویه: معمولاً یک منفذ در یا نزدیک به سقف مطلوب است تا گازهای سبک‌تر از اتاق خارج شوند طی تخلیه.
(4) محل منافذ: چون دی‌اکسیدکربن از هوا سنگین‌تر است، ممکن است نشت دی‌اکسیدکربن از منافذ نزدیک به سقف بسیار کم یا هیچ‌گونه نشت نداشته باشد، در حالی که نشت در سطح کف می‌تواند قابل توجه باشد.

A.5.3.5.3 خطراتی که در محفظه‌هایی که معمولاً دمای آن‌ها بالاتر از 2000 درجه فارنهایت (93 درجه سلسیوس) است، قرار دارند، بیشتر در معرض خطر بازاشتعال هستند. بنابراین، اضافه کردن دی‌اکسیدکربن اضافی توصیه می‌شود تا غلظت‌های اطفاء حریق برای مدت زمان بیشتری حفظ شود، و این اجازه می‌دهد تا ماده خاموش‌شده خنک شود و احتمال بازاشتعال زمانی که گاز پخش می‌شود، کاهش یابد.

A.5.3.5.5 تحت شرایط عادی، آتش‌های سطحی معمولاً در طول دوره تخلیه خاموش می‌شوند.

A.5.3.5.7 آزمایش‌ها نشان داده‌اند که دی‌اکسیدکربن که مستقیماً بر روی سطح مایع توسط نازل‌های نوع کاربرد محلی اعمال می‌شود، می‌تواند برای تأمین خنک‌کنندگی مورد نیاز جهت جلوگیری از بازاشتعال پس از پایان تخلیه دی‌اکسیدکربن ضروری باشد.

A.5.4.1 اگرچه داده‌های خاص آزمایشی در دسترس نیست، اما شناخته شده است که برخی از انواع آتش‌های عمیق ممکن است نیاز به زمان‌های نگهداری بیش از 20 دقیقه داشته باشند. مقدار دی‌اکسیدکربن مورد نیاز برای آتش‌های عمیق بر اساس محفظه‌های نسبتاً محکم است.

A.5.4.2 برای مواد قابل اشتعال که قادر به تولید آتش‌های عمیق هستند، غلظت‌های مورد نیاز دی‌اکسیدکربن نمی‌توانند با دقت مشابهی با مواد سوختی سطحی تعیین شوند. غلظت اطفاء حریق به جرم ماده موجود بستگی خواهد داشت زیرا اثرات عایق حرارتی وجود دارد. بنابراین، عوامل سیل کردن بر اساس شرایط آزمایشی عملی تعیین شده‌اند.

A5.4.2.1 به طور کلی، عوامل سیل کردن برای فراهم کردن غلظت‌های طراحی مناسب برای اتاق‌ها و محفظه‌های ذکر شده در جدول 5.4.2.1 یافت شده است.
برای اطلاعات بیشتر، به پیوست D مراجعه کنید.
بسته به قابلیت اشتعال، این خطرات ممکن است شامل آتش‌های عمیق نباشند. (به 5.3.5.6 مراجعه کنید.)

A5.5.2 نرخ‌های حداقل طراحی اعمال شده برای آتش‌های سطحی یا عمیق معمولی کافی در نظر گرفته شده‌اند. با این حال، در مواردی که سرعت گسترش آتش سریع‌تر از حالت عادی برای نوع آتش باشد، یا زمانی که مقادیر بالا یا تجهیزات حیاتی درگیر باشند، نرخ‌های بالاتر از حداقل‌ها می‌توانند و در بسیاری از موارد باید استفاده شوند.
در مواردی که یک خطر شامل ماده‌ای باشد که هر دو نوع آتش سطحی و عمیق را تولید کند، نرخ اعمال باید حداقل نرخ مورد نیاز برای آتش‌های سطحی باشد.
پس از انتخاب نرخ مناسب برای خطر، جداول و اطلاعاتی که در ادامه آمده باید استفاده شود یا مهندسی خاصی که نیاز است باید برای به دست آوردن ترکیب صحیح از رهاسازی‌های مخزن، لوله‌کشی تأمین و اندازه‌های اوریفیس که این نرخ مطلوب را تولید کند، انجام شود.
نرخ نشت از یک محفظه در غیاب تهویه اجباری عمدتاً به تفاوت چگالی بین جو داخل محفظه و هوای اطراف محفظه بستگی دارد.
معادله زیر می‌تواند برای محاسبه نرخ از دست دادن دی‌اکسیدکربن استفاده شود، به این فرض که نشت کافی در قسمت بالایی محفظه وجود دارد تا ورود هوای آزاد را امکان‌پذیر کند:

جایی که:

R = نرخ دی‌اکسیدکربن [پوند در دقیقه (کیلوگرم در دقیقه)]
C = نسبت غلظت دی‌اکسیدکربن
p = چگالی بخار دی‌اکسیدکربن [پوند بر فوت مکعب (کیلوگرم بر متر مکعب)]
A = مساحت بازشو [فوت مربع (متر مربع)] (شامل ضریب جریان)
g = ثابت گرانش [32.2 فوت بر ثانیه مربع (9.81 متر بر ثانیه مربع)]
p1 = چگالی جو [پوند بر فوت مکعب (کیلوگرم بر متر مکعب)]
p2 = چگالی هوای اطراف [پوند بر فوت مکعب (کیلوگرم بر متر مکعب)]
h = ارتفاع ایستا بین بازشو و بالای محفظه [فوت (متر)]

اگر تنها در دیوارها بازشوهایی وجود داشته باشد، مساحت بازشوهای دیوار می‌تواند برای محاسبات تقسیم بر 2 شود زیرا فرض بر این است که هواي تازه می‌تواند از نیمی از بازشوها وارد شود و گاز محافظ از نیمی دیگر خارج خواهد شد.
شکل E.1 (ب) می‌تواند به‌عنوان راهنمایی برای برآورد نرخ‌های تخلیه در سیستم‌های تخلیه طولانی استفاده شود. منحنی‌ها با استفاده از معادله قبلی محاسبه شده‌اند، با فرض دمای 70 درجه فارنهایت (21 درجه سلسیوس) داخل و خارج محفظه. در یک سیستم واقعی، دمای داخل معمولاً با تخلیه کاهش می‌یابد، که باعث افزایش نرخ از دست رفتن گاز می‌شود. به دلیل وجود متغیرهای زیاد، ممکن است نیاز به آزمایش سیستم نصب‌شده برای اطمینان از عملکرد صحیح باشد.
در صورتی که نشت قابل توجهی وجود داشته باشد، غلظت طراحی باید به سرعت به دست آید و برای مدت زمان طولانی حفظ شود. دی‌اکسیدکربن مورد نیاز برای جبران نشت باید با نرخ کمتری اعمال شود. نرخ تخلیه طولانی‌شده باید به اندازه کافی برای حفظ غلظت طراحی باشد.

A.5.5.2.1 معمولاً زمان تخلیه اندازه‌گیری شده زمانی در نظر گرفته می‌شود که دستگاه اندازه‌گیری شروع به ثبت حضور دی‌اکسیدکربن می‌کند تا غلظت طراحی به دست آید.

A.5.5.3 حفاظت از موتورهای احتراق ثابت و توربین‌های گازی درNFPA 37 مورد بررسی قرار گرفته است.
برای تجهیزات الکتریکی محصور از نوع گردش داخلی، مقدار اولیه تخلیه نباید کمتر از 1 پوند (0.45 کیلوگرم) گاز برای هر 10 فوت مکعب (0.28 متر مکعب) از حجم محصور تا 2000 فوت مکعب (56.6 متر مکعب) باشد. برای حجم‌های بزرگتر، 1 پوند (0.45 کیلوگرم) گاز برای هر 12 فوت مکعب (0.34 متر مکعب) یا حداقل 200 پوند (90.8 کیلوگرم) باید استفاده شود. جدولA.5.5.3(الف) و جدول A.5.5.3(ب) می‌تواند به‌عنوان راهنما برای برآورد مقدار گاز مورد نیاز برای تخلیه طولانی‌شده جهت حفظ حداقل غلظت 30 درصد برای زمان کاهش شتاب استفاده شود. این مقدار بر اساس حجم داخلی دستگاه و زمان کاهش شتاب است، با فرض نشت متوسط. برای دستگاه‌های بدون گردش داخلی که دارای دمپر هستند، 35 درصد به مقادیر نشان داده‌شده در جدول A.5.5.3(الف) و جدول A.5.5.3(ب) باید اضافه شود تا حفاظت از تخلیه طولانی‌شده تأمین شود.

A.5.5.4.2 روش‌های موجود برای جبران دماهای بالایی شامل کاهش چگالی پر کردن برای دماهای بالا و فشرده‌سازی نیتروژن همراه با کاهش چگالی پر کردن برای دماهای پایین است. باید با تولیدکنندگان مشورت شود برای راهنمایی بیشتر.

A.5.6.1 ملاحظه‌های تهویه فشار شامل عواملی مانند استحکام محفظه و نرخ تزریق است.

A.5.6.2 منافذ و نشت‌هایی مانند درها، پنجره‌ها و دمپرها که ممکن است به راحتی قابل شناسایی نباشند یا به راحتی محاسبه نشوند، در سیستم‌های سیلاب دی‌اکسیدکربن معمولاً به‌اندازه کافی برای تهویه طبیعی بدون نیاز به تهویه اضافی فراهم کرده‌اند. اتاق‌های ذخیره‌سازی رکوردها، فضاهای یخچالی و کانال‌های تهویه نیز تحت شرایط سیستم متوسط خود نیاز به تهویه اضافی ندارند.
در بسیاری از موارد، به‌ویژه زمانی که مواد خطرناک درگیر هستند، منافذ تهویه برای تهویه انفجاری قبلاً فراهم شده است. این‌ها و سایر منافذ موجود معمولاً تهویه کافی را فراهم می‌کنند.
عملیات ساخت‌وساز عمومی راهنمای جدول A.5.6.2 را برای در نظر گرفتن استحکام عادی و فشارهای مجاز محفظه‌های متوسط فراهم می‌آورد.

A.6.1.2 نمونه‌هایی از خطراتی که توسط سیستم‌های کاربردی محلی محافظت می‌شوند شامل وان‌های غوطه‌وری، تانک‌های خنک‌کننده، اتاق‌های اسپری، ترانسفورماتورهای الکتریکی پر شده از روغن، دریچه‌های بخار، آسیاب‌های نورد، دستگاه‌های چاپ و غیره می‌شود.

A.6.1.4 به بخش‌های 4.3، 4.5.5 و A.4.3 اشاره می‌شود در مورد خطرات ناشی از کدورت دید و کاهش غلظت اکسیژن به مقداری که نمی‌تواند حیات را پشتیبانی کند، نه تنها در ناحیه اطراف تخلیه، بلکه در مناطق مجاور که گاز می‌تواند به آنجا مهاجرت کند.

A.6.3.1 در محاسبه مجموع مقدار دی‌اکسیدکربن مورد نیاز برای یک سیستم کاربردی محلی، نرخ جریان همه نازل‌ها باید با هم جمع شوند تا نرخ جریان جرمی برای حفاظت از خطر خاص به‌دست آید. این نرخ باید ضربدر زمان تخلیه شود.

A.6.3.1.1 این سیلندرها معمولاً در ظرفیت‌های اسمی 50 پوند، 75 پوند و 100 پوند (22.7 کیلوگرم، 34.1 کیلوگرم و 45.4 کیلوگرم) دی‌اکسیدکربن اندازه‌گیری می‌شوند. زمانی که سیلندرها با دی‌اکسیدکربن در چگالی پر کردن عادی که از 68 درصد بیشتر نباشد، پر می‌شوند، بخشی از تخلیه از سیلندرها به‌صورت دی‌اکسیدکربن مایع و باقی‌مانده به‌صورت بخار خواهد بود. برای مقاصد طراحی، تخلیه بخار به‌عنوان اثربخش در خاموش کردن آتش در نظر گرفته نمی‌شود. مشخص شده است که مقدار دی‌اکسیدکربن تخلیه‌شده از نازل به‌صورت مایع دی‌اکسیدکربن از 70 درصد تا 75 درصد از کل مقدار دی‌اکسیدکربن موجود در سیلندر متغیر است و بنابراین لازم است ظرفیت اسمی سیلندر برای یک سیستم خاص 40 درصد افزایش یابد تا بخش بخار دی‌اکسیدکربن در نظر گرفته شود. به‌عنوان مثال، یک سیلندر 50 پوندی (22.7 کیلوگرم) می‌تواند بین 35 پوند و 37.5 پوند (15.9 کیلوگرم و 17.0 کیلوگرم) دی‌اکسیدکربن به‌صورت مایع تخلیه کند که بخش مؤثر تخلیه در خاموش کردن آتش است.

A.6.3.1.2 زمانی که دی‌اکسیدکربن مایع از یک لوله‌کشی گرم عبور می‌کند، مایع به‌سرعت تبخیر می‌شود تا دمای لوله به دمای اشباع دی‌اکسیدکربن برسد. مقدار دی‌اکسیدکربن مایع تبخیرشده به این روش بستگی به مقدار کل حرارت دارد که باید از لوله‌کشی برداشته شود و حرارت نهان تبخیر دی‌اکسیدکربن دارد. برای دی‌اکسیدکربن با فشار بالا، حرارت نهان تبخیر حدود 64Btu/pound (149 kJ/kg) است؛ برای دی‌اکسیدکربن با فشار پایین، حرارت نهان تبخیر حدود 120 Btu/pound (279 kJ/kg) است.
مقدار حرارت که باید از لوله‌کشی برداشته شود، حاصل‌ضرب وزن لوله‌کشی در ظرفیت حرارتی ویژه فلز و تغییر دمای متوسط لوله‌کشی است. برای لوله‌کشی فولادی، ظرفیت حرارتی ویژه متوسط حدود 0.11 Btu/pound·°F (0.46 kJ/kg·K) تغییر دما است. تغییر دمای متوسط نیز تفاوت بین دمای آغاز تخلیه و دمای متوسط مایع در حال جریان در لوله خواهد بود. برای دی‌اکسیدکربن با فشار بالا، می‌توان دمای متوسط مایع در لوله‌کشی را حدود 60 درجه فارنهایت (16 درجه سلسیوس) فرض کرد. برای دی‌اکسیدکربن با فشار پایین، دمای متوسط را می‌توان حدود -5 درجه فارنهایت (-21 درجه سلسیوس) فرض کرد. این دماها البته تا حدودی متناسب با فشار نازل‌های متوسط تغییر خواهند کرد، اما چنین تنظیمات جزئی تأثیر قابل توجهی بر نتایج نخواهد گذاشت. معادله زیر می‌تواند برای محاسبه مقدار دی‌اکسیدکربن تبخیرشده در لوله‌کشی استفاده شود:

 

جایی که:

A.6.3.3 چون آزمایش‌های انجام شده در فهرست یا تاییدیه‌های اسپرینکلرهای دی‌اکسید کربن ایجاب می‌کند که آتش در حداکثر زمان ۲۰ ثانیه خاموش شود، زمان حداقل ۳۰ ثانیه برای این استاندارد تعیین شده است. این زمان اضافی به‌عنوان یک ضریب ایمنی برای شرایط غیرقابل پیش‌بینی در نظر گرفته شده است. مهم است که این زمان تخلیه به‌عنوان حداقل در نظر گرفته شود و شرایطی مانند دماهای بالا و خنک شدن سطوح بسیار داغ در منطقه خطر ممکن است نیاز به افزایش زمان تخلیه برای اطمینان از خاموشی کامل و مؤثر داشته باشد.

A.6.3.3.2 جریان دی‌اکسید کربن نیازی نیست که همزمان در تمام اسپرینکلرها شروع یا متوقف شود، اما همه اسپرینکلرها باید حداقل به مدت زمان تخلیه مایع کربن دی‌اکسید به‌طور همزمان کار کنند.

A.6.3.3.5 دمای حداکثر سوخت مایع در حال سوخت محدود به نقطه جوش آن است که در آن سرمایش تبخیری با ورود حرارت مطابقت دارد. در بیشتر مایعات، دمای خود اشتعال بسیار بالاتر از دمای جوش است، بنابراین باز اشتعال بعد از خاموش شدن تنها می‌تواند توسط یک منبع اشتعال خارجی ایجاد شود. با این حال، برخی مایعات منحصر به فرد دارای دماهای خود اشتعال بسیار پایین‌تری نسبت به دمای جوش خود هستند. روغن‌های پخت‌وپز معمولی و موم پارافین ذوب‌شده این ویژگی را دارند. برای جلوگیری از باز اشتعال در این مواد، لازم است تا جوّ اطفاء حریق تا زمانی که سوخت پایین‌تر از دمای خود اشتعال آن سرد شود، حفظ شود. یک زمان تخلیه ۳ دقیقه‌ای برای واحدهای کوچک کافی است، اما ممکن است برای واحدهای با ظرفیت بزرگتر به زمان بیشتری نیاز باشد.

A.6.4.1 کاربرد عملی روش نرخ بر اساس مساحت در راهنمای طراحی FSSA برای سیستم‌های محلی دی‌اکسید کربن نرخ بر اساس مساحت توضیح داده شده است. این راهنما به کاربر در تمام فرآیند طراحی سیستم دی‌اکسید کربن بر اساس نرخ مساحت با مثال‌ها کمک می‌کند. کاربر با مراحل مختلف طراحی سیستم شامل چیدمان، محاسبات و طراحی کلی سیستم آشنا خواهد شد.

A.6.4.2.1 در فهرست‌های فردی یا تاییدیه‌های اسپرینکلرهای نوع سقفی، آزمایش‌هایی برای تعیین جریان بهینه‌ای که یک اسپرینکلر باید برای ارتفاع نصب آن نسبت به سطح مایع استفاده کند، انجام می‌شود. این آزمایش‌ها به شرح زیر انجام می‌شوند:

این منحنی‌ها بر اساس آزمایش‌های آتش‌سوزی با استفاده از سینی‌های مربعی توسعه یافته‌اند، بنابراین مهم است که مساحت پوشش اسپرینکلرها در ارتفاعات مختلف بر اساس مساحت‌های مربعی تقریبی در نظر گرفته شود. در سیستم‌های اسپرینکلر چندگانه، این محدودیت‌ها برای بخش‌های خطر که هر اسپرینکلر به‌طور جداگانه پوشش می‌دهد، استفاده می‌شود.

چون این منحنی‌ها بر اساس آزمایش‌های آتش‌سوزی با استفاده از سینی‌های مربعی توسعه یافته‌اند، مهم است که به‌خاطر داشته باشید که پوشش مساحت برای اسپرینکلرها در ارتفاعات مختلف که توسط منحنی دوم نشان داده شده، باید بر اساس مساحت‌های مربعی تقریبی در نظر گرفته شود. همچنین مهم است که به یاد داشته باشید این دو منحنی محدودیت‌های پوشش تک اسپرینکلر را نشان می‌دهند. در سیستم‌های چند اسپرینکلری، این محدودیت‌ها برای بخشی از خطر که توسط هر اسپرینکلر پوشش داده می‌شود، استفاده می‌شود.

A.6.4.2.2 برای اسپرینکلرهای کنار مخزن و خطی، آزمایش‌های آتش‌سوزی برای توسعه منحنی‌هایی که حداکثر و حداقل جریان‌های قابل استفاده برای اسپرینکلر را به مساحت آتشی که اسپرینکلر قادر به خاموش کردن آن است، مرتبط می‌کند، انجام می‌شود. همچنین محدودیت‌های اضافی در مورد حداکثر عرض خطر و الزامات فاصله بین اسپرینکلرها و نزدیک‌ترین گوشه خطر وجود دارد. در این آزمایش‌ها، اسپرینکلرها معمولاً در فاصله ۶اینچی (۱۵۲ میلی‌متر) از سطح مایع نصب می‌شوند، که پارامتر ارتفاع را حذف می‌کند. این آزمایش‌ها به‌صورت زیر انجام می‌شوند.

اسپرینکلرهای تک یا چندگانه روی لبه سینی‌های مربعی یا مستطیلی نصب می‌شوند. در آزمایش‌های اسپرینکلر چندگانه، اسپرینکلرها روی یک طرف یا دو طرف متقابل نصب می‌شوند. آزمایش‌ها روی اندازه‌های مختلف سینی و آرایش‌های فاصله‌ای مختلف انجام می‌شود تا منحنی حداکثر نرخ یا منحنی پاشش ایجاد شود که می‌توان آن را به‌عنوان تابعی از جریان در مقابل مساحت پوشش یا عرض خطر ترسیم کرد. پس از این مرحله، حداقل جریان برای شرایط مختلف مساحت یا عرض خطر (با محدودیت‌های فاصله‌ای مناسب دیگر) توسط یک سری آزمایش مشابه تعیین می‌شود.

برای همه این آزمایش‌ها، جریان‌ها بر اساس دمای ذخیره‌سازی ۰درجه فارنهایت (۱۸- درجه سانتی‌گراد) برای سیستم‌های فشار پایین (فشار متوسط ۳۰۰ psi یا ۲۰۶۸ kPa) یا دمای ذخیره‌سازی ۷۰ درجه فارنهایت (۲۱ درجه سانتی‌گراد) برای سیستم‌های فشار بالا (فشار متوسط ۷۵۰ psi یا ۵۱۷۱ kPa) محاسبه می‌شوند. در سیستم‌های فشار بالا، دمای واقعی ذخیره‌سازی می‌تواند بین ۱۲۰ درجه فارنهایت (۴۹ درجه سانتی‌گراد) و ۳۲ درجه فارنهایت (۰ درجه سانتی‌گراد) متغیر باشد. به همین دلیل، آزمایش‌های منحنی حداکثر نرخ یا پاشش با استفاده از سیلندرهای ذخیره‌سازی که به دمای ۱۲۰ درجه فارنهایت (۴۹ درجه سانتی‌گراد) تنظیم شده‌اند، انجام می‌شود که جریان کمی بالاتر از نرخ محاسبه شده ایجاد می‌کند. آزمایش‌های نرخ حداقل با استفاده از سیلندرهای ذخیره‌سازی که به دمای ۳۲ درجه فارنهایت (۰ درجه سانتی‌گراد) تنظیم شده‌اند، انجام می‌شود که جریان کمی پایین‌تر از نرخ محاسبه شده ایجاد می‌کند.

از داده‌های حاصل از این آزمایش‌ها، یک منحنی جریان در مقابل مساحت پوشش یا عرض خطر ترسیم می‌شود که منحنی حداکثر یا پاشش آن با ضریبی معادل ۱۰ درصد کاهش و نرخ حداقل آن با ضریبی معادل ۱۵ درصد افزایش می‌یابد. یک منحنی معمولی برای اسپرینکلر کنار مخزن در شکل F.1 (c) و یک منحنی برای اسپرینکلر خطی در شکل F.1 (d) نشان داده شده است.

A.6.4.3.4 برای آزمایش‌های فهرست و تاییدیه، اسپرینکلرهای محلی دی‌اکسید کربن نوع سقفی روی آتش‌سوزی‌های دو بعدی سینی انجام می‌شوند. (مراجعه شود به A.6.4.2.1.) برخی اسپرینکلرها هنگام استفاده روی چنین آتش‌سوزی‌های “مسطح” پوشش مساحت عالی دارند. اگرچه مخروط واقعی تخلیه می‌تواند تنها روی یک مساحت کوچک از آتش تأثیر بگذارد، دی‌اکسید کربن می‌تواند از ناحیه برخورد واقعی خارج شده و مساحت بسیار بزرگتری از سینی آتش را به‌طور مؤثر پوشش دهد.

اگر سطحی که تخلیه دی‌اکسید کربن روی آن برخورد می‌کند، بسیار نامنظم باشد، ممکن است تخلیه نازل نتواند تمام قسمت‌های خطر را به‌طور مؤثر پوشش دهد. اگر نازل‌های استفاده شده دارای مناطق برخورد کوچکی نسبت به مناطق پوشش فهرست شده خود باشند، ممکن است نیاز به نازل‌های اضافی برای پوشش کامل اشیاء با اشکال نامنظم باشد. در صورتی که چنین خطراتی با اشکال نامنظم باید پوشش داده شوند، طراح باید اطمینان حاصل کند که تعداد، نوع و مکان نازل‌ها برای تضمین پوشش کامل سطوح خطر کافی است. بررسی پوشش اسپرینکلرهای محلی از جمله قسمت‌های مهم آزمایش تخلیه است.

A.6.4.4.5 ممکن است نیاز به نازل‌های اضافی برای این منظور خاص باشد، به‌ویژه اگر انبار بیش از ۲ فوت (۰.۶ متر) بالاتر از سطح محافظت شده قرار گیرد.

A.6.5.1 کاربرد عملی روش نرخ به حجم پیچیده است. طراحی یک سیستم می‌تواند با استفاده از مثال‌ها و یک محاسبه گام به گام از یک سیستم، تسهیل شود. دستورالعمل‌های طراحی FSSA برای سیستم‌های کاربرد محلی دی‌اکسید کربن با روش نرخ به حجم توضیح می‌دهند که چگونه یک سیستم دی‌اکسید کربن با استفاده از این روش طراحی شود.

A.6.5.3.2 شکل A.6.5.3.2 نمودار پوشش جزئی است.

A.6.6.2 دماهای ذخیره‌سازی فشار بالا که از ۳۲ درجه فارنهایت تا ۱۲۰ درجه فارنهایت (۰ درجه سانتی‌گراد تا ۴۹ درجه سانتی‌گراد) متغیر هستند، نیاز به روش‌های خاص برای جبران تغییرات نرخ جریان ندارند. در صورتی که دماهای ذخیره‌سازی فشار بالا بتوانند زیر ۳۲ درجه فارنهایت (۰ درجه سانتی‌گراد) یا بالاتر از ۱۲۰ درجه فارنهایت (۴۹ درجه سانتی‌گراد) قرار گیرند، ممکن است نیاز باشد ویژگی‌های خاصی در سیستم گنجانده شود تا نرخ جریان صحیح تضمین شود.

A.7.1.1 یک منبع دی‌اکسید کربن جداگانه می‌تواند برای استفاده از شلنگ دستی فراهم شود، یا دی‌اکسید کربن می‌تواند از یک واحد ذخیره‌سازی مرکزی که چندین خط شلنگ را تأمین می‌کند یا از سیستم‌های ثابت دستی یا خودکار تأمین شود. (مراجعه شود به ۴.۶.۱.۱.)

A.7.1.3 استفاده از لوله‌های دستی یا سیستم‌های ثابت یا خودکار برای انتقال دی‌اکسید کربن از یک واحد ذخیره‌سازی مرکزی که به چندین لوله‌ متصل است، امکان‌پذیر است. (مراجعه شود به 4.6.1.1.)
A.7.1.4 اشاره‌ای به 4.3.1 و A.4.3 در مورد خطرات برای پرسنل به دلیل کاهش دید و کاهش غلظت اکسیژن تا حدی که قادر به حمایت از حیات نباشد، نه تنها در منطقه تخلیه بلکه در مناطق مجاور که گاز ممکن است به آنجا منتقل شود، می‌شود.
A.7.5.2 اتصال مجموعه نازل تخلیه به شلنگ با استفاده از اتصال گردشی برای فراهم آوردن راحتی بیشتر در جابجایی توصیه می‌شود.
A.7.5.4 عملکرد سیستم‌های لوله‌ دستی به عمل دستی و جابجایی دستی نازل تخلیه بستگی دارد. بنابراین سرعت و سادگی عملیات برای اطفاء حریق موفق ضروری است.
A.7.5.4.2 از شیرهای بلیدر یا دستگاه‌های مشابه می‌توان برای کاهش تاخیر در تخلیه مایع در سیستم‌های فشار پایین استفاده کرد.
A.8.1.1 تأمین دی‌اکسید کربن بر روی یک وسیله نقلیه متحرک نصب شده است که می‌تواند به محل حریق کشیده یا رانده شود و به سرعت به سیستم لوله‌ کشی متصل شود که خطرات درگیر را محافظت می‌کند. تأمین متحرک عمدتاً تجهیزات آتش‌نشانی یا پرسنل آتش‌نشانی است که برای استفاده مؤثر به آموزش نیاز دارند.
A.8.1.2 سیستم‌های لوله‌ کشی و تأمین متحرک می‌توانند برای تکمیل سیستم‌های حفاظت در برابر حریق ثابت استفاده شوند یا به تنهایی برای محافظت از خطرات خاص استفاده شوند:
(1) تأمین متحرک می‌تواند به عنوان یک پشتیبان برای تکمیل تأمین ثابت استفاده شود.
(2) تأمین متحرک همچنین می‌تواند با لوله‌های دستی برای محافظت از خطرات پراکنده تجهیز شود.
A.8.4.1 ممکن است مقادیر اضافی دی‌اکسید کربن برای جبران تاخیر در رساندن تأمین متحرک به خطر مورد نیاز باشد.
A.8.5 اثربخشی حفاظت در برابر حریق فراهم شده توسط سیستم‌های لوله‌ کشی و تأمین متحرک به کارایی و توانایی نیروی انسانی که تأمین متحرک را اداره می‌کند بستگی دارد. به طور کلی، این تجهیزات در دسته تجهیزات آتش‌نشانی قرار دارند که به یک گروه از پرسنل ثابت نیاز دارند.
A.9.1(2)(c) مثال‌ها شامل فضاهایی هستند که موتورهایی برای پیشرانه، موتورهایی که ژنراتورهای الکتریکی را به حرکت درمی‌آورند، ایستگاه‌های پر کردن سوخت، پمپ‌های بارگیری یا ماشین‌آلات تهویه، گرمایش و تهویه مطبوع را در خود دارند.
A.9.1(2)(d) سیستم‌های دی‌اکسید کربن برای فضاهای وسیله نقلیه که برای مسافران قابل دسترسی هستند، توصیه نمی‌شود.
A.9.2.1 منظور این است که NFPA 12، از جمله این فصل، به عنوان یک سند مستقل برای طراحی، نصب و نگهداری سیستم‌های دی‌اکسید کربن دریایی استفاده شود.
فصل 9 در سال 1998 اضافه شد تا به نصب‌های دریایی پرداخته شود. این فصل به عنوان جایگزین سایر استانداردها مانند 46CFR 119، “نصب ماشین‌آلات” طراحی شده است.
A.9.3.3.1 برخی از موتورهای احتراق داخلی برای پیشرانه و ژنراتورهای مولد برق، هوای احتراق را از فضای محافظت شده که در آن نصب شده‌اند، می‌کشند. چون این نوع موتورها موظف به خاموش شدن قبل از تخلیه سیستم هستند، در برخی موارد، سیستم خودکار تخلیه ممکن است پیشرانه یا تأمین برق را زمانی که بیشترین نیاز است، خاموش کند. یک سیستم غیرخودکار به خدمه کشتی انعطاف‌پذیری بیشتری می‌دهد تا بهترین مسیر عمل را انتخاب کنند. به عنوان مثال، در حالی که کشتی در یک کانال پر ازدحام در حال حرکت است، توانایی مانور کشتی می‌تواند از تخلیه فوری سیستم مهم‌تر باشد.

A.9.3.3.2 در سکوی‌های فراساحلی و برخی از کشتی‌ها، محفظه‌های ماشین‌آلات کوچک اغلب به‌گونه‌ای قرار دارند که دسترسی پرسنل در هنگام وقوع حریق دشوار و/یا خطرناک است و ممکن است تأخیر غیرقابل قبولی در فعال‌سازی سیستم‌ها ایجاد کند. تا زمانی که ایمنی زندگی و قابلیت ناوبری کشتی تحت تأثیر منفی قرار نگیرد، فعال‌سازی خودکار سیستم‌های محافظت‌کننده از این فضاها مجاز است.
A.9.3.3.4 به‌استثنای فضاهای محافظت‌شده بسیار کوچک که در 9.3.3.3.3 ذکر شده است، هدف این استاندارد این است که دو عملیات دستی جداگانه برای ایجاد تخلیه یک سیستم دریایی نیاز باشد. فراهم کردن یک کنترل دستی جداگانه برای هر یک از شیرهای کنترل تخلیه مورد نیاز در 9.3.3.3 این هدف را محقق می‌کند. این الزامات استثنایی است بر «عملیات دستی معمولی» که در 4.5.1.2 تعریف شده است.
A.9.3.3.5 برای یک سیستم دی‌اکسید کربن فشار بالا، کنترل دستی اضطراری برای تأمین، اپراتور دستی بر روی سیلندرهای پیلوت است.
A.9.3.3.7 دی‌اکسید کربن کافی باید فراهم شود تا آلارم‌ها را با فشار نامی خود برای مدت زمان لازم فعال نگه دارد.
A.9.3.6.2.2 یک مثال از جایی که تخلیه‌ها ضروری است، نقاط پایین در لوله‌کشی دی‌اکسید کربن است که همچنین توسط سیستم تشخیص دود از نوع نمونه‌برداری استفاده می‌شود.
آتش‌سوزی در فضاهای باری ممکن است به‌طور کامل توسط تخلیه دی‌اکسید کربن اطفاء نشود. اینکه آتش به‌طور کامل اطفاء شده است یا فقط سرکوب شده است بستگی به چندین عامل دارد، از جمله نوع و مقدار مواد سوختی. احتمال نشت مقداری از جو دی‌اکسید کربن غنی‌شده از محفظه بار وجود دارد. بنابراین، ممکن است نیاز باشد دی‌اکسید کربن اضافی به‌طور موقت تخلیه شود تا سرکوب آتش در محفظه بار تا زمانی که کشتی به بندر برسد، حفظ شود. پس از رسیدن به بندر، قبل از باز شدن درب محفظه بار، یک گروه آتش‌نشانی مجهز و آموزش‌دیده باید آماده باشد تا اطفاء کامل مواد سوخته را انجام دهد.

 

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.
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.

دتکتورهای گاز هشدارهایی را به کارکنان تأسیسات درباره نشت گاز قابل اشتعال ارائه می‌دهند تا اقدامات لازم، چه به‌صورت خودکار و چه دستی، برای کنترل نشت قبل از بروز خسارت جدی انجام گیرد. این اقدامات می‌توانند شامل خاموش کردن سیستم فرآیند، فعال‌سازی سامانه‌های سرکوب یا کاهش اثرات باشند. یک دتکتور گاز که به‌درستی طراحی و نصب شده باشد، سطح ایمنی تأسیسات را افزایش می‌دهد.

تعیین هدف از نصب دتکتور گاز در آغاز طراحی و استفاده از مدل‌سازی انتشار و پراکندگی گاز برای ایجاد یک طرح مؤثر ضروری است. مگر آن‌که بودجه‌ای نامحدود داشته باشید و بتوانید در هر نقطه‌ی ممکن از نشت، یک دتکتور نصب کنید، استفاده از مدل‌سازی‌های رایانه‌ای می‌تواند در تعیین محل دتکتورها به‌صورت مقرون‌به‌صرفه کمک کند. دامنه و هدف دتکتور گاز باید از ابتدا مشخص شود تا در طول طراحی، سازگاری در انتخاب تجهیزات و نحوه نصب حفظ گردد.

هدف دتکتور گاز
هدف اصلی از استفاده از دتکتور گاز باید کاهش احتمال آتش‌سوزی و/یا انفجار و پیشگیری از خسارات گسترده به تجهیزات، توقف تولید، آسیب به افراد و تلفات جانی باشد. عامل مهم دیگر، خطر سمیت ناشی از نشت گازهایی است که هم خاصیت سمی و هم خاصیت قابل اشتعال دارند.

هدف از نصب دتکتور گاز باید در ابتدای پروژه به‌صورت شفاف تعریف شود تا تحلیل خطرات، انتخاب نوع دتکتور و محل نصب آن‌ها متناسب با هدف نصب باشد. این پارامترها بسته به منطقه مورد نظر در تأسیسات متفاوت هستند. برای مثال، در ناحیه ذخیره‌سازی گاز مایع، دتکتورها ممکن است فقط جهت ایجاد هشدار به‌کار روند، زیرا منابع احتراق وجود ندارد و آن ناحیه از سایر فرآیندها جدا است. در مقابل، در بخش‌های دیگر کارخانه ممکن است هدف از نصب دتکتور، خاموش‌سازی فرآیند یا فعال‌سازی سامانه‌های پاشش آب برای رقیق‌سازی نشت گاز باشد.

بخشی از طراحی کامل سیستم باید شامل رویه‌هایی باشد که اقدامات کارکنان تأسیسات را هنگام فعال شدن هشدار دتکتور گاز مشخص می‌کند. این رویه‌ها باید شامل اقداماتی باشند که در هر سطح هشدار انجام می‌شوند، واکنش‌های لازم در بخش‌های مختلف کارخانه، و تأثیر شرایط کاری کارخانه (حالت عادی، توقف، یا ناپایداری) بر تصمیمات عملیاتی را نیز در بر گیرند.

ویژگی‌های شیمیایی و شرایط فرآیندی

پس از تعیین هدف از نصب دتکتور گاز، مرحله بعدی جمع‌آوری داده‌هاست. موادی که قرار است توسط دتکتور شناسایی شوند باید مشخص گردند. شناسایی نشت شامل ارزیابی ویژگی‌های شیمیایی و فیزیکی مواد مورد نظر و همچنین شرایط فرآیندی حاکم است. این ویژگی‌ها و شرایط در محاسبات مدل‌سازی برای تعیین خصوصیات مختلف نشت مانند نرخ نشت ماده و شکل و اندازه‌ی ابر نشت مورد استفاده قرار می‌گیرند.

دامنه‌ی اشتعال‌پذیری مواد بررسی می‌شود. این ویژگی اطلاعاتی درباره‌ی احتمال اشتعال نشت قبل از پراکنده شدن آن فراهم می‌کند. نقطه‌ی جوش و گرمای نهان تبخیر هر ماده در سناریوهای مشخص‌شده بررسی می‌شود. این ویژگی‌های فیزیکی برای ارزیابی میزان فرّاری بودن مواد در شرایط استفاده شده، مفید هستند.

موادی که در شرایط محیطی به صورت گازهای قابل اشتعال وجود دارند، در صورت نشت به عنوان گاز در نظر گرفته می‌شوند. موادی که در دمای محیط به صورت مایع هستند، بسته به شرایط فرآیندی، ممکن است به‌صورت مایع یا بخار ارزیابی شوند.

پارامترهای فرآیندی شامل دما، فشار و نرخ جریان همراه با ویژگی‌های ماده برای ارزیابی احتمال آتش‌سوزی و انفجار بررسی می‌شوند. برای مثال، یک مایع قابل اشتعال که دمای آن پایین‌تر از نقطه اشتعال باشد، ممکن است در صورت نشت مشکلی ایجاد نکند؛ اما اگر از بخشی از فرآیند با دمایی ۱۰۰ درجه فارنهایت بالاتر از نقطه اشتعال نشت کند، مشکل‌ساز خواهد بود. این پارامترها به همراه مقدار ماده‌ای که ممکن است نشت کند، برای ارزیابی اندازه احتمالی نشت در نظر گرفته می‌شوند. همچنین این اطلاعات برای تعیین ماهیت نشت‌ها در سناریوهای مشخص کاربرد دارند.

در ادامه نمونه‌ای از معیارهای انتخاب سناریوی نشت در یکی از پروژه‌های اخیر آورده شده است. بخش‌هایی از فرآیند که باید از نظر جانمایی دتکتور گاز بررسی شوند، شامل تجهیزاتی هستند که یکی از شرایط زیر در آن‌ها وجود دارد:

• گازهای قابل اشتعال به‌صورت مایع‌شده در فرآیند درگیر هستند
• مواد قابل اشتعال/احتراق در دمایی بالاتر از نقطه اشتعال خود قرار دارند
• گازهای قابل اشتعال/احتراق در فشاری بیش از ۵۰۰ psig قرار دارند

این معیارها صرفاً یک نمونه هستند. باید محدوده‌ی تحلیلی مورد نظر مشخص شود. اگر این محدوده بیش از حد گسترده باشد، تحلیل پیچیده و دشوار می‌شود؛ و اگر بیش از حد محدود باشد، احتمال نادیده گرفتن سناریوهای نشت مهم وجود دارد.

اکثر ویژگی‌های مواد و شرایط فرآیندی در تحلیل خطر فرآیند (PHA) قابل دسترسی هستند. اگر تحلیل PHA انجام نشده یا اطلاعات کافی نداشته باشد، داده‌ها می‌توانند از نقشه‌های فرآیند (P&ID) و نمودارهای جریان فرآیند استخراج شوند. مهندسان فرآیند و اپراتورهای واحد، مطلع‌ترین افراد نسبت به فرآیند خاص هستند و می‌توانند اطلاعات ارزشمندی در این زمینه ارائه دهند.

انتخاب حالت‌های خرابی

باید نوع نقاط احتمالی نشت که قرار است تحلیل شوند مشخص گردد. فرض بر این است که خرابی‌های معقول می‌توانند رخ دهند. تحلیل سناریویی مانند پارگی آنی یک مخزن بزرگ یا شکست کامل لوله‌ی فولادی جوش‌خورده برای تعیین محل نصب دتکتور گاز منطقی نیست. اگرچه این رخدادهای فاجعه‌آمیز ممکن‌اند اتفاق بیفتند، اما تشخیص مؤثر باید بر رویدادهای محتمل‌تر تمرکز داشته باشد؛ یعنی همان نشت‌های کوچک‌تری که اگر به‌موقع شناسایی شوند و اقدام مناسب انجام شود، می‌توان آن‌ها را کنترل کرد.

نمونه‌هایی از خرابی‌هایی که باید در نظر گرفته شوند عبارت‌اند از:

• خرابی آب‌بند پمپ یا کمپرسور
• خرابی فلنج‌ها
• خرابی اتصالات لوله‌کشی
• خرابی اتصالات ابزار دقیق
• خرابی شیلنگ‌ها و اتصالات انعطاف‌پذیر

مکان‌های نشت

گام بعدی تعیین مکان‌های احتمالی نشت است. این مکان‌ها جایی هستند که نوع ماده، شرایط ماده و نوع خرابی معمول در آن نقطه با یکدیگر تطابق دارند. هر مکان نشت باید به‌صورت جداگانه تحلیل شود تا داده‌های مورد نیاز برای مدل‌سازی نشت و پراکندگی جمع‌آوری شود. این اطلاعات شامل اندازه دهانه، ارتفاع و جهت‌گیری آن و همچنین پارامترهای فرآیندی در محل نشت خواهد بود.

سناریوهای نشت و موقعیت آن‌ها باید پیش از آغاز مدل‌سازی اولیه توسط افرادی که مستقیماً با واحد یا کارخانه درگیر هستند، بررسی و تأیید شوند. مهندس فرآیند و اپراتور واحد اطلاعات دقیقی درباره منطقه مورد نظر دارند و می‌توانند اطلاعاتی ارائه دهند که اعتبار سناریوهای نشت انتخاب‌شده را افزایش دهد. در صورت امکان، بهتر است از ابتدا این افراد در تیم پروژه حضور داشته باشند.

ملاحظات هواشناسی

پیش از شروع مدل‌سازی پراکندگی، شرایط هواشناسی محل باید بررسی شود. پارامترهای هواشناسی شامل سرعت باد غالب، جهت باد، آشفتگی جو و شرایط حرارتی باید مدنظر قرار گیرد. پارامترهایی انتخاب می‌شوند که بدترین شرایط ممکن برای معیارهای نصب دتکتور را نشان دهند. ممکن است بدترین شرایط هواشناسی برای تشخیص، همان شرایط غالب در محل نباشند، اما باید در محدوده شرایط قابل وقوع در آن محل باشند.

مدل‌سازی نشت و پراکندگی

پس از گردآوری تمام اطلاعات مربوط به سناریوهای نشت و ترکیب آن با اطلاعات فیزیکی خاص هر محل نشت، مرحله مدل‌سازی آغاز می‌شود. مدل پراکندگی اطلاعاتی در خصوص اندازه و غلظت گاز پراکنده‌شده در زمان‌های مختلف نشت ارائه می‌دهد.

مدل کامپیوتری می‌تواند نرخ نشت ماده و شرایط آن در نقطه نشت را مشخص کند. ماده ممکن است به‌صورت بخار، مایع یا مایع فوران‌کننده (flashing liquid) آزاد شود. سرمایش ناشی از انبساط ممکن است دمای ماده را تغییر داده باشد که می‌تواند تأثیر قابل توجهی بر نحوه پراکندگی داشته باشد. این مدل اطلاعات لازم برای تعیین میزان خطر ناشی از نشت را فراهم می‌کند.

گروه‌بندی نشت‌های مشابه

نشت‌های مشابه باید در یک گروه قرار گیرند تا از انجام مدل‌سازی‌های غیرضروری جلوگیری شود. برای مثال، اگر هفت نشت احتمالی از یک ماده وجود دارد که فقط در دمای آن‌ها ۲۰ درجه فارنهایت اختلاف است، اجرای مدل پراکندگی برای هر هفت مورد سود چندانی نخواهد داشت. باید بررسی حساسیت نتایج مدل پراکندگی انجام شود تا تأثیر پارامترهای ورودی متغیر مانند شرایط آب‌وهوایی و جهت‌گیری نشت بر نتایج پراکندگی مشخص شود.

بسیاری از مدل‌ها در تخمین غلظت گاز در نزدیکی محل نشت (منبع نشت) دقت بالایی ندارند، اما می‌توانند اطلاعاتی درباره وسعت خطر ارائه دهند. این اطلاعات می‌توانند برای ارزیابی و مقایسه میزان خطر نشت‌ها به تأسیسات و/یا جوامع اطراف مورد استفاده قرار گیرند. برای مثال، یک نشت ممکن است فقط در همان محل تأثیر داشته باشد، در حالی که نشت دیگری ممکن است ابری از گاز قابل اشتعال ایجاد کند که تا بخاری‌های شعله‌دار مجاور گسترش می‌یابد. حالت دوم خطر بیشتری دارد، زیرا احتمال رسیدن مخلوط قابل احتراق به منبع جرقه وجود دارد. مدل‌سازی می‌تواند در اولویت‌بندی محل نصب دتکتور گاز کمک کند.

نرم‌افزارهای مدل‌سازی نشت و پراکندگی

نرم‌افزارهای متعددی برای مدل‌سازی پراکندگی گاز وجود دارند. هدف این متن بررسی این نرم‌افزارها نیست، بلکه اشاره به این است که چگونه می‌توان از آن‌ها برای تعیین محل نصب دتکتور گاز استفاده کرد. برخی از این نرم‌افزارها عبارت‌اند از:

• SuperChems® از شرکت A. D. Little
• CHARM® از شرکت Radian
• نرم‌افزارهای متن‌باز مانند ARCHIE، DEGADIS، CAMEO و SLAB

هر برنامه مزایا و معایب خاص خود را از نظر سهولت استفاده، گزینه‌های خروجی و توانمندی مدل‌سازی دارد. برخی مدل‌ها می‌توانند نشت و پراکندگی را در یک مرحله مدل‌سازی کنند، در حالی که برخی دیگر نیاز دارند که مدل نشت و مدل پراکندگی به‌صورت جداگانه اجرا شوند و خروجی مدل نشت به مدل پراکندگی وارد شود. باید بررسی شود که مدل انتخاب‌شده برای شرایط خاص پروژه مناسب است یا خیر.

تعیین محل نصب دتکتور

معیارهای نصب دتکتور گاز بر اساس شناسایی نشت قبل از تشکیل ابری از بخار قابل احتراق است که می‌تواند منجر به انفجار شود. اگرچه برای یک انفجار، حداقل پنج تن ماده نیاز است، اما حتی مقادیر بسیار کمتر نیز می‌توانند باعث آتش‌سوزی‌های شدید شوند. بنابراین، شناسایی نشت باید در سریع‌ترین زمان ممکن انجام شود تا پیش از تشکیل ابر بخار، فرصت انجام اقدامات اصلاحی فراهم باشد.

برای نواحی مختلف یک تأسیسات معمولاً معیارهای متفاوتی جهت مکان‌یابی دتکتورها تدوین می‌شود. به‌عنوان مثال، در نواحی فرآیندی نیاز به تشخیص سریع‌تر حتی مقادیر کم گاز وجود دارد، اما در نواحی ذخیره‌سازی این الزام کمتر است. در نواحی فرآیندی، منابع احتراق متعددی وجود دارند. اگر بخار قابل احتراق به منبع احتراقی با انرژی کافی برخورد کند، آتش‌سوزی سریع رخ خواهد داد. همچنین ازدحام تجهیزات در این مناطق می‌تواند منجر به تسریع گسترش آتش شود. بنابراین، در نواحی فرآیندی تشخیص سریع مقادیر کم گاز مناسب و ضروری است.

 

نشت‌های بزرگ‌تر معمولاً در نواحی ذخیره‌سازی قابل‌تحمل‌تر هستند، زیرا در این نواحی منابع احتراق محدودتری وجود دارد، تجهیزات و سازه‌ها کمتر متراکم هستند و جرم بیشتر تجهیزات و سازه‌ها، زمان بیشتری برای جذب اثرات حرارتی در هنگام آتش‌سوزی فراهم می‌کند. در نتیجه، در این مناطق می‌توان نشت‌های بزرگ‌تری را مدنظر قرار داد.

مثال

یک نمونه از شناسایی سناریوی نشت، مدل‌سازی پراکندگی گاز و معیارهای تعیین محل نصب دتکتور گاز که در یک پروژه اخیر به‌کار گرفته شده، بر پایه تشخیص در سطح غلظت ۲۰ درصد حد انفجار پایین (LEL) از یک ماده است که از فرآیند از طریق یک روزنه به قطر یک‌چهارم اینچ در مدت یک دقیقه یا قبل از آزاد شدن ۱۰۰۰ پوند ماده نشت می‌کند. این معیار به‌منظور ایجاد زمان کافی برای اقدام اصلاحی توسط کارکنان بهره‌بردار جهت کاهش میزان ماده نشت‌شده در نظر گرفته شده است. همچنین این معیار از نصب دتکتورهایی که بیش از حد حساس بوده و منجر به هشدارهای مزاحم می‌شوند جلوگیری می‌کند.

مکان‌یابی دتکتورها در این پروژه وابسته به جهت باد نیست. در این حالت، جهت غالب باد متغیر است. معیار تعیین محل دتکتور گاز در این پروژه، نصب دتکتورها در ناحیه‌ای است که توسط پهنای ایزوپلت غلظت پراکندگی در نقطه نشت تعریف می‌شود. پهنای ایزوپلت در نقطه نشت یک ناحیه دایره‌ای را تعریف می‌کند که فاصله احتمالی گسترش نشت در خلاف جهت باد را مشخص می‌سازد. این رویکرد منجر به نصب دتکتورها با احتمال بالاتر شناسایی نشت در شرایط مختلف جهت باد می‌شود و اتکا به جهت غالب باد را کاهش می‌دهد. قانون مورفی بیان می‌کند که اگر نشت رخ دهد و مکان دتکتور بر اساس جهت غالب باد تعیین شده باشد، احتمال زیادی وجود دارد که باد از جهت مخالف (۱۸۰ درجه) بوزد.

استفاده از روش‌های مدرن جمع‌آوری داده، مدل‌سازی رایانه‌ای و تجهیزات دتکتور گاز جایگزین قضاوت منطقی نمی‌شود. هنگام نصب دتکتورها، باید دقت شود که در مکان‌هایی قرار نگیرند که از منبع نشت گاز پنهان باشند.

اجزای سیستم دتکتور گاز و عملکرد آن‌ها

یک سیستم دتکتور گاز قابل اشتعال از چند جزء تشکیل شده است، از جمله دتکتور، مانیتورهای نمایش‌دهنده، آلارم‌های صوتی و آلارم‌های نوری. این سیستم ممکن است قابلیت اتصال به سایر سیستم‌های کنترل و پایش تأسیسات را نیز داشته باشد.

سیستم‌های دتکتور گاز قابل اشتعال معمولاً به‌گونه‌ای طراحی می‌شوند که در دو سطح متفاوت از غلظت گاز هشدار دهند. این سیستم می‌تواند دستگاه‌های هشداردهنده خروجی را فعال کرده و همچنین نشان دهد که سطح خاصی از گاز قابل اشتعال وجود دارد. دو نقطه هشدار رایج ۲۰ درصد LEL و ۴۰ درصد LEL هستند. در سطح ۲۰ درصد LEL، سیستم چراغ هشدار را روی پنل روشن کرده و آلارم محلی را در ناحیه‌ای که دتکتور فعال شده ایجاد می‌کند. این کار می‌تواند منجر به تخلیه منطقه، افزایش نرخ تهویه و/یا بررسی فوری منطقه توسط پرسنل مجرب شود.

در سطح ۴۰ درصد LEL، سیستم هشدار دیگری را فعال کرده، آلارم‌های صوتی و نوری را به فراتر از منطقه محلی گسترش می‌دهد، تجهیزات فرآیندی را به‌صورت خودکار خاموش یا تخلیه می‌کند، سامانه‌های پراکندگی بخار را فعال کرده و پرسنل اضطراری را مطلع می‌سازد تا اقدامات لازم را انجام دهند.

فارغ از چیدمان خاص سیستم، اجزای ضروری آن شامل قابلیت تشخیص دتکتوری است که آلارم را فعال کرده (و در نتیجه موقعیت آن)، گازی که شناسایی شده، و غلظت گاز. بدون این اطلاعات، اقدامات مؤثر محدود خواهند بود. روش‌های متعددی برای سازمان‌دهی این اطلاعات و بازیابی آن در مواقع نیاز وجود دارد. برچسب‌گذاری ساده می‌تواند برای سامانه‌های کوچک کافی باشد. برای برخی دیگر، استفاده از برگه‌های داده جمع‌آوری‌شده کاربرد دارد. با این حال، در اغلب نصب‌های امروزی از سامانه‌های منطقی قابل برنامه‌ریزی استفاده می‌شود که قابلیت اتصال به تجهیزات دتکتور گاز را دارند. بدین ترتیب، قابلیت‌های مناسبی برای بازیابی اطلاعات فراهم می‌شود. بنابراین، پس از شناسایی گاز قابل اشتعال توسط یک دتکتور، کلیه اطلاعات مربوط به حادثه می‌تواند به‌صورت فوری بر روی صفحه‌نمایش رایانه نشان داده شود.

انواع دتکتور گاز

امروزه دو نوع دتکتور گاز برای گازهای قابل اشتعال استفاده می‌شود: نوع نقطه‌ای و نوع بیم. هر دو نوع کاربردها، مزایا و معایب خاص خود را دارند.

در نوع نقطه‌ای از یک مهره کاتالیستی به‌عنوان دتکتور استفاده می‌شود. این مهره گرم می‌شود تا زمانی‌که گاز قابل اشتعال در مجاورت آن قرار گیرد، بسوزد و دمای مهره افزایش یابد. این افزایش دما باعث تغییر مقاومت الکتریکی در مهره می‌شود. این تغییر مقاومت با مهره مرجع در داخل دتکتور مقایسه می‌شود تا شرایط محیطی در نظر گرفته شود. سیستم این تغییر مقاومت را به‌صورت درصدی از حد انفجار پایین (LEL) تفسیر می‌کند.

دتکتورهای نوع بیم بر اساس این اصل عمل می‌کنند که هیدروکربن‌ها تابش مادون قرمز را در طول موج‌های مشخصی جذب می‌کنند. دتکتور نوع بیم، یک پرتو آشکارساز و یک پرتو مرجع را در فضا منتشر می‌کند. این پرتو یا به یک گیرنده جداگانه می‌رسد یا در صورت ترکیب فرستنده/گیرنده، از آینه بازتاب داده می‌شود. این پرتو می‌تواند تا فاصله ۱۰۰ متر (۳۲۸ فوت) ارسال شود.

مشخصات معمول هر دو نوع دتکتور در ادامه آمده است. این ویژگی‌ها بسته به سازنده خاص دتکتور ممکن است متفاوت باشد. هر یک از این عوامل باید هنگام انتخاب دستگاه مناسب مورد توجه قرار گیرد.

دتکتورهای نوع نقطه‌ای:
− مناسب برای پایش در محل‌های خاص یا اجزای تجهیزات، مانند ورودی هوای اتاق‌های کنترل یا تجهیزات مجزا
− اندازه‌گیری کمی غلظت گاز در یک مکان معین
− قیمت نسبتاً پایین
− تعویض دتکتور ساده است
− مستعد مسمومیت توسط برخی مواد مانند ترکیبات سیلیکونی
− گاز باید به دتکتور برسد (در صورت قرارگیری نادرست یا کم‌بودن تعداد دتکتورها، دقت کاهش می‌یابد)
− احتمال قرائت نادرست به دلیل تداخل‌ها وجود دارد
− نیاز به نگهداری مکرر جهت بررسی کالیبراسیون
− طول عمر عملکردی ممکن است در حضور گازهای پس‌زمینه دائمی کاهش یابد

 

دتکتورهای نوع بیم:
− ممکن است در صورتی‌که محل‌های بالقوه نشت در یک خط قرار داشته باشند (مانند ردیفی از پمپ‌ها در امتداد یک مسیر لوله‌کشی)، از نظر هزینه نسبت به دتکتورهای نقطه‌ای مقرون‌به‌صرفه‌تر باشند
− نیاز به نگهداری کم، زیرا تجهیزات در معرض مسمومیت قرار نمی‌گیرند
− پایش نشت گاز در یک منطقه وسیع را فراهم می‌کند
− تحت تأثیر سطوح بالای گاز پس‌زمینه قرار نمی‌گیرد
− میانگین غلظت در یک فاصله کوتاه را ارائه می‌دهد (غلظت دقیق در یک نقطه خاص را نشان نمی‌دهد)
− فرستنده پرتو باید دید مستقیم با گیرنده یا بازتاب‌دهنده داشته باشد (فعالیت در یک ناحیه ممکن است پرتو را مختل کرده و باعث شود آن منطقه بدون پایش باقی بماند)
− سرویس‌دهی پرهزینه و زمان‌بر است، زیرا تعویض دتکتورهای معیوب نیاز به تکنسین‌های ماهر دارد

استفاده از دتکتورهای نقطه‌ای در مقایسه با دتکتورهای نوع بیم ممکن است برای مناطقی مناسب‌تر باشد که در آن، همپوشانی دایره‌های پراکنش، امکان شناسایی نشت از بیش از یک منبع را با یک دتکتور فراهم می‌کند. دتکتور نوع بیم زمانی مناسب‌تر است که یک سری نقاط نشت احتمالی در یک خط مستقیم قرار دارند یا زمانی که هدف، شناسایی نشت گاز پیش از عبور از مرز یک واحد فرایندی باشد. یک سیستم کامل ممکن است شامل استفاده از هر دو نوع دتکتور به‌صورت متناسب با شرایط باشد.

خلاصه
در ابتدای تحلیل باید هدف مشخصی برای سیستم دتکتور گاز تعیین شود. آنچه که انتظار دارید به آن دست یابید باید مشخص شود تا بتوان برنامه‌ای برای رسیدن به این هدف تدوین کرد.

استفاده از مدل‌های نشت و پراکنش می‌تواند در مکان‌یابی مؤثر دتکتور گاز مفید باشد، زیرا اطلاعاتی در مورد اندازه نشت بر اساس نوع خرابی‌های فرض‌شده ارائه می‌دهد. ممکن است مدل نشان دهد که برخی از خرابی‌های احتمالی در یک منطقه، مقدار گاز کافی برای ایجاد نگرانی فوری را آزاد نمی‌کنند. به این ترتیب می‌توان تلاش‌ها را بر روی نشت‌های مهم‌تر متمرکز کرد و بودجه را به‌صورت مؤثرتری خرج نمود.

نصب دتکتور گاز در ناحیه‌ای که با چند ایزوپلت غلظت پراکنش همزمان باشد می‌تواند تعداد نقاط مورد نیاز برای شناسایی را کاهش دهد. یک دستگاه در موقعیتی قرار می‌گیرد که می‌تواند نشت را از چند محل نزدیک شناسایی کند. به‌عنوان مثال، دتکتوری که بین دو پمپ مجاور قرار دارد، بسته به فاصله بین آن‌ها، می‌تواند نشت از هر دو پمپ را شناسایی کند.

استفاده از روش‌های پیشرفته جمع‌آوری داده، مدل‌سازی رایانه‌ای، و تجهیزات دتکتور گاز، جایگزینی برای قضاوت فنی نیست. مدل‌سازی فقط تقریب شرایطی است که ممکن است رخ دهد. حتماً نظر افرادی که با کارخانه آشنایی دارند را جویا شوید، زیرا ممکن است اطلاعاتی داشته باشند که با فرض‌های اشتباه، نتایج پیشرفته‌ترین مدل‌ها را بی‌اثر کند.

دتکتورهای نوع بیم و نقطه‌ای هر دو کاربردهای مناسب خود را دارند که بسته به موقعیت، متفاوت خواهد بود. یک راه‌حل مقرون‌به‌صرفه نیازمند بررسی همه گزینه‌های موجود برای شناسایی است. آنچه که در یک بخش از کارخانه مؤثر است، ممکن است در بخشی دیگر کاملاً ناکارآمد باشد.

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.

استاندارد NFPA 86 یکی از مهم‌ترین استانداردهای ایمنی صنعتی است که با هدف کاهش خطرات ناشی از آتش‌سوزی، انفجار و سایر حوادث در کوره‌ها و اجاق‌های صنعتی تدوین شده است. این استاندارد برای مهندسان، اپراتورها و مدیران ایمنی در صنایعی مانند متالورژی، سرامیک و شیمیایی اهمیت حیاتی دارد. با افزایش میزان تولید صنعتی و استفاده از فرآیندهای حرارتی در صنایع مختلف، رعایت این استانداردها برای تضمین ایمنی و بهینه‌سازی عملکرد تجهیزات ضروری است. این استاندارد نه‌تنها در ایمنی نقش دارد، بلکه موجب افزایش بهره‌وری و کاهش هزینه‌های تعمیرات و نگهداری نیز می‌شود.

دتکتور شعله و عملکرد آن

دتکتور شعله، یکی از اصلی‌ترین تجهیزات ایمنی در فرآیندهای حرارتی صنعتی است که وظیفه شناسایی وجود شعله در محیط را بر عهده دارد. این تجهیزات به‌طور مستقیم در کاهش ریسک آتش‌سوزی و جلوگیری از انفجار نقش دارند. عدم استفاده از دتکتورهای مناسب یا نصب نادرست آن‌ها می‌تواند خسارات جبران‌ناپذیری به بار آورد.

اهمیت دتکتور شعله

دتکتورهای شعله برای تشخیص حضور آتش از فناوری‌های مختلفی استفاده می‌کنند که از جمله آن‌ها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

استانداردهای نصب دتکتور شعله

براساس بندهای 8.2.2 و 8.2.5 استاندارد NFPA 86، نصب دتکتورهای شعله باید مطابق دستورالعمل‌های سازنده و استانداردهای بین‌المللی باشد. در نظر گرفتن موارد زیر می‌تواند از بروز مشکلات جلوگیری کند:

عملکرد سیستم‌های ایمنی احتراق

علاوه بر دتکتورهای شعله، سیستم‌های ایمنی احتراق (Combustion Safeguard Systems) نیز نقش مهمی در حفاظت از فرآیندهای حرارتی دارند. این سیستم‌ها شامل مجموعه‌ای از تجهیزات نظارتی، شیرهای ایمنی و سیستم‌های کنترلی هستند که با تشخیص تغییرات غیرعادی در احتراق، عملکرد دستگاه را کنترل می‌کنند.

اجزای کلیدی سیستم‌های ایمنی احتراق

نقش سنسورهای فرابنفش در تشخیص شعله

سنسورهای فرابنفش (UV Sensors) یکی از ابزارهای مهم در تشخیص شعله‌های آتش هستند، اما ممکن است در اثر خرابی، دیگر قادر به تشخیص خاموش شدن شعله نباشند. به همین دلیل، استاندارد NFPA 86 توصیه می‌کند که این سنسورها دارای قابلیت خودبررسی‌کننده (Self-Checking UV Detectors) باشند یا به‌صورت دوره‌ای آزمایش شوند.

تنظیمات دمایی و تهویه ایمنی در کوره‌ها

کنترل دمای سوخت

تنظیم محدودیت دمای اضافی

اهمیت تهویه ایمنی

استفاده از PLC در نظارت بر دمای کوره‌ها

امروزه استفاده از PLC (Programmable Logic Controller) برای نظارت بر دما و عملکرد تجهیزات صنعتی به‌شدت رایج شده است. این سیستم‌ها می‌توانند به‌صورت خودکار وضعیت سنسورها و تجهیزات ایمنی را تحلیل کرده و در صورت بروز هرگونه ناهنجاری، اقدامات لازم را انجام دهند. مزایای استفاده از PLC شامل:

نکات ایمنی در زمان قطع برق

استاندارد NFPA 86 تأکید دارد که مدارهای الکتریکی مرتبط با فرآیندهای احتراقی، در شرایط اضطراری باید به‌صورت خودکار یا دستی قطع شوند. این موارد شامل:

نتیجه‌گیری

استاندارد NFPA 86 مجموعه‌ای از دستورالعمل‌های مهم برای ایمنی فرآیندهای صنعتی ارائه می‌دهد. استفاده صحیح از دتکتورهای شعله، سیستم‌های ایمنی احتراق، کنترل دمای کوره و تهویه مناسبمی‌تواند خطرات ناشی از آتش‌سوزی و انفجار را کاهش دهد. علاوه بر این، نظارت هوشمند با استفاده از PLC و رعایت الزامات نصب و نگهداری، نقش مهمی در بهبود عملکرد تجهیزات و افزایش طول عمر آن‌ها دارد.

توصیه‌های نهایی:

با رعایت این موارد، می‌توان ایمنی در محیط‌های صنعتی را بهبود بخشید و از وقوع حوادث جلوگیری کرد.

انبارها و آشیانه‌ها – تشخیص حرارت خطی با استفاده از فناوری فیبر نوری

فناوری تشخیص حرارت خطی (LHD) مبتنی بر سنجش دمای توزیعی (DTS)، سابقه موفقی در ارائه راهکارهای ایمنی حریق و تشخیص آتش به‌ویژه در فضاهای صنعتی و بزرگ دارد. این فناوری به دلیل نیاز به نگهداری پایین، هزینه مالکیت کم، قابلیت اطمینان بالا و تشخیص مؤثر حریق، گزینه‌ای بسیار مناسب برای پایش فضاهای وسیعی مانند انبارها و آشیانه‌ها محسوب می‌شود.

مقدمه

انبارها و آشیانه‌ها در زمینه ایمنی حریق با چالش‌های منحصربه‌فردی روبرو هستند. این فضاها می‌توانند مناطق پرتردد با اقلام قابل اشتعال و بار حرارتی بالا باشند. چالش‌های رایج شامل موارد زیر است:
• سقف‌های بلند، سازه‌های نامنظم، قفسه‌بندی‌ها، آتریوم‌ها و نواحی سخت‌دسترس
• دتکتورهای نقطه‌ای دود و حرارت هزینه نصب و نگهداری بالایی دارند و ممکن است فاصله زیادی با منبع دود/حرارت داشته باشند
• وجود گردوغبار و آلودگی محیط که می‌تواند هم‌زمان عامل افزایش خطر آتش‌سوزی و بروز هشدارهای کاذب برای دتکتورهای بیم و مکشی باشد
• سیستم تهویه و تهویه مطبوع می‌تواند حرکت دود را مختل کرده و باعث تأخیر در شناسایی حریق توسط دتکتورهای دود شود
• نگهداری و آزمون‌های دوره‌ای دتکتورها به دلیل دسترسی دشوار مشکل است

نصب سیستم در انبارها

در انبارهای پرچگالی، حتی آتش‌سوزی‌های کوچک می‌توانند به سرعت در طول قفسه‌ها و به صورت عمودی گسترش یابند. این امر می‌تواند منجر به نرم شدن سازه‌های فلزی و فروپاشی قفسه‌ها شود و کار را برای سیستم‌های اطفای حریق و نیروهای آتش‌نشانی دشوارتر کند.
در سیستم‌های دتکتور حرارتی خطی فیبر نوری، کابل دتکتور می‌تواند مستقیماً در داخل قفسه‌ها نصب شود و همیشه به منبع آتش نزدیک باشد.

به این ترتیب، افزایش دم

ا به‌سرعت شناسایی شده و احتمال کنترل و مهار آتش به‌مراتب افزایش می‌یابد.

کنترلرها معمولاً در نزدیکی تابلوی کنترل حریق نصب می‌شوند و دارای نمایشگر LCD برای نمایش مستقل هشدارها و همچنین انتقال اطلاعات به پنل اعلام حریق هستند.

کابل دتکتور

کابل دتکتور یک عنصر کاملاً غیرفعال است و بر اساس فیبر نوری استاندارد مخابراتی طراحی شده است. در صنعت حریق، پیکربندی رایج فیبر، فیبر نوری 62.5/125 است که عملکرد برتری تا فاصله 10 کیلومتر ارائه می‌دهد.

مزایای کابل فیبر نوری غیرفعال شامل:
• پوشش پیوسته بدون دتکتورهای مجزا؛ سیستم  نقاط اندازه‌گیری را هر ۵۰ سانتی‌متر ثبت می‌کند

• 
  ایمن در برابر تداخلات الکترومغناطیسی؛ مناسب برای مناطق دارای نویز الکترومغناطیسی بالا
  • مقاوم در برابر خوردگی و ارتعاش؛ با طول عمر بیش از ۳۰ سال

کابل‌های سری FireFiber به‌گونه‌ای طراحی شده‌اند که ضمن حفظ انتقال حرارتی سریع برای واکنش سریع سیستم، بسیار سبک، انعطاف‌پذیر و نصب آسان هستند.

 

نصب و جانمایی کابل

کابل دتکتور معمولاً یا از سقف آویزان می‌شود یا روی قفسه‌ها با روش‌های مختلف نصب می‌شود. حداقل سطح حفاظت با نصب کابل در ارتفاع سقف حاصل می‌شود. روش نصب باید با رعایت فاصله‌های استاندارد نصب (معمولاً ۱٫۵ متر) انجام شود.

هشدارهای هوشمند و پوشش کامل

دو مزیت اصلی سیستم‌های دتکتور حرارتی خطی فیبر نوری بر پایه DTS عبارتند از هشدارهای هوشمند و اندازه‌گیری توزیعی.
در این سیستم‌ها، سه نوع هشدار قابل پیکربندی است که منجر به تشخیص سریع‌تر حریق و کاهش قابل توجه ریسک می‌شود.

در مقایسه با سیستم‌های سنتی تشخیص حریق، دتکتورهای دود به هشدارهای کاذب ناشی از آلودگی حساس‌اند و دتکتورهای حرارتی نقطه‌ای تنها زمانی مؤثرند که آتش مستقیماً زیر آن‌ها رخ دهد. سیستم  در هر ۰٫۵ متر یک نقطه اندازه‌گیری دارد و به‌همین دلیل هیچ «نقطه‌ کور» در پوشش وجود ندارد.

 

مزایای نسبت به فناوری‌های دیگر

سیستم‌های دتکتور حرارتی خطی فیبر نوری به‌واسطه هشدارهای هوشمند و پوشش پیوسته، مزایای متعددی نسبت به سایر فناوری‌ها دارند.

گردوغبار و ذرات موجود در محیط می‌توانند باعث هشدار کاذب یا انسداد در سایر دتکتورها شوند، در حالی که سیستم‌های فیبر نوری از این آسیب‌ها مصون‌اند.

یکپارچه‌سازی با سایر سیستم‌ها

سیستم تشخیص حریقی که شامل فناوری DTS باشد، به‌محض شناسایی آتش، اقدامات حفاظتی از پیش‌برنامه‌ریزی‌شده (سیگنال هشدار، کنترل تهویه، اطفا حریق و…) را فعال می‌کند.

این سیستم باید محل دقیق حریق و داده‌های کلیدی درباره گسترش آن را ارائه دهد تا اقدامات نجات یا اطفا به‌طور مؤثر انجام شود. واحد مرکزی کنترل، دمای هر نقطه را در طول کابل دتکتور اندازه‌گیری می‌کند. این کابل در نرم‌افزار به نواحی مختلف تشخیص حریق تقسیم می‌شود و هر ناحیه می‌تواند آستانه هشدار اختصاصی خود را داشته باشد.

 

پیکربندی هوشمند زون ها

سیستم دتکتور حرارتی خطی فیبر نوری امکان پیکربندی هشدارهای هوشمند همراه با نواحی هوشمند را فراهم می‌کند. هر ناحیه می‌تواند با توجه به شرایط محیطی خاص یا هماهنگی با سایر اجزای سیستم، تنظیمات ویژه‌ای داشته باشد؛ مانند: خروجی‌های اضطراری، نواحی تهویه، یا نواحی اطفای حریق.

با توجه به اینکه سیستم مکان و دمای دقیق هر رویداد را مشخص می‌کند، می‌توان نحوه واکنش سیستم را به‌دقت برنامه‌ریزی کرد:
• یک ناحیه می‌تواند با رله به تابلو اعلام حریق متصل شده و سیستم اطفای آن ناحیه را فعال کند
• یا داده‌ها از طریق پروتکل‌هایی مانند Modbus به سیستم مرکزی ارسال شوند تا اقدامات مناسب تعیین گردد

 

پایداری سیستم (Redundancy)

بسته به نیاز مشتری، سطوح مختلفی از پایداری سیستم تعریف می‌شود:
• پایداری کابل: در صورت قطع کابل، سیستم به کار خود ادامه می‌دهد (در عین هشدار برای اقدام تعمیراتی)
• پایداری کنترلر: در صورت خرابی یکی از کنترلرها، عملکرد سیستم حفظ می‌شود

در کاربردهای سقفی، معمولاً فقط یک کنترلر استفاده می‌شود و پایداری از طریق کابل فراهم می‌شود.

 

نرم‌افزار پیشرفته نمایش تصویری

نرم‌افزار MaxView از شرکت Bandweaver قابلیت نمایش گرافیکی پیشرفته‌ای ارائه می‌دهد. در نصب‌های پیچیده با چندین ناحیه، اپراتور می‌تواند محل حادثه را به‌صورت بصری، سریع و دقیق شناسایی کند. این موضوع به‌ویژه در هشدارهای اولیه قبل از فعال شدن سیستم اطفای حریق اهمیت دارد.

در مثال ارائه‌شده، از ۱۱ سیستم دتکتور حرارتی خطی در ۴۶ ردیف قفسه (در دو ناحیه، هر ناحیه ۲۳ ردیف) استفاده شده است. هر قفسه دارای ۸ طبقه است و نرم‌افزار MaxView موقعیت را با دقت تا نزدیک‌ترین ۱ متر در هر طبقه نمایش می‌دهد.