نصب، دتکتورهای دودی مکشی یا اسپیراتینگ ها

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.

 

هدف این راهنما ارائه اطلاعات در مورد نصب صحیح بیم دتکتورهای دود در کاربردهای حفاظت از جان و مال است. این راهنما به طور خلاصه اصول عملکرد بیم دتکتورها، الزامات طراحی آنها و کاربردهای عملی آنها به عنوان بخشی از سیستم اعلام حریق را شرح می‌دهد.

بیم دتکتورها می‌توانند اجزای مهمی از یک سیستم اعلام حریق با طراحی مناسب باشند. قابلیت‌های منحصر به فرد آنها این امکان را فراهم می‌کند تا بسیاری از مشکلات و محدودیت‌های دتکتورهای نقطه‌ای و سیستم‌های مکنده در برخی کاربردها را برطرف کنند. این راهنما برای کمک به درک قابلیت‌ها و محدودیت‌های بیم دتکتورها و تفاوت آنها با دتکتورهای نقطه‌ای تهیه شده است.

توجه: این سند تنها به عنوان یک راهنمای کلی برای کاربرد بیم دتکتورها در نظر گرفته شده است. همیشه باید به الزامات و دستورالعمل‌های نصب سازنده دتکتور و استانداردهای محلی مراجعه شود.

 

**دتکتورهای دود مکنده**

هوا از طریق شبکه‌ای از لوله‌ها مکیده می‌شود تا دود تشخیص داده شود. دود وارد محفظه نمونه‌برداری می‌شود که با تشخیص نور پراکنده‌شده توسط ذرات دود معلق در هوا، وجود آنها را شناسایی می‌کند.

 

**بیم دتکتور دود نوری (بیم)**

یک دتکتور آتش که از پرتو نور (معمولاً مادون قرمز) استفاده می‌کند و آن را در یک فضای باز منتشر می‌نماید تا دود ناشی از آتش اولیه را نظارت کند. دو نوع اصلی بیم دتکتور وجود دارد:

– **انتهایی به انتهایی:** فرستنده و گیرنده در دو انتهای ناحیه تحت حفاظت نصب می‌شوند.

– **بازتابی:** فرستنده و گیرنده در یک محفظه واحد نصب شده‌اند و پرتو به یک بازتابنده ویژه هدایت می‌شود که در انتهای مقابل ناحیه تحت حفاظت قرار دارد.

 

**فرستنده (معروف به پرتاب‌کننده، TX)**

این دستگاه در سیستم بیم دتکتور انتهایی به انتهایی با یک گیرنده اختصاصی جفت می‌شود و سیگنال نوری را در ناحیه تحت حفاظت منتشر می‌کند. فرستنده می‌تواند به صورت یکپارچه با گیرنده در یک واحد ترکیب شود.

 

گیرنده (معروف به حسگر، RX)
این دستگاه در سیستم بیم دتکتور دود نوع انتهایی به انتهایی با یک فرستنده اختصاصی جفت می‌شود و سطح سیگنال نور دریافت‌شده پس از عبور از ناحیه تحت حفاظت را نظارت می‌کند.

کنترلر
این قطعه از سیستم بیم دتکتور دود نوری است که به مهندس اعلام حریق یا فرد صلاحیت‌دار اجازه می‌دهد تنظیمات، پیکربندی و عیب‌یابی بیم‌ها را در سطح زمین انجام دهد و نیاز به استفاده از تجهیزات دسترسی در ارتفاع را برطرف می‌کند.

محدوده بیم
این فاصله کلی بین فرستنده و گیرنده بیم در دتکتورهای نوع انتهایی به انتهایی و فاصله بین فرستنده/گیرنده تا بازتابنده در دتکتورهای بازتابی است.

این محدوده معمولاً به صورت ‘A تا B’ بیان می‌شود که در آن:

• A حداقل محدوده عملیاتی (از ۰ متر)
• B حداکثر محدوده عملیاتی (از ۰ متر) است.

مثال: محدوده ۵ تا ۱۰۰ متر به این معنی است که بیم می‌تواند در فاصله حداقل ۵ متر و حداکثر ۱۰۰ متر به درستی عمل کند.

**پوشش دتکتور**

پوشش دتکتور به ناحیه‌ای گفته می‌شود که در آن دتکتور قادر به تشخیص مؤثر آتش‌سوزی در حال وقوع است. این ناحیه بر اساس استانداردهای محلی و بین‌المللی تعریف می‌شود و معمولاً به صورت عرضی یا مدور از مرکز دتکتور محاسبه می‌گردد.

 

**جبران انحراف (دریفت)**

این قابلیت به دتکتور اجازه می‌دهد به صورت خودکار موقعیت و/یا سیگنال ارسالی را تنظیم کند تا همترازی بهینه حفظ شود. این ویژگی با محدودیت‌هایی طراحی شده تا:

– توانایی تشخیص آتش‌های با رشد کند (آتش‌های کم‌دود) حفظ شود

– اثرات تجمع آلودگی روی سطوح دتکتور خنثی گردد

– جابجایی‌های جزئی ساختمان جبران شود

 

**منشور (بازتابنده)**

این قطعه در بیم‌های بازتابی استفاده می‌شود. ویژگی بازتاب بالای آن امکان بازگرداندن نور به منبع نور و حسگر مجاور را حتی در مسافت‌های طولانی فراهم می‌کند. با استفاده از آرایه‌ای از منشورها می‌توان به بردهای تا ۱۲۰ متر دست یافت.

 

**تیرگی (ابسکیوریشن)**

تیرگی مقدار کاهش شدت نور در اثر وجود ذرات یا مواد نیمه‌شفاف در مسیر بیم است. این مقدار معمولاً به صورت درصد یا کاهش دسی‌بل (dB) بیان می‌شود و معیاری برای تشخیص دود محسوب می‌گردد.

 

**حساسیت**

توانایی دتکتور دود در واکنش به سطح معینی از دود. این ویژگی در بیم دتکتورها معمولاً قابل تنظیم است.

 

**دتکتور نقطهای**

دستگاهی که آتش اولیه را در یک نقطه مشخص تشخیص میدهد و معمولاً از فناوری تشخیص دود نوری یا یونیزاسیون و یا تشخیص حرارت استفاده میکند. محدوده پوشش دتکتور نقطهای توسط استانداردهای محلی یا ملی تعریف میشود.

 

**لایهبندی (استراتیفیکیشن)**

پدیدهای که هنگام گرمتر بودن دود از هوای اطراف رخ میدهد، به طوری که دود تا رسیدن به دمای برابر با هوای اطراف بالا میرود و سپس متوقف میشود.

 

**چه کسانی باید این راهنما را مطالعه کنند؟**

در صورتی که یکی از موارد زیر در مورد شما صدق میکند، این راهنما برای شما مفید خواهد بود:

– شما مسئول طراحی یا مشخص کردن سیستمهای تشخیص حریق هستید

– مسئول سیستم حفاظت از حریق ساختمان هستید

– مسئول ایمنی آتش (مارشال آتش) در محل کار خود هستید

– قصد نصب بیم دتکتور دود یا سایر سیستمهای تشخیص دود را دارید

– در حوزه ارزیابی ریسک حفاظت از حریق فعالیت میکنید

– در پشتیبانی یا فروش سیستمهای تشخیص حریق نقش دارید

– در خدمات آتشنشانی و نجات فعالیت میکنید

 

**توجه:** این راهنما تنها راهنمای کلی ارائه میدهد. شما باید مقررات محلی و ملی و همچنین مشخصات فنی سازنده را برای دتکتورهای خاص نیز بررسی کنید

**بیم دتکتور دودی اعلام حریق چیست؟**

 

رایج‌ترین نوع دتکتور دود، **دتکتور نقطهای دودی** است. این دستگاه شامل یک پرتو نور مادون قرمز است که درون محفظه‌ای کوچک در بدنه دستگاه تابیده می‌شود. هنگام ورود دود به محفظه از طریق منافذ بدنه، پرتو نور تحت تأثیر قرار گرفته و دستگاه را به حالت هشدار می‌برد.

 

**بیم دتکتورهای دودی اعلام حریق** بر همین اصل کار می‌کنند، با این تفاوت که پرتو نور در فضای باز ساختمان منتشر می‌شود. این سیستم به‌طور مؤثر کل فضای ساختمان را به یک محفظه تشخیص دود تبدیل می‌کند که امکان شناسایی دود در طول مسیر پرتو را فراهم می‌نماید.

 

**نحوه عملکرد بیم دتکتور دودی اعلام حریق**

سیستم تشخیص دود با پرتو نوری به این صورت عمل می‌کند:

1. **تشکیل پرتو نامرئی**: یک پرتو مادون قرمز نامرئی بین فرستنده و گیرنده برقرار می‌شود.
2. **تأثیر دود بر پرتو**: هنگام عبور دود از مسیر پرتو، ذرات جامد و قطرات مایع موجود در دود باعث پراکندگی و انعکاس فوتون‌های نور می‌شوند.
3. **کاهش شدت نور**: این پراکندگی منجر به کاهش شدت نور در سمت مقابل ابر دود می‌گردد.
4. **تشخیص و هشدار**: سیستم این کاهش شدت نور (که به عنوان تیرگی شناخته می‌شود) را تشخیص داده و آن را به عنوان علامت وجود آتش تفسیر می‌کند.

 

**مزایای کلیدی:**

– پوشش گسترده‌تر نسبت به دتکتورهای نقطهای

– حساسیت تنظیم‌پذیر برای تشخیص دود

– مناسب برای فضاهای بزرگ و سقف‌های بلند

انواع بیم دتکتورهای موجود چیست؟

دو نوع پیکربندی اصلی برای بیم دتکتورها وجود دارد:

و یا رفلکتوری و انتها به انتها**بازتابشی** و **انتهایی**.

هر دو شامل یک فرستنده (T) (منبع نور) و یک گیرنده (R) (دتکتور) هستند.

**نصب و نگهداری**

بیم دتکتورهای بازتابشی نصب و نگهداری آسان‌تر و کم‌هزینه‌تری نسبت به نوع انتهایی دارند، زیرا تنها به کابل‌کشی الکتریکی در یک سمت فضای تحت حفاظت نیاز است و تنها یک دستگاه برای تمیزکاری و نگهداری در زمان سرویس وجود دارد.

 

**ترازکردن**

معمولاً ترازکردن بیم بازتابشی ساده‌تر است، زیرا تنها یک قطعه تجهیز در یک انتهای بیم نیاز به تنظیم دارد (معمولاً بازتابنده قابل تنظیم نیست)، درحالی که دتکتورهای انتهایی نیاز به تنظیم در هر دو انتهای بیم دارند.

 

**فضای مورد نیاز بیم**

بیم بازتابشی با عبور از فضای بازگشتی از بازتابنده، واگرا می‌شود و بنابراین فضای بیشتری اشغال می‌کند. درحالی که یک بیم انتهایی می‌تواند از فاصله‌ای باریک‌تر عبور کند

تفاوت آن‌ها با سایرین چیست؟
دتکتورهای دود نقطه‌ای، همان‌طور که از نامشان پیداست، دود را در فاصله‌های بسیار کوتاه و با استفاده از یک محفظه درون خود دتکتور شناسایی می‌کنند. برخی مدل‌ها از اصل پراکندگی نور استفاده می‌کنند، جایی که وجود دود جهت پرتو نور را تغییر می‌دهد تا توسط یک فوتودیود تشخیص داده شود. مدل‌های دیگر تغییر در ویژگی‌های الکتریکی هوای داخل دتکتور را که ناشی از وجود دود است، شناسایی می‌کنند.

دتکتورهای دود مکنده، هوا را از طریق شبکه‌ای از نقاط نمونه‌برداری متصل به سیستم لوله‌کشی به یک محفظه حسگر می‌کشند. تشخیص دود در این سیستم‌ها بر اساس اصول مشابه دتکتورهای نقطه‌ای انجام می‌شود.

مهم‌ترین تفاوت بین این فناوری‌ها، نحوه پایش منطقه تحت حفاظت است.

نحوه نصب صحیح بیم دتکتورهای نوری
رعایت دستورالعمل‌های زیر عملکرد بهینه دتکتورها را تضمین کرده و از خطاها و هشدارهای کاذب جلوگیری می‌کند:

نصب بر سطوح سازه‌ای مستحکم:
فرستنده/گیرنده/بازتابنده را بر بخش‌های سازه‌ای ثابت ساختمان نصب کنید که حداقل جابجایی ناشی از تغییرات دما، ارتعاش یا نشست را تجربه می‌کنند. از دتکتورهای دارای قابلیت تنظیم مجدد خودکار برای جبران جابجایی‌های طولانی‌مدت ساختمان استفاده نمایید.

انتخاب نوع مناسب بیم برای نصب:
اگر فضای تحت حفاظت برای یک بیم واحد بیش‌ازحد طولانی است، از آرایش‌های پشت‌به‌پشت، رو‌به‌پشت یا رو‌به‌رو استفاده کنید. یا از دتکتورهای مجهز به فازبندی پویا بیم برای جلوگیری از تداخل بیم‌ها و حذف نیاز به محافظ اضافی بهره ببرید.

تضمین خط دید واضح برای بیم:
از سطوح براق در مسیر بیم اجتناب کنید و در دتکتورهای بازتابشی این سطوح را حداقل یک متر از مرکز بیم دور نگه دارید (این فاصله در دتکتورهای انتهایی می‌تواند کمتر باشد).

همراستایی صحیح بیم:
از دتکتورهای دارای شاخص‌های همترازی مؤثر یا روال‌های تراز خودکار استفاده کنید تا از راه‌اندازی بیم‌های ناهمتراز جلوگیری شود.

چیدمان بهینه بیم‌ها برای پوشش فضایی مطلوب:
بیم‌ها می‌توانند بدون ایجاد سیگنال‌های ناخواسته در گیرنده‌ها، یکدیگر را قطع کنند.

اجتناب از نور مستقیم خورشید:
در صورت اجتناب‌ناپذیری (مثلاً در آتریوم‌های شیشه‌ای)، از دتکتورهای دارای الگوریتم‌های جبران نور برای تنظیم تغییرات سطح نور محیط استفاده کنید.

تعیین وظایف/فواصل نگهداری مناسب:
میزان آلودگی نوری ناشی از گردوغبار یا تعریق را با بررسی سطوح نزدیک به دتکتورها ارزیابی کنید. آستانه هشدار را متناسب با سطح آلودگی احتمالی تنظیم نمایید. از دتکتورهای دارای الگوریتم‌های پایش و تنظیم بهره برای جبران تغییرات تدریجی سیگنال استفاده کنید. برنامه‌ای برای تمیزکاری دوره‌ای اجزای نوری تعیین نمایید.

تنظیمات مناسب سیستم:
مشخصه تأخیر تا خطا را متناسب با عملیات ساختمان پیکربندی کنید (مثلاً برای تحمل انسدادهای موقت بیم توسط ماشین‌آلات). اگر تغییرات عملیاتی مکرر است، یک کنترلر سطح پایین نصب کنید تا تنظیمات به‌راحتی بهینه شوند. از دتکتورهای پیشرفته‌ای که روند شدت بیم را پایش می‌کنند، برای تفکیک آتش واقعی از اثرات دیگر استفاده نمایید

جلوگیری از نشستن پرندگان:
در صورت لزوم، تمهیداتی برای ممانعت از نشستن پرندگان روی دتکتورها و انسداد احتمالی بیم بیندیشید

 

ثبت گزارش سیستم:
بیم دتکتورها تجهیزات ایمنی حیاتی هستند. مستندسازی نصب برای نگهداری آینده و اطمینان از ایمنی و صحت نصب ضروری است.

آرایش‌های نصب

برای نصب بیم دتکتورهای نوری، آرایش‌های مختلفی وجود دارد که بسته به شرایط محیط و نیازهای حفاظتی می‌توان از آنها استفاده کرد:

1. آرایش انتهایی (End-to-End):
   • فرستنده (T) و گیرنده (R) در دو طرف فضای تحت حفاظت نصب می‌شوند.
   • مناسب برای فضاهای با مسیر مستقیم و بدون مانع.
2. آرایش بازتابشی (Reflective):
   • فرستنده/گیرنده (TR) در یک سمت و بازتابنده (Reflector) در سمت مقابل نصب می‌شود.
   • مناسب برای مکان‌هایی که کابل‌کشی به سمت مقابل دشوار است.
3. آرایش پشت‌به‌پشت (Back-to-Back):
   • دو دتکتور به صورت پشت‌به‌هم نصب شده و هر کدام فضای مجاور را پوشش می‌دهند.
   • برای فضاهای بزرگ با نیاز به پوشش چندمنطقه.
4. آرایش رو‌به‌پشت (Face-to-Back):
   • فرستنده یک دتکتور به گیرنده دتکتور دیگر نشانه‌گیری می‌کند.
   • جهت پوشش‌دهی زوایای خاص یا فضاهای نامنظم.
5. آرایش رو‌به‌رو (Face-to-Face):
   • فرستنده و گیرنده دو دتکتور به صورت مستقیم به هم نشانه‌گیری می‌کنند.
   • برای افزایش حساسیت در مناطق حساس.

انتخاب آرایش مناسب به عواملی مانند ابعاد فضای تحت پوشش، موانع فیزیکی، سهولت نصب و هزینه‌های نگهداری بستگی دارد.

**توصیه‌های استاندارد (BS 5839 بخش 1)**

 

استاندارد **BS 5839 Part 1** راهنمایی برای **طراحی، نصب، راه‌اندازی و نگهداری** سیستم‌های تشخیص خودکار حریق در ساختمان‌های غیرمسکونی ارائه می‌دهد. برخی از توصیه‌های کلیدی مربوط به **بیم دتکتورهای نوری** به شرح زیر است:

 

*(این مطالب صرفاً جهت راهنمایی کلی است. برای اطلاعات دقیق‌تر به متن استاندارد مراجعه کنید.)*

 

### **ارتفاع نصب دتکتورها**

– بیم دتکتورها باید **تا حد امکان نزدیک به سقف** نصب شوند تا از تجمع و گسترش دود (Smoke Plume) در زمان آتش‌سوزی بهره‌برداری کنند.

– **حداکثر ارتفاع قابل پوشش** توسط یک دتکتور به دو عامل بستگی دارد:

1. **تخت بودن یا نبودن سقف**
2. **حساسیت دتکتور**

 

**راهنمای ارتفاع بر اساس حساسیت:**

– **حساسیت معمولی** (Normal Sensitivity):

– آستانه هشدار دتکتور >35% تضعیف سیگنال

– مناسب برای فضاهای با ارتفاع استاندارد.

 

– **حساسیت افزایش‌یافته** (Enhanced Sensitivity):

– آستانه هشدار دتکتور ≤35% تضعیف سیگنال

– در فضاهای بلندتر، **تشخیص مکمل (Supplementary Detection)** در ارتفاع پایین‌تر نیز توصیه می‌شود (به بخش *«فاصله افقی دتکتورها»* مراجعه کنید).

 

—

 

### **ملاحظات اضافی برای فضاهای بلند:**

– در محیط‌های با ارتفاع زیاد، ممکن است نیاز به **نصب دتکتورهای اضافی در سطوح پایین‌تر** باشد تا از پوشش بهینه اطمینان حاصل شود.

– در سقف‌های غیرتخت (مانند سقف‌های شیبدار یا قوسی)، محاسبه ارتفاع نصب باید با دقت بیشتری انجام شود.

 

*(برای جزئیات فنی بیشتر، از جمله جدول‌های دقیق ارتفاع و فاصله، به استاندارد BS 5839 Part 1 مراجعه نمایید.)*

بیم دتکتورها را می‌توان در ارتفاعی بسیار بیشتر از دتکتورهای نقطه‌ای (حداکثر ۱۰.۵ متر) نصب کرد، زیرا طول بیشتر فضای تحت حفاظت، مشکل تشخیص چگالی کمتر دود را هنگام پراکندگی آن جبران می‌کند

در برخی مکان‌ها مانند آتریوم‌ها یا زیر نورگیرها، نصب بیم‌ها در نزدیکی حداکثر فاصله مجاز زیر سقف ایمن‌تر است تا بتوانند لایه‌های دود طبقه‌بندی شده‌ای را که به سقف نمی‌رسند تشخیص دهند.

فاصله از سطوح عمودی

دتکتورها باید حداقل 0.5 متر فاصله از موارد زیر داشته باشند:

• نزدیک‌ترین دیوار عمودی؛
• هر سطح نصب‌شده روی سقف (مانند تیر یا کانال) که بیش از 10% از ارتفاع کل سقف به داخل فضا پیش‌آمدگی دارد؛
• هر سطح نصب‌شده روی کف که کمتر از 300 میلی‌متر به سقف نزدیک شده است

• فاصله افقی بیم دتکتورها
  در ارتفاع سقف، حداکثر فاصله افقی بین هر نقطه و بخشی از یک بیم باید ۷.۵ متر باشد

• همین محدودیت ۷.۵ متری برای دتکتورهای نقطه‌ای و دتکتورهای مکنده دود نیز اعمال می‌شود که این موضوع مزیت آشکاری برای بیم دتکتور در فضاهای بزرگ فراهم می‌کند، زیرا پوشش‌دهی بسیار کارآمدتری دارد.
  در مثال نشان داده شده برای یک سطح به مساحت ۱۲۶۰ متر مربع، ۲ بیم دتکتور کافی است، در حالی که ۱۲ دتکتور نقطه‌ای یا نقاط نمونه‌برداری مکنده مورد نیاز است
• بیم دتکتورهایی که در رأس سقف‌های شیب‌دار نصب می‌شوند، به دلیل اثر «هدایت‌کنندگی» سقف، می‌توانند مناطق افقی وسیع‌تری را پوشش دهند.
  فاصله را به ازای هر ۱ درجه شیب سقف، ۱٪ افزایش دهید تا حداکثر افزایش ۲۵٪ حاصل شود (که حداکثر فاصله ۹.۳۸ متر خواهد بود)

استفاده از تشخیص تکمیلی برای ساختمان‌هایی با سقف‌های بسیار بلند توصیه می‌شود. این کار می‌تواند تشخیص زودتر حریق را فراهم کند و از اثر لایه‌بندی جلوگیری نماید.

محدودیت‌های فاصله افقی در این حالت کمتر از فاصله در ارتفاع سقف است، زیرا در بالای حجم تحت حفاظت، سطحی وجود ندارد که از پراکندگی ستون دود جلوگیری کند.

چه ابزاری برای نصب آن نیاز دارید؟
دستورالعمل‌های نصب، تراز کردن و آزمایش بیم دتکتور اعلام حریق بسته به مدل و سازنده متفاوت است، بنابراین باید دستورالعمل‌های ارائه‌شده همراه با سیستم خود را دنبال کنید. با این حال، ابزارها و تجهیزات زیر هنگام نصب هر نوع سیستم تشخیص مفید هستند:

ابزارهای لازم برای نصب دتکتورها روی سازه ساختمان:
دریل، پیچ‌گوشتی چهارسو و دوسو و غیره.

کیت راه‌اندازی و آزمایش: این کیت از تأمین‌کننده شما قابل تهیه است و شامل تمام ابزارهای لازم برای آزمایش دتکتور در برابر حریق و خطا می‌باشد.

مولتی‌متر و سیم‌های آزمایش: برای بررسی منبع تغذیه ورودی هنگام عیب‌یابی.

بالابر قیچی‌شو یا سایر تجهیزات دسترسی در ارتفاع: برای نصب دتکتورها استفاده می‌شود. همچنین میله‌های دسترسی برای آزمایش دتکتورها پس از نصب مفید هستند، زیرا در وقت صرفه‌جویی کرده و از نیاز به کار در ارتفاع جلوگیری می‌کنند.

الزامات نگهداری برای بیم دتکتور اعلام حریق چیست؟
برای حفظ عملکرد دتکتورها، به صورت دوره‌ای مراحل زیر را انجام دهید (فاصله زمانی این کار بستگی به میزان تمیزی محیط عملکرد دارد):

۱. دتکتورها را از پنل کنترل سیستم اعلام حریق جدا کنید.
۲. اجزای نوری (فرستنده/گیرنده/بازتاب‌دهنده) را با یک پارچه نرم و بدون پرز تمیز کنید.
۳. دتکتورها را مجدداً تراز کنید تا از بهینه بودن سطح سیگنال اطمینان حاصل شود.
۴. دتکتورها را به پنل کنترل سیستم اعلام حریق متصل کنید.
۵. دتکتورها را آزمایش کنید (این معمولاً شامل مسدود کردن بیم در محل گیرنده است).

کجا می‌توان آن‌ها را نصب کرد؟
فاصله‌های طولانی و بدون مانع:
– انبارها
– آشیانه هواپیما
– ترمینال‌های فرودگاه
– مراکز ورزشی
– چاه‌های آسانسور

ساختمان‌های بلند
– تأسیسات تولیدی
– ترمینال‌های فرودگاه
– آشیانه‌های هواپیما
– کلیساها
– آتریوم‌ها

دسترسی محدود
– پایانه‌های حمل‌ونقل عمومی
– ترمینال‌های فرودگاه
– ساختمان‌های دولتی
– سایت‌های تولیدی

تعداد محدود دتکتورها قابل قبول است
– ملاحظات معماری (ساختمان‌های باستانی، سبک‌های مدرن مینیمالیستی)
– نصب روی سقف امکان‌پذیر نیست (آتریوم‌ها، سقف‌های شیشه‌ای)
– دفاتر با پلان باز
– تشخیص غیر ملموس و نامحسوس مطلوب است (نگارخانه‌های هنری، موزه‌ها، کتابخانه‌ها)

فضاهای انفجاری
– تجهیزات الکترونیکی می‌توانند در محفظه‌های ضد انفجار مهر و موم شوند.
– کنترلر سطح پایین در ناحیه‌ای ایمن و دور از محل خطر برای پایش سیستم قرار می‌گیرد.

آیا می‌دانستید؟
بیم دتکتورهای اعلام حریق تنها قادر به محافظت از فضاها به صورت افقی نیستند. این دتکتورها با موفقیت برای محافظت از نصب‌های عمودی مانند چاه‌های آسانسور نیز استفاده شده‌اند، جایی که تنها یک یا دو دتکتور برای محافظت از چندین طبقه نصب و نگهداری می‌شود، به جای تعداد بسیار بیشتری از دتکتورهای نقطه‌ای.

در چشم‌انداز همواره در حال تحول صنعتی و زیست‌محیطی، شناسایی گازها به یکی از اجزای حیاتی برای حفظ ایمنی، سلامت و استانداردهای زیست‌محیطی تبدیل شده است. دتکتورهای گازی در شناسایی گازهای خطرناک در محیط‌های مختلف، از جمله کارخانه‌های صنعتی، آزمایشگاه‌ها و فضاهای عمومی نقش اساسی دارند. این دتکتورها برای شناسایی و پایش گازهایی طراحی شده‌اند که خطراتی مانند سمیت، قابلیت اشتعال یا خفگی ایجاد می‌کنند.

اما چند نوع دتکتور گازی وجود دارد و این دتکتورها از نظر عملکرد، کاربرد و فناوری چه تفاوت‌هایی دارند؟ در این مقاله، انواع مختلف دتکتورهای گازی، اصول عملکرد، ویژگی‌ها و موارد استفاده خاص آن‌ها را بررسی می‌کنیم تا راهنمای جامعی در این زمینه ارائه دهیم.

دتکتور گازی چیست؟

دتکتورهای گازی تجهیزات ایمنی هستند که برای پایش و اندازه‌گیری غلظت گازها در یک منطقه طراحی شده‌اند. این دتکتورها هنگام افزایش غلظت گاز از سطح ایمن، به افراد هشدار داده یا به طور خودکار پروتکل‌های ایمنی را فعال می‌کنند. این دتکتورها در صنایعی مانند نفت و گاز، تولیدی، کارخانه‌های شیمیایی و حتی در منازل، جایی که نشت گاز می‌تواند منجر به انفجار، مسمومیت یا خطرات سلامتی شود، ضروری هستند.

 

انواع دتکتور گازی

دتکتورهای گازی به‌طور کلی بر اساس روش شناسایی گاز، نوع گاز شناسایی‌شده و محیط مورد استفاده تقسیم‌بندی می‌شوند. در ادامه، انواع کلیدی آن‌ها را معرفی می‌کنیم:

۱. دتکتور گازی ثابت

دتکتورهای گازی ثابت به‌صورت دائم در مکان‌های خاص صنعتی، تجاری یا مسکونی نصب می‌شوند. این دتکتورها برای پایش مداوم هوا در محیط‌های بالقوه خطرناک بسیار حیاتی‌اند.

مزایا:

• پایش مداوم به‌صورت ۲۴ ساعته
• توانایی شناسایی همزمان چندین گاز
• هشدار زودهنگام در صورت نشتی یا شرایط خطرناک

عملکرد: به سامانه کنترل مرکزی متصل می‌شوند و داده‌ها را به‌صورت لحظه‌ای ثبت و اعلام می‌کنند.

موارد استفاده: پالایشگاه‌ها، کارخانه‌های شیمیایی، معادن، نیروگاه‌ها، فضاهای بسته مانند تونل‌ها و فاضلاب‌ها

 

۲. دتکتور گازی قابل حمل

دتکتورهای قابل حمل، دستگاه‌هایی دستی هستند که برای کارگران یا تیم‌های امداد طراحی شده‌اند تا در محیط‌های متغیر و متحرک، سطح گازها را پایش کنند.

مزایا:

• سبک و قابل حمل
• انعطاف‌پذیر برای استفاده در موقعیت‌های مختلف
• مناسب برای پایش فردی یا بررسی‌های نقطه‌ای

عملکرد: با باتری شارژی یا قابل تعویض کار می‌کنند و دارای صفحه‌نمایش، آلارم صوتی و هشدار لرزشی هستند.

موارد استفاده: فضاهای بسته، پروژه‌های عمرانی، تیم‌های امدادی در حوادث شیمیایی یا صنعتی

 

۳. دتکتور گازی تک‌گاز

دتکتورهای تک‌گاز، ابزارهایی تخصصی برای شناسایی تنها یک نوع گاز خاص هستند و معمولاً برای اندازه‌گیری دقیق گازهای خطرناک خاص استفاده می‌شوند.

مزایا:

• کاربری ساده و مقرون‌به‌صرفه
• کوچک و سبک
• طراحی‌شده برای کاربردهای خاص صنعتی یا اضطراری

موارد استفاده: فضاهای بسته، حفاظت فردی در برابر گازهایی مانند مونوکسید کربن یا اکسیژن

 

۴. دتکتور گازی چندگاز

دتکتورهای چندگاز ابزارهایی چندمنظوره هستند که می‌توانند به‌صورت هم‌زمان دو یا چند گاز را شناسایی کنند. این دتکتورها برای محیط‌هایی که احتمال وجود چند گاز خطرناک وجود دارد، طراحی شده‌اند.

مزایا:

• مقرون‌به‌صرفه برای صنایع با چندین نوع گاز
• امکان پایش هم‌زمان چند گاز
• مناسب برای محیط‌های با شرایط متغیر

موارد استفاده: صنایع معدن، تولید مواد شیمیایی، تصفیه‌خانه‌های فاضلاب، فضاهای بسته

۵. دتکتور گازی مادون‌قرمز (IR)

دتکتورهای مادون‌قرمز از نور مادون‌قرمز برای شناسایی گاز استفاده می‌کنند. در این روش، نور از هوای نمونه عبور داده شده و جذب آن توسط مولکول‌های گاز اندازه‌گیری می‌شود.

عملکرد: گازهایی مانند دی‌اکسید کربن، متان و سایر هیدروکربن‌ها را با دقت بالا تشخیص می‌دهند.

مزایا:

• دقت بالا در شناسایی هیدروکربن‌ها
• طول عمر زیاد و نیاز به نگهداری کم
• مقاوم در برابر دما و رطوبت

موارد استفاده: محیط‌های صنعتی مانند پالایشگاه‌ها و تأسیسات نفت و گاز

 

۶. دتکتور گازی الکتروشیمیایی

دتکتورهای الکتروشیمیایی با استفاده از واکنش الکتروشیمیایی، گاز خاصی را شناسایی کرده و جریان الکتریکی متناسب با غلظت گاز تولید می‌کنند.

مزایا:

• حساسیت و انتخاب‌پذیری بالا برای گازهای سمی
• قیمت مناسب
• مناسب برای محیط‌هایی با غلظت پایین اما خطرناک

موارد استفاده: تشخیص گازهایی مانند مونوکسید کربن، سولفید هیدروژن، دی‌اکسید نیتروژن

 

۷. دتکتور گازی کاتالیتیکی

این دتکتورها از سنسور احتراق کاتالیتیکی برای تشخیص گازهای قابل اشتعال استفاده می‌کنند. با اکسید شدن گاز روی رشته پلاتینی داغ، گرما و تغییر مقاومت الکتریکی ایجاد می‌شود.

مزایا:

• حساسیت بالا به گازهای قابل اشتعال
• مقرون‌به‌صرفه و قابل اعتماد
• قابل استفاده در محیط‌های صنعتی و مسکونی

موارد استفاده: صنایع نفت و گاز، تأسیسات تصفیه فاضلاب، سامانه‌های تهویه مطبوع

 

۸. دتکتور گازی فوتو‌یونیزاسیون (PID)

این دتکتورها با استفاده از نور فرابنفش، مولکول‌های گاز را یونیزه کرده و ذرات باردار حاصل را اندازه‌گیری می‌کنند. برای شناسایی ترکیبات آلی فرار (VOCs) و گازهای سمی بسیار کاربردی هستند.

مزایا:

• بسیار حساس با پاسخ سریع
• مناسب برای گازهای با غلظت پایین
• توانایی شناسایی گستره وسیعی از گازهای سمی و VOC

موارد استفاده: نشت‌های شیمیایی، پایش محیط زیست، بهداشت صنعتی

 

۹. دتکتور گازی نیمه‌هادی

این دتکتورها از مواد نیمه‌هادی مانند دی‌اکسید قلع استفاده می‌کنند که در حضور گاز، مقاومت الکتریکی آن‌ها تغییر می‌کند.

مزایا:

• استفاده آسان و کم‌هزینه
• حساس به طیف وسیعی از گازها
• نگهداری کم و عمر طولانی

موارد استفاده: تشخیص نشت گاز در منازل، پایش کیفیت هوا، پایش محیطی

 

۱۰. دتکتور گازی فراصوتی

این دتکتورها با شنود امواج صوتی با فرکانس بالا، نشت گاز از ظروف تحت فشار را شناسایی می‌کنند.

مزایا:

• مؤثر در محیط‌های پر سروصدا
• روش غیر تماسی
• مناسب برای سیستم‌های تحت فشار در محیط‌های خطرناک

موارد استفاده: خطوط لوله و سامانه‌های صنعتی بزرگ

 

دتکتورهای گازی از چه سنسورهایی استفاده می‌کنند؟

دتکتورهای گازی برای تشخیص وجود گازهای مضر، از سنسورهای تخصصی استفاده می‌کنند. این سنسورها حضور یا غلظت گاز خاصی را به سیگنال الکتریکی تبدیل می‌کنند.

انواع رایج سنسورها در دتکتورهای گازی:

• الکتروشیمیایی
• مادون‌قرمز
• کاتالیتیکی
• فوتو‌یونیزاسیون
• نیمه‌هادی

 

مزایا و معایب دتکتورهای گازی مختلف

دتکتور ثابت

مزایا:

• پایش مداوم
• مناسب برای محیط‌های پرخطر
• قابلیت شناسایی چند گاز

معایب:

• هزینه نصب اولیه بالا
• غیرقابل جابجایی

دتکتور قابل حمل

مزایا:

• قابل استفاده در مکان‌های مختلف
• سبک و مناسب برای کارهای میدانی
• مناسب برای ایمنی فردی

معایب:

• عمر باتری محدود
• فاقد قابلیت پایش مداوم

دتکتور تک‌گاز

مزایا:

• ساده و مقرون‌به‌صرفه
• سبک و کوچک

معایب:

• فقط یک گاز را شناسایی می‌کند
• مناسب برای محیط‌های دارای چند گاز نیست

دتکتور چندگاز

مزایا:

• پایش هم‌زمان چند گاز
• کاربردی در صنایع مختلف

معایب:

• گران‌تر از دتکتورهای تک‌گاز
• بزرگ‌تر و نیازمند نگهداری بیشتر

 

انتخاب دتکتور مناسب

در انتخاب دتکتور گازی، عوامل زیر را باید در نظر گرفت:

• نوع گاز: قابل اشتعال، سمی یا چندگانه
• محل استفاده: فضاهای بسته یا سایت‌های صنعتی
• فناوری مورد نیاز: الکتروشیمیایی، مادون‌قرمز، کاتالیتیکی و …
• نگهداری: نیاز به کالیبراسیون یا تعویض سنسور

 

روندهای آینده در فناوری دتکتور گازی

• دتکتورهای بی‌سیم: پایش لحظه‌ای بدون نیاز به اتصال فیزیکی
• کوچک‌سازی: دتکتورهای شخصی با دقت بالا
• هوش مصنوعی و تحلیل داده: بهبود نگهداری پیش‌بینی‌شده و ایمنی
• اتصال به اینترنت اشیا: پایش از راه دور و آنالیز داده
• سنسورهای پیشرفته: مانند سنسورهای مبتنی بر گرافن با حساسیت بالا و مصرف انرژی کم

 

نتیجه‌گیری

دتکتورهای گازی ابزارهای ضروری برای حفظ سلامت، ایمنی و استانداردهای زیست‌محیطی در صنایع مختلف هستند. چه از نوع تک‌گاز و چه چندگاز، انتخاب درست دتکتور متناسب با نیازهای خاص محیط کاری، امری حیاتی است. با درک انواع مختلف دتکتورها، ویژگی‌ها و روندهای نوین، می‌توان انتخابی آگاهانه و ایمن داشت.

 

بیم دتکتورهای دودی اعلام حریق ساخت تاندا به دو مدل تقریبا مشابه هم به بازار عرضه می شوند. مدل TX-7130 و مدل TX-3703 هردو از تکنولوژی مادون قرمز برای تشخخیص دود به کار میروند و دارای توانایی و پوشش یکسان می باشند.

مدل های TX-7130 دارای تائیدیه LPCB,CE و CCC میباشد در حالی که مدل های TX-3703 دارای تائیدیه CCC و CE  میباشند.

در مدل های TX-7130 میتوان حساسیت بیم دتکتور را با استفاده از دیپ سوئیچ روی بیم دتکتور و همچنین با استفاده از پروگرامر دستی تنظیم کرد.

در مدل های TX-3703 به علت فقدان دیپ سوئیچ روی بیم دتکتور، فقط از طریق پروگرامر دستی میتوان حساسیت بیم دتکتور را تنظیم کرد. در مدل های TX-3703، بصورت پیشفرض کارخانه، بیم دتکتور روی حالت بسیار حساس تنظیم شده است.

در واقع تنظیم حساسیت بیم دتکتورها در جایی بکار می آید که محیط تحت پوشش، محل رفت و آمد وسایل دیزلی مثل لیفتراک یا تراکتور باشد و یا به هر دلیلی بصورت دائمی در فضای تحت پوشش بیم دتکتور مقدار کمی دود وجود داشته باشد.

از آنجا که این روزها اغلب وسایل حمل بکار رفته در سوله ها از گاز یا باطری استفاده می کنند و فضای تحت پوشش ( سوله ها ) را دچار دود گرفتگی نمی کنند، احتیاج به کم کردن حساسیت بیم دتکتور نخواهد بود و در نتیجه اعلام آتش کاذب توسط بیم دتکتور صورت نمی گیرد.

هر دو مدل بیم دتکتورهای تاندا می توانند یک محیط با قطر 15 متر ( شعاع 7.5 متر از چپ و راست ) و طول حداقل 8 و حداکثر 100 متر را به راحتی پوشش دهند.

از نظر کیفیت عملکرد بین این دو مدل هیچ گونه تفاوتی وجود ندارد و هر دو به خوبی هم هستند.

بیم دتکتور مدل TX-7130 توسط آزمایشگاه خصوصی LPCB انگلستان تائید شده است و قابل فروش در اتحادیه اروپا و انگلستان می باشد.

بیم دتکتور تاندا مدل TX-3703 توسط آزمایشگاه دولتی کشور چین تائید شده است و قابل فروش در کشور چین می باشد.

اخذ تائیدیه های معتبر بین المللی نظیر LPCB بسیار گران قیمت هستند و به همین دلیل بیم دتکتورهای تاندا مدل TX-7130 بسیار گران تر از بیم دتکتورهای تاندا مدل TX-3703 هستند.

از آنجا که کارخانه تولید کننده بیم دتکتور تاندا در کشور چین است و برای مصارف داخل چین احتیاج به تائیدیه های آزمایشگاه های اروپایی نخواهد بود، این کارخانه بیم دتکتور مدل TX-3703 را به بازار داخلی چین معرفی نمود. این مدل سال ها در کشور چین امتحان خود را به خوبی پس داده است.

برای مدل TX-3703 میتوان یک پروگرامر دستی تهیه کرد که قیمت آن در حدود 200 دلار می باشد.

قیمت بیم دتکتور تاندا مدل TX-7130 در بازار ایران در حدود 200 دلار و توسط شرکت اسپین الکتریک در حدود 150 دلار عرضه می شوند و بیم دتکتورهای تاندا مدل TX-3703 در بازار در حدود 190 دلار و در شرکت اسپین در حدود 145 دلار به فروش میرسند.

برای هر دو مدل چهار عدد رفلکتور یا آینه داخل جعبه قرار داده شده که برای از 8 تا 40 متر، یک عدد آینه و برای از 40 تا 100 متر احتیاج به استفاده از هر چهار آینه خواهد بود.

تنظیم و راه اندازی و همچنین اتصال صحیح بیم دتکتور ها به پنل کنترل مرکزی نیاز به یک متخصص دارد و خارج از توانائی نصاب های معمولی یا برقکارهای ساختمانی است.علی الخصوص اتصال بیم دتکتورها به پنل های اعلام حریق آدرس پذیر و برنامه نویسی آنها نیاز به دانش مهندسی دارد. به یاد داشته باشید که عملکرد صحیح بیم دتکتورها با طریق نصب و راه اندازی آنها رابطه مستقیم دارد.

وارد کننده عمده محصولات بیم دتکتور تاندا در ایران شرکت خصوصی اسپین الکتریک می باشد.

 

 

مقدمه

سامانه‌های شناسایی گاز به طور گسترده‌ای در صنعت فرایندی برای شناسایی و کاهش اثرات نشت گاز و کمینه‌سازی پیامدهای احتمالی آن‌ها به کار گرفته شده‌اند. مکانیسم‌های شناسایی با توجه به نوع مواد شیمیایی متفاوت هستند و باید با دقت فناوری مناسب برای هر کاربرد انتخاب شود؛ همراه با ملاحظات عملی مربوط به نصب، راه‌اندازی و نگهداری. بیشتر کاربردهای کنونی هشدارهایی برای اپراتور ایجاد می‌کنند که بر اساس قرائت‌های بالا از دتکتورهای گازی فعال می‌شوند. با این حال، با فشار صنعت برای ادغام دتکتورهای ایمنی گاز در سامانه‌های توقف اضطراری، نیاز به طراحی، کالیبراسیون و راه‌اندازی صحیح این دتکتورها برای کاهش آلارم‌های کاذب، به‌طور فزاینده‌ای اهمیت یافته است.

 

فناوری‌های شناسایی گاز

دو دسته کلی برای دتکتورهای گازی وجود دارد: دتکتورهای نقطه‌ای و دتکتورهای ناحیه‌ای.

• دتکتورهای گازی نقطه‌ای دارای یک محل واحد برای دتکتور هستند که در آن ابر گازی باید مستقیماً با دتکتور تماس پیدا کند. انواع دتکتورهای نقطه‌ای شامل دتکتورهای کاتالیتیکی، الکتروشیمیایی، حالت جامد و مادون‌قرمز (IR) هستند. دتکتورهای کاتالیتیکی و IR به‌طور گسترده‌ای در صنعت استفاده می‌شوند و در این مقاله به‌طور مفصل بررسی شده‌اند.
• دتکتورهای ناحیه‌ای قادرند بدون نیاز به تماس مستقیم ابر گازی با دتکتور، رهایش گاز را شناسایی کنند. انواع دتکتورهای ناحیه‌ای شامل مسیر باز (خط دید – LOS) و صوتی هستند.

 

دتکتورهای گازی نقطه‌ای

دتکتورهای گازی کاتالیتیکی

دتکتورهای کاتالیتیکی (شکل ۱) از نوع دتکتورهای نقطه‌ای هستند که از یک مقاومت پلاتینی داغ پوشیده‌شده با کاتالیست برای واکنش با گازهای قابل احتراق استفاده می‌کنند. هنگامی‌که گاز قابل احتراق با این مقاومت تماس پیدا می‌کند، پوشش آن اکسید می‌شود و مقاومت پوشیده‌شده گرم می‌گردد. افزایش دما در این مقاومت در مقایسه با یک مقاومت کنترلی اندازه‌گیری می‌شود تا درصد حد پایین اشتعال (٪LFL) تعیین شود.

 

مزایا:

• عملکرد ساده
• مقاوم و آسان برای استفاده و کالیبراسیون
• دارای قابلیت اطمینان بالا
• به‌راحتی برای گازهای خاصی مانند هیدروژن کالیبره می‌شود

 

معایب:

• نیاز به کالیبراسیون مکرر به‌دلیل غیرفعال شدن یا آلودگی
• قرارگیری طولانی‌مدت در معرض گازهای قابل اشتعال باعث کاهش حساسیت می‌شود

 

ملاحظات عملی:

• دتکتورهای کاتالیتیکی معمولاً برای شناسایی گازهایی مانند هیدروژن مفید هستند، در حالی‌که دیگر دتکتورهای نقطه‌ای واکنش‌پذیری کمتری دارند.
• دانه‌های دتکتور ممکن است نیاز به تعویض داشته باشند یا کالیبراسیون دتکتورها باید به‌صورت مکرر انجام شود تا قابلیت اطمینان بالا حفظ گردد.
• کیت‌های کالیبراسیون از فروشندگان مختلف در دسترس هستند تا امکان کالیبراسیون از راه دور را فراهم کنند، زیرا دتکتورها ممکن است در ارتفاعاتی نصب شوند که دسترسی به آن‌ها آسان نباشد.
• نیاز توان مصرفی دتکتورهای کاتالیتیکی بالا نیست و معمولاً با توان حلقه‌ای از کنترلر تغذیه می‌شوند.
• دقت اندازه‌گیری بین ۳ تا ۵ درصد است که بستگی به بازه ٪LFL دارد.
• زمان پاسخ معمول برای رسیدن به ۵۰٪ LFL حدود ۱۰ ثانیه و برای رسیدن به ۹۰٪ LFL حدود ۳۰ ثانیه است. این زمان، مدت‌زمانی است که دتکتور برای تشخیص غلظت صحیح گاز و تولید سیگنال پس از تماس گاز با دتکتور نیاز دارد.
• قابلیت عملکرد در بازه دمایی گسترده از ۴۰- درجه سلسیوس تا ۷۵+ درجه سلسیوس را دارد.
• قابلیت اطمینان بسیار بالا در محیط‌هایی با دمای شدید، رطوبت بالا و ارتعاشات

 

 

دتکتورهای گازی مادون‌قرمز (InfraRed – IR)

دتکتورهای مادون‌قرمز از جذب مادون‌قرمز توسط گازهای هیدروکربنی در طول موج ۳.۴ میکرومتر برای شناسایی حضور گازهای قابل احتراق استفاده می‌کنند. این دتکتورها از یک فرستنده نور مادون‌قرمز استفاده می‌کنند که در طول موج گاز هدف و نیز برای کنترل طول موج عمل می‌کند. الگوریتم‌های پیچیده‌ای برای محاسبه ٪LFL بر اساس عبور اندازه‌گیری‌شده نور به‌کار گرفته می‌شود.

 

مزایا:

• رایج‌ترین سامانه شناسایی گاز
• تنوع بالای تأمین‌کنندگان و رقابت قیمتی مناسب
• نصب و راه‌اندازی و کالیبراسیون آسان
• کالیبراسیون به دفعات کمتری نسبت به دتکتورهای کاتالیتیکی مورد نیاز است
• ایمنی در برابر نویز و آلودگی‌ها
• عملکرد مداوم در حضور گازهای قابل اشتعال بدون افت عملکرد

 

معایب:

• هزینه اولیه خرید و نصب بالا است
• گاز باید در ناحیه مادون‌قرمز فعال باشد؛ مانند گازهای هیدروکربنی

• در شرایط دمایی شدید، رطوبت بالا یا محیط‌های با ارتعاش زیاد عملکرد مؤثری ندارد
• برای کاربردهای چندگازه مناسب نیست

 

ملاحظات عملی:

• دتکتورهای IR معمولاً برای شناسایی گازهای هیدروکربنی مفید هستند.
• نیاز توان مصرفی این دتکتورها بین ۵ تا ۲۰ وات است و معمولاً با توان حلقه‌ای از کنترلر تغذیه می‌شوند.
• دقت اندازه‌گیری بین ۱ تا ۵ درصد است که بستگی به بازه ‌٪LFL دارد.
• زمان پاسخ معمول برای رسیدن به ۵۰٪ LFL حدود ۵ ثانیه و برای رسیدن به ۹۰٪ LFL حدود ۱۰ ثانیه است.
• این دتکتورها می‌توانند در بازه دمایی وسیع بین ۴۰- درجه سلسیوس تا ۷۵+ درجه سلسیوس کار کنند.
• دتکتورهای IR برای گاز خاصی مانند متان یا پروپان کالیبره می‌شوند. اگر گازهای دیگر با همان دتکتور اندازه‌گیری شوند، فروشندگان باید منحنی‌های تصحیح برای تعیین غلظت ارائه دهند که دقت این اندازه‌گیری‌های تصحیح‌شده محدود خواهد بود.
• اگر دتکتور در اثر تماس با گاز «اشباع» شود، ممکن است مدت زمان زیادی برای بازگشت مقدار خوانده‌شده به سطح نرمال نیاز باشد. این مورد به‌ویژه در صورت استفاده از فیلتر آب‌گریز (hydrophobic) یا حفاظ هوا (weather baffle) صادق است.
• هرگونه انحراف در نصب دتکتور نسبت به زاویه توصیه‌شده توسط سازنده ممکن است منجر به خطاهای بزرگ در مقادیر غلظت اندازه‌گیری‌شده شود.

 

دتکتورهای ناحیه‌ای (Area Detectors)

دتکتورهای مسیر باز (Open Path)

دتکتورهای ناحیه‌ای مسیر باز به دو نوع تقسیم می‌شوند: مادون‌قرمز (IR) و طیف‌سنجی لیزری.
دتکتور مادون‌قرمز مسیر باز از همان فناوری دتکتورهای نقطه‌ای مادون‌قرمز استفاده می‌کند. در این نوع، فاصله بین فرستنده و گیرنده مادون‌قرمز بسته به قابلیت دتکتور می‌تواند از ۱۵ فوت تا ۶۵۰ فوت متغیر باشد.
در نوع طیف‌سنجی لیزری، چندین طول موج مختلف برای شناسایی غلظت خاصی از گاز اندازه‌گیری می‌شود.
در این مقاله، تمرکز بر دتکتورهای مسیر باز مادون‌قرمز است، زیرا این نوع در صنعت به‌طور گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرد.

مزایا:

• به‌طور گسترده در سکوهای فراساحلی (Offshore) و تأسیسات خشکی (On-shore) برای شناسایی نشت گاز در یک ناحیه وسیع استفاده می‌شوند.
• هم به‌عنوان آژیر هشدار اولیه و هم برای فعال‌سازی فرآیند تخلیه (Evacuation) کاربرد دارند.
• در صورتی که هدف صرفاً تشخیص نشت گاز و نه اندازه‌گیری غلظت آن باشد، نسبت به دتکتورهای نقطه‌ای به تجهیزات نصب‌شده کمتری نیاز دارند.

 

معایب:

• دتکتورهای مسیر باز بسیار حساس به حفظ خط دید مستقیم بین فرستنده و گیرنده هستند.
  این موضوع، راه‌اندازی اولیه (راه‌اندازی و کالیبراسیون) را بسیار دشوار و زمان‌بر می‌کند.
• نسبت به موانع موقتی مانند واگن‌های ریلی، داربست‌ها، تجهیزات یا وسایل نقلیه دیگر بسیار آسیب‌پذیر هستند.
• میزان هشدارهای اشتباه (False alarms) یا تریپ‌های ناخواسته در آن‌ها بسیار زیاد است و این ویژگی آن‌ها را بدنام کرده است.

 

معایب دتکتورهای مسیر باز:

• این دستگاه مقدار درصد حد انفجار پایین (LFL) را گزارش نمی‌دهد، بلکه مقدار LFL-متر را نشان می‌دهد.
• هزینه اولیه خرید و نصب این تجهیزات به‌طور قابل توجهی از دتکتورهای نقطه‌ای IR بیشتر است.
• لرزش‌ها ممکن است باعث عدم‌ترازی بین فرستنده و گیرنده شوند.

 

ملاحظات کاربردی:

• سنسورهای مسیر باز عمدتاً برای تشخیص گازهای هیدروکربنی مفید هستند. با این حال، تعداد کمی دتکتور مسیر باز برای گازهای سمی در بازار موجود است.
• مصرف برق این دتکتورها بین ۲۰ تا ۵۰ وات متغیر است. برخی مدل‌ها در صورت عدم نیاز به تنظیمات دقیق برای حفظ خط دید، توان بالاتری مصرف می‌کنند تا به‌طور مداوم پرتو IR را در ناحیه گسترده‌تری ارسال کنند. در صورت عدم محدودیت در توان مصرفی، استفاده از این مدل‌ها می‌تواند زمان کالیبراسیون را کاهش دهد.
• دقت عملکرد حدود ۱٪ است، بسته به محدوده اندازه‌گیری LFL-m.
• زمان پاسخ به ۹۰٪ LFL در حدود ۵ ثانیه است.
• این دتکتورها در بازه دمایی ۵۰– تا ۵۰+ درجه سانتی‌گراد قابل‌استفاده هستند.
• این دتکتورها به یک گاز خاص کالیبره نمی‌شوند، بنابراین قادر به ارائه مقادیر LFL-m برای طیفی از گازهای هیدروکربنی هستند. اما در مدل‌های سمی، مانند تشخیص سولفید هیدروژن یا آمونیاک، فقط باید برای همان گاز طراحی‌شده استفاده شوند.
• ترازی دقیق بین منبع و گیرنده زمان‌بر و دشوار است، و ممکن است به دلیل لرزش، شرایط آب‌وهوایی یا برخوردهای ناخواسته از بین برود.
• با وجود اینکه این دتکتورها نیازی به تماس مستقیم گاز با سنسور ندارند، قرارگیری صحیح آن‌ها برای عملکرد مؤثر بسیار حیاتی است. گاز باید با پرتو IR برخورد داشته باشد تا آلارم فعال شود.

 

دتکتورهای صوتی (Acoustic Gas Detectors)

دتکتورهای صوتی با تشخیص امواج فراصوت تولید شده توسط نشت گازهای فشرده عمل می‌کنند. زمانی که نشت در یک سامانه تحت فشار رخ می‌دهد، امواج صوتی تولیدی به محدوده مافوق‌صوت (بالاتر از ۲۰ کیلوهرتز) وارد می‌شوند. شدت صدا به عواملی مانند فشار، دبی نشت، ویسکوزیته گاز و فاصله از منبع نشت بستگی دارد.

مزایا:

• زمان پاسخ تقریباً صفر است.
• تشخیص مستقل از نوع گاز انجام می‌شود.
• بسیاری از دتکتورهای صوتی می‌توانند الگوهای نشت خاص را بر اساس داده‌های تاریخی یاد بگیرند و این امر به افزایش دقت کمک می‌کند.

معایب:

• در صورت تنظیم نادرست، به دلیل حساسیت به هر نوع نشت، ممکن است دچار آلارم‌ها یا تریپ‌های اشتباه (Nuisance Alarm/Trip) شود؛ مثلاً نشت نیتروژن یا هوای ابزار می‌تواند باعث فعال‌سازی هشدار شود.

 

ملاحظات کاربردی:

• فناوری صوتی در تشخیص نشت گاز طی سال‌های اخیر پیشرفت زیادی داشته، اما همچنان تحقیقات برای کاهش هشدارهای اشتباه ادامه دارد.
• بهتر است از دتکتورهای صوتی به عنوان آلارم اولیه استفاده شود، در حالی که دتکتورهای نقطه‌ای یا مسیر باز برای فعال‌سازی فرمان‌های قطع استفاده شوند.
• اکثر این دتکتورها باتری‌خور و کم‌مصرف (۱ تا ۲ وات) هستند.
• نصب ساده و هزینه بسیار کمتر نسبت به دتکتورهای گازی دارند.
• جانمایی دقیق آن‌ها مانند دتکتورهای گازی حیاتی نیست، زیرا نیاز به تماس مستقیم با گاز ندارند.
• در بازه دمایی ۵۰– تا ۷۵+ درجه سانتی‌گراد قابل‌استفاده هستند.

 

جانمایی دتکتورهای گازی (Placement of Gas Detectors)

تاریخچه:

تشخیص گاز ابتدا با استفاده از قناری‌ها در معادن آغاز شد و با پیشرفت فناوری به وضعیت کنونی رسیده است.
در سال ۱۹۹۱، مؤسسه نفت آمریکا (API) مستند API 2031 را منتشر کرد تا راهنمایی‌هایی برای جانمایی دتکتورهای گازی ارائه دهد، اما این مستند به دلیل نگرانی‌هایی به‌زودی از انتشار خارج شد.

در حال حاضر استاندارد مشخص و جهانی برای محل نصب دتکتورهای گاز در نواحی فرایندی وجود ندارد، و بیشتر شرکت‌ها از استانداردهای داخلی خود استفاده می‌کنند.

مطالعات سنتی محل نصب دتکتورها بر پایه تجربه مهندسین انجام می‌شود. استفاده از مدل‌سازی CFD (دینامیک سیالات محاسباتی) نیز رایج است، اما بسیار پرهزینه است.
گزارش HSE بریتانیا از ۸ سال داده‌های سکوهای فراساحلی نشان داده که تنها ۶۰٪ از نشت‌های شناخته‌شده توسط دتکتورها شناسایی شده‌اند.

 

طراحی کمی تشخیص گاز (Quantitative Detection Design)

پوشش جغرافیایی (Geographic Coverage)

طبق استاندارد ISA84 TR7، پوشش جغرافیایی عبارت است از:

«بخشی از ناحیه هندسی (در یک ارتفاع مشخص از ناحیه تحت پایش) که اگر نشت در آن رخ دهد، توسط تجهیزات شناسایی گاز (با در نظر گرفتن آرایش رأی‌گیری سیستم) شناسایی خواهد شد.»

در این روش، دتکتورها دارای حجم مؤثر در ناحیه خطر تعریف‌شده هستند. سپس تحلیل‌هایی برای تعیین ضریب پوشش سناریویی (درصد ناحیه‌ای که توسط دتکتورها پوشش داده می‌شود) انجام می‌شود.

معایب دتکتورهای مسیر باز (Open Path):

• این دستگاه مقدار درصد LFL را گزارش نمی‌دهد، بلکه مقدار LFL-m را ارائه می‌دهد.
• هزینه اولیه ابزار و نصب آن به‌طور قابل‌توجهی بیشتر از دتکتورهای نقطه‌ای مادون‌قرمز است.
• لرزش‌ها می‌توانند موجب برهم‌خوردن هم‌راستایی منبع و گیرنده شوند.

 

ملاحظات عملیاتی:

• دتکتورهای دارای خط دید (Line of Sight) عمدتاً برای شناسایی هیدروکربن‌ها مفید هستند، اما نسخه‌های سمی این دتکتورها بسیار محدود هستند.
• مصرف توان حسگرهای IR مسیر باز بین ۲۰ تا ۵۰ وات است. برخی مدل‌ها که نیاز به تنظیم دقیق ندارند، مصرف توان بالاتری دارند زیرا پرتوهای مادون‌قرمز را به‌طور مداوم در ناحیه‌ای وسیع ارسال می‌کنند؛ اگر تأمین توان مشکلی نداشته باشد، این نوع از دتکتورها به دلیل کاهش زمان کالیبراسیون مناسب‌اند.
• دقت عملکرد این دتکتورها در حدود ۱٪ (وابسته به بازه LFL-m) است.
• زمان پاسخ معمول تا ۹۰٪ LFL حدود ۵ ثانیه است.
• بازه دمایی عملکرد این دتکتورها از ۵۰– درجه سانتی‌گراد تا ۵۰+ درجه است.
• دتکتورهای ناحیه‌ای به گاز خاصی کالیبره نمی‌شوند، لذا می‌توانند مقدار %LFL-m را برای طیفی از گازهای هیدروکربنی ارائه دهند. اما دتکتورهای سمی فقط باید برای گاز خاص کالیبره‌شده مانند سولفید هیدروژن یا آمونیاک استفاده شوند.
• تنظیم و تراز کردن فرستنده و گیرنده بسیار زمان‌بر است و ممکن است به‌دلیل لرزش، شرایط آب‌وهوایی یا برخوردهای ناخواسته، دچار عدم هم‌راستایی شوند.
• با اینکه گاز نیاز ندارد مستقیماً با حسگر تماس داشته باشد، اما محل نصب صحیح همچنان حیاتی است تا ابر گاز با پرتوی IR برخورد کند و هشدار فعال شود.

 

دتکتورهای آکوستیک (Acoustic Detectors):

دتکتورهای گاز آکوستیک امواج فراصوتی ناشی از نشت گاز تحت فشار را شناسایی می‌کنند. هنگامی‌که نشت تحت فشار رخ می‌دهد، صدای تولیدشده شامل فرکانس‌هایی فراتر از حد شنوایی انسان (بالاتر از ۲۰ کیلوهرتز) است.

به نقل از [Det-Tronics, 2014]، شدت صدای نشتی به عواملی مانند فشار، نرخ نشت، ویسکوزیته گاز و فاصله از منبع نشت بستگی دارد.

 

مزایا:

• زمان پاسخ بسیار ناچیز است.
• نسبت به نوع گاز مستقل است و می‌تواند هر نوع نشت گازی را شناسایی کند

• اغلب مدل‌ها قابلیت یادگیری الگوهای خاص نشتی گاز را با استفاده از داده‌های تاریخی دارند که باعث بهبود دقت اندازه‌گیری می‌شود.

 

معایب:

• اگر به‌درستی پیکربندی نشده باشد، هشدارها یا تریپ‌های ناخواسته ایجاد می‌کند؛ به‌عنوان مثال، نشت نیتروژن یا هوای ابزار نیز ممکن است آلارم فعال کند.

 

ملاحظات عملیاتی:

• فناوری آکوستیک در سال‌های اخیر پیشرفت قابل‌توجهی داشته، اما همچنان تحقیقات برای کاهش هشدارهای اشتباه ادامه دارد.
• بهترین کاربرد این دتکتورها به‌عنوان آلارم اولیه است، در حالی‌که دتکتورهای نقطه‌ای یا ناحیه‌ای برای توقف فرآیند به‌صورت خودکار یا توسط اپراتور استفاده می‌شوند
• .
• اغلب دتکتورهای آکوستیک با باتری کار می‌کنند و مصرف توان آن‌ها ۱ تا ۲ وات است.
• نصب آن‌ها بسیار ساده و کم‌هزینه‌تر از سایر دتکتورهاست. همچنین، محل نصب نسبت به دتکتورهای گاز حساسیت کمتری دارد.
• بازه دمایی عملکرد آن‌ها از ۵۰– تا ۷۵+ درجه سانتی‌گراد است.

 

جانمایی دتکتورهای گاز (Placement of Gas Detectors)

در گذشته، از قناری در قفس به‌عنوان سیستم هشدار نشت گاز استفاده می‌شد! با پیشرفت فناوری، صنعت پتروشیمی به‌تدریج از فناوری‌های نوین بهره‌مند شده است.

در سال ۱۹۹۱، مؤسسه نفت آمریکا (API) استاندارد API 2031 را منتشر کرد که مربوط به جانمایی دتکتورهای گاز بود، اما به‌زودی برای جلوگیری از مشکلات صنعتی از انتشار خارج شد

.

در حال حاضر هیچ استاندارد حاکم و رسمی جهانی برای محل نصب دتکتورهای گاز در مناطق فرآیندی وجود ندارد، ولی اکثر شرکت‌ها استاندارد داخلی برای این منظور دارند.

 

طراحی مبتنی بر پوشش کمی (Quantitative Detection Design)

پوشش جغرافیایی (Geographic Coverage):

طبق ISA 84 TR7:
«پوشش جغرافیایی، درصدی از سطح هندسی یک ناحیه فرآیندی تعریف‌شده در یک ارتفاع خاص است که اگر نشتی گاز در آن ناحیه رخ دهد، توسط دتکتورها شناسایی می‌شود (با در نظر گرفتن طرح رأی‌گیری).»

در این روش:

• دتکتورها دارای حجم مؤثر در منطقه خطر تعریف‌شده هستند.
• با انجام تحلیل، درصد ناحیه‌ای که توسط دتکتورها تحت پوشش قرار گرفته محاسبه می‌شود

معایب این روش:

• نیازی به مدلسازی اضافی ندارد.
• اما اثربخشی دتکتورها باید فرض شود که این فرض برای دتکتورهای نقطه‌ای و مسیر باز ممکن است خوش‌بینانه (Non-conservative) باشد، زیرا ابر گاز باید حتماً با دتکتور تماس مستقیم داشته باشد تا تشخیص انجام شود.

 

پوشش سناریو (Scenario Coverage):

طبق ISA 84 TR7:
پوشش سناریو، درصدی از سناریوهای نشت است که ناشی از شکست در تجهیزات ناحیه فرآیندی تعریف‌شده بوده و می‌تواند توسط دتکتورها شناسایی شود (با در نظر گرفتن فراوانی و شدت نشت و طرح رأی‌گیری)

در این روش:

• از نرم‌افزارهای مدلسازی انتشار (Dispersion Modeling) برای پیش‌بینی پخش گاز استفاده می‌شود.
• خروجی تحلیل، درصد سناریوهای قابل شناسایی توسط دتکتورها خواهد بود.

 

مزایا:

• دتکتورها می‌توانند براساس شرایط واقعی فرآیند در تجهیزات و لوله‌کشی‌ها، به‌درستی جانمایی شوند.
• این روش از نصب دتکتورها در مناطق کم‌خطرتر جلوگیری می‌کند؛ چرا که به‌جای در نظر گرفتن صرفاً موقعیت فیزیکی، عوامل مؤثری مانند جهت باد، شرایط آب‌وهوایی، و تراکم تجهیزات فرآیندی در منطقه لحاظ می‌شود.

 

معایب:

• نیازمند تحلیل دقیق برای هر سناریوی نشت است؛ این فرآیند ممکن است پرهزینه و زمان‌بر باشد.
• با این حال، اکثر سایت‌هایی که تحت پوشش مدیریت ایمنی فرآیند (PSM) هستند، معمولاً یک مطالعه تعیین محل تجهیزات (Facility Siting Study) انجام داده‌اند که در آن سناریوهای محتملِ از دست رفتن ایزولاسیون (Loss of Containment) بررسی شده‌اند.
• بنابراین، اطلاعات این مطالعات می‌تواند مستقیماً برای محاسبه پوشش سناریویی استفاده شود و هزینه یا زمان اضافی زیادی نیاز ندارد.

 

تشخیص فعال

دتکتور دودی مکشی یک سامانه تشخیص فعال به‌شمار می‌آید، زیرا به‌طور پیوسته هوا را از ناحیه حفاظت‌شده مکش کرده و به داخل محفظه حسگر هدایت می‌کند. این فرآیند دائمی است و تنها در صورت خاموش شدن دتکتور متوقف می‌شود.

این ویژگی فعال، امکان تشخیص بسیار سریع دود را فراهم می‌سازد و به همین دلیل، دتکتورهای دودی مکشی معمولاً در دسته سامانه‌های تشخیص آتش زودهنگام قرار می‌گیرند. محفظه‌های حسگر بسیار حساس نیز به شناسایی دود در مراحل اولیه آتش‌سوزی، پیش از آسیب به تجهیزات یا ناحیه حفاظت‌شده، کمک شایانی می‌کنند.

اثر افزایشی
سیستم دتکتور دودی مکشی با استفاده از «اثر افزایشی» که ویژگی مشترک این نوع سیستم‌هاست، رقیق‌شدن دود را جبران می‌کند. اثر افزایشی یکی از مزایای مهم فناوری دتکتور دودی مکشی است که منجر به سیستمی با حساسیت بسیار بالا می‌شود، حتی زمانی که چندین منفذ نمونه‌گیری در سیستم وجود دارد.

در فرآیند تشخیص، هوا از طریق تمام منافذ نمونه‌گیری موجود در شبکه لوله‌کشی به داخل کشیده می‌شود، که باعث می‌شود هر منفذ در تشکیل نمونه کلی هوا درون محفظه حسگر نقش داشته باشد. همان‌طور که پیش‌تر توضیح داده شد، این حجم کلی هوا درون محفظه حسگر دتکتور است: هرچه تعداد منافذ نمونه‌گیری بیشتر باشد، حجم هوای بیشتری وجود خواهد داشت. اگر چندین منفذ نمونه‌گیری هوای آلوده به دود را مکش کنند، ذرات دود هنگام انتقال به محفظه حسگر با هم ترکیب می‌شوند. نسبت هوای تمیز به هوای آلوده به دود کاهش می‌یابد. این همان اثر افزایشی است که باعث می‌شود کل سیستم تشخیص، حساس‌تر از یک سیستم سنتی دتکتور دودی نقطه‌ای باشد.

با فرض اینکه حساسیت سطح ۱ حریق در دتکتور دودی مکشی برابر با ۰٫۲۵ درصد کاهش دید در هر فوت (0.25%/ft.) تنظیم شده باشد و این سیستم اتاقی با مساحت ۱۲۱۹٫۲ متر مربع (۴۰۰۰ فوت مربع) را محافظت کند و منافذ نمونه‌گیری با فاصله ۶ متر برای هر منفذ (۲۰ فوت برای هر منفذ) طراحی شده باشند (یعنی هر منفذ ۳۶ متر مربع یا ۴۰۰ فوت مربع را پوشش دهد)، سیستم تشخیص نهایی شامل ۱۰ منفذ نمونه‌گیری خواهد بود. عدد ۰٫۲۵٪/ft.، حساسیت محفظه حسگر دتکتور است.

برای محاسبه حساسیت واقعی هر منفذ نمونه‌گیری، نرخ کاهش دید تنظیم‌شده دتکتور را در تعداد کل منافذ نمونه‌گیری در شبکه لوله‌کشی ضرب می‌کنیم.

برای مثال، اگر حساسیت دتکتور در سطح ۱ حریق روی ۰٫۲۵٪/ft. تنظیم شده باشد و ۱۰ منفذ در شبکه لوله‌کشی وجود داشته باشد، حساسیت هر منفذ نمونه‌گیری برابر با ۲٫۵٪/ft. خواهد بود (۰٫۲۵٪/ft. ضربدر ۱۰ = ۲٫۵٪/ft.). این حساسیت مشابه نرخ کاهش دید یک دتکتور دودی نقطه‌ای سنتی است. این مقدار، حساسیت مؤثر دتکتور را در حالتی نشان می‌دهد که دود تنها وارد یک منفذ نمونه‌گیری شود (مطابق شکل ۸ در پایین).

مزیت سیستم دتکتور دودی مکشی در ماهیت فعال آن برای مکش هم‌زمان هوا از تمامی منافذ نمونه‌گیری است؛ هوا درون لوله ترکیب شده و برای نمونه‌برداری به سمت دتکتور منتقل می‌شود. زمانی‌که هوا از تمام ۱۰ منفذ نمونه‌گیری کشیده می‌شود، غلظت ذرات دود افزایش می‌یابد و غلظت هوای تمیز کاهش پیدا می‌کند. با ترکیب شدن ذرات دود، حساسیت کلی سیستم تشخیص افزایش پیدا می‌کند.

برای توضیح بیشتر اثر افزایشی، همان اتاق ۱۲۱۹٫۲ متر مربعی (۴۰۰۰ فوت مربع) با شبکه لوله‌کشی دارای ۱۰ منفذ نمونه‌گیری را در نظر بگیرید که در آن ذرات دود وارد دو منفذ نمونه‌گیری می‌شوند (مطابق شکل ۸ در پایین). برای تعیین حساسیت جدید هر منفذ، نرخ کاهش دید سطح ۱ حریق (۰٫۲۵٪/ft.) را در تعداد کل منافذ نمونه‌گیری (۱۰) ضرب کرده و سپس بر تعداد منافذی که دود را تشخیص می‌دهند (۲) تقسیم می‌کنیم. در نتیجه، حساسیت مؤثر هر منفذ برابر با ۱٫۲۵٪/ft. خواهد بود، که این یعنی سیستم دتکتور دودی مکشی دو برابر حساس‌تر از یک دتکتور دودی نقطه‌ای با حساسیت ۲٫۵٪/ft. است.

اگر دود وارد سه منفذ نمونه‌گیری شود، حساسیت مؤثر برابر با ۰٫۸۳٪/ft. خواهد بود، و به همین ترتیب.
حساسیت دتکتور

برای توضیح بیشتر اثر افزایشی، این مثال را می‌توان گسترش داد به حالتی که دود وارد تمامی ۱۰ منفذ نمونه‌گیری شود. هر منفذ نمونه‌گیری حساسیتی برابر با ۰٫۲۵٪/ft. خواهد داشت، که باعث می‌شود سیستم دتکتور دودی مکشی ۱۰ برابر حساس‌تر از دتکتور دودی نقطه‌ای با حساسیت ۲٫۵٪/ft. باشد (مطابق شکل ۱۰ در صفحه قبل).

آستانه‌های حساسیت پایین
یکی دیگر از مزایای مهم دتکتور دودی مکشی، الکترونیک پیشرفته‌ای است که توانایی تشخیص ذرات دود در نرخ‌های بسیار پایین‌ کاهش دید و در سطوح حساسیت متعدد را فراهم می‌کند. این آستانه‌های تشخیص قابل برنامه‌ریزی هستند و به کاربران نهایی این امکان را می‌دهند که سیستمی با حساسیت بسیار بالا برای محیط‌ها و کاربری‌هایی که نیازمند تشخیص بسیار زودهنگام دود برای ایمنی جانی و تداوم فعالیت هستند، یا سیستمی با حساسیت پایین‌تر برای محیط‌هایی با اهمیت کمتر طراحی کنند. آستانه‌های معمول در سیستم‌های دتکتور دودی مکشی طبق لیست استاندارد UL دارای محدوده حساسیت بین ۰٫۰۰۰۴۶٪/ft. (برای مکان‌هایی که تشخیص زودهنگام دود حیاتی است) تا ۶٫۲۵٪/ft. (برای محیط‌هایی با اهمیت کمتر) هستند. سیستمی با دتکتور دودی مکشی که برای تشخیص دود با پایین‌ترین نرخ کاهش دید لیست‌شده در UL یعنی ۰٫۰۰۰۴۶٪/ft. برنامه‌ریزی شده باشد، بیش از ۱۰۰۰ برابر حساس‌تر از دتکتورهای دودی نقطه‌ای سنتی خواهد بود.