الزامات طراحی سیستم اطفاء حریق بصورت کاربرد محلی با گاز دی اکسیدکربن

B TAHERI
IMG 1819

1 شرح. سیستم کاربرد محلی باید شامل یک منبع ثابت دی‌اکسید کربن باشد که به‌طور دائم به یک سیستم لوله‌کشی ثابت متصل شده و نازل‌ها به‌گونه‌ای چیده شده باشند که مستقیماً به درون آتش تخلیه شوند.

6.1.2 کاربردها. سیستم‌های کاربرد محلی باید برای اطفاء حریق‌های سطحی در مایعات قابل اشتعال، گازها و جامدات کم‌عمق استفاده شوند، در شرایطی که خطر محصور نشده باشد یا محفظه با الزامات سیلاب کامل مطابقت نداشته باشد.

6.1.3 الزامات عمومی. سیستم‌های کاربرد محلی باید مطابق با الزامات مربوطه در فصل‌های قبلی و همچنین الزامات اضافی مشخص‌شده در این فصل، طراحی، نصب، آزمایش و نگهداری شوند.

6.1.4 الزامات ایمنی.

6.2 مشخصات خطر.

6.2.1 گستره خطر. خطر باید به‌گونه‌ای از سایر خطرات یا مواد قابل اشتعال جدا شده باشد که آتش به بیرون از ناحیه محافظت‌شده گسترش نیابد.

6.2.1.1 کل ناحیه خطر باید تحت حفاظت قرار گیرد.

6.2.1.2 ناحیه خطر باید شامل تمام مناطقی باشد که با مایعات قابل اشتعال یا پوشش‌های جامد کم‌عمق پوشیده شده‌اند یا ممکن است پوشیده شوند، مانند مناطقی که در معرض نشت، تراوش، چکه کردن، پاشیدن یا میعان هستند.

6.2.1.3 ناحیه خطر همچنین باید شامل تمام مواد یا تجهیزات مرتبط مانند قطعات تازه پوشش‌داده‌شده، صفحات تخلیه، هودها، کانال‌ها و غیره باشد که می‌توانند باعث گسترش آتش به بیرون یا هدایت آن به داخل ناحیه محافظت‌شده شوند.

6.2.1.4 مجموعه‌ای از خطرات مرتبط به یکدیگر می‌تواند با تأیید مرجع صلاحیت‌دار به گروه‌ها یا بخش‌های کوچکتری تقسیم شود.

6.2.1.5 سیستم‌های مربوط به چنین خطراتی باید به گونه‌ای طراحی شوند که در صورت نیاز، حفاظت مستقل و فوری برای گروه‌ها یا بخش‌های مجاور فراهم کنند.

6.2.2 محل خطر.

6.2.2.1 خطر می‌تواند در داخل اتاق سرور، به‌صورت نیمه‌پوشیده یا کاملاً در فضای باز قرار داشته باشد.

6.2.2.2 ضروری است که تخلیه دی‌اکسید کربن به گونه‌ای انجام شود که باد یا جریان‌های شدید هوا موجب کاهش اثربخشی حفاظت نشوند.

6.3 الزامات مربوط به دی‌اکسید کربن.

6.3.1 کلیات. مقدار دی‌اکسید کربن مورد نیاز برای سیستم‌های کاربرد محلی باید بر اساس نرخ کلی تخلیه مورد نیاز برای پوشش‌دهی ناحیه یا حجم محافظت‌شده و مدت زمانی که باید تخلیه حفظ شود تا اطفاء کامل انجام گیرد، تعیین شود.

6.3.1.1 ذخیره‌سازی پرفشار.

6.3.1.1.1 برای سیستم‌هایی با ذخیره‌سازی پرفشار، مقدار محاسبه‌شده دی‌اکسید کربن باید ۴۰ درصد افزایش یابد تا ظرفیت نامی سیلندرهای ذخیره‌سازی تعیین شود، زیرا تنها بخش مایع در فرآیند تخلیه مؤثر است.

6.3.1.1.2 این افزایش ظرفیت ذخیره‌سازی سیلندر برای بخش سیلاب کامل در سیستم‌های ترکیبی کاربرد محلی – سیلاب کاملالزامی نیست.

6.3.1.2 مقدار دی‌اکسید کربن موجود در ذخیره باید به اندازه‌ای افزایش یابد که بخار شدن مایع در حین خنک‌سازی لوله‌ها را جبران کند.

6.3.2 نرخ تخلیه. نرخ تخلیه نازل‌ها باید با استفاده از روش سطحی طبق بخش 6.4 یا روش حجمی طبق بخش 6.5 تعیین شود.

6.3.2.1 نرخ کلی تخلیه سیستم باید برابر با مجموع نرخ‌های تخلیه تک‌تک نازل‌ها یا تجهیزات تخلیه استفاده‌شده در سیستم باشد.

6.3.2.2 برای سیستم‌های کم‌فشار، اگر بخشی از ناحیه خطر قرار است با سیلاب کامل محافظت شود، نرخ تخلیه آن بخش باید به‌گونه‌ای باشد که غلظت مورد نیاز را در مدت‌زمانی برابر یا کمتر از زمان تخلیه بخش کاربرد محلی تأمین کند.

6.3.2.3 برای سیستم‌های پرفشار، اگر بخشی از ناحیه خطر قرار است با سیلاب کامل محافظت شود، نرخ تخلیه برای آن بخش باید با تقسیم مقدار مورد نیاز برای سیلاب کامل بر ضریب 1.4 و مدت‌زمان تخلیه کاربرد محلی به دقیقه، طبق معادله زیر، محاسبه شود:

AAAAAElFTkSuQmCC

جایی که:

Qₜₒₜ = نرخ جریان برای بخش سیلاب کامل [پوند/دقیقه (کیلوگرم/دقیقه)]
Wₜₒₜ = مقدار کل دی‌اکسید کربن برای بخش سیلاب کامل [پوند (کیلوگرم)]
tₗ = زمان تخلیه مایع برای بخش کاربرد محلی (دقیقه)

6.3.3 مدت‌زمان تخلیه.

6.3.3.1 حداقل زمان تخلیه مایع از تمام نازل‌ها باید ۳۰ ثانیه باشد.

6.3.3.2 تمام نازل‌های کاربرد محلی که یک خطر واحد را محافظت می‌کنند باید به‌صورت همزمان برای مدتی که کمتر از حداقل زمان تخلیه مایع نباشد، مایع را تخلیه کنند.

6.3.3.3 زمان حداقل باید برای جبران شرایط خطری که به دوره خنک‌سازی طولانی‌تری برای اطمینان از اطفاء کامل نیاز دارد، افزایش یابد.

6.3.3.4 در صورتی که احتمال دارد فلز یا مواد دیگر به دمایی بالاتر از دمای اشتعال سوخت برسند، زمان مؤثر تخلیه باید افزایش یابد تا مدت زمان کافی برای خنک‌سازی فراهم شود.

6.3.3.5 اگر سوخت دارای نقطه خوداشتغالی پایین‌تر از نقطه جوش باشد، مانند موم پارافین و روغن‌های پخت‌وپز، زمان مؤثر تخلیه باید افزایش یابد تا امکان خنک‌سازی سوخت و جلوگیری از آتش‌گیری مجدد فراهم شود.

6.3.3.5.1 حداقل زمان تخلیه مایع باید ۳ دقیقه باشد.

6.4 روش نرخ به‌ازای مساحت.

6.4.1 کلیات. روش طراحی سیستم بر اساس مساحت باید در مواردی استفاده شود که خطر آتش‌سوزی عمدتاً شامل سطوح صاف یا اشیاء کم‌ارتفاع مرتبط با سطوح افقی باشد.

6.4.1.1 طراحی سیستم باید بر اساس داده‌های فهرست‌شده یا مورد تأیید برای نازل‌های منفرد باشد.

6.4.1.2 استفاده از این داده‌ها در مقادیر بالاتر یا پایین‌تر از حدود تعیین‌شده مجاز نیست.

6.4.2 نرخ تخلیه نازل. نرخ طراحی تخلیه از طریق نازل‌های منفرد باید بر اساس موقعیت یا فاصله پاشش مطابق با تأییدیه‌ها یا فهرست‌های مشخص تعیین شود.

6.4.2.1 نرخ تخلیه برای نازل‌های نوع سقفی باید صرفاً بر اساس فاصله از سطحی که هر نازل از آن محافظت می‌کند، تعیین شود.

6.4.2.2 نرخ تخلیه برای نازل‌های کنار مخزن باید صرفاً بر اساس پرتاب یا فاصله مورد نیاز برای پوشش سطح مورد محافظت توسط هر نازل تعیین شود.

6.4.3 مساحت به‌ازای هر نازل. حداکثر مساحتی که توسط هر نازل محافظت می‌شود باید بر اساس موقعیت یا فاصله پاشش و نرخ طراحی تخلیه، مطابق با تأییدیه‌ها یا فهرست‌های مشخص تعیین شود.

6.4.3.1 همان عواملی که برای تعیین نرخ طراحی تخلیه استفاده شده‌اند باید برای تعیین حداکثر مساحت محافظت‌شده توسط هر نازل نیز استفاده شوند.

6.4.3.2 بخش خطر تحت حفاظت نازل‌های نوع سقفی منفرد باید به‌عنوان یک ناحیه مربعی در نظر گرفته شود.

6.4.3.3 بخش خطر تحت حفاظت نازل‌های کنار مخزن یا خطی منفرد باید مطابق با محدودیت‌های فاصله‌گذاری و تخلیه در تأییدیه‌ها یا فهرست‌های مشخص، به‌صورت ناحیه‌ای مستطیلی یا مربعی در نظر گرفته شود.

6.4.3.4 هنگامی که غلتک‌های پوشش‌داده‌شده یا اشکال نامنظم مشابه قرار است محافظت شوند، مساحت خیس‌شده پیش‌بینی‌شده باید برای تعیین پوشش نازل استفاده شود.

6.4.3.5 در مواردی که سطوح پوشش‌داده‌شده باید محافظت شوند، مساحت به‌ازای هر نازل می‌تواند تا حداکثر ۴۰ درصد بیشتر از مقادیر مشخص‌شده در تأییدیه‌ها یا فهرست‌ها افزایش یابد.

6.4.3.5.1 سطوح پوشش‌داده‌شده به سطوحی اطلاق می‌شود که برای تخلیه طراحی شده‌اند و به‌گونه‌ای ساخته و نگهداری می‌شوند که تجمع مایع در سطحی بیش از ۱۰ درصد از ناحیه محافظت‌شده رخ ندهد.

6.4.3.5.2 بند 6.4.3.5 در مواردی که باقیمانده مواد به‌صورت سنگین تجمع یافته باشد، اعمال نمی‌شود. (به 6.1.2 مراجعه شود.)

6.4.3.6 در مواردی که نازل‌های کاربرد محلی برای محافظت از عرض دهانه‌هایی استفاده می‌شوند که در بندهای 5.2.1.4 و 5.2.1.5 تعریف شده‌اند، مساحت به‌ازای هر نازل طبق تأییدیه خاص می‌تواند تا حداکثر ۲۰ درصد افزایش یابد.

6.4.3.7 در مواردی که آتش‌سوزی‌های مایعات قابل اشتعال با لایه عمیق قرار است محافظت شوند، باید حداقل فضای آزاد(freeboard) به اندازه 6 اینچ (152 میلی‌متر) در نظر گرفته شود، مگر اینکه در تأییدیه یا فهرست نازل به شکل دیگری ذکر شده باشد.

6.4.4 موقعیت و تعداد نازل‌ها. تعداد کافی از نازل‌ها باید برای پوشش کامل ناحیه خطر بر اساس واحدهای سطحی محافظت‌شده توسط هر نازل استفاده شود.

6.4.4.1 نازل‌های کنار مخزن یا خطی باید مطابق با محدودیت‌های فاصله‌گذاری و نرخ تخلیه مشخص‌شده در تأییدیه‌ها یا فهرست‌های خاص نصب شوند.

6.4.4.2 نازل‌های نوع سقفی باید عمود بر ناحیه خطر نصب شده و در مرکز ناحیه تحت حفاظت آن نازل قرار گیرند.

6.4.4.2.1 نصب نازل‌های نوع سقفی با زاویه‌ای بین ۴۵ درجه تا ۹۰ درجه نسبت به سطح ناحیه خطر، مطابق با بند 6.4.4.3 نیز مجاز است.

6.4.4.2.2 ارتفاعی که برای تعیین نرخ جریان مورد نیاز و پوشش سطح استفاده می‌شود باید فاصله از نقطه هدف روی سطح محافظت‌شده تا سطح جلویی نازل، در امتداد محور نازل، باشد.

6.4.4.3 نصب نازل با زاویه.

6.4.4.3.1 زمانی که نازل‌ها با زاویه نصب می‌شوند، باید به نقطه‌ای هدف‌گیری شوند که از سمت نزدیک ناحیه تحت حفاظت توسط نازل اندازه‌گیری شده باشد.

6.4.4.3.2 این موقعیت باید با ضرب عامل هدف‌گیری کسری موجود در جدول 6.4.4.3.2 در عرض ناحیه تحت حفاظت توسط نازل، محاسبه شود.

2Q==

6.4.4.4 اسپرینکلرها باید به‌گونه‌ای نصب شوند که از هرگونه مانعی که ممکن است باعث اختلال در پاشش دی‌اکسید کربن شود، دور باشند.

6.4.4.5* اسپرینکلرها باید به‌گونه‌ای نصب شوند که اتمسفر اطفاء حریق را بر روی مواد پوشش‌داده‌شده‌ای که بالاتر از سطح محافظت‌شده قرار دارند، ایجاد کنند.

6.4.4.6 تأثیرات احتمالی جریان هوا، باد و جریان‌های اجباری باید با محل قرارگیری اسپرینکلرها یا افزودن اسپرینکلرهای اضافی برای محافظت از نواحی بیرونی خطر جبران شود.

6.5 روش بر اساس حجم

6.5.1* کلیات. روش طراحی سامانه بر اساس حجم زمانی استفاده می‌شود که خطر آتش‌سوزی شامل اشیای سه‌بعدی و نامنظمی باشد که به‌راحتی قابل تبدیل به سطوح معادل نیستند.

6.5.2 محفظه فرضی. نرخ کل تخلیه سامانه باید بر اساس حجم یک محفظه فرضی که به‌طور کامل خطر را در بر می‌گیرد، تعیین شود.

6.5.2.1 این محفظه فرضی باید بر پایه یک کف بسته واقعی باشد، مگر اینکه تمهیدات خاصی برای شرایط کف در نظر گرفته شده باشد.

6.5.2.2 دیواره‌ها و سقف محفظه فرضی باید حداقل ۲ فوت (۰٫۶متر) از خطر اصلی فاصله داشته باشند، مگر اینکه دیواره‌های واقعی وجود داشته باشند، و این محفظه باید تمام نواحی احتمال نشت، پاشش یا ریختن مواد را پوشش دهد.

6.5.2.3 هیچ‌گونه کاهشی در محاسبه حجم برای اشیای جامد موجود در داخل این فضا نباید اعمال شود.

6.5.2.4 حداقل بُعد ۴ فوت (۱٫۲ متر) باید در محاسبه حجم محفظه فرضی لحاظ شود.

6.5.2.5 اگر خطر در معرض باد یا جریان‌های اجباری قرار دارد، حجم فرضی باید به اندازه‌ای افزایش یابد که زیان‌های سمت بادگیر جبران شود.

6.5.3 نرخ تخلیه سامانه

6.5.3.1 نرخ کل تخلیه برای سامانه پایه باید معادل ۱ پوند در دقیقه بر فوت مکعب (۱۶ کیلوگرم در دقیقه بر متر مکعب) از حجم فرضی باشد.

6.5.3.2* اگر محفظه فرضی دارای کف بسته بوده و بخشی از آن با دیواره‌های دائمی و پیوسته‌ای که حداقل ۲ فوت (۰٫۶ متر) بالاتر از خطر قرار دارند (در شرایطی که دیواره‌ها به‌طور معمول بخشی از خطر نباشند) تعریف شده باشد، نرخ تخلیه می‌تواند به‌صورت متناسب کاهش یابد، به شرطی که این کاهش از ۰٫۲۵پوند در دقیقه بر فوت مکعب (۴ کیلوگرم در دقیقه بر متر مکعب) برای دیواره‌های واقعی که محفظه را کاملاً احاطه کرده‌اند، کمتر نباشد.

6.5.4 محل و تعداد اسپرینکلرها. تعداد کافی از اسپرینکلرها باید بر اساس نرخ تخلیه سامانه و حجم فرضی برای پوشش کامل حجم خطر استفاده شود.

6.5.4.1 اسپرینکلرها باید به‌گونه‌ای قرار داده و هدایت شوند که با همکاری بین اسپرینکلرها و اشیای داخل حجم خطر، گاز دی‌اکسید کربن در داخل فضای خطر باقی بماند.

6.5.4.2 اسپرینکلرها باید به‌گونه‌ای نصب شوند که تأثیرات احتمالی جریان هوا، باد یا جریان‌های اجباری جبران شود.

6.5.4.3 نرخ طراحی تخلیه از طریق اسپرینکلرهای منفرد باید بر اساس محل نصب یا فاصله پرتاب، مطابق با تأییدیه‌ها یا فهرست‌های خاص مربوط به آتش‌سوزی‌های سطحی تعیین شود.

6.6 سیستم توزیع
6.6.1 کلیات. سامانه باید به‌گونه‌ای طراحی شود که تخلیه مؤثر دی‌اکسید کربن را به‌سرعت و پیش از آنکه مقادیر زیادی گرما توسط مواد داخل اتاق سرور جذب شود، فراهم کند.
6.6.1.1 منبع دی‌اکسید کربن باید تا حد ممکن نزدیک به اتاق سرور قرار گیرد، اما در معرض آتش نباشد، و مسیر لوله‌کشی نیز باید تا حد امکان مستقیم و با حداقل پیچ‌وخم باشد تا دی‌اکسید کربن به‌سرعت به محل آتش برسد.
6.6.1.2 سامانه باید برای عملکرد خودکار طراحی شود، مگر اینکه مقامات ذی‌صلاح اجازه عملکرد دستی را صادر کرده باشند.

6.6.2* سامانه‌های لوله‌کشی. لوله‌کشی باید طبق بند 4.7.5 طراحی شود تا نرخ مورد نیاز تخلیه را در هر اسپرینکلر تأمین کند.

6.6.3 اسپرینکلرهای تخلیه. اسپرینکلرهای مورد استفاده باید برای نرخ تخلیه، برد مؤثر، و الگوی یا محدوده پوشش تأیید شده یا دارای لیست معتبر باشند.
6.6.3.1 اندازه معادل اوریفیس استفاده شده در هر اسپرینکلر باید مطابق با بند 4.7.5 برای تطابق با نرخ طراحی تخلیه تعیین شود.
6.6.3.2 اسپرینکلرها باید با دقت و طبق نیازهای طراحی سامانه، مطابق با بخش‌های 6.4 و 6.5، نصب و جهت‌دهی شوند.

نوشته‌های مشابه

  • تشخیص گاز در سردخانه ها

    B TAHERI

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

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

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

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

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

    این راهنمای کاربردی به این پرسش‌ها پاسخ خواهد داد.

     

    فناوری دتکتور

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

     

  • راهنمای دتکتورهای دودی مکشی یا اسپیراتینگ ها برای مهندسین

    B TAHERI

    دتکتور دود مکشی (Aspirating Smoke Detector)

    تمام سیستم‌های دتکتور دود مکشی (ASD) دارای تجهیزات مشابهی هستند، اما نوع فناوری تشخیص آن‌ها متفاوت است. در حال حاضر چند نوع فناوری تشخیص وجود دارد:

    سیستم‌های مبتنی بر لیزر (دارای فیلتر)

    در این روش، از لیزر به‌عنوان منبع نوری در داخل محفظه تشخیص استفاده می‌شود. ابتدا هوا از یک سیستم فیلتراسیون عبور می‌کند تا ذرات بزرگ حذف شوند. سپس نمونه‌ی هوای فیلتر شده از مقابل لیزر عبور داده می‌شود و پراکندگی نور ناشی از ذرات دود توسط یک کلکتور نوری اندازه‌گیری می‌شود. الکترونیک پیشرفته‌ی دتکتور، میزان ذرات دود موجود در محفظه را تعیین می‌کند.

    سیستم‌های مبتنی بر لیزر (بدون فیلتر)

    این روش که معمولاً با عنوان “شمارش ذرات” شناخته می‌شود نیز از لیزر به عنوان منبع نوری استفاده می‌کند. اما در این پیکربندی، هوا بدون عبور از فیلتر مستقیماً وارد محفظه حسگر می‌شود. با عبور هوا از مقابل لیزر، کلکتور نوری تعداد ذرات در اندازه میکرونی مشخص را شمارش می‌کند تا تعیین شود که آیا میزان کافی از ذرات دود وجود دارد یا خیر. الکترونیک پیشرفته این فناوری قادر است بین ذرات معلق گرد و غبار و ذرات دود در نمونه تفاوت قائل شود.

    اتاقک ابری (Cloud Chamber)

    این روش قدیمی‌ترین و ابتدایی‌ترین فناوری مکشی تشخیص دود است. عنصر حسگر آن یک محفظه‌ی مهر و موم‌شده حاوی بخار آب بسیار متراکم است. هنگامی که یک ذره دود باردار با بخار آب متراکم برخورد می‌کند، یونیزه می‌شود. یون‌های ایجاد شده به عنوان هسته‌های تراکم عمل می‌کنند که مه در اطراف آن‌ها شکل می‌گیرد (زیرا بخار آب بسیار متراکم بوده و در آستانه‌ی چگالش قرار دارد). این فرآیند باعث بزرگ‌تر شدن اندازه ذره می‌شود، به‌طوری که از حالت نامرئی (زیر طول موج نور) به حالتی می‌رسد که قابل شناسایی توسط سلول نوری درون محفظه می‌شود.

    حسگر با منبع دوگانه (Dual Source Sensor)

    در این روش، از یک LED آبی برای شناسایی غلظت‌های بسیار پایین دود و از یک لیزر مادون قرمز برای تشخیص موارد مزاحم مانند گرد و غبار استفاده می‌شود که ممکن است باعث آلارم‌های اشتباه شوند. الگوریتم‌های پیشرفته سیگنال‌های هر دو منبع را تفسیر می‌کنند تا مشخص شود که نمونه‌ی هوا حاوی دود است یا فقط گرد و غبار معلق. سطح تشخیص ذرات می‌تواند تا حداقل 0.0015% بر متر (یا 0.00046% بر فوت) کاهش یابد.

    اصول اگزاست (تخلیه هوا) در دتکتور دود مکشی

    در کاربردهای عادی، معمولاً فشار هوا در فضای حفاظت‌شده با فشار هوا (APS) برابر با فشار هوای فضای نصب دتکتور است، و لوله اگزاست از خروجی فشار اگزاست دتکتور (AES) خارج می‌شود. به همین دلیل، نرم‌افزار طراحی که زمان انتقال و حساسیت دتکتور را محاسبه می‌کند، فرض می‌کند که فشار هوای دو فضا برابر است.

    اندازه سوراخ‌های نمونه‌برداری، اندازه لوله، زمان انتقال و سرعت فن مکنده همگی تابعی از حجم هوایی هستند که از محفظه نمونه‌برداری عبور می‌کند. محفظه حسگر برای تشخیص ذرات دود طراحی شده که با سرعت مشخص فن از درون آن عبور می‌کنند.

    • اگر فشار APS بیشتر از AES باشد، سرعت ورود هوا به محفظه حسگر ممکن است بیشتر از سرعت نامی فن شود که می‌تواند بر دقت تشخیص دود اثر مستقیم بگذارد.
    • مهم: اگر AES بیشتر از APS باشد، فشار هوا در حال فشار آوردن به هوای خروجی است و در نتیجه باعث ایجاد مقاومت و کند شدن فن می‌شود. این امر موجب افزایش زمان انتقال و کاهش حجم هوای ورودی به محفظه حسگر می‌گردد.

    نکته: برای حذف تفاوت فشار، باید هوای خروجی دوباره به همان اتاقی که از آن نمونه‌برداری شده بازگردانده شود (مطابق شکل 6 صفحه بعد).

    می‌توان لوله‌ای را به پورت خروجی متصل کرد تا هوای خروجی را از محل واحد دور کند؛ به‌عنوان مثال برای کاهش نویز، کاهش خطر تداخل یا انسداد عمدی، یا بهبود حفاظت محیطی. باید از لوله‌ای با مشخصات مشابه لوله‌های نمونه‌برداری استفاده شود و در تعیین محل خروجی جدید دقت شود تا مسدود شدن تصادفی یا عمدی آن رخ ندهد.

    روش‌های نمونه‌برداری دتکتور حرارتی خطی (ASD)

    برای هدف این راهنما، پنج روش نمونه‌برداری قابل قبول برای تمام کاربردهای ممکن وجود دارد:

    نمونه‌برداری اولیه (Primary Sampling)

    نام این روش گمراه‌کننده است؛ زیرا معمولاً به‌عنوان یک سیستم تکمیلی استفاده می‌شود و نه سیستم تشخیص اصلی. در نمونه‌برداری اولیه، نمونه‌گیری هوا از یک محل خاص یا جایی انجام می‌شود که احتمال حرکت هوا در آن بیشتر است. برای مناطقی با جریان هوای بالا، مانند دیتاسنترها یا اتاق‌های تمیز، محل نمونه‌برداری اولیه در دریچه‌های برگشت هوا، واحدهای هواساز (AHU) یا کانال‌های برگشت هوا قرار دارد.

    نمونه‌برداری ثانویه (Secondary Sampling)

    در این روش، سوراخ‌های نمونه‌برداری در سطح سقف و در مکان‌هایی مشابه با دتکتورهای نقطه‌ای دود نصب می‌شوند. فاصله‌گذاری بین سوراخ‌ها باید مطابق با استاندارد یا آیین‌نامه مربوطه باشد.

    نمونه‌برداری موضعی (Localised Sampling)

    WhatsApp Image 2025 09 30 at 3.50.37 PM

    این روش شامل حفاظت از تجهیزات یا نواحی خاص در یک فضای باز بزرگ است. نمونه‌برداری موضعی ممکن است در سیستم نمونه‌برداری رک‌ها (Rack Sampling) در یک انبار بزرگ باز استفاده شود.

    نمونه‌برداری داخل کابینت
    در این نوع روش نمونه‌برداری، سوراخ‌های مکش هوا به‌گونه‌ای نصب می‌شوند که تجهیزات خاصی را در یک فضای باز بزرگ‌تر پایش کنند. این روش با نمونه‌برداری موضعی متفاوت است، زیرا حجم تحت حفاظت بسیار کوچک‌تر بوده و تجهیز مورد نظر معمولاً به‌صورت خودکفا درون یک کابینت یا رک رایانه‌ای قرار دارد. سامانه تشخیص مکشی (ASD) هوایی را که برای خنک‌سازی تجهیزات استفاده می‌شود، پایش می‌کند. این نوع نمونه‌برداری معمولاً بر روی تجهیزاتی نصب می‌شود که آسیب دیدن آن‌ها در اثر آتش می‌تواند نتایج فاجعه‌باری به دنبال داشته باشد.

    نمونه‌برداری درون کانال
    در این نوع نمونه‌برداری، به‌جای استفاده از آشکارسازهای دود کانال‌نصب سنتی، از سامانه تشخیص مکشی (ASD) استفاده می‌شود تا در صورت وقوع آتش‌سوزی، سامانه تهویه مطبوع (HVAC) مرتبط خاموش شده یا دمپرها بسته شوند تا از گسترش دود جلوگیری گردد. همچنین می‌توان از آن برای تشخیص ذرات دود موجود در هوای خروجی (یا ورودی) استفاده کرد، به‌ویژه زمانی که آشکارسازی با حساسیت بیشتر مورد نیاز است.

  • مبانی طراحی سیستم اطفاء حریق بوسیله گاز دی اکسید کربن NFPA12-ANNEX-A

    B TAHERI

    پیوست A – مطالب توضیحی
    پیوست A بخشی از الزامات رسمی این سند NFPA نیست، بلکه صرفاً برای مقاصد اطلاعاتی درج شده است. این پیوست شامل مطالب توضیحی بوده که شماره‌گذاری آن‌ها با بندهای متن اصلی مطابقت دارد.

    A.1.1 تجهیزات قابل حمل دی‌اکسید کربن در استاندارد NFPA 10 پوشش داده شده‌اند. استفاده از دی‌اکسید کربن برای خنثی‌سازی (inerting) در استاندارد NFPA 69 بیان شده است.

    A.1.3.4 تخلیه دی‌اکسید کربن برای افراد خطرآفرین است؛ بنابراین، ویژگی‌های ایمنی اضافی برای تمام نصب‌های جدید و همچنین برای نوسازی سیستم‌های موجود در بخش 4.3 ارائه شده‌اند.

    ایمنی افراد اهمیت بالایی دارد؛ از این رو، این ویژگی‌های ایمنی اضافی باید تا تاریخ ۳۱ دسامبر ۲۰۰۸ نصب شده باشند.

    افزودن شیرهای قفل‌شونده با نظارت (طبق بندهای 4.3.3.4 و 4.3.3.4.1) و آژیرهای پنوماتیکی پیش‌تخلیه و تأخیرهای زمانی پنوماتیکی (طبق بند 4.5.5.7) نیاز به بازبینی محاسبات جریان سیستم دارد تا با این استاندارد مطابقت داشته باشند.

    یعنی اضافه شدن تجهیزات لوله‌کشی (شیر و تأخیر زمانی) معادل طول لوله‌ای به سیستم اضافه می‌کند. آژیر پنوماتیکی پیش‌تخلیه نیاز به جریان دی‌اکسید کربن برای فعال‌سازی دارد. طراحی اصلاح‌شده باید مطابق با نیازمندی‌های مقدار ماده عامل در این استاندارد باشد.

    این تغییرات ممکن است نیاز به بازنگری، ارتقاء یا تعویض اجزای سیستم، از جمله واحدهای کنترل داشته باشد.

    به عنوان بخشی از فرآیند اجرای این اصلاحات، باید با مرجع ذی‌صلاح مشورت شود تا توصیه‌ها یا الزامات اضافی را ارائه دهد.

    A.1.4 به جدول A.1.4 مراجعه شود.
    اگر مقداری برای اندازه‌گیری در این استاندارد ذکر شده باشد و در ادامه معادل آن در واحدهای دیگر آمده باشد، مقدار اول به عنوان الزام در نظر گرفته می‌شود. مقدار معادل ارائه‌شده ممکن است تقریبی باشد.
    روش تبدیل به واحدهای SI بدین صورت است که مقدار مورد نظر در ضریب تبدیل ضرب شده و سپس نتیجه به تعداد مناسب ارقام معنادار گرد شود.

    A.3.2.1 تأییدشده
    انجمن ملی حفاظت در برابر آتش (NFPA) هیچ نصب، روش، تجهیز یا موادی را تأیید، بازرسی یا گواهی نمی‌کند؛ همچنین آزمایشگاه‌های آزمایش را نیز تأیید یا ارزیابی نمی‌کند. در تعیین قابل‌قبول بودن نصب‌ها، روش‌ها، تجهیزات یا مواد، مرجع ذی‌صلاح ممکن است پذیرش را بر پایه تطابق با استانداردهایNFPA یا سایر استانداردهای مناسب قرار دهد. در صورت نبود چنین استانداردهایی، مرجع یاد شده می‌تواند شواهدی از نصب صحیح، روش یا استفاده مناسب را مطالبه کند. همچنین مرجع ذی‌صلاح می‌تواند به فهرست‌بندی یا برچسب‌گذاری سازمان‌هایی که مسئول ارزیابی محصول هستند استناد کند، مشروط بر اینکه این سازمان‌ها توانایی تعیین تطابق تولید فعلی محصولات فهرست‌شده با استانداردهای مناسب را داشته باشند.

    A.3.2.2 مرجع ذی‌صلاح (AHJ)
    عبارت «مرجع ذی‌صلاح» یا اختصار آن (AHJ) در اسناد NFPA به‌صورت گسترده‌ای به کار می‌رود، زیرا مراجع و سازمان‌های تأییدکننده متفاوت هستند و مسئولیت‌های آن‌ها نیز متفاوت است. هنگامی که ایمنی عمومی اولویت دارد، مرجع ذی‌صلاح ممکن است یک نهاد فدرال، ایالتی، محلی یا منطقه‌ای، یا یک فرد مانند رئیس آتش‌نشانی، بازرس آتش‌نشانی، رئیس اداره پیشگیری از آتش، اداره کار یا بهداشت، مأمور ساختمان یا بازرس برق باشد، یا هر فرد دیگری که اختیار قانونی دارد. برای مقاصد بیمه‌ای، یک دایره بازرسی بیمه، اداره تعیین نرخ، یا نماینده شرکت بیمه می‌تواند مرجع ذی‌صلاح باشد.
    در بسیاری از موارد، مالک ملک یا نماینده تعیین‌شده او نقش مرجع ذی‌صلاح را ایفا می‌کند؛ در تأسیسات دولتی، فرمانده یا مقام مسئول بخش ممکن است مرجع ذی‌صلاح تلقی شود.

    A.3.2.4 فهرست‌شده (Listed)
    شیوه شناسایی تجهیزات فهرست‌شده ممکن است برای هر سازمان ارزیابی‌کننده محصول متفاوت باشد؛ برخی سازمان‌ها تجهیزات را تنها زمانی فهرست‌شده می‌دانند که دارای برچسب نیز باشند. مرجع ذی‌صلاح باید از نظامی که سازمان فهرست‌کننده برای شناسایی محصول فهرست‌شده استفاده می‌کند بهره ببرد.

    Z

    A.3.3.7 فضای معمولاً غیر اشغالی
    فضا یا محفظه‌ای که معمولاً غیر اشغالی در نظر گرفته می‌شود، فضایی است که فقط گاه‌به‌گاه توسط کارکنان بازدید می‌شود. نمونه‌هایی از این نوع فضاها عبارت‌اند از:

    • محفظه‌های ترانسفورماتور
    • خانه‌های سوئیچ (switch-houses)
    • اتاق‌های پمپ
    • محفظه‌های بدون حضور مداوم
    • جایگاه‌های آزمایش موتور
    • تونل‌های کابل
    • اتاق‌های گسترش کابل
    • تونل‌های خدماتی
    • ایستگاه‌های رله مایکروویو
    • مناطق ذخیره‌سازی مایعات قابل اشتعال بدون حضور مداوم
    • سیستم‌های بسته انرژی
    • انبارهای بار کشتی‌ها
    • مناطق پاشش رنگ رباتیک
    • زیرطبقات اتاق‌های رایانه

    A.3.3.9.1 فشار بالا
    در دمای ۷۰ درجه فارنهایت (۲۱ درجه سانتی‌گراد)، فشار ذخیره‌سازی نوع فشار بالا برابر با ۸۵۰ psi (5860 kPa) است.

    A.3.3.9.2 فشار پایین
    در همین دما، فشار در ذخیره‌سازی نوع فشار پایین برابر با ۳۰۰psi (2068 kPa) است.

    A.3.3.11.3 سیستم پیش‌مهندسی‌شده
    سیستم‌های پیش‌مهندسی‌شده می‌توانند شامل نازل‌های خاص، نرخ جریان متفاوت، روش‌های کاربرد خاص، محل نصب نازل و مقادیر دی‌اکسید کربن متفاوتی باشند که با سایر بخش‌های استاندارد فرق دارد، چراکه این سیستم‌ها برای خطرات خاصی طراحی شده‌اند. با این حال، سایر الزامات استاندارد همچنان اعمال می‌شود.
    در صورتی که شرایط بند ۴.۵.۱ رعایت شده باشد، کنترل دستی معمول می‌تواند به عنوان کنترل اضطراری نیز واجد شرایط باشد.
    این سیستم‌ها فقط برای خطرات خاص و محدود از نظر نوع و اندازه طراحی شده‌اند. محدودیت‌های مربوط به این خطرات در دفترچه راهنمای نصب تولیدکننده ذکر شده که به عنوان بخشی از مدارک فهرست‌شده ارجاع داده می‌شود.

    A.4.2.1
    تخلیه دی‌اکسید کربن مایع می‌تواند بار الکترواستاتیکی تولید کند که در شرایط خاص ممکن است باعث جرقه شود. (رجوع شود بهNFPA 77.)

    دی‌اکسید کربن در برابر موادی که خود حاوی اکسیژن هستند یا به‌صورت واکنشی می‌سوزند، مؤثر نیست، مانند:

    1. مواد شیمیایی دارای اکسیژن داخلی مانند نیتروسلولز
    2. فلزات واکنشی مانند سدیم، پتاسیم، منیزیم، تیتانیوم، زیرکونیوم
    3. هیدریدهای فلزی

    اگرچه دی‌اکسید کربن این آتش‌ها را خاموش نمی‌کند، اما با این مواد واکنش خطرناک نشان نمی‌دهد و شدت سوختن آن‌ها را نیز افزایش نمی‌دهد. در برخی موارد، اگر این مواد با ماده دیگری پوشانده شده باشند، می‌توان از دی‌اکسید کربن به‌صورت موفقیت‌آمیز استفاده کرد. نمونه‌هایی از این شرایط:

    • سدیم نگهداری‌شده در نفت سفید
    • نیتروسلولز در محلول لاک
    • براده منیزیم پوشیده‌شده با روغن غلیظ

    در سیستم‌های اعمال موضعی، از تخلیه مستقیم و پرسرعت باید اجتناب شود.

    A.4.3
    برای پیشگیری از آسیب یا مرگ افراد در فضاهایی که در اثر تخلیه دی‌اکسید کربن به فضای خطرناک تبدیل می‌شوند، اقدامات ایمنی شامل موارد زیر می‌شود:

    1. فراهم‌کردن مسیرهای خروج کافی و باز نگه‌داشتن دائمی آن‌ها
    2. تأمین روشنایی اضافی یا اضطراری، یا هر دو، به همراه علائم جهت‌نما برای خروج سریع و ایمن
    3. نصب آژیرهایی که بلافاصله با فعال‌سازی سیستم به صدا درآیند، در حالی که تخلیه دی‌اکسید کربن و بسته‌شدن درب‌های خودکار با تأخیر کافی انجام شود تا فرصت خروج افراد قبل از آغاز تخلیه فراهم شود

    (4) در خروجی فضاهای خطرناک، درهایی که فقط به سمت بیرون باز می‌شوند و به‌صورت خودکار بسته می‌شوند، باید تعبیه گردد و در صورت قفل بودن این درها، باید به دستگیره اضطراری مجهز باشند.
    (5) آژیرهای هشدار پیوسته باید در ورودی این فضاها نصب شوند و تا زمانی که جو به حالت عادی بازنگشته، به کار خود ادامه دهند.
    (6) باید به دی‌اکسید کربن بو افزوده شود تا جو خطرناک در این فضاها قابل شناسایی باشد.
    (7) علائم هشداردهنده و راهنمایی باید در ورودی و داخل این فضاها نصب شود.
    (8) امکان کشف سریع و نجات افرادی که در این فضاها بی‌هوش شده‌اند باید فراهم گردد. (این کار با جستجوی سریع فضا توسط نیروهای آموزش‌دیده و مجهز به تجهیزات تنفسی مناسب بلافاصله پس از توقف تخلیه دی‌اکسید کربن امکان‌پذیر است. افرادی که با دی‌اکسید کربن بی‌هوش شده‌اند، اگر سریعاً از جو خطرناک خارج شوند، می‌توانند بدون آسیب دائمی و با تنفس مصنوعی به هوش بیایند. تجهیزات تنفسی مستقل و نیروهای آموزش‌دیده در استفاده از آن و عملیات نجات، از جمله تنفس مصنوعی، باید به‌راحتی در دسترس باشند.)
    (9) تمامی پرسنل حاضر در یا اطراف این فضاها، از جمله نیروهای تعمیر و نگهداری یا ساخت‌وساز که ممکن است وارد فضا شوند، باید آموزش دیده و در تمرین‌های لازم شرکت کنند تا در زمان فعال‌شدن تجهیزات اطفاء حریق دی‌اکسید کربن، واکنش صحیح نشان دهند.
    (10) باید امکان تهویه سریع این فضاها فراهم شود. (در بسیاری از مواقع تهویه اجباری لازم است. باید مراقب بود جو خطرناک فقط به محل دیگری منتقل نشود بلکه به‌درستی دفع گردد. دی‌اکسید کربن سنگین‌تر از هواست.)
    (11) سایر اقدامات و تمهیدات لازم برای جلوگیری از آسیب یا مرگ باید بر اساس بررسی دقیق شرایط خاص هر موقعیت، اتخاذ شود.

    A.4.3.1 تخلیه دی‌اکسید کربن با غلظت مناسب برای اطفاء حریق، خطرات جدی برای افراد ایجاد می‌کند، مانند خفگی و کاهش دید در حین و پس از دوره تخلیه.

    A.4.3.1.3 توصیه می‌شود برای عملیات نجات، دستگاه تنفسی مستقل (SCBA) در دسترس باشد.

    A.4.3.3.3 تماس با دی‌اکسید کربن به‌صورت یخ خشک می‌تواند موجب سرمازدگی شود.

    A.4.3.3.4.4 شیرهای قفل‌دار باید بر روی تمام سیستم‌های سیل کامل و همچنین سیستم‌های موضعی نصب شوند، جایی که امکان مهاجرت دی‌اکسید کربن و ایجاد خطر برای افراد وجود دارد. اگر افرادی در فضاهایی قرار دارند که نمی‌توانند به‌راحتی آنجا را ترک کنند، یا در فضاهایی که مستقیماً در مجاورت فضای تحت اطفاء قرار دارند و در بازه زمانی تأخیر سیستم قرار می‌گیرند، سیستم باید قفل شود.

    A.4.3.3.5 دهانه‌های سیلندر باید زمانی که به لوله‌کشی سیستم متصل نیستند، به درپوش ایمنی یا تجهیزات ضدپس‌زدگی مجهز شوند.

    A.4.3.4.1 در این استاندارد، فاصله ایمنی به معنای فاصله هوایی بین تجهیزات، شامل لوله‌کشی و اسپرینکلرها، و اجزای الکتریکی زنده بدون پوشش یا عایق در ولتاژی غیر از پتانسیل زمین است. حداقل فاصله‌های ذکر شده در جدول 4.3.4.1 برای رعایت ایمنی الکتریکی در شرایط عادی در نظر گرفته شده‌اند و برای استفاده به‌عنوان فاصله‌های “ایمن” در هنگام عملکرد سیستم ثابت طراحی نشده‌اند.
    فاصله‌های ذکر شده در جدول 4.3.4.1 و شکل 4.3.4.1 برای ارتفاعاتی تا 3300 فوت (1000 متر) هستند.

    A.4.3.4.2 این فاصله‌ها بر اساس حداقل الزامات رایج در طراحی سطح عایق پایه (BIL) تعیین شده‌اند.

    A.4.3.4.3 برای ولتاژهای سیستم الکتریکی تا 161 کیلوولت، مقادیر طراحی BIL و فاصله‌های حداقلی مربوطه، از فاز تا زمین، بر اساس کاربرد طولانی‌مدت تعیین شده‌اند.
    در ولتاژهای بالاتر از 161 کیلوولت، ارتباط یکنواختی بین BIL و ولتاژهای مختلف سیستم الکتریکی در عمل ایجاد نشده است. در این ولتاژهای بالاتر، معمولاً BIL بر اساس سطح حفاظت مورد نیاز انتخاب می‌شود. به عنوان مثال، در سیستم‌های 230 کیلوولت، از BILهایی با مقادیر 1050، 900، 825، 750 و 650 کیلوولت استفاده شده است.
    فاصله مورد نیاز تا زمین ممکن است تحت تأثیر پدیده سوئیچینگ سرج (switching surge) نیز قرار گیرد، که یک عامل طراحی در سیستم قدرت است و باید با BIL انتخاب‌شده و فاصله حداقلی هماهنگ باشد. مهندسان طراحی برق می‌توانند فاصله‌های مورد نیاز بر اساس سوئیچینگ سرج را تعیین کنند. جدول 4.3.4.1 و شکل 4.3.4.1 تنها به فاصله‌های مورد نیاز بر اساس BIL طراحی شده پرداخته‌اند.

    A.4.3.4.4 تنوع‌های ممکن در طراحی فاصله‌های مورد نیاز در ولتاژهای بالا در جدول 4.3.4.1 مشخص هستند، جایی که محدوده‌ای از مقادیر BIL در مقابل ولتاژهای مختلف در بخش ولتاژ بالا ارائه شده است.

    A.4.3.5 غلظت مؤثر ماده اطفاء در تمامی کلاس‌های آتش‌سوزی اهمیت یکسانی دارد، زیرا منابع پایدار اشتعال (مانند قوس الکتریکی، منبع حرارت، مشعل اکسی-استیلن یا آتش در عمق مواد) می‌توانند پس از پراکنده شدن ماده اطفاء، مجدداً منجر به وقوع آتش‌سوزی شوند.

    A.4.3.6 تجهیزات هشداردهنده نوری مشمول الزامات ارتفاع نصب و مشخصات پالس نوری NFPA 72 نیستند، بنابراین استفاده از چراغ‌های گردان یا سایر وسایل هشداردهنده نوری مجاز است. دیده شدن نور در تمام بخش‌های فضا، از جمله انعکاس آن روی سطوح، با این الزامات مطابقت دارد.

    A.4.4.3 سازندگان تجهیزات سامانه‌های اطفاء حریق باید در صورت درخواست، دفترچه طراحی، نصب و نگهداری و بولتن‌های ایمنی محصول را در اختیار مرجع ذی‌صلاح قرار دهند.

    A.4.4.3.1 یک نمونه گزارش آزمون در شکل A.4.4.3.1 ارائه شده است. استفاده از فرم جایگزین نیز مجاز است، مشروط بر آنکه تمامی الزامات طراحی، عملکردی و ایمنی این استاندارد را به‌گونه‌ای مستند کند که مورد تأیید مرجع ذی‌صلاح باشد.

    A.4.4.3.2 برای آگاهی از الزامات فهرست‌گذاری ممکن، باید بهFM Approvals 5420 مراجعه شود.

    A.4.4.3.3.4 پیش‌بینی می‌شود که انجام آزمون تخلیه کامل فقط تحت شرایطی بسیار غیرعادی توسط مرجع ذی‌صلاح لغو شود. عواملی مانند هزینه اضافی و اختلال در تولید یا عملیات تجاری دلایل معتبری برای لغو آزمون تخلیه کامل محسوب نمی‌شوند. هدف از آزمون تخلیه کامل، تأیید عملکرد کامل سیستم مطابق با بند 4.4.4 است. این آزمون باید موارد زیر را تأیید کند:

    1. تمام سیلندرهای دی‌اکسید کربن طبق برنامه باز می‌شوند. این مورد می‌تواند با بررسی گیج سطح مایع در تأمین فشار پایین یا با وزن کردن هر سیلندر در سیستم فشار بالا تأیید شود. اندازه‌گیری‌ها باید قبل و بعد از تخلیه انجام شود.
    2. دی‌اکسید کربن از طریق شبکه لوله‌کشی جریان می‌یابد و از هر اسپرینکلر طبق برنامه تخلیه می‌شود. این مورد می‌تواند به‌صورت چشمی یا با استفاده از کلاهک‌های تخلیه تأیید شود. در مواردی که لوله‌ها به‌طور معمول تحت فشار نیستند، ممکن است به‌طور کامل آب‌بندی نباشند. اما در موارد تخلیه آهسته یا زمانی که سیستم دائماً تحت فشار است، باید آب‌بندی کامل حاصل شود.
    3. تأخیرهای زمانی، تجهیزات هشدار و قفل‌های بین سیستمی مانند بسته شدن دمپرها و/یا قطع برق طبق برنامه عمل می‌کنند.
    4. عملکرد تخلیه مطابق یا فراتر از حداقل معیارهای طراحی است.

    (الف) برای سیستم‌های اطفاء حریق کامل، غلظت کافی از دی‌اکسید کربن باید در مدت زمان مشخص تشکیل شود و برای مدت زمان مورد نظر حفظ شود. غلظت دی‌اکسید کربن می‌تواند با استفاده از آنالایزر گاز یا روش دیگری که برای مرجع ذی‌صلاح قابل قبول باشد، تأیید گردد. نقاط نمونه‌برداری باید به‌گونه‌ای انتخاب شوند که نشان‌دهنده رسیدن به غلظت خاموش‌کنندگی در سراسر اتاق سرور باشند. زمان رسیدن به غلظت طراحی از زمانی اندازه‌گیری می‌شود که اندازه‌گیری غلظت از صفر بالاتر می‌رود تا زمانی که غلظت هدف توسط دستگاه اندازه‌گیری نمایش داده می‌شود. اگر مشخص باشد که زمان پاسخ مدار اندازه‌گیری باعث تأخیر در اندازه‌گیری غلظت می‌شود، این تأخیر می‌تواند در تعیین معیار قبولی/رد لحاظ شود. به بندهای 5.5.2.1 و 5.5.2.3 برای الزامات زمانی سیستم‌های اطفاء حریق کامل مراجعه شود.

    (ب) برای سیستم‌های اطفاء حریق موضعی، مدت زمان تخلیه مایع باید با الزامات طراحی مطابقت داشته باشد و تخلیه، پوشش کافی روی یا اطراف خطر ایجاد کند. مدت زمان تخلیه باید در محل اسپرینکلرها با استفاده از کرونومتر اندازه‌گیری شود. در سیستم‌های موضعی، زمان‌سنج باید زمانی شروع شود که همه اسپرینکلرها مایع تخلیه می‌کنند و زمانی متوقف شود که تخلیه از مایع به گاز در هر اسپرینکلر تغییر کند. به بندهای 6.3.3 وA.6.3.3.2 مراجعه شود. پوشش روی یا اطراف خطر به‌صورت چشمی مشاهده می‌شود. استفاده از ویدیوی آزمون تخلیه مفید است، ولی الزامی نیست، تا مشخص شود که آیا پوشش کافی از دی‌اکسید کربن در طول آزمون ایجاد شده است یا نه.

    قبل از انجام آزمون، باید به پرسنل هشدار داده شده و از ناحیه خارج شوند. همچنین باید به ایستگاه آتش‌نشانی محلی و هر مرکز پایش از راه دور اطلاع داده شود که آزمون در حال انجام است. پس از آزمون، سیستم باید شارژ مجدد شده و بازتنظیم گردد. برای دستورالعمل‌های دقیق‌تر، به دفترچه راهنمای نصب تولیدکننده سیستم مراجعه شود که باید روند آزمون پذیرش سیستم را تشریح کرده باشد.

    A.4.5.1.3 کنترل دستی اضطراری تنها در صورت بروز خرابی در عملکرد خودکار یا دستی معمولی باید استفاده شود.

    A.4.5.2 مدارهای مدرن نیمه هادی، از جمله میکروپروسسورها، قادر به پاسخ‌دهی به ضربات الکتریکی بسیار کوتاه هستند. در حالی که پاسخ به چنین سیگنال‌های گذرا یک ویژگی مطلوب برای برخی از دستگاه‌ها است، این ویژگی برای واحدهای کنترلی که برای تخلیه دی‌اکسید کربن استفاده می‌شوند، ویژگی بسیار نامطلوبی است. واحدهای کنترل برای سیستم‌های تخلیه دی‌اکسید کربن باید به گونه‌ای طراحی شوند که از تخلیه ناخواسته دی‌اکسید کربن به دلیل ضربات الکتریکی گذرا جلوگیری کنند و هشدارهای پیش از تخلیه و تأخیرهای زمانی را قبل از تخلیه دی‌اکسید کربن فعال کنند. ضربات ناخواسته می‌توانند از منابع خارجی به پانل کنترل وارد شوند یا ضربات ناخواسته می‌توانند در داخل پانل کنترل خود تولید شوند. به عنوان مثال، یک میکروپروسسور می‌تواند به دلایل مختلف ضربات گذرا ناخواسته تولید کند. طراحی‌ها باید فناوری‌ای را در خود جای دهند که از تخلیه دی‌اکسید کربن در صورت بروز سیگنال‌های اشتباهی از سوی میکروپروسسور در واحد کنترل جلوگیری کند. اگر مدارهایی که تخلیه دی‌اکسید کربن را آغاز می‌کنند، به گونه‌ای طراحی نشده باشند که چنین ضربات گذرایی را نادیده بگیرند، تخلیه ناخواسته ممکن است رخ دهد.

    A.4.5.2.1 فناوری‌ای در دسترس است که نیاز به فعال‌سازی تأخیرهای زمانی پیش از تخلیه و هشدارها قبل از فعال‌سازی مدارها برای تخلیه دی‌اکسید کربن را امکان‌پذیر می‌سازد. این فناوری باید در واحدهای کنترلی که سیستم‌های دی‌اکسید کربن را تخلیه می‌کنند، گنجانده شود. واحدهای کنترل باید به گونه‌ای طراحی شوند که حالت معمول خرابی مدارهای تخلیه دی‌اکسید کربن به گونه‌ای باشد که دی‌اکسید کربن تخلیه نشود.

    کنترل دستی اضطراری که در بند 4.5.1.3.1 این استاندارد لازم است، وسیله‌ای برای تخلیه دی‌اکسید کربن در صورت خرابی کنترل‌های الکتریکی برای انجام تخلیه مورد نیاز فراهم می‌آورد.

    A.4.5.3 نصب آشکارسازها با فاصله حداکثری طبق فهرست یا مجوز برای استفاده در سیستم اعلام حریق ممکن است منجر به تأخیر زیاد در تخلیه ماده اطفاء حریق شود. برای اطلاعات بیشتر در مورد آشکارسازها، به NJPA 72 مراجعه کنید. راهنمای کاربردFSSA برای سیستم‌های اطفاء حریق، اطلاعاتی را برای طراحان در مورد انواع مختلف تجهیزات آشکارسازی و کنترل فراهم می‌آورد.

    A.4.5.4.5 هدف این است که فعال‌سازی اولیه سیستم با استفاده از کنترل دستی معمولی، یک دنباله کامل از تأخیر زمانی قبل از تخلیه سیستم را به وجود آورد. اگر فعال‌سازی سیستم به‌صورت خودکار انجام شود، عملیات بعدی یک کنترل دستی معمولی نباید دنباله تأخیر زمانی را از سر بگیرد.

    A.4.5.4.6 ممکن است کنترل دستی معمولی به عنوان کنترل دستی اضطراری عمل کند، اگر شرایط 4.5.1 برآورده شود. اگر ممکن باشد، سیستم باید به گونه‌ای طراحی شود که فعال‌سازی اضطراری از یک مکان قابل انجام باشد. طراحی شیر باید به گونه‌ای باشد که از اتصال نادرست شلنگ تخلیه یا لوازم جانبی یا دستگاه فعال‌سازی به شیر جلوگیری کند. این طراحی باید به‌گونه‌ای باشد که فرم‌های اتصال در درگاه‌های شیر از یکدیگر متمایز باشند تا از اتصال دستگاه به درگاه اتصال اشتباه جلوگیری شود.

    A.4.5.4.7 هدف این استاندارد ممنوع کردن استفاده از سیلندرهای کمکی بیشتر از حداقل تعداد مورد نیاز در این بند نیست.

    در سیستم‌هایی که از فشار تخلیه سیلندرهای کمکی (فشار بازگشتی از منیفولد تخلیه) برای فعال‌سازی سیلندرهای کمکی استفاده می‌کنند، یک سیلندر کمکی بیشتر از حداقل تعداد مورد نیاز برای فعال‌سازی سیستم نصب می‌شود. این الزامات اطمینان می‌دهد که سیستم به طور کامل تخلیه خواهد شد حتی اگر یکی از سیلندرهای کمکی دچار نشت شده باشد.

    A.4.5.4.7.4 مدارهای مدرن نیمه‌ هادی، از جمله میکروپروسسورها، قادر به پاسخ‌دهی به ضربات الکتریکی بسیار کوتاه هستند. در حالی که پاسخ به چنین سیگنال‌های گذرا یک ویژگی مطلوب برای برخی از دستگاه‌ها است، این ویژگی برای واحدهای کنترلی که برای تخلیه دی‌اکسید کربن استفاده می‌شوند، ویژگی بسیار نامطلوبی است. واحدهای کنترل برای سیستم‌های تخلیه دی‌اکسید کربن باید به گونه‌ای طراحی شوند که از تخلیه ناخواسته دی‌اکسید کربن به دلیل ضربات الکتریکی گذرا جلوگیری کنند و هشدارهای پیش از تخلیه و تأخیرهای زمانی را قبل از تخلیه دی‌اکسید کربن فعال کنند.

    واحدهای کنترل باید به گونه‌ای طراحی شوند که حالت معمول خرابی مدارهای تخلیه دی‌اکسید کربن به گونه‌ای باشد که دی‌اکسید کربن تخلیه نشود. کنترل دستی اضطراری که در بند 4.5.1.3 این استاندارد لازم است، وسیله‌ای برای تخلیه دی‌اکسید کربن در صورت خرابی کنترل‌های الکتریکی برای انجام تخلیه مورد نیاز فراهم می‌آورد.

    A.4.5.5.2 مثال‌هایی از اتصالات بین اجزای ضروری برای کنترل سیستم و ایمنی افراد عبارتند از: آشکارسازی، فعال‌سازی، هشدارها، منابع تغذیه، شیر قطع اصلی مخزن، شیر تأمین بخار کمکی، و دستگاه‌های قفل‌کننده.

    A.4.5.6 برای راهنمایی نصب هشدارهای قابل مشاهده بهNFPA 72 مراجعه کنید. حالت عمومی برای عملکرد دستگاه‌های قابل مشاهده باید استفاده شود.

    A.4.5.6.2.3 مثال‌هایی از نواحی خطر که ارائه تأخیر زمانی می‌تواند منجر به ریسک غیرقابل قبول برای پرسنل یا آسیب غیرقابل قبول به تجهیزات حساس شود عبارتند از: توربین‌های گاز احتراقی و اتاق‌های تست موتور. آتش‌سوزی در چنین تجهیزاتی معمولاً رشد سریع دارد و تأخیر در تخلیه ماده اطفاء حریق می‌تواند منجر به تخریب تجهیزات اساسی یا ریسک غیرقابل قبول برای پرسنل شود. این فضاها معمولاً بدون حضور پرسنل هستند. زمانی که چنین فضاهایی توسط پرسنل اشغال می‌شود، سیستم‌ها باید قفل شوند تا از تخلیه دی‌اکسید کربن بدون استفاده از هشدار و تأخیر پیش از تخلیه جلوگیری شود.

    در مواردی که تأخیر زمانی پنوماتیکی برای خطرات معمولاً بدون حضور پرسنل فراهم نشده باشد، کنترل‌های مستند از دسترسی پرسنل به منطقه محافظت شده باید به اجرا درآید. این روش‌ها باید نیاز به قفل کردن/ برچسب‌گذاری سیستم دی‌اکسید کربن در هر زمان که فضای محافظت شده توسط پرسنل وارد شود، داشته باشند. مستندات و سوابق باید به مرجع مربوطه ارائه شود تا تأیید شود که تمام روش‌ها به درستی اجرا می‌شوند.

    A.4.5.6.3.2 تمام خطرات مربوط به سیلاب‌های کامل باید به گونه‌ای طراحی شوند که ورود پرسنل بدون محافظت را تا زمانی که این فضاها از دی‌اکسید کربن تهویه نشده‌اند، غیر ایمن کنند. فضاهایی که شامل تجهیزات محافظت شده توسط سیستم‌های کاربرد محلی هستند ممکن است غیر ایمن شوند، به ویژه اگر تجهیزات محافظت شده بخش بزرگی از حجم اتاقی را که در آن قرار دارند، اشغال کنند. گودال‌ها، زیرزمین‌ها و اتاق‌های مجاور به خطر محافظت شده، به‌ویژه آن‌هایی که در ارتفاعات پایین‌تر قرار دارند، ممکن است به دلیل مهاجرت دی‌اکسید کربن تخلیه شده، غیر ایمن شوند.

    روغن وینترگرین یک ماده افزودنی رایج و توصیه شده به گاز دی‌اکسید کربن در حال تخلیه است که بویی متمایز تولید می‌کند تا از حضور گاز دی‌اکسید کربن در محیط هشدار دهد. سایر مواد معطر که به‌ویژه برای مکان‌های خاص مناسب هستند نیز می‌توانند استفاده شوند، اما اگر دلیل خاصی برای استفاده از یک معطر غیر از روغن وینترگرین وجود نداشته باشد، باید از روغن وینترگرین استفاده شود.

    شاخص‌های بویایی ممکن است برای کاربردهایی مانند اتاق‌های تمیز، کارخانه‌های فرآوری مواد غذایی، کارخانه‌های نورد آلومینیوم و تاسیسات مخابراتی مناسب نباشند زیرا ممکن است بر روی فرآیند یا تجهیزات تأثیر منفی بگذارند.

    مقرراتی که به جلوگیری از ورود افراد به مناطقی که به دلیل تخلیه دی‌اکسید کربن غیر ایمن شده‌اند، می‌تواند شامل یکی یا بیشتر از موارد زیر باشد:

    1. افزودن بوی متمایز به دی‌اکسید کربن در حال تخلیه که شناسایی آن به‌عنوان نشانه‌ای برای افراد عمل می‌کند که گازهای دی‌اکسید کربن حضور دارند. پرسنل باید آموزش ببینند تا بو را شناسایی کرده و از فضاهایی که بو در آن‌ها شناسایی شده است، تخلیه کنند.
    2. فراهم کردن هشدارهای خودکار در ورودی و درون چنین فضاهایی که هشدارها توسط آشکارسازهای دی‌اکسید کربن یا آشکارسازهای اکسیژن فعال می‌شوند.
    3. ایجاد و اجرای رویه‌های ورود به فضاهای محدود برای چنین مناطقی.

    A.4.5.6.5 هشدارها باید به سیستم‌های سیگنال‌دهی حفاظتی موجود (سیستم‌های اعلام حریق) متصل شوند تا در راستای ایمنی زندگی و حفاظت از اموال، همان‌طور که در NFPA 72 وNFPA 101 ذکر شده است، کمک کنند.

    A.4.6.1 تمام دی‌اکسید کربن موجود در مخزن فشار پایین نمی‌تواند به سرعت تخلیه شود. به هنگام تخلیه مخزن، مقداری از بخار دی‌اکسید کربن سرد در مخزن و لوله باقی می‌ماند. مقدار این بخار باقی‌مانده بسته به پیکربندی فیزیکی مخزن و شبکه توزیع متفاوت است. علاوه بر این، ممکن است دی‌اکسید کربن مایع به‌طور موقت در لوله‌کشی گیر کند و برای تخلیه فوری به سایر خطرات تحت پوشش سیستم در دسترس نباشد. این دی‌اکسید کربن باقی‌مانده باید در تعیین ظرفیت ذخیره‌سازی در نظر گرفته شود.

    زمانی که سیستم تخلیه طولانی‌تری را فراهم می‌کند، ممکن است دی‌اکسید کربن اضافی برای حفظ فشار در منبع در طول دوره تخلیه لازم باشد.

    A.4.6.3 دی‌اکسید کربن، به‌طور معمول تولید شده، یک محصول بسیار خالص است. به‌طور کلی، صنعت فقط یک درجه یا کیفیت تولید می‌کند. این درجه برای تمام کاربردها، از جمله استفاده‌های غذایی و پزشکی مناسب در نظر گرفته می‌شود.

    گاز یا مایع دی‌اکسید کربن خشک کاملاً غیر خورنده برای مخازن است. دی‌اکسید کربن حاوی آب اضافی می‌تواند باعث خوردگی در سیلندرهای فشار بالا شود، به‌ویژه در سیلندرهای سبک که به شدت فشرده هستند. آب اضافی زمانی وجود دارد که مقدار آن از حلالیت معمول در دی‌اکسید کربن مایع بیشتر باشد، بنابراین آب می‌تواند بر روی دیواره‌های مخزن متراکم شود.

    دی‌اکسید کربن تولید شده در کارخانه‌های مدرن فشار پایین باید به‌طور ضروری حاوی آب بسیار کمی باشد تا از مشکلات عملکردی جلوگیری شود. روش معمول این است که محتویات آب را زیر حدود 0.0032 درصد (32 پی‌پی‌ام) به‌صورت وزنی نگه دارند. اگر این محصول خشک در تجهیزات تمیز و کم‌فشار برای حمل و نقل و ذخیره‌سازی نگهداری شود، کیفیت آن تا زمان استفاده حفظ خواهد شد.

    یخ خشک معمولاً بیشتر از دی‌اکسید کربن مایع آب و روغن دارد. همچنین به دلیل دمای بسیار پایین خود (-109.3°F یا -79°C) تمایل دارد که رطوبت و ناخالصی‌های موجود در جو را یخ بزند. زمانی که یخ خشک در یک مبدل قرار گیرد و اجازه داده شود تا گرم شود و به دی‌اکسید کربن مایع تبدیل شود، مایعی که به این صورت تولید می‌شود قطعاً حاوی مقدار اضافی آب خواهد بود. این مایع نباید برای شارژ سیلندرهای اطفاء حریق استفاده شود، مگر اینکه از طریق واحد خشک‌کن به منظور حذف آب اضافی پردازش بیشتر شود. همچنین باید توجه داشت که این واحدهای خشک‌کن ممکن است بی‌اثر شوند، مگر اینکه ماده خشک‌کننده به‌طور دوره‌ای تجدید یا فعال‌سازی شود تا توانایی خشک‌کنندگی خود را حفظ کنند.

    تعدادی از کارخانه‌های تولید دی‌اکسید کربن فشار بالا هنوز در حال استفاده هستند. دی‌اکسید کربن تولید شده در این کارخانه‌ها نیز ممکن است حاوی آب اضافی باشد، مگر اینکه تجهیزات خشک‌کن در شرایط خوب نگهداری شوند. تنها راه اطمینان از کیفیت مناسب، تجزیه و تحلیل دوره‌ای تأمین دی‌اکسید کربن مورد استفاده برای شارژ سیستم‌های حفاظت در برابر حریق است.

    A.4.6.5 در سیستم‌های ذخیره‌سازی فشار بالا، دمای دی‌اکسید کربن موجود بستگی به دمای محیط در محل ذخیره‌سازی دارد. بنابراین، مخازن باید قادر به تحمل فشاری که در بالاترین دمای پیش‌بینی شده ایجاد می‌شود، باشند.

    فشار حداکثری در سیلندر همچنین تحت تأثیر چگالی پر شدن یا درصد پر شدن قرار دارد، که نسبت وزنی دی‌اکسید کربن به ظرفیت آبی به پوند است. چگالی پر شدن معمولاً بین 60 درصد تا 68 درصد است که 68 درصد حداکثر مجاز توسط وزارت حمل‌ونقل ایالات متحده (DOT) در بخش‌های 178.36 و 178.37 از 49CFR 171-190 است. پر کردن صحیح از طریق وزن حک شده روی بدنه شیر تعیین می‌شود.

    A.4.6.5.2 حمل یک سیلندر شارژ شده ممکن است غیرقانونی باشد اگر سیلندر آسیب دیده یا در معرض آتش قرار گرفته باشد. باید قوانین فدرال و محلی مشاوره شوند.

    راهنمای آزمایش FSSA برای استفاده با سیلندرهای ویژه سیستم‌های اطفاء حریق خطرات خاص، اطلاعات مفیدی در مورد الزامات تست و احتیاطات ایمنی برای حمل و نقل و جابجایی سیلندرهای دی‌اکسید کربن فشار بالا ارائه می‌دهد.

    یک تأسیسات ذخیره‌سازی فشار بالا معمولی که از چندین سیلندر استفاده می‌کند، در شکل A.4.6.5.2 نشان داده شده است. یک اتصال انعطاف‌پذیر بین هر سیلندر و منیفولد مشترک برای سهولت بررسی وزن سیلندرها و تعویض آن‌ها پس از استفاده به کار می‌رود. هر سیلندر با شیر خود که لوله‌ای از نوع دیپ به پایین دارد، مجهز می‌شود. برخی از انواع قدیمی سیلندرها لوله دیپ ندارند و به‌صورت معکوس نصب می‌شوند تا تخلیه دی‌اکسید کربن مایع را تضمین کنند.

    A.4.6.6 در سیستم‌های ذخیره‌سازی فشار پایین، دمای دی‌اکسید کربن موجود به‌وسیله عایق‌کاری و سرمایش در حدود 0°F (-18°C) کنترل می‌شود. فشار عادی در این حالت حدود 300 psi (2068 kPa) حفظ می‌شود. برای این سرویس از مخازن فشار جوش داده شده استفاده می‌شود و محدودیت خاصی برای اندازه وجود ندارد.

    چگالی پر شدن تأثیری بر فشار ندارد به‌شرطی که فضای بخار کافی برای اجازه دادن به انبساط مایع در بالاترین دمای ذخیره‌سازی و فشار وجود داشته باشد. این چگالی پر شدن معمولاً توسط تنظیم شیرهای اطمینان فشار تعیین می‌شود. به‌طور کلی، چگالی پر شدن می‌تواند از 90 درصد تا 95 درصد متغیر باشد. سطح مایع حداکثر در حین پر کردن توسط یک لوله دیپ کوتاه کنترل می‌شود که مایع اضافی را به واحد تحویل باز می‌گرداند زمانی که مایع به سطح پر شدن حداکثر در واحد ذخیره‌سازی می‌رسد. همچنین یک گیج سطح مایع برای نشان دادن مقدار دی‌اکسید کربن موجود در ذخیره‌سازی قرار داده می‌شود.

    برای سیستم‌های CO₂ فشار پایین، محاسبات جریان میزان CO₂که از نازل‌های سیستم از شروع تخلیه تا زمان بسته شدن شیر انتخابی تخلیه می‌شود را برآورد می‌کند. معمولاً مقدار CO₂باقی‌مانده در لوله بین شیر انتخابی و نازل‌ها تخمین زده نمی‌شود. اگر حجم لوله بین شیر انتخابی و نازل‌های سیستم زیاد باشد، ممکن است مقدار قابل توجهی CO₂ در لوله باقی بماند هنگامی که شیر انتخابی بسته می‌شود؛ این نکته باید هنگام اندازه‌گیری واحد ذخیره‌سازی فشار پایین در نظر گرفته شود. حجم لوله پایین‌دست شیر انتخابی و به تبع آن، مقدار CO₂ موجود در لوله پایین‌دست شیر انتخابی معمولاً می‌تواند با استفاده از شیر اصلی روی سر لوله مخزن به همراه شیر انتخابی نزدیک به خطر محافظت‌شده، به حداقل برسد.

    یک تاسیسات ذخیره‌سازی فشار پایین معمولی در شکل A.4.6.6 نشان داده شده است. در این واحد، مخزن فشاری عایق‌شده با پوشش فلزی خارجی پوشانده شده است که برای جلوگیری از ورود رطوبت آب مهر و موم شده است. یک واحد تبرید با سیستم خنک‌کننده هوای استاندارد در یک طرف نصب شده است که کویل‌های خنک‌کننده آن در داخل مخزن فشار قرار دارند. این واحد با برق کار می‌کند و به‌طور خودکار از طریق یک سوئیچ فشار کنترل می‌شود.

    A.4.6.6.2 یک شیر اطمینان ویژه (علاوه بر الزامات کد) می‌تواند برای تخلیه کنترل‌شده در فشاری پایین‌تر از تنظیم شیر ایمنی اصلی ارائه شود.

    A.4.7 لوله‌ها، اتصالات و اجزای مشخص شده بر اساس تجربه میدانی از طریق توسعه این استاندارد بهینه شده‌اند. روش‌های محاسبات ضخامت دیواره که در ASME B31.1 نشان داده شده‌اند، با مقادیر SE طبق پیوست الزامی A از B31.1، برای لوله‌ها و اتصالاتی که در این استاندارد مشخص نشده‌اند، باید اعمال شوند.

    A.4.7.1 لوله‌کشی باید مطابق با روش‌های تجاری مناسب و توصیه‌های سازنده تجهیزات نصب شود.

    تمام لوله‌کشی باید به‌گونه‌ای طراحی شود که کاهش فشار به حداقل ممکن برسد و باید دقت کافی برای جلوگیری از محدودیت‌های احتمالی ناشی از مواد خارجی یا ساخت نادرست صورت گیرد. نمونه‌هایی از این محدودیت‌ها شامل لوله‌های گالوانیزه گرم‌شده از داخل و بیرون یا لوله‌های استنلس استیل است.

    A.4.7.1.3 استفاده از لوله‌کشی انعطاف‌پذیر یا شلنگ در سیستم‌های دی‌اکسیدکربن مسائل زیادی را به وجود می‌آورد که لوله‌کشی سخت تحت تأثیر آن‌ها قرار نمی‌گیرد. یکی از این مسائل تغییرات جهت است. حداقل شعاع انحنا برای هر شلنگ انعطاف‌پذیر که در سیستم دی‌اکسیدکربن استفاده می‌شود نباید کمتر از مقداری باشد که توسط داده‌های سازنده نشان داده شده است، معمولاً در اطلاعات فهرست‌شده برای یک سیستم خاص. سایر جنبه‌های نگرانی عبارتند از مقاومت در برابر اثرات لرزش، انعطاف‌پذیری، کشش، پیچش، دما، آتش، فشار و خمیدگی. همچنین لازم است که شلنگ دارای استحکام کافی برای نگهداری دی‌اکسیدکربن در طول تخلیه باشد و از مواد مقاوم در برابر خوردگی جوّی ساخته شود.

    A.4.7.1.7.1 در هنگام انجام محاسبات برای تعیین ضخامت لوله، باید دستورالعمل‌های ارائه‌شده در راهنمای طراحی لوله FSSA برای استفاده در سیستم‌های اطفای حریق با خطرات ویژه مشاوره شود.

    A.4.7.1.8.1 راهنمای FSSA که در A.4.7.1.7.1 به آن اشاره شده است، باید همچنین برای سیستم‌های فشار پایین مشاوره شود.

    A.4.7.4 نازل تخلیه شامل سوراخ و هر سپر یا تیغه مرتبط است.

    A.4.7.4.4 پیش از این، علامت مثبت پس از شماره کد سوراخ نشان‌دهنده قطر معادل 1/64 اینچ (0.4 میلی‌متر) بیشتر از آن چیزی بود که توسط سیستم شماره‌گذاری نشان داده شده است (برای مثال، شماره 4 نشان‌دهنده قطر معادل 1/2 اینچ (3.18 میلی‌متر) بود؛ اما شماره 4+ به معنی قطر معادل 1/2 اینچ (3.57 میلی‌متر) بود).

    A.4.7.4.3 برای مثال‌هایی از قطر سوراخ‌های معادل، به جدولA4.7.4.4.3 مراجعه کنید. شماره‌های کد سوراخ نشان‌دهنده قطر معادل سوراخ تک در 1/2 اینچ (0.8 میلی‌متر) افزایشی هستند. کدها نمایانگر قطر سوراخ‌های “مناسب” هستند که عملکرد آن‌ها معادل نازل فیزیکی واقعی است. منظور از عملکرد این است که نازل واقعی همان مقدار CO₂ را در واحد زمان با نازل “مناسب” تحت همان شرایط فشار و چگالی CO₂ وارد شده به نازل تولید خواهد کرد.

    سوراخ مناسب به‌عنوان نازل ورودی گرد با ضریب جریان نه کمتر از 0.98 تعریف می‌شود که نرخ‌های جریان ذکر شده در جدول 4.7.5.2.1 و جدول 4.7.5.3.1 را تولید می‌کند. مساحت فیزیکی نازل‌های تخلیه واقعی که در سیستم‌های CO₂ استفاده می‌شوند معمولاً بزرگتر از مساحت سوراخ مناسب معادل است که با آن مقایسه می‌شود.

    مثال زیر مفهوم شماره کد سوراخ را توضیح می‌دهد: یک نازل تخلیه تک سوراخ با ضریب جریان 0.98 و قطر 1/2 اینچ (2.38 میلی‌متر) شماره کد سوراخ 3 را خواهد داشت. اما یک نازل تخلیه تک سوراخ با ضریب جریان 0.5 و قطر 1/2 اینچ (2.38 میلی‌متر) شماره کد سوراخ 2.1 را خواهد داشت، نه شماره کد 3.

    A.4.7.5.1 برای توضیح بیشتر در مورد تعیین افت فشار در لوله‌کشی، به ضمیمه C مراجعه کنید.

    A.4.7.6 راهنمای طراحی لوله FSSA برای استفاده در سیستم‌های اطفاء حریق با خطرات ویژه، دستورالعمل‌هایی را در خصوص آویزها و نگهدارنده‌های لوله‌ها ارائه می‌دهد، که بر اساس روش‌های پذیرفته‌شده در صنعت است. دستورالعمل‌های اضافی بر اساس “بهترین شیوه استاندارد صنعت” درANSI/MSS SP-58 برای مکان‌هایی که نیاز به تأییدیه لرزه‌ای ندارند یا در MSS SP-127 برای مکان‌هایی که نیاز به تأییدیه لرزه‌ای دارند، یافت می‌شود.

    A.4.8 به A.4.4.3 مراجعه کنید.

    A.4.8.1 یک بازرسی از سیستم یک بررسی سریع است که اطمینان معقولی از شارژ بودن و عملیاتی بودن سیستم اطفاء حریق فراهم می‌آورد. این کار با اطمینان از اینکه سیستم در محل خود قرار دارد، فعال نشده یا دستکاری نشده است و هیچ گونه آسیب فیزیکی واضحی که مانع از عملکرد سیستم شود وجود ندارد، انجام می‌شود. حداقل، بازرسی باید موارد زیر را بررسی کند:

    (1) سیلندرهای فشار بالا در محل خود قرار دارند و به درستی مهار شده‌اند.

    (2) برای واحد ذخیره‌سازی فشار پایین، گیج فشار نشان‌دهنده فشار نرمال است، شیر قطع‌کننده مخزن باز است و شیر تأمین فشار پایلوت باز است. باید نشانگر سطح مایع مشاهده شود. اگر در هر زمانی یک مخزن بیش از 10 درصد از مایع خود را از دست دهد، باید دوباره پر شود، مگر اینکه نیازهای گازی حداقلی همچنان تأمین شود.

    (3) ذخیره‌سازی دی‌اکسیدکربن به لوله‌کشی تخلیه و عملگرها متصل است.

    (4) همه عملگرهای دستی در محل خود قرار دارند و مهر و موم‌های دستکاری آن‌ها سالم هستند.

    (5) اسپرینکلرها متصل، به درستی تنظیم شده و از موانع و مواد خارجی پاک هستند.

    (6) آشکارسازها در محل خود قرار دارند و از مواد خارجی و موانع پاک هستند.

    (7) پنل کنترل سیستم متصل است و وضعیت “آماده‌کاری نرمال” را نشان می‌دهد.

    A.4.8.3 دستورالعمل نگهداری سازنده باید بر اساس دستورالعمل‌های زیر هدایت شود:

    (1) سیستم
    (a) بررسی ظاهر فیزیکی کلی سیستم.
    (b) تخلیه سیستم قبل از آزمایش.

    (2) خطر
    (a) بررسی اندازه.
    (b) بررسی پیکربندی.
    (c) بررسی دریچه‌های غیرقابل بسته شدن.
    (d) بررسی سوخت‌ها.
    (e) بررسی جنبه‌های دیگر که می‌توانند بر اثربخشی سیستم‌های اطفاء حریق تأثیر بگذارند.

    (3) مدارهای نظارتی
    (a) انجام همه عملکردها.
    (b) بررسی عملکرد صحیح همه مدارهای نظارتی الکتریکی یا پنوماتیکی.

    (4) پنل کنترل
    (a) انجام همه عملکردها.
    (b) بررسی نظارت، در صورت لزوم، بر هر مدار (شامل دستگاه‌های رهاسازی) طبق توصیه‌های سازنده.

    (5) منبع تغذیه – بررسی مسیر، کلیدهای قطع‌کننده، فیوزها، قطع‌کننده‌ها.

    (6) منبع تغذیه اضطراری
    (a) بررسی وضعیت باتری.
    (b) بررسی عملکرد شارژر؛ بررسی فیوز.

    (c) بررسی تغییر خودکار.
    (d) بررسی نگهداری ژنراتور (اگر وجود داشته باشد).

    آشکارسازها
    (a) آزمایش هر آشکارساز با استفاده از گرما، دود یا دستگاه آزمایشی تأیید شده توسط سازنده.
    (b) نوع الکتریکی
    i. تمیز کردن و تنظیم آشکارساز دود و بررسی حساسیت آن.
    ii. بررسی وضعیت سیم‌کشی.
    (c) نوع پنوماتیک – بررسی سفتی لوله‌ها و عملکرد چک‌های جیوه‌ای، با استفاده از مانومتر.

    تاخیر زمانی
    (a) انجام عملکردها.
    (b) بررسی محدودیت زمانی.
    (c) بررسی اینکه تایمر چرخه خود را حتی اگر سیم‌کشی بین آن و مدار آشکارساز قطع شود، به پایان خواهد رساند.

    آلارم‌ها
    (a) آزمایش عملکرد آلارم (قابل شنیدن و قابل مشاهده).
    (b) بررسی اینکه علائم هشدار به درستی نمایش داده شده‌اند.

    شیرهای انتخابی (جهتی)
    (a) انجام عملکردها.
    (b) ریست کردن به درستی.

    دستگاه‌های رهاسازی
    (a) بررسی بسته شدن کامل دمپرها.
    (b) بررسی درها؛ بررسی درهایی که به طور دائمی باز مانده‌اند.

    خاموشی تجهیزات
    (a) آزمایش عملکرد خاموشی.
    (b) بررسی کفایت (تمام تجهیزات لازم شامل شود).

    رهاسازی دستی
    (a) نوع مکانیکی
    i. بررسی کشش، نیرو و طول کششی که لازم است.
    ii. عملکرد و تنظیم همه دستگاه‌ها.
    iii. بررسی سفتی اتصالات.
    iv. بررسی وضعیت لوله‌ها.
    v. بررسی وضعیت و عملکرد قرقره‌های گوشه‌ها.
    (b) نوع الکتریکی
    i. آزمایش رهاسازی دستی.
    ii. بررسی اینکه پوشش‌ها در جای خود قرار دارند.
    (c) بررسی رهاسازی‌های پنوماتیکی.
    (d) بررسی دسترسی در حین آتش‌سوزی.
    (e) جدا کردن کشش‌های دستی اصلی و ذخیره که فقط نیاز به یک عملیات برای انجام تخلیه هر یک از تأمین‌های اصلی یا ذخیره گاز دارند.
    (f) علامت‌گذاری و شناسایی واضح همه رهاسازی‌های دستی.

    لوله‌کشی
    (a) بررسی امنیت؛ بررسی اینکه لوله‌کشی به درستی پشتیبانی شده باشد.
    (b) بررسی وضعیت؛ بررسی وجود هرگونه خوردگی.

    اسپرینکلرها
    (a) بررسی جهت‌گیری و اندازه دهانه؛ اطمینان حاصل کنید که آن‌ها از طراحی اصلی تغییر نکرده‌اند.
    (b) بررسی امنیت.
    (c) بررسی مهر و موم‌ها در صورت نیاز.

    (d) اطمینان حاصل کنید که دهانه اسپرینکلر از زنگ زدگی، آلودگی‌ها (مانند حشرات، تار عنکبوت و غیره) پاک باشد و در صورت نیاز تمیز/ تعمیر/ تعویض شود.

    (16) مخازن
    (a) بررسی وضعیت فیزیکی؛ بررسی علائم خوردگی.
    (b) بررسی محتویات برای وزن با استفاده از روش‌های پذیرفته‌شده برای هر سیلندر یا مخزن فشار پایین. (اگر محتویات بیشتر از 10 درصد کمتر از ظرفیت نرمال باشد، نیاز به پرکردن مجدد است. عملکرد صحیح گیج سطح مایع باید تأیید شود.)
    (c) اطمینان حاصل کنید که سیلندرها به‌درستی در جای خود نگه‌داشته شده‌اند.
    (d) بررسی تاریخ آزمایش هیدرواستاتیک.
    (e) بررسی اتصالات سیلندر برای یکپارچگی و وضعیت آن‌ها.
    (f) بررسی وزن‌ها و کابل‌های سیستم رهاسازی مکانیکی.
    (g) دستگاه‌های رهاسازی؛ بررسی ترتیب و امنیت آن‌ها.
    (h) بررسی دستگاه‌های رهاسازی انفجاری؛ بررسی تاریخ تعویض و وضعیت آن‌ها.

    (17) آزمایش‌ها
    (a) انجام آزمایشات تخلیه توصیه‌شده اگر در مورد کفایت سیستم سوالی وجود داشته باشد.
    (b) انجام آزمایش تخلیه کامل توصیه‌شده اگر آزمایش هیدرواستاتیک سیلندر الزامی باشد.

    (18) بازگرداندن تمام بخش‌های سیستم به حالت عملیاتی کامل.
    (19) ارائه گواهی بازرسی به مالک.

    قراردادهای خدمات منظم با سازنده یا شرکت نصب‌کننده توصیه می‌شود. کار باید توسط پرسنلی انجام شود که آموزش کافی دیده‌اند و به‌طور منظم در ارائه چنین خدماتی مشغول هستند.

    A.4.8.3.3 گزارش نگهداری اطلاعات ارزشمندی به مالک در مورد وضعیت سیستم اطفاء حریق، شرایط آن و توصیه‌ها ارائه می‌دهد. شرکت خدماتی باید گزارش نگهداری خود را بررسی کند تا اطمینان حاصل کند که داده‌های لازم ثبت و نگهداری به‌طور کامل و ایمن انجام می‌شود. راهنمای فرم بازرسی سیستم‌های حفاظت در برابر حریق FSSA می‌تواند برای ارزیابی گزارش نگهداری شرکت خدماتی استفاده شود.

    A.4.8.3.4 روش مهر و موم نباید خطرات جدیدی ایجاد کند.

    A.4.8.4 افرادی که سیستم‌های دی‌اکسیدکربن را بازرسی، تست یا نگهداری می‌کنند باید آموزش دیده باشند و به‌طور دوره‌ای برای ارزیابی صلاحیت در انجام عملکردهایی که انجام می‌دهند، تست شوند. حضور در برنامه‌های آموزشی ارائه‌شده توسط تولیدکنندگان تجهیزات و سایر سازمان‌های آموزشی باید مد نظر قرار گیرد.

  • تشریح عملی استفاده از دتکتورهای گازی در صنعت

    B TAHERI

    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

    WhatsApp Image 2025 09 24 at 3.16.31 AM

    • 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
    • .WhatsApp Image 2025 09 24 at 3.16.32 AM
    • 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

    .WhatsApp Image 2025 09 24 at 3.16.42 AM 1

    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

    WhatsApp Image 2025 09 24 at 3.16.43 AM2

    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.

     

  • الزامات طراحی سیستم اطفاء حریق به روش غرقه سازی کلی یا TOTAL FLOODING با گاز دی اکسید کربن

    B TAHERI
    1. فصل ۵ – سیستم‌های غرقه‌سازی کلی

    ۵.۱ اطلاعات عمومی (همچنین به پیوست D مراجعه شود)
    ۵.۱.۱ توصیف: یک سیستم غرقه‌سازی کلی باید شامل منبع ثابت دی‌اکسید کربن باشد که به صورت دائم به لوله‌کشی ثابت متصل شده و دارای نازل‌های ثابت برای تخلیه دی‌اکسید کربن به داخل فضای بسته یا اتاق سرور پیرامون خطر باشد.

    ۵.۱.۲ کاربردها: سیستم غرقه‌سازی کلی باید در مواردی استفاده شود که یک محفظه دائمی اطراف خطر وجود دارد و امکان ایجاد و حفظ غلظت لازم دی‌اکسید کربن برای مدت زمان مورد نیاز را فراهم می‌کند.

    ۵.۱.۳ الزامات کلی: سیستم‌های غرقه‌سازی کلی باید طبق الزامات مربوطه در فصل ۴ و همچنین الزامات اضافی ذکرشده در این فصل طراحی، نصب، آزمون و نگهداری شوند.

    ۵.۱.۴ الزامات ایمنی: به بندهای ۴.۳ و ۴.۵.۶ مراجعه شود.

    ۵.۲ مشخصات خطر

    ۵.۲.۱ محفظه

    ۵.۲.۱.۱ برای آتش‌های سطحی یا شعله‌ای، مانند آتش‌هایی که در مایعات قابل اشتعال رخ می‌دهند، هرگونه بازشدگی غیرقابل‌بسته شدن باید طبق بند ۵.۳.۵.۱ با مقدار بیشتری دی‌اکسید کربن جبران شود.

    ۵.۲.۱.۲ اگر مقدار دی‌اکسید کربن موردنیاز برای جبران بازشدگی‌ها از مقدار پایه موردنیاز برای غرقه‌سازی بدون نشت بیشتر باشد، طراحی سیستم به‌صورت کاربرد موضعی طبق فصل ۶ مجاز است.

    ۵.۲.۱.۳ برای آتش‌های عمیق‌ریشه مانند آنچه در جامدات رخ می‌دهد، بازشدگی‌های غیرقابل‌بسته شدن باید به آن‌هایی محدود شوند که در سقف یا مجاور سقف قرار دارند، در صورتی که اندازه این بازشدگی‌ها از الزامات تهویه فشار تعیین‌شده در بند ۵.۶.۲ بیشتر باشد.

    ۵.۲.۱.۴ برای جلوگیری از گسترش آتش از طریق بازشدگی‌ها به خطرات مجاور یا مناطق کاری که ممکن است منابع دوباره اشتعال باشند، این بازشدگی‌ها باید دارای بسته‌شونده‌های خودکار یا نازل‌های کاربرد موضعی باشند.

    ۵.۲.۱.۴.۱ گاز موردنیاز برای چنین حفاظت‌هایی باید علاوه بر مقدار معمول برای غرقه‌سازی کلی فراهم شود. (به بند ۶.۴.۳.۶مراجعه شود)

    ۵.۲.۱.۴.۲ اگر هیچ‌کدام از روش‌های ذکرشده در بندهای ۵.۲.۱.۴و ۵.۲.۱.۴.۱ عملی نباشد، حفاظت باید به خطرات یا مناطق کاری مجاور نیز گسترش یابد.

    ۵.۲.۱.۵ در مورد مخازن فرآیندی و ذخیره‌سازی که تهویه ایمن بخارات و گازهای قابل اشتعال امکان‌پذیر نیست، استفاده از سیستم‌های کاربرد موضعی بیرونی طبق بند ۶.۴.۳.۶ الزامی است.

    ۵.۲.۲ نشت و تهویه

    از آنجا که کارایی سیستم‌های دی‌اکسید کربن به حفظ غلظت خاموش‌کننده گاز بستگی دارد، نشت گاز از فضای موردنظر باید به حداقل رسیده و با افزودن گاز اضافی جبران شود.

    ۵.۲.۲.۱ در صورت امکان، بازشدگی‌هایی مانند درها، پنجره‌ها و … باید طوری طراحی شوند که پیش از تخلیه دی‌اکسید کربن یا همزمان با آن به‌طور خودکار بسته شوند یا الزامات بندهای ۵.۳.۵.۱ و ۵.۴.۴.۱ رعایت شوند. (برای ایمنی افراد، به بند ۴.۳مراجعه شود)

    ۵.۲.۲.۲ در مواردی که سیستم تهویه با هوای فشرده درگیر باشد، این سیستم‌ها ترجیحاً باید پیش از تخلیه دی‌اکسید کربن یا همزمان با آن خاموش یا بسته شوند، یا گاز جبرانی اضافی فراهم گردد. (به بند ۵.۳.۵.۲ مراجعه شود)

    ۵.۲.۳ انواع آتش

    آتش‌هایی که با روش غرقه‌سازی کلی قابل خاموش‌سازی هستند، به دو دسته زیر تقسیم می‌شوند:

    ۱. آتش‌های سطحی شامل مایعات، گازها و جامدات قابل اشتعال
    ۲. آتش‌های عمیق‌ریشه شامل جامداتی که قابلیت دودزایی و شعله‌ور شدن دارند

    ۵.۲.۳.۱ آتش‌های سطحی

    برای آتش‌های سطحی، دی‌اکسید کربن باید به‌سرعت در محفظه تزریق شود تا نشت جبران شده و غلظت خاموش‌کننده برای مواد خاص ایجاد گردد.

    ۵.۲.۳.۲ آتش‌های عمیق‌ریشه

    برای آتش‌های عمیق‌ریشه، غلظت طراحی‌شده باید برای مدت زمانی حفظ شود تا دودزایی خاموش و مواد تا نقطه‌ای خنک شوند که پس از از بین رفتن جو بی‌اثر، مجدداً مشتعل نشوند.

    ۵.۳ نیازمندی‌های دی‌اکسید کربن برای آتش‌های سطحی

    ۵.۳.۱ کلیات

    ۵.۳.۱.۱ مقدار دی‌اکسید کربن برای آتش‌های سطحی باید بر اساس شرایط متوسط و با فرض خاموش شدن نسبتاً سریع در نظر گرفته شود.

    ۵.۳.۱.۲ اگرچه یک حاشیه ایمن برای نشت معمولی در عوامل حجمی پایه لحاظ شده است، اما باید اصلاحاتی بر اساس نوع ماده درگیر و سایر شرایط خاص صورت گیرد.

    ۵.۳.۲ مواد قابل اشتعال

    ۵.۳.۲.۱ باید مقدار غلظت طراحی‌شده دی‌اکسید کربن متناسب با نوع ماده قابل اشتعال موجود در خطر تعیین گردد.

    ۵.۳.۲.۱.۱ این غلظت باید با افزودن ضریب ۲۰ درصد به حداقل غلظت مؤثر محاسبه شود.

    ۵.۳.۲.۱.۲ در هیچ حالتی نباید از غلظتی کمتر از ۳۴ درصد استفاده شود.

    ۵.۳.۲.۲ جدول ۵.۳.۲.۲ باید برای تعیین حداقل غلظت‌های دی‌اکسید کربن برای مایعات و گازهای مندرج در جدول استفاده شود.

    ۵.۳.۲.۳ برای موادی که در جدول ۵.۳.۲.۲ ذکر نشده‌اند، غلظت تئوریک حداقل دی‌اکسید کربن باید از منبعی معتبر به‌دست آید یا با آزمون مشخص گردد.

    ۵.۳.۲.۴ در صورت وجود اطلاعاتی از مقادیر اکسیژن باقی‌مانده مجاز، غلظت تئوریک دی‌اکسید کربن باید با استفاده از فرمول زیر محاسبه شود:

    ۵.۳.۳ ضریب حجم

    ضریب حجمی که برای تعیین مقدار پایه دی‌اکسید کربن جهت حفاظت از یک محفظه حاوی ماده‌ای با نیاز به غلظت طراحی‌شده ۳۴ درصد استفاده می‌شود، باید مطابق جدول‌های ۵.۳.۳(a) و ۵.۳.۳(b) باشد.

    ۵.۳.۳.۱ در محاسبه ظرفیت خالص مکعبی که باید محافظت شود، اجازه داده می‌شود که برای ساختارهای دائمی، غیرقابل جابجایی و نفوذناپذیر که حجم را به‌طور قابل توجهی کاهش می‌دهند، کسر حجمی در نظر گرفته شود.

    ۵.۳.۳.۲ حجم‌های به‌هم‌پیوسته

    ۵.۳.۳.۲.۱ در دو یا چند حجم به‌هم‌پیوسته که جریان آزاد دی‌اکسید کربن بین آن‌ها ممکن است، مقدار دی‌اکسید کربن باید برابر با مجموع مقادیر محاسبه‌شده برای هر حجم، با استفاده از ضریب حجم متناظر از جدول‌های ۵.۳.۳(a) یا ۵.۳.۳(b) باشد.

    ۵.۳.۳.۲.۲ اگر یکی از حجم‌ها به غلظت بیشتری از مقدار نرمال نیاز داشته باشد (به بند ۵.۳.۴ مراجعه شود)، باید همان غلظت بالاتر برای تمام حجم‌های به‌هم‌پیوسته استفاده شود.

    p

  • بررسی انواع دتکتورهای گاز

    B TAHERI
    1. گاز چیست؟

    2-1. ترکیب هوا

    هوا تقریباً از 78٪ نیتروژن، 21٪ اکسیژن و 1٪ گازهای دیگر (مانند آرگون و دی‌اکسید کربن) تشکیل شده است. نیتروژن، که بزرگ‌ترین جزء هواست، پایه‌ی پروتئین‌های ساخته‌شده از اسیدهای آمینه را تشکیل می‌دهد و در بسیاری از موجودات زنده یافت می‌شود. نیتروژن برای تقریباً تمام حیات روی این سیاره ضروری است. با این حال، نیتروژن مستقیماً از هوا به بدن جذب نمی‌شود. نیتروژنی که ما استنشاق می‌کنیم، صرفاً هنگام بازدم خارج می‌شود. اکسیژن، که برای حیات ضروری است و مستقیماً به بدن ما جذب می‌شود، 21٪ از هوا را تشکیل می‌دهد. دی‌اکسید کربن، که برای فتوسنتز گیاهان حیاتی است، کمتر از 1٪ است. جانوران اکسیژن جذب می‌کنند و دی‌اکسید کربن دفع می‌کنند و گیاهان دی‌اکسید کربن جذب می‌کنند و اکسیژن دفع می‌کنند، که این امر تعادل ثابتی در ترکیب کلی هوا و فرآیندهای حیاتی روی این سیاره حفظ می‌کند.

    2-2. خطرات گاز

    به طور کلی، خطرات گاز به سه دسته زیر تقسیم می‌شوند:

     

    گازهای قابل اشتعال

    گازهایی که در صورت ترکیب با هوا، محدوده انفجاری (محدوده اشتعال) دارند.

    بر اساس سیستم جهانی هماهنگ طبقه‌بندی و برچسب‌گذاری مواد شیمیایی (GHS*)، این مواد در حالت گازی در فشار استاندارد اتمسفر (101.3 کیلوپاسکال) و دمای 20 درجه سانتی‌گراد تعریف می‌شوند.

    * GHS: سیستم جهانی هماهنگ طبقه‌بندی و برچسب‌گذاری مواد شیمیایی

     

    گازهای سمی

    گازهایی که عملکرد بیولوژیکی انسان را مختل می‌کنند.

    گازهای سمی بر اساس مقادیر آستانه‌ای تنظیم می‌شوند که برای محافظت از اثرات مضر سلامتی کارگرانی که در محل کار روزانه 8 ساعت و هفته‌ای 40 ساعت در معرض این مواد قرار می‌گیرند، تعیین شده‌اند.

     

    کمبود اکسیژن

    بدن انسان می‌تواند در غلظت اکسیژن جو حدود 21% به طور طبیعی عمل کند.

    اگر اکسیژن مصرف شود و غلظت آن کاهش یابد (مثلاً در اثر اکسیداسیون فلزات یا فعالیت میکروارگانیسم‌ها) یا اگر اکسیژن توسط گازهای دیگر (مانند N₂ و Ar) جایگزین شود، اثرات آن بر بدن انسان زمانی آشکار می‌شود که غلظت اکسیژن به زیر حدود 18% برسد. در غلظت‌های 6% تا 8% خطر مرگ وجود دارد.

    1. خطرات گازهای قابل اشتعال

    3-1. سه عنصر لازم برای احتراق

     

    احتراق به طور کلی به واکنش اکسیداسیونی گفته می‌شود (که در آن مواد با اکسیژن ترکیب می‌شوند) که همراه با تولید گرما و نور است.

    ماده سوختنی

    گاز حامی احتراق

    منبع اشتعال

    در صورت نبود هر یک از این عناصر، احتراق امکان‌پذیر نیست. برای جلوگیری از احتراق گاز، ضروری است که غلظت گاز را زیر حدی که بتواند مشتعل شود تنظیم و حفظ کرد (با فرض وجود گاز حامی احتراق و منبع اشتعال).

    WhatsApp Image 2025 09 26 at 9.39.48 AM

    3-2. محدوده انفجاری

    اگر یک گاز قابل اشتعال یا بخار ناشی از یک مایع قابل اشتعال با هوا یا اکسیژن مخلوط شود، در صورت وجود منبع احتراق و قرار گرفتن غلظت در محدوده خاصی، منفجر خواهد شد. این محدوده غلظت، محدوده انفجاری نامیده می‌شود. حد پایینی غلظت، حد انفجاری پایین (LEL) و حد بالایی غلظت، حد انفجاری بالا (UEL) نام دارد.

    WhatsApp Image 2025 09 26 at 9.39.48 AM1

    مثال: هیدروژن

    حد انفجاری پایین مقداری است که به صورت تجربی تعیین می‌شود، اما نتایج به‌دست‌آمده ممکن است بسته به شرایط و روش‌های آزمایش متفاوت باشد. بنابراین احتیاط لازم است و مقادیر ذکرشده ممکن است بسته به منبع مرجع متغیر باشند.

     

    رایج است که آشکارسازهای گاز، غلظت گاز را بر اساس حد انفجاری پایین پایش می‌کنند. دلیل این امر آن است که حتی اگر غلظت گاز از حد انفجاری بالا بیشتر باشد، در صورت نشت گاز به اتمسفر، گاز بلافاصله رقیق شده و پخش می‌شود و غلظت آن به محدوده انفجاری می‌رسد. واحد %LEL معمولاً برای بیان غلظت نسبت به حد انفجاری پایین استفاده می‌شود (100%LEL).

     

    3-3. بخار قابل اشتعال

    اگرچه هر دو در حالت گازی هستند، اما گاز و بخار به طور کلی به دو چیز متفاوت اشاره دارند. بخار به ماده‌ای گفته می‌شود که در دمای معمولی به حالت مایع (یا جامد) وجود دارد، اما تحت شرایط خاصی از فاز مایع به فاز گازی تبخیر می‌شود. ویژگی‌های فیزیکی زیر، که بر اساس تغییرات دما تعیین می‌شوند، مشخص می‌کنند که آیا بخار قابل اشتعال می‌تواند به یک خطر تبدیل شود یا خیر.

     

    1. فشار بخار اشباع

    این فشار به فشاری اشاره دارد که در آن یک ماده در دمای خاصی از مایع به گاز تبخیر می‌شود. فشار بخار معمولاً با افزایش دما بالا می‌رود. دمایی که در آن فشار برابر با فشار اتمسفر (101.3 کیلوپاسکال ≈ 760 میلی‌متر جیوه) می‌شود، نقطه جوش نامیده می‌شود. غلظت (غلظت حجمی) گازی که در دمای خاصی تبخیر می‌شود را می‌توان با محاسبه درصد فشار بخار نسبت به فشار اتمسفر تعیین کرد.

    WhatsApp Image 2025 09 26 at 9.39.49 AM

    شکل بالا، منحنی‌های فشار بخار اشباع برای اتانول و آب را نشان می‌دهد. از آنجا که نقطه جوش آب ۱۰۰ درجه سانتی‌گراد است، مشاهده می‌شود که منحنی فشار بخار در فشار ۱۰۱.۳ کیلوپاسکال، دمای ۱۰۰ درجه سانتی‌گراد را نشان می‌دهد. به عبارت دیگر، غلظت بخار آب اشباع در این نقطه ۱۰۰ درصد حجمی است.

     

    از طرف دیگر، اتانول مایعی فرّارتر از آب است (یعنی فشار بخار بالاتری دارد)، همانطور که هر کسی که قبل از تزریق در بیمارستان با اتانول ضدعفونی شده باشد، به راحتی درک می‌کند. در عمل، نقطه جوش اتانول ۷۸ درجه سانتی‌گراد است. این داده نیز نشان می‌دهد که اتانول فرّارتر از آب است.

     

    می‌توانیم غلظت گاز اتانول را در دمای خاصی بر اساس فشار بخار آن دما محاسبه کنیم. به عنوان مثال، از منحنی فشار بخار اشباع می‌توان دریافت که فشار بخار اتانول در ۲۰ درجه سانتی‌گراد تقریباً ۵.۸ کیلوپاسکال است. این مقدار را می‌توان در معادله زیر قرار داد تا غلظت گاز محاسبه شود:

     

    =غلظت گاز (درصد حجمی) = (فشار بخار در دمای مشخص) ÷ (فشار اتمسفر) × ۱۰۰

    = ۵.۸ (kPa) ÷ ۱۰۱.۳ (kPa) × ۱۰۰

    = ۵.۷ درصد حجمی

     

    این محاسبه ارزش به خاطر سپردن دارد. حتی اگر منحنی فشار بخار مانند شکل بالا در دسترس نباشد، معمولاً برگه اطلاعات ایمنی (SDS) ارائه‌شده توسط تولیدکننده مواد شیمیایی، داده‌های فشار بخار را برای دماهای معمولی (۲۰ تا ۳۰ درجه سانتی‌گراد) شامل می‌شود که می‌توان از آنها برای محاسبه غلظت گاز استفاده کرد.

     

    ۲. نقطه اشتعال (Flash Point)

    نقطه اشتعال به کمترین دمایی اشاره دارد که در آن، غلظت بخار یک ماده در هوا به حدی می‌رسد که در صورت وجود منبع احتراق، قابلیت اشتعال پیدا می‌کند. این دما را می‌توان به عنوان دمایی تفسیر کرد که در آن، غلظت بخار قابل اشتعال به حد انفجاری پایین (LEL) می‌رسد. اگر نقطه اشتعال مایعی که بخار قابل اشتعال تولید می‌کند، پایین‌تر از دمای محیطی باشد که مایع در آن استفاده می‌شود، به دلیل خطر بالای آتش‌سوزی و انفجار، احتیاط زیادی در ارزیابی خطر اشتعال لازم است.

     

    ۳. نقطه خودسوزی (Ignition Point)

    این دما به کمترین دمایی اشاره دارد که یک ماده قابل اشتعال در هوا، به دلیل افزایش دمای خود ماده (و نه تماس موضعی با یک جسم داغ مانند جرقه الکتریکی، شعله یا سیم فلزی گداخته) به صورت خودبه‌خود مشتعل می‌شود. تولیدکنندگان تجهیزات الکتریکی ضد انفجار باید دستگاه‌ها را به گونه‌ای طراحی و تولید کنند که دمای سطحی تجهیزات که احتمال تماس با گاز یا بخار قابل اشتعال را دارد، از نقطه خودسوزی گاز یا بخار مربوطه تجاوز نکند.

    ۴-۱. خطرات گازهای سمی

    گازهای مورد استفاده یا تولیدشده به عنوان گازهای فرآیندی در صنایع مختلف، شامل گازهای سمی هستند که حتی در غلظت‌های بسیار کم می‌توانند آسیب‌های جدی به سلامت انسان وارد کنند یا حتی منجر به مرگ شوند.

     

    برخی گازها مانند **سولفید هیدروژن (H₂S)** و **آمونیاک (NH₃)** بوی مشخصی دارند که انسان می‌تواند حضور آن‌ها را تشخیص دهد. با این حال، حس بویایی انسان قادر نیست تعیین کند که آیا غلظت این گازها به سطوح خطرناک رسیده است یا خیر (به عنوان مثال، حد آستانه مجاز مواجهه شغلی برای H₂S موسوم به **TLV-TWA: 1 ppm** طبق استاندارد ACGIH 2018).

     

    **۱ ppm** معادل غلظتی است که با اضافه کردن تنها **یک قطره (۱ میلی‌لیتر = ۱ گرم یا ۱ سی‌سی)** از یک مایع سمی به یک مخزن بزرگ **۱۰۰۰ لیتری (۱ تن یا ۱ مترمکعب)** آب و مخلوط کردن کامل آن به دست می‌آید. فرض کنید این یک قطره (۱ ppm) سس سویا باشد. نه تنها تشخیص آن پس از مخلوط شدن به صورت بصری غیرممکن است، بلکه حتی با چشیدن نیز قابل تشخیص نخواهد بود. هرچند گازها با مایعات متفاوت هستند، بسیاری از گازهای سمی هم **بی‌رنگ** و هم **بی‌بو** هستند.

     

    یک نمونه از چنین گاز سمی، **مونوکسید کربن (CO)** است که گازی بالقوه کشنده بوده و می‌تواند در اثر احتراق ناقص بخاری‌های گازی در منازل تولید شود. این گاز گاهی اوقات به عنوان **قاتل خاموش** شناخته می‌شود، زیرا می‌تواند بدون آنکه تشخیص داده شود، باعث مسمومیت یا مرگ شود.

    ### **۵-۱. خطرات کمبود اکسیژن**

     

    اکسیژن ماده‌ای ضروری برای حفظ عملکرد بیولوژیکی انسان است. **کمبود اکسیژن (هیپوکسی)** تأثیرات جدی بر بدن، به‌ویژه مغز، می‌گذارد و وضعیتی بسیار خطرناک با نرخ مرگ‌ومیر بالا در محیط‌های کاری محسوب می‌شود.

    WhatsApp Image 2025 09 26 at 9.39.53 AM

    بررسی حوادث صنعتی مرتبط با کمبود اکسیژن در ژاپن نشان می‌دهد که بیشتر این موارد در بخش‌های **تولیدی و ساختمانی** رخ داده و سالانه منجر به تلفات متعددی می‌شود.

     

    **طبق آیین‌نامه پیشگیری از کمبود اکسیژن در قانون ایمنی و بهداشت صنعتی ژاپن:**

    – **شرایط کمبود اکسیژن** زمانی است که غلظت اکسیژن در هوا کمتر از ۱۸٪ باشد.

    – از دتکتورهای گاز برای اطمینان از حفظ غلظت اکسیژن بالاتر از ۱۸٪ استفاده می‌شود.

     

    ### **علائم کمبود اکسیژن:**

    – **۱۸٪ – ۱۶٪ اکسیژن:** افزایش تنفس، ضربان قلب سریع‌تر، اختلال در قضاوت و هماهنگی حرکتی.

    – **۱۶٪ – ۱۲٪ اکسیژن:** تنفس سنگین، گیجی، سردرد، خواب‌آلودگی، کاهش قدرت تفکر و حرکت.

    – **۱۲٪ – ۱۰٪ اکسیژن:** حالت تهوع، استفراغ، بیهوشی جزئی، کبودی لب‌ها و پوست.

    – **زیر ۱۰٪ اکسیژن:** بیهوشی، تشنج، آسیب مغزی، ایست تنفسی و مرگ در مدت‌زمان کوتاه.

     

    **هشدار:** در محیط‌های بسته یا فضاهای محدود (مانند مخازن، تونل‌ها، چاه‌ها) احتمال کاهش اکسیژن به‌دلیل واکنش‌های شیمیایی، جابجایی با گازهای دیگر یا مصرف اکسیژن وجود دارد. نظارت مستمر با دستگاه‌های سنجش اکسیژن و استفاده از تجهیزات تنفسی مناسب الزامی است.**

    البته، در ادامه ترجمه‌ی دقیق و روان متن موردنظر بدون هیچگونه افزودنی ارائه شده است:

     

    5-2. سه علت اصلی کمبود اکسیژن

    1. مصرف اکسیژن موجود در هوا
      علل اصلی مصرف اکسیژن:
      اکسیداسیون آهن و فلزات دیگر (ماسه آهن، لوله‌های فلزی، مخازن فلزی)،
      اکسیداسیون رنگ، مصرف زیستی اکسیژن (تنفس انسان‌ها و میکروارگانیسم‌ها)
    2. تخلیه یا ورود هوای کم‌اکسیژن
      هوای کم‌اکسیژن که به دلایل مختلفی ایجاد می‌شود، در صورتی که به‌دلیل شرایط کاری، روش‌های ساخت‌وساز یا شرایط آب‌وهوایی، تخلیه یا وارد مکان‌هایی با کمبود اکسیژن شود، می‌تواند موجب بی‌اکسیژنی گردد.
    3. تولید متان یا ورود گاز بی‌اثر
      کمبود اکسیژن می‌تواند ناشی از انتشار متان (که در طبیعت وجود دارد) یا نشت گازهای بی‌اثر (مانند نیتروژن، دی‌اکسید کربن، آرگون) از مخازن یا لوله‌ها در صنایع تولیدی باشد.

     

    5-3. اکسیژن بیش‌ازحد
    اگرچه اکسیژن برای عملکرد زیستی انسان ضروری است، اما قرارگیری مداوم در معرض غلظت‌ها یا فشارهای جزئی بالای اکسیژن می‌تواند منجر به مسمومیت با اکسیژن شود.
    مسمومیت با اکسیژن باعث تشنج عمومی و از دست دادن هوشیاری می‌شود و در بدترین حالت، منجر به مرگ می‌گردد.
    در محیط‌هایی که امکان بروز اکسیژن بیش‌ازحد وجود دارد، باید غلظت گازها نه‌فقط برای کمبود اکسیژن (کمتر از ۱۸٪)، بلکه برای جلوگیری از غلظت‌های بیش‌ازحد نیز پایش شود.

    البته، در ادامه ترجمه‌ی دقیق و روان متن خواسته‌شده بدون هیچ‌گونه افزودنی آورده شده است:

     

    مناطق معمولی که نیاز به تشخیص گاز دارند
    6-1. بازار دستگاه‌های گازسنج
    بازار دستگاه‌های گازسنج شامل تمامی بازارهایی است که در آن‌ها از گاز استفاده می‌شود.

    1. آزمایشگاه‌ها، دانشگاه‌ها، بیمارستان‌ها
      مراکز تحقیقاتی که از طیف گسترده‌ای از گازها، از جمله گازهای قابل اشتعال و سمی استفاده می‌کنند، تدابیری برای ایمنی کارکنان تحقیقاتی اتخاذ می‌کنند؛ مانند تشخیص سریع نشت گاز از طریق پایش محیط با استفاده از گازسنج‌های ثابت شرکت Riken Keiki.
      علاوه بر گازسنج‌ها، سیستم‌های تحلیلی که قادر به انجام هم‌زمان تحلیل پراش اشعه ایکس (XRD) و فلورسانس اشعه ایکس (XRF) در محل هستند نیز برای کاربردهایی مانند تحقیقات روی آثار فرهنگی غیرقابل‌انتقال مورد استفاده قرار می‌گیرند.
    2. صنعت الکترونیک
      کارخانه‌های تولید نیمه‌رساناها و پنل‌های LCD از گازهایی موسوم به گازهای مواد ویژه (گازهای بسیار سمی و قابل اشتعال) مانند سیلان، آرسین و فسفین استفاده می‌کنند.
      در مورد این گازها، نشت در غلظت‌های بسیار پایین (چند ppm تا چند ده ppm) نیز غیرقابل‌قبول است.
      کارخانه‌های تولید نیمه‌رساناها و پنل‌های LCD ممکن است صدها تا هزاران دستگاه گازسنج Riken Keiki برای محافظت از کارکنان در برابر نشت گاز نصب کرده باشند.
      این دستگاه‌ها مجهز به حسگرهای روش الکترولیز پتانسیواستاتیکی هستند که قادر به تشخیص نشت گاز در حد چند ppm می‌باشند.

     

    1. صنعت فولاد
      گازهایی که به‌عنوان محصولات جانبی در فرآیندهای تولید فولاد (گاز کک، گاز کوره بلند، گاز مبدل) تولید می‌شوند، دارای مقادیر زیادی هیدروژن و مونوکسید کربن هستند.
      این گازها به‌عنوان سوخت برای تولید برق در کارخانه‌های فولاد مجدداً مورد استفاده قرار می‌گیرند.
      گازسنج‌های قابل‌حمل Riken Keiki کارکنان داخل کارخانه‌های فولاد را در برابر خطرات انفجار و مسمومیت محافظت می‌کنند.

     

    1. صنعت پالایش نفت و پتروشیمی
      صنعت پالایش نفت و پتروشیمی در فرآیندهای تولید خود با طیف گسترده‌ای از گازهای قابل اشتعال و سمی سروکار دارد.
      گازسنج‌های ثابت و قابل‌حمل Riken Keiki در کاربردهایی مانند تشخیص نشت گازهای سمی و قابل اشتعال از تجهیزات و لوله‌ها، مدیریت فرآیند و اندازه‌گیری محیط کار مورد استفاده قرار می‌گیرند.
      پایشگرهای ثابت گازهای سمی برای مدیریت گازهای سمی در مرزهای کارخانه نیز به‌طور فزاینده‌ای مورد استفاده قرار می‌گیرند
    2. مناطق آتشفشانی و چشمه‌های آب گرم
      گازهای آتشفشانی در نزدیکی دهانه‌های آتشفشان و در مناطقی که چشمه‌های آب گرم تخلیه می‌شوند، تولید می‌گردند.
      این گازهای آتشفشانی حاوی گازهای سمی مانند دی‌اکسید گوگرد و سولفید هیدروژن هستند که در صورت استنشاق برای انسان مضرند.
      غلظت این گازها به‌طور مداوم به‌دلیل فعالیت‌های آتشفشانی و عوامل دیگر تغییر می‌کند.
      دستگاه‌های گازسنج تخصصی برای پایش شبانه‌روزی غلظت دی‌اکسید گوگرد و سولفید هیدروژن به کار می‌روند تا از کارکنان و گردشگران محافظت شود.

     

    1. صنعت مواد غذایی
      در صنعت مواد غذایی، نیتروژن و دی‌اکسید کربن در فرآیند بسته‌بندی برای جلوگیری از اکسید شدن غذا مورد استفاده قرار می‌گیرند.
      از آنجا که این گازها خفه‌کننده هستند، گازسنج‌های اکسیژن تخصصی در کارخانه‌های مواد غذایی نصب می‌شوند تا از کارکنان در برابر بی‌اکسیژنی محافظت کنند.

     

    1. صنعت ساخت‌وساز
      کار در حفاری‌های زیرزمینی برای ساخت تونل‌ها و همچنین کار درون منهول‌ها می‌تواند کارکنان را در معرض تولید سولفید هیدروژن و شرایط کمبود اکسیژن قرار دهد؛ این وضعیت ناشی از باکتری‌های مصرف‌کننده اکسیژن موجود در لایه‌های زیرزمینی است.
      گازسنج‌های قابل‌حمل اکسیژن و سولفید هیدروژن از کارکنان در برابر خطرات ناشی از کمبود اکسیژن و مسمومیت با سولفید هیدروژن محافظت می‌کنند.
    2. آتش‌نشانی و امداد و نجات
      صحنه‌های آتش‌سوزی و حوادث، کارکنان را در معرض خطرات مختلفی قرار می‌دهند؛ از جمله انفجار ناشی از گازهای قابل اشتعال، کمبود اکسیژن، مسمومیت با مونوکسید کربن در اثر احتراق ناقص، و گازهای سمی مانند سولفید هیدروژن.
      گازسنج‌های شخصی چهارگازه برای پایش هم‌زمان چهار گاز مختلف استفاده می‌شوند. این دستگاه‌ها برای موقعیت‌هایی که نوع دقیق گازهای خطرناک ناشناخته است، بسیار مناسب هستند.

     

    1. حمل‌ونقل دریایی و کشتی‌سازی
      کشتی‌هایی که مقادیر زیادی نفت خام، LNG یا LPG حمل می‌کنند، با خطر نشت گازهای قابل اشتعال از مخازن بار مواجه هستند.
      گازسنج‌های ثابت تخصصی برای پایش نشت گاز در این کشتی‌ها به‌کار می‌روند. این دستگاه‌ها امکان شناسایی سریع نشت‌ها را فراهم کرده و از وقوع انفجار و آلودگی دریایی جلوگیری می‌کنند.
      همچنین، گازسنج‌های قابل‌حمل توسط کارکنان در حین انجام عملیات ساخت‌وساز پوشیده می‌شوند تا آن‌ها را در برابر کمبود خطرناک اکسیژن و مسمومیت با گازهای سمی محافظت کنند.

     

    1. هوافضا
      سوخت موشک‌ها حاوی هیدروژن (گاز قابل اشتعال و بسیار انفجاری) و هیدرازین (گاز سمی برای انسان) است.
      پایش این گازها برای ایمنی کاملاً ضروری است.
      گازسنج‌های ضدانفجار در مکان‌هایی که خطر انفجار بالا وجود دارد، مانند مناطقی که سوخت موشک با آن‌ها سروکار دارد، برای اطمینان از ایمنی استفاده می‌شوند.

    فناوری‌های تشخیص گاز
    7-1. فناوری‌های حسگر گاز
    برای مواجهه با محیط‌ها و انواع گازهای متنوع در طیف گسترده‌ای از صنایع، فناوری‌های مختلف حسگر گاز توسعه یافته‌اند.
    در این بخش، ۱۳ نوع از رایج‌ترین فناوری‌هایی که معمولاً در صنعت استفاده می‌شوند معرفی می‌گردند:

    1. روش احتراق کاتالیستی
    2. روش جدید کاتالیستی سرامیکی
    3. روش نیمه‌رسانا
    4. روش نیمه‌رسانای سیم داغ
    5. روش رسانش گرمایی
    6. روش الکترولیز پتانسیواستاتیکی
    7. روش الکترود با غشای جداکننده
    8. روش سلول گالوانیکی با غشای نفوذپذیر
    9. روش مادون قرمز غیرپراکنشی (NDIR)
    10. روش تداخل‌سنجی
    11. روش نوار شیمیایی
    12. آشکارساز یونش نوری (PID)
    13. روش آشکارسازی ذرات ناشی از پیرولیز

    7-2. روش احتراق کاتالیستی

    1. توضیح مختصر

    این حسگر بر پایه گرمای تولیدشده از سوزاندن گاز قابل اشتعال روی کاتالیست اکسیداسیون، گاز را شناسایی می‌کند. این حسگر رایج‌ترین حسگر گاز است که به‌طور خاص برای گازهای قابل اشتعال طراحی شده است.

    WhatsApp Image 2025 09 26 at 9.39.54 AM

    1. ساختار و اصول عملکرد

    [ساختار]
    این حسگر از یک المان آشکارساز و یک المان جبرانی تشکیل شده است.
    المان آشکارساز شامل سیم پیچ فلز گران‌بها (مانند پلاتین) و کاتالیست اکسیدکننده – ماده‌ای فعال در برابر گاز قابل اشتعال – است که همراه با یک پایه آلومینا روی سیم پخته (سینتر) شده‌اند. این المان در واکنش با هر گاز قابل شناسایی می‌سوزد.
    المان جبرانی شامل سیم پیچ فلز گران‌بها و شیشه – ماده‌ای غیرفعال در برابر گاز قابل اشتعال – است که همراه با پایه آلومینا روی سیم پخته شده‌اند. این المان اثرات محیط را تصحیح می‌کند.

    [اصول عملکرد]
    سیم پیچ فلز گران‌بها، المان آشکارساز را تا دمای ۳۰۰ تا ۴۵۰ درجه سانتی‌گراد گرم می‌کند. سپس گاز قابل اشتعال روی سطح المان آشکارساز می‌سوزد و دمای آن افزایش می‌یابد.
    با تغییر دما، مقاومت سیم پیچ فلز گران‌بها – که بخشی از المان است – تغییر می‌کند. این تغییر مقاومت تقریباً متناسب با غلظت گاز است.
    مدار پل نشان‌داده‌شده در شکل سمت راست به حسگر اجازه می‌دهد تغییر مقاومت را به ولتاژ تبدیل کرده و از آن برای تعیین غلظت گاز استفاده کند.

    حسگر ثابت –
    دسته: حالت جامد
    گاز قابل شناسایی: گازهای قابل اشتعال

     

     

    ویژگی‌ها

    O ویژگی‌های خروجی:
    سیم پیچ فلز گران‌بها که منبع حرارت است، ضریب مقاومت وابسته به دما را به‌صورت خطی تغییر می‌دهد.
    در محدوده غلظت کمتر از حد انفجار (LEL)، واکنش احتراقی متناسب با غلظت گاز است.
    در این محدوده، خروجی حسگر به‌آرامی متناسب با تغییرات غلظت گاز تغییر می‌کند.

    WhatsApp Image 2025 09 26 at 9.39.54 AM1

    پاسخ‌دهی:
    گرمای احتراق تولیدشده روی سطح المان آشکارساز به سیم پیچ فلز گران‌بها منتقل شده و مقاومت مدار پل را تغییر می‌دهد و سپس به سیگنال تبدیل می‌گردد.

    WhatsApp Image 2025 09 26 at 9.39.55 AM

    با نرخ واکنش بالا، این حسگر در پاسخ‌دهی، دقت و قابلیت تکرار عملکرد بسیار خوبی دارد.

    O ویژگی‌های دما و رطوبت:
    مواد به‌کاررفته در اجزای حسگر دارای مقاومت الکتریکی بالا هستند و کمتر تحت تأثیر دما و رطوبت محیط استفاده قرار می‌گیرند، بنابراین قرائت‌ها تقریباً ثابت باقی می‌مانند.

    WhatsApp Image 2025 09 26 at 9.39.55 AM1

    توسعه کاتالیست:
    المان آشکارساز از کاتالیستی استفاده می‌کند که واکنش احتراقی را تسهیل می‌کند.
    این کاتالیست به‌طور اختصاصی برای حسگرهای گاز توسعه یافته و با بهره‌گیری از دانش فنی خاص طراحی شده است، که پایداری بلندمدت را فراهم می‌کند.

     

    ۷–۴. تشخیص گاز با دتکتورهای گاز نیمه‌رسانا

    حسگر ثابت

    **۱. شرح مختصر دتکتورهای گاز نیمه‌رسانا

    این حسگر از یک نیمه‌رسانای اکسید فلزی استفاده می‌کند که مقاومت آن در تماس با گاز قابل تشخیص تغییر می‌کند. حسگر این تغییر مقاومت را به‌عنوان غلظت گاز تشخیص می‌دهد. این یک حسگر همه‌کاره است که انواع گازها از گازهای سمی تا گازهای قابل اشتعال را شناسایی می‌کند. 

     

    **۲. ساختار و اصول کار دتکتورهای گاز نیمه‌رسانا

    حسگر شامل یک سیم گرم‌کن و یک نیمه‌رسانای اکسید فلزی         تشکیل‌شده روی یک لوله آلومینا است. دو الکترود طلا        در دو انتهای لوله برای اندازه‌گیری مقاومت نیمه‌رسانا تعبیه شده‌اند

    **[ساختار دتکتورهای گاز نیمه‌رسانا

    حسگر شامل یک سیم گرم‌کن و یک نیمه‌رسانای اکسید فلزی (SnO₂) تشکیل‌شده روی یک لوله آلومینا است. دو الکترود طلا (Au) در دو انتهای لوله برای اندازه‌گیری مقاومت نیمه‌رسانا تعبیه شده‌اند. 

    WhatsApp Image 2025 09 26 at 9.39.55 AM2

     

    **[اصول کار دتکتورهای گاز نیمه‌رسانا

    سیم گرم‌کن، سطح نیمه‌رسانای اکسید فلزی را تا ۴۰۰–۳۵۰°C گرم می‌کند. با جذب اکسیژن هوا روی این سطح به‌صورت O و O₂، نیمه‌رسانا مقاومت ثابتی حفظ می‌کند. سپس، گاز متان یا مشابه آن با سطح تماس یافته و جذب شیمیایی می‌شود. این گاز توسط یون‌های O اکسید شده و تجزیه می‌شود. واکنش روی سطح حسگر به‌صورت زیر است: 

     

    CH₄ + ۴O⁻ → CO₂ + ۲H₂O + ۸e⁻ 

    WhatsApp Image 2025 09 26 at 9.39.56 AM

    به‌طور خلاصه، گاز متان روی سطح حسگر جذب شده و اکسیژن جذب‌شده را جدا می‌کند. این امر الکترون‌های آزاد درون حسگر را افزایش داده و مقاومت را کاهش می‌دهد. حسگر با اندازه‌گیری تغییر مقاومت، غلظت گاز را تعیین می‌کند. 

     

    **۳. ویژگی‌های دتکتورهای گاز نیمه‌رسانا 

    **ویژگی‌های خروجی دتکتورهای گاز نیمه‌رسانا

    حسگر تغییرات مقاومت نیمه‌رسانا را تشخیص می‌دهد، یعنی حتی غلظت‌های کم (در سطح ppm) که توسط حسگرهای سرامیکی جدید قابل تشخیص نیستند را نیز شناسایی می‌کند. این حسگر برای غلظت‌های کم بسیار حساس بوده و سطح خروجی بالایی دارد. 

    WhatsApp Image 2025 09 26 at 9.39.56 AM1

    **تشخیص گازهای سمی در دتکتورهای گاز نیمه‌رسانا

    از آنجا که در اصل، مقاومت با تغییر تعداد الکترون‌ها و تحرک آن‌ها تغییر می‌کند، این حسگر طیف وسیعی از گازها از جمله گازهای سمی که گرمای احتراق کمتری تولید می‌کنند را تشخیص می‌دهد. 

     

    **ویژگی‌های پیری دتکتورهای گاز نیمه‌رسانا

    حسگر در بلندمدت پایداری خود را حفظ کرده و عمر طولانی دارد. در مقایسه با حسگرهای مبتنی بر احتراق کاتالیستی، این نوع حسگر مقاومت بالایی در برابر سمیت و شرایط سخت جوی دارد. 

     

    **انتخاب‌پذیری گاز در دتکتورهای گاز نیمه‌رسانا

    با افزودن ناخالصی به ماده نیمه‌رسانا، اثر تداخل تغییر می‌کند. این ویژگی به حسگر اجازه می‌دهد تا برخی گازها را به‌صورت انتخابی تشخیص دهد.

     

     

     

    ۷-۵.تشخیص گاز از طریق روش نیمه‌هادی نوع سیم داغ

     

    سنسور ثابت

    سنسور قابل حمل نیمه‌هادی نوع سیم داغ

     

    ۱. شرح مختصر از دتکتور گاز نیمه‌هادی نوع سیم داغ

     

    این سنسور از یک نیمه‌هادی اکسید فلزی استفاده می‌کند که مقاومت آن در تماس با گاز قابل تشخیص تغییر می‌کند. سنسور این تغییر مقاومت را به عنوان غلظت گاز تشخیص می‌دهد. این یک سنسور گاز با حساسیت بالا برای غلظت‌های کم است.

     

    ۲. ساختار و اصول  دتکتور گاز نیمه‌هادی نوع سیم داغ

     

    [ساختار]

    سنسور از یک المان تشخیصی تشکیل شده است که شامل یک سیم پیچ از جنس فلز گران‌بها (مثلاً پلاتین) و یک نیمه‌هادی اکسید فلزی پخته شده روی سیم پیچ است، و یک المان جبرانی که ماده‌ای غیرفعال در برابر گازهای قابل تشخیص روی آن پخته شده است.

    WhatsApp Image 2025 09 26 at 9.39.57 AM

    [اصول  عملکرد دتکتور گاز نیمه‌هادی نوع سیم داغ

    WhatsApp Image 2025 09 26 at 9.39.57 AM1

    مقاومت (R) المان تشخیصی، ترکیبی از مقاومت (RS) نیمه‌هادی و مقاومت (RH) سیم پیچ فلز گران‌بها است. المان تشخیصی توسط سیم پیچ فلز گران‌بها تا ۳۰۰°C تا ۴۰۰°C گرم می‌شود و مقاومت ثابتی را حفظ می‌کند. سپس، گاز متان یا مشابه با المان تشخیصی تماس پیدا می‌کند و اکسیژن جذب شده روی سطح نیمه‌هادی اکسید فلزی را جدا می‌کند. این امر تعداد الکترون‌های آزاد در داخل نیمه‌هادی را افزایش داده و مقاومت نیمه‌هادی را کاهش می‌دهد. در نتیجه مقاومت کل المان تشخیصی کاهش می‌یابد. با تشخیص تغییر مقاومت توسط مدار پل، سنسور غلظت گاز را تعیین می‌کند.

     

    رده جامد

    گاز قابل تشخیص

     

    ۳. ویژگی‌های دتکتور گاز نیمه‌هادی نوع سیم داغ

     

    ویژگی‌های خروجی  دتکتور گاز نیمه‌هادی نوع سیم داغ

    WhatsApp Image 2025 09 26 at 9.39.57 AM2

    سنسور تغییرات مقاومت نیمه‌هادی را تشخیص می‌دهد، یعنی حتی غلظت‌های کم (سطح ppm) که توسط سنسورهای سرامیکی جدید قابل تشخیص نیستند را نیز تشخیص می‌دهد.

     

     

     

    کوچک‌سازی و صرفه‌جویی در انرژی  در دتکتور گاز نیمه‌هادی نوع سیم داغ

     

    سیم پیچ فلز گران‌بها برای گرم‌کن را می‌توان کوچک‌تر کرد تا سنسوری کوچکتر با مصرف انرژی کمتر فراهم شود.

     

    ویژگی‌های پیری  در دتکتور گاز نیمه‌هادی نوع سیم داغ

     

    سنسور در بلندمدت پایداری خود را حفظ می‌کند و عمر طولانی دارد. در مقایسه با سنسورهای مبتنی بر احتراق کاتالیستی، این نوع سنسور مقاومت بالایی در برابر سمیت و جو شدید دارد.

     

    انتخاب‌پذیری گاز  در دتکتور گاز نیمه‌هادی نوع سیم داغ

     

    با افزودن یک ناخالصی به نیمه‌هادی اکسید فلزی، اثر تداخل تغییر می‌کند. این ویژگی به سنسور اجازه می‌دهد تا برخی گازها را به صورت انتخابی تشخیص دهد.

     

     

    دتکتور گاز رسانائی گرمائی

    1. توضیح مختصر دتکتور گاز رسانائی گرمائی

     

    این دتکتور با تشخیص تفاوت در رسانایی گرمایی، غلظت گاز را تعیین می‌کند. این یک دتکتور اثبات‌شده برای گازهای قابل اشتعال است که به‌طور مؤثر گازهای با غلظت بالا را تشخیص می‌دهد.

     

    1. ساختار و اصول دتکتور گاز رسانائی گرمائی

    WhatsApp Image 2025 09 26 at 9.39.58 AM

    [ساختار  دتکتور گاز رسانائی گرمائی

    این دتکتور از یک المان تشخیص و یک المان جبران تشکیل شده است. المان‌های تشخیص و جبران در دو نوع موجود هستند: یکی شامل یک سیم‌پیچ پلاتین و مخلوطی از شیشه (یک ماده غیرفعال در برابر گاز قابل اشتعال) و یک پایه آلومینا است که روی سیم‌پیچ پخته شده است، و دیگری شامل یک سیم‌پیچ و یک فلز غیرفعال یا مشابه است که روی سیم‌پیچ پوشش داده شده است. المان تشخیص به گونه‌ای طراحی شده است که گازهای قابل تشخیص با آن تماس پیدا کنند. المان جبران محصور شده است تا هیچ گاز قابل تشخیصی با آن تماس نداشته باشد.

     

    [اصول دتکتور گاز رسانائی گرمائی

    WhatsApp Image 2025 09 26 at 9.39.58 AM1

    سیم‌پیچ پلاتین، المان تشخیص را تا 200 تا 500 درجه سانتی‌گراد گرم می‌کند. سپس، یک گاز قابل تشخیص با المان تشخیص تماس پیدا می‌کند و به دلیل رسانایی گرمایی خاص گاز، شرایط اتلاف گرما را تغییر می‌دهد و دمای المان تشخیص را افزایش می‌دهد. با این تغییر دما، مقاومت سیم‌پیچ پلاتین، که بخشی از المان است، تغییر می‌کند. تغییر مقاومت تقریباً متناسب با غلظت گاز است.

     

    با تشخیص تغییر مقاومت توسط مدار پل، دتکتور غلظت گاز را تعیین می‌کند.

     

    1. ویژگی‌های دتکتور گاز رسانائی گرمائی

     

    ویژگی‌های خروجی  دتکتور گاز رسانائی گرمائی

     

    از آنجا که دتکتور تغییرات مقاومت سیم‌پیچ پلاتین را تشخیص می‌دهد، خروجی تا رسیدن به صد درصد حجمی تقریباً متناسب با غلظت است. این دتکتور برای تشخیص گازهای با غلظت بالا مناسب است.

    WhatsApp Image 2025 09 26 at 9.39.59 AM

    تشخیص در شرایط بی‌اکسیژن  دتکتور گاز رسانائی گرمائی

    WhatsApp Image 2025 09 26 at 9.39.59 AM1

    از آنجا که دتکتور تغییرات رسانایی گرمایی را تشخیص می‌دهد، می‌تواند گازها را حتی در جو بی‌اکسیژن نیز تشخیص دهد. اما گازهایی با تفاوت کوچک در رسانایی گرمایی با گاز مرجع را تشخیص نمی‌دهد.

     

    دتکتور به‌صورت فیزیکی تغییرات رسانایی گرمایی گاز را تشخیص می‌دهد و شامل واکنش شیمیایی مانند واکنش احتراق نیست. این بدان معناست که با تخریب یا مسمومیت کاتالیزور ارتباطی ندارد و پایداری بلندمدت را فراهم می‌کند.

     

    تشخیص گازهای غیرقابل اشتعال  دتکتور گاز رسانائی گرمائی

     

    از آنجا که دتکتور از رسانایی گرمایی خاص گاز استفاده می‌کند، حتی گازهای غیرقابل اشتعال با تفاوت زیاد در رسانایی گرمایی، مانند آرگون، نیتروژن و دی‌اکسید کربن با غلظت بالا را نیز تشخیص می‌دهد.

     

     

     

     

     

    ۷-۷. روش الکترولیز پتانسیواستاتیک

     

     

    ۱. شرح مختصر دتکتور گاز الکترولیز پتانسیواستاتیک

    WhatsApp Image 2025 09 26 at 9.39.59 AM2

    این دتکتور گاز قابل تشخیص را با استفاده از یک الکترود در پتانسیل ثابت الکترولیز می‌کند تا جریان ایجاد شود و سپس با اندازه‌گیری جریان، غلظت گاز را تعیین می‌نماید. این دتکتور گاز برای تشخیص گازهای سمی بسیار مناسب است. می‌توان پتانسیل خاصی را برای تشخیص گاز خاصی تنظیم کرد.

     

    ۲. ساختار و اصول  دتکتور گاز الکترولیز پتانسیواستاتیک

    [ساختار دتکتور گاز الکترولیز پتانسیواستاتیک

    دتکتور از یک الکترود (الکترود عمل) همراه با یک غشاء نفوذپذیر گاز و کاتالیزور (مثل طلا یا پلاتین)، الکترود مرجع و الکترود مقابل تشکیل شده که درون محفظه‌ای پلاستیکی پر از محلول الکترولیت قرار گرفته‌اند.

     

    [اصول عملکرد دتکتور گاز الکترولیز پتانسیواستاتیک

    دتکتور از یک مدار پتانسیواستاتیک برای ثابت نگه داشتن پتانسیل بین الکترود عمل و الکترود مرجع استفاده می‌کند. الکترود عمل گاز قابل تشخیص را مستقیماً الکترولیز می‌کند. اگر گاز قابل تشخیص H2S باشد، واکنش‌های زیر رخ می‌دهد:

    الکترود عمل: H2S + 4H2O → H2SO4 + 8H+ + 8e

    الکترود مقابل: 2O2 + 8H+ + 8e → 4H2O

    جریان تولیدشده متناسب با غلظت گاز است. با اندازه‌گیری جریان بین الکترود عمل و الکترود مقابل، دتکتور غلظت گاز را تعیین می‌کند.

     

    ۳. ویژگی‌های دتکتور گاز الکترولیز پتانسیواستاتیک

    ویژگی‌های خروجی دتکتور گاز الکترولیز پتانسیواستاتیک

    WhatsApp Image 2025 09 26 at 9.40.00 AM

    غلظت گاز متناسب با مقدار جریان است. دتکتور مقدار جریان را بدون تغییر خروجی می‌دهد و بنابراین غلظت گاز متناسب با خروجی دتکتور است.

     

    واکنش‌دهی  دتکتور گاز الکترولیز پتانسیواستاتیک

    WhatsApp Image 2025 09 26 at 9.40.00 AM1

    منحنی پاسخ همانطور که در شکل سمت راست نشان داده شده است. دتکتور با استفاده از واکنش کاتالیزوری گاز را به جریان تبدیل می‌کند. از آنجا که H2S کاتالیزور الکترود را تغییر نمی‌دهد، دتکتور از دقت و تکرارپذیری بالایی برخوردار است.

     

    ویژگی‌های پیری  دتکتور گاز الکترولیز پتانسیواستاتیک

    تقریباً تا دو سال، حساسیت دتکتور در سطح حدود ۸۰٪ حساسیت اولیه باقی می‌ماند. از آنجا که رطوبت تأثیر جزئی بر حساسیت دارد، ممکن است خوانش بسته به فصل تغییر کند.

     

    ویژگی‌های دمای دتکتور گاز الکترولیز پتانسیواستاتیک

    WhatsApp Image 2025 09 26 at 9.40.01 AM

    با خوانش تقریباً پایدار در دماهای بالا، حساسیت دتکتور با کاهش دما ممکن است کاهش یابد. حتی در ۰°C، حساسیت دتکتور کمتر از ۸۰٪ نخواهد شد. با انجام تصحیح دما، نوسانات خوانش به حداقل می‌رسد.

    WhatsApp Image 2025 09 26 at 9.40.01 AM1

    ۷-۸. روش تشخیص گاز با دتکتور گاز با الکترود با غشای جداکننده

    ۱. شرح مختصر  دتکتور گاز با الکترود با غشای جداکننده

    بر اساس اصول دتکتور پایه‌گذاری شده بر الکترولیز پتانسیواستاتیک، این دتکتور با یک فیلم نفوذپذیر گاز (غشای جداکننده) و یک الکترود عمل کاملاً جدا از هم ساختار یافته است. این یک دتکتور گاز سمی با انتخاب‌پذیری عالی است.

    WhatsApp Image 2025 09 26 at 9.40.01 AM1

    . ساختار و اصول  دتکتور گاز با الکترود با غشای جداکننده

    [ساختار دتکتور گاز با الکترود با غشای جداکننده

    دتکتور با یک الکترود عمل – یک الکترود فلزی با یک فیلم نفوذپذیر گاز که روی آن قرار گرفته – همراه با الکترودهای مرجع و مقابل ساختار یافته است. این الکترودها در یک محفظه پلاستیکی پر از محلول الکترولیت قرار دارند. بین الکترود عمل و فیلم، یک لایه بسیار نازک از محلول الکترولیت وجود دارد.

     

    [اصول دتکتور گاز با الکترود با غشای جداکننده

    یک گاز قابل تشخیص از طریق فیلم نفوذپذیر گاز عبور کرده و با یون‌های موجود در محلول الکترولیت واکنش می‌دهد که هالوژن تولید می‌کند. اگر گاز قابل تشخیص Cl باشد، واکنش زیر رخ می‌دهد:

    Cl2 + 2I- → 2Cl- + I2

    I2 تولید شده توسط این واکنش در الکترود عمل کاهش می‌یابد، باعث می‌شود جریانی از مدار عبور کند. از آنجا که این جریان متناسب با غلظت گاز است، دتکتور مقدار جریان را برای تعیین غلظت گاز اندازه می‌گیرد. گاز قابل تشخیص قبل از واکنش با الکترود عمل با محلول الکترولیت واکنش می‌دهد و بنابراین هیچ تداخلی با گازهایی که با محلول الکترولیت واکنش نمی‌دهند رخ نمی‌دهد. این ویژگی به دتکتور انتخاب‌پذیری عالی می‌بخشد.

     

     

    ۳. ویژگی‌ها ی دتکتور گاز با الکترود با غشای جداکننده

    ویژگی‌های خروجی  دتکتور گاز با الکترود با غشای جداکننده

    غلظت گاز متناسب با مقدار جریان است. دتکتور مقدار جریان را بدون هیچ تغییری خروجی می‌دهد و بنابراین غلظت گاز متناسب با خروجی دتکتور است.

    WhatsApp Image 2025 09 26 at 9.40.02 AM

    پاسخ‌دهی  دتکتور گاز با الکترود با غشای جداکننده

    دتکتور به سرعت پاسخ می‌دهد. از آنجا که الکترودها یا محلول الکترولیت به ندرت توسط گاز کلر خورده می‌شوند، دتکتور از دقت و تکرارپذیری عالی برخوردار است.

    WhatsApp Image 2025 09 26 at 9.40.02 AM1

    ویژگی‌های پیری  دتکتور گاز با الکترود با غشای جداکننده

    عملکرد دتکتور با گذشت زمان کاهش نمی‌یابد و تقریباً هیچ تغییری در خروجی مشاهده نمی‌شود. با این حال، اگر فیلم نفوذپذیر گاز به دلیل چسبیدن ذرات خارجی، نفوذپذیری گاز را از دست بدهد، این ممکن است منجر به کاهش خروجی شود.

     

    ویژگی‌های دما و رطوبت  دتکتور گاز با الکترود با غشای جداکننده

    WhatsApp Image 2025 09 26 at 9.40.02 AM2

    دماهای بالا تقریباً هیچ تأثیری بر خروجی ندارند در حالی که دماهای پایین احتمالاً خروجی را کاهش می‌دهند. حتی در دمای ۰ درجه سانتی‌گراد، دتکتور حساسیت خود را در سطحی نه کمتر از ۸۰٪ حفظ می‌کند. با انجام تصحیحات دما، نوسانات قرائت به حداقل می‌رسد. خروجی تحت تأثیر رطوبت قرار نمی‌گیرد.

     

    ۷-۹. روش تشخیص گاز با دتکتور گاز با سلول گالوانیک غشایی

     

    ۱. شرح مختصر  دتکتور گاز با سلول گالوانیک غشایی

     

     

    این دتکتور ساده و سنتی بر اساس اصول سلول‌ها عمل می‌کند. این دتکتور بدون نیاز به منبع تغذیه خارجی، پایداری بلندمدت دارد.

     

    ۲. ساختار و اصول  دتکتور گاز با سلول گالوانیک غشایی

     

     

    [ساختار دتکتور گاز با سلول گالوانیک غشایی

    WhatsApp Image 2025 09 26 at 9.40.03 AM

    دتکتور از یک کاتد (فلز گران‌بها) و آند (سرب) قرارگرفته در یک محلول الکترولیتی تشکیل شده است. یک غشای جداساز به سطح خارجی کاتد چسبیده است. با اتصال کاتد و آند از طریق یک مقاومت ثابت، مقدار ولتاژ خروجی تولید می‌شود.

     

    [اصول دتکتور گاز با سلول گالوانیک غشایی

     

     

    اکسیژن از غشای جداساز عبور کرده و در کاتد کاهش می‌یابد. همزمان در آند، سرب در محلول الکترولیتی حل می‌شود (اکسید می‌شود). واکنش‌های زیر در الکترودها رخ می‌دهد:

    کاتد: O2 + 2H2O + 4e → 4OH

    آند: 2Pb → 2Pb2+ + 4e

     

    جریان ناشی از واکنش کاهش، توسط مقاومت به ولتاژ تبدیل شده و از ترمینال خروجی خارج می‌شود. خروجی دتکتور متناسب با غلظت اکسیژن (فشار جزئی) است.

     

    ۳. ویژگی‌های دتکتور گاز با سلول گالوانیک غشایی

     

     

    ویژگی‌های خروجی  دتکتور گاز با سلول گالوانیک غشایی

    WhatsApp Image 2025 09 26 at 9.40.04 AM

    غلظت اکسیژن با مقدار جریان متناسب است. دتکتور مقدار جریان را به ولتاژ تبدیل کرده و سپس آن را خروجی می‌دهد. بنابراین، خروجی دتکتور در محدوده ۰ تا ۱۰۰٪ با غلظت اکسیژن متناسب است.

     

    سرعت پاسخ  دتکتور گاز با سلول گالوانیک غشایی

    WhatsApp Image 2025 09 26 at 9.40.05 AM

    با سرعت پاسخ بالا، این دتکتور از دقت و تکرارپذیری بالایی برخوردار است.

     

     

     

    ویژگی‌های پیری

    با عمر طولانی، این دتکتور می‌تواند به مدت دو تا سه سال مورد استفاده قرار گیرد.

     

    ویژگی‌های دما و رطوبت  دتکتور گاز با سلول گالوانیک غشایی

    WhatsApp Image 2025 09 26 at 9.40.05 AM1

    دتکتور از یک ترمیستور داخلی برای جبران دمایی استفاده می‌کند، بنابراین خوانش تقریباً به دما وابسته نیست.

    ۷-۱۰.تشخیص گاز به  روش مادون قرمز غیرپاشنده

    ۱. شرح مختصر  دتکتور مادون قرمز غیرپاشنده

    بر اساس این واقعیت که بسیاری از گازها اشعه مادون قرمز را جذب می‌کنند، این دتکتور نور مادون قرمز را به سلول اندازه‌گیری اعمال می‌کند تا تغییرات نور مادون قرمز ناشی از جذب گاز قابل تشخیص را شناسایی کند. این روش تمام نور مادون قرمز در محدوده طول‌موج خاصی را بدون تفکیک (پاشش) نور مادون قرمز بر اساس طول‌موج، به‌صورت یکپارچه تشخیص می‌دهد. WhatsApp Image 2025 09 26 at 9.40.06 AM

    . ساختار و اصول  دتکتور مادون قرمز غیرپاشنده

    [ساختار دتکتور مادون قرمز غیرپاشنده

    این دتکتور از یک منبع نور مادون قرمز و یک سنسور مادون قرمز تشکیل شده است که بین آن‌ها یک سلول اندازه‌گیری و یک فیلتر نوری قرار گرفته است. منبع نور مادون قرمز، نور را ساطع می‌کند که از طریق سلول اندازه‌گیری و فیلتر نوری عبور کرده و توسط سنسور مادون قرمز تشخیص داده می‌شود. فیلتر نوری به طول‌موج‌های مادون قرمز که توسط گاز قابل تشخیص جذب می‌شوند، اجازه عبور انتخابی می‌دهد.

     

    [اصول عملکرد دتکتور مادون قرمز غیرپاشنده

    یک گاز قابل تشخیص وارد سلول اندازه‌گیری شده و نور مادون قرمز را جذب می‌کند. این امر باعث کاهش مقدار نور مادون قرمز تشخیص‌داده شده توسط سنسور مادون قرمز می‌شود. برخی از گازهای قابل تشخیص با غلظت‌های شناخته شده وارد می‌شوند تا رابطه (منحنی کالیبراسیون) بین کاهش مقدار نور مادون قرمز و غلظت هر گاز قابل تشخیص تعیین شود. هنگامی که یک گاز قابل تشخیص با غلظت ناشناخته وارد می‌شود، دتکتور از منحنی کالیبراسیون بر اساس کاهش اندازه‌گیری‌شده مقدار نور مادون قرمز برای تعیین غلظت گاز استفاده می‌کند.

    WhatsApp Image 2025 09 26 at 9.40.06 AM1

    . ویژگی‌های دتکتور مادون قرمز غیرپاشنده

    ویژگی‌های خروجی  دتکتور مادون قرمز غیرپاشنده

    WhatsApp Image 2025 09 26 at 9.40.06 AM3

    غلظت گاز و خروجی دتکتور رابطه متناسب ندارند، بلکه رابطه آن‌ها مطابق منحنی نشان‌داده شده در شکل پائین است. (i-C4H10: ایزوبوتان)

     

    ویژگی‌های پاسخ‌دهی  دتکتور مادون قرمز غیرپاشنده

    هنگامی که گاز با دبی ثابت به دتکتور گاز تغذیه می‌شود، دتکتور پاسخ‌های قابل تکرار و دقیقی ارائه می‌دهد. WhatsApp Image 2025 09 26 at 9.40.07 AM2

    ویژگی‌های پیری  در دتکتور مادون قرمز غیرپاشنده

    در محیطی با تغییرات دمایی کم، دتکتور پایدار باقی می‌ماند و بدون کاهش دقت خوانش در طول زمان عمل می‌کند. بسته به محیط، ممکن است دتکتور با گذشت زمان به‌طور قابل توجهی تخریب شود. در این صورت، می‌توان با انجام کالیبراسیون گاز هر شش ماه یکبار، تخریب را به حداقل رساند.

     

    ویژگی‌های دما و رطوبت  در دتکتور مادون قرمز غیرپاشنده

    با انجام تصحیحات دمایی، می‌توان وابستگی خوانش‌ها به دما را در محدوده دمایی مشخص‌شده به حداقل رساند.

    WhatsApp Image 2025 09 26 at 9.40.07 AM3

    در صورت عدم تشکیل میعان (%LEL) در داخل سلول گاز، دتکتور تقریباً تحت تأثیر رطوبت قرار نمی‌گیرد.

    . روش تشخیص گاز با تداخل سنجی

    ۱. شرح کلی  دتکتور گاز تداخل سنجی

    این دتکتور گاز، که یکی از قدیمیترین حسگرهای گاز ماست، تغییرات در ضریب شکست گاز را تشخیص میدهد. با دقت بالا، پایداری بلندمدت را حفظ میکند. در گذشته، داخل معادن زغالسنگ برای اندازهگیری غلظت متان استفاده میشد و در سالهای اخیر، بهطور گسترده برای اندازهگیری غلظت حلالها یا مقادیر حرارتی گازهای سوختی مانند گاز طبیعی کاربرد دارد.

    ۲. ساختار و اصول  دتکتور گاز تداخل سنجی

    [ساختار دتکتور گاز تداخل سنجی

    WhatsApp Image 2025 09 26 at 9.40.08 AM

    منبع نور، نور را ساطع میکند که توسط آینه تخت موازی به دو پرتو نور (A و B) تقسیم و توسط منشور بازتاب میشود. پرتو A یک سفر رفت و برگشت در محفظه گاز D، که گاز قابل تشخیص جریان دارد، انجام میدهد و پرتو B یک سفر رفت و برگشت در محفظه گاز E، که گاز مرجع جریان دارد، انجام میدهد. دو پرتو نور A و B در نقطه C آینه تخت موازی به هم میرسند و یک الگوی تداخلی روی سنسور تصویر از طریق آینه و لنز تشکیل میدهند.

     

    [اصول عملکرد دتکتور گاز تداخل سنجی

    یک الگوی تداخلی به نسبت تفاوت در ضریب شکست بین گاز قابل تشخیص و گاز مرجع حرکت میکند. حسگر مبتنی بر تداخلسنج نوری، مسافت حرکت الگوی تداخلی را اندازهگیری میکند تا ضریب شکست گاز قابل تشخیص را تعیین و آن را به غلظت گاز یا مقدار حرارتی تبدیل کند.

     

    ۳. ویژگی های دتکتور گاز تداخل سنجی

    مسافت حرکت الگوی تداخلی AB که توسط این حسگر اندازهگیری میشود، با معادله زیر نشان داده میشود:

    ویژگیهای خروجی  دتکتور گاز تداخل سنجی

    الگوی تداخلی

    از آنجا که تغییر در ضریب شکست متناسب با تغییر در غلظت گاز است، حسگر خطیبودن بسیار بالایی ارائه میدهد.

     

    پاسخدهی  دتکتور گاز تداخل سنجی

    حسگر اندازهگیری را با تکمیل جایگزینی در محفظه گاز با حجم ۰.۵ تا ۵ میلیلیتر به پایان میرساند. برخی مدلها اندازهگیری را در ۵ تا ۱۰ ثانیه با پاسخ ۹۰٪ تکمیل میکنند.

     

    ویژگیهای پیری  دتکتور گاز تداخل سنجی

    بارزترین ویژگی این حسگر این است که حساسیت آن کاهش نمییابد. حساسیت حسگر فقط به طول محفظه گاز L و طول موج منبع نور λ بستگی دارد. از آنجا که هر دو این پارامترها ثابت هستند، حسگر حساسیت پایدار بلندمدت ارائه میدهد. حتی اگر عنصر نوری کثیف شود، تأثیری بر مسافت حرکت الگوی تداخلی ندارد؛ بنابراین، حسگر تا زمانی که بتواند الگو را تشخیص دهد، حساسیت آن کاهش نمییابد.

     

    ویژگیهای فشار و دما در دتکتور گاز تداخل سنجی

    اگرچه ضریب شکست گاز بسته به دما T و فشار P تغییر میکند، حسگر دما و فشار را اندازهگیری میکند تا آنها را تصحیح کند و بنابراین تحت تأثیر آنها قرار نمیگیرد.

     

     

     

     

     

     

    7-12.تشخیص گاز به روش نوار شیمیایی

    1. شرح کلی دتکتور گاز با نوار شیمیائی

    این حسگر از نوار سلولزی آغشته به ماده رنگزا استفاده می‌کند. با عبور یا نفوذ گاز قابل تشخیص به داخل این نوار، واکنشی شیمیایی رخ داده و رنگ نوار تغییر می‌کند. حسگر با اندازه‌گیری نور بازتاب‌شده از رنگ ایجادشده بر اثر واکنش بین ماده رنگزا و گاز، غلظت بسیار کم گازهای سمی را به صورت کمی تشخیص می‌دهد.

     

    1. ساختار و اصول دتکتور گاز با نوار شیمیائی

    [ساختار دتکتور گاز با نوار شیمیائی

    حسگر دارای محفظه‌ای است که گاز قابل تشخیص وارد آن می‌شود. این محفظه یک ظرف ضد نور است که داخل آن منبع نور و بخش گیرنده نور برای تشخیص رنگ نوار قرار گرفته‌اند. حسگر شامل این محفظه گاز و اجزای دیگری مانند مکانیسم قرقره برای جمع‌آوری نوار پس از هر اندازه‌گیری است.

    WhatsApp Image 2025 09 26 at 9.40.08 AM1

    [اصول دتکتور گاز با نوار شیمیائی

    وقتی گاز قابل تشخیص با نوار آغشته به ماده رنگزا تماس پیدا می‌کند، واکنش شیمیایی رخ داده و نوار رنگ می‌گیرد. به عنوان مثال، اگر فسفین (PH3) با نوار تماس پیدا کند، کلوئید نقره طبق فرمول زیر تولید می‌شود و یک لکه رنگی روی نوار سفید ظاهر می‌شود:

    PH3 + AgCIO → Ag + H3PO4 + 1/2 Cl2

     

    حسگر نور را به نقطه رنگی‌شده نوار تابانده و تغییر شدت نور بازتاب‌شده قبل و بعد از ورود گاز را اندازه‌گیری می‌کند؛ بنابراین غلظت گاز را به دقت محاسبه می‌کند.

     

    1. ویژگی‌ها ی دتکتور گاز با نوار شیمیائی

    ویژگی‌های خروجی دتکتور گاز با نوار شیمیائی

    WhatsApp Image 2025 09 26 at 9.40.08 AM2

    وقتی گاز قابل تشخیص وارد بخش تشخیص می‌شود، نوار شروع به رنگ‌گرفتن می‌کند و خروجی به تدریج افزایش می‌یابد. از آنجا که حسگر تغییرات رنگ را اندازه‌گیری می‌کند، خروجی به صورت منحنی نمایش داده می‌شود.

     

     

    ویژگی‌های دما و رطوبت در دتکتور گاز با نوار شیمیائی

    WhatsApp Image 2025 09 26 at 9.40.09 AM

    برای فسفین (PH3)، حسگرهای نوار‌ای وابسته به دما نیستند. همچنین بدون وابستگی زیاد به رطوبت، این حسگر در محدوده دمایی و رطوبتی عملیاتی، قرائت دقیقی ارائه می‌دهد.

     

    ویژگی‌های پیری در دتکتور گاز با نوار شیمیائی

    آزمایش‌های مداوم روی حسگر نشان می‌دهد که بدون کاهش حساسیت به گاز، اندازه‌گیری پایدار انجام می‌دهد.

     

    ویژگی‌های دتکتور گاز با نوار شیمیائی

    – حساسیت بسیار بالا با انتخاب‌پذیری عالی

    – استفاده از نوار کاست که تعویض آن آسان است

    – تغذیه نوار برای هر اندازه‌گیری، که هیچ هیسترزیسی ایجاد نمی‌کند

    – رنگ‌گرفتن نوار بر اثر گاز قابل تشخیص تجمع می‌یابد، که امکان تشخیص غلظت‌های بسیار کم گاز را فراهم می‌کند.

     

     

     

     

     

     

     

     

    7-13. دتکتور یونیزاسیون نوری

    1. شرح کلی دتکتور یونیزاسیون نوری

    این حسگر گاز با اعمال نور فرابنفش به گاز قابل تشخیص، باعث یونیزه شدن آن می‌شود. این عمل جریان یونی ایجاد می‌کند. حسگر این جریان را اندازه‌گیری کرده و غلظت گاز را تعیین می‌نماید. این حسگر محدوده وسیعی از گازها را بدون توجه به آلی یا معدنی بودن آنها تشخیص می‌دهد. معمولاً برای اندازه‌گیری غلظت ترکیبات آلی فرار (VOCs) در محدوده ppb تا ppm استفاده می‌شود.

     

    1. ساختار و اصول دتکتور یونیزاسیون نوری

    [ساختار دتکتور یونیزاسیون نوری

    حسگر از یک محفظه یونیزاسیون برای ورود گاز قابل تشخیص، یک لامپ فرابنفش برای تابش نور و الکترودهای مثبت و منفی برای تشخیص جریان یونی تشکیل شده است.

     

    [اصول عملکرد دتکتور یونیزاسیون نوری

    گاز قابل تشخیص وارد محفظه یونیزاسیون شده و در معرض نور فرابنفش از منبع نور (لامپ فرابنفش) قرار می‌گیرد. این عمل باعث آزاد شدن الکترون‌ها و تولید کاتیون می‌شود. کاتیون‌ها و الکترون‌های تولید شده توسط الکترودهای مثبت و منفی جذب شده و جریان الکتریکی ایجاد می‌کنند. از آنجا که این جریان متناسب با غلظت گاز است، حسگر با اندازه‌گیری مقدار جریان، غلظت گاز قابل تشخیص را تعیین می‌کند.

    WhatsApp Image 2025 09 26 at 9.40.09 AM1

    برای یونیزه کردن یک گاز، نیاز به اعمال انرژی فوتونی بیشتر از انرژی یونیزاسیون خاص آن گاز است. انرژی فوتون با واحد الکترون ولت (eV) بیان می‌شود. این حسگر از لامپ‌هایی با انرژی فوتونی 10.6 eV و 11.7 eV استفاده می‌کند. هرچه انرژی فوتون بیشتر باشد، مقدار بیشتری از گاز قابل تشخیص یونیزه می‌شود.

     

    1. ویژگی‌های دتکتور یونیزاسیون نوری

    ویژگی‌های خروجی دتکتور یونیزاسیون نوری

    WhatsApp Image 2025 09 26 at 9.40.10 AM

    برای گازهایی با غلظت پایین (چند صد ppm)، خروجی حسگر تقریباً متناسب با غلظت گاز بوده و به صورت خطی با افزایش غلظت گاز، افزایش می‌یابد.

    برای گازهایی با غلظت پایین خروجی حسگر تقریباً متناسب با غلظت گاز بوده و به صورت خطی با افزایش غلظت گاز، افزایش می‌یابد

    لامپ فرابنفش:

    انرژی فوتونی (eV) لامپ فرابنفش توسط ترکیب گاز موجود در لامپ و جنس پنجره لامپ تعیین می‌شود.

     

     

    انرژی یونیزاسیون مواد معمول:

    با اعمال انرژی فوتونی بیشتر از انرژی یونیزاسیون خاص هر گاز، حسگر گاز را یونیزه کرده و غلظت آن را تعیین می‌کند. این حسگر معمولاً از لامپ‌های 10.6 eV یا 11.7 eV استفاده می‌کند.

     

    جدول انرژی فوتونی:

    گاز داخل لامپ | جنس پنجره | انرژی فوتونی (eV)

    زنون | یاقوت کبود | 8.4

    کریپتون | فلورید منیزیم | 10.6

    آرگون | فلورید لیتیم | 11.7

     

     

    WhatsApp Image 2025 09 26 at 9.40.10 AM1

     

    7-14. روش تشخیص گاز با ذرات پیرولیز شده

    1. شرح کلی دتکتور گاز با ذرات پیرولیز شده

    این حسگر گاز، گاز قابل تشخیص را حرارت داده تا اکسید تولید کند و سپس ذرات اکسید را با استفاده از یک حسگر ذره سنجی می‌کند. این حسگر پایداری بلندمدت داشته و مقاومت عالی در برابر تداخل و پاسخگویی سریع دارد. حسگر ذره بر اساس اصول مشابه حسگرهای دود یونیزاسیونی که از پرتوها استفاده می‌کنند، کار می‌کند.

     

    1. ساختار و اصول دتکتور گاز با ذرات پیرولیز شده

    [ساختار دتکتور گاز با ذرات پیرولیز شده

    این حسگر معمولاً ترکیبی از یک تجزیه‌گر حرارتی و حسگر ذره است. در مرکز تجزیه‌گر حرارتی یک لوله کوارتزی پیچیده شده با عنصر گرمایشی قرار دارد.

    حسگر ذره شامل یک محفظه اندازه‌گیری (که به طور مداوم با استفاده از پرتوهای آلفا جریان یون تولید می‌کند) و یک محفظه جبران است. گاز قابل تشخیص فقط وارد محفظه اندازه‌گیری می‌شود، در حالی که محفظه جبران به اتمسفر باز است.

     

    [اصول دتکتور گاز با ذرات پیرولیز شده

    بسیاری از گازهای آلی فلزی مانند TEOS در اثر حرارت، اکسید ذره‌ای تولید می‌کنند. گاز قابل تشخیص از طریق تجزیه‌گر حرارتی اکسید شده و وارد حسگر ذره می‌شود.

    در محفظه اندازه‌گیری حسگر ذره، از یک منبع پرتو آلفا برای یونیزه کردن هوا استفاده می‌شود که باعث جریان یونی می‌شود. ذرات وارد محفظه اندازه‌گیری شده و یون‌ها را جذب می‌کنند؛ این امر جریان یونی را کاهش داده و در نتیجه خروجی حسگر کم می‌شود. بر اساس میزان کاهش خروجی، غلظت گاز تعیین می‌شود. محفظه جبران، نوسانات خروجی حسگر ناشی از دما، رطوبت و/یا فشار را جبران می‌کند.

     

     

    1. ویژگی‌های دتکتور گاز با ذرات پیرولیز شده

    ویژگی‌های خروجی دتکتور گاز با ذرات پیرولیز شده

    خروجی حسگر به غلظت ذرات تولید شده از طریق تجزیه حرارتی بستگی دارد. حسگر از یک منحنی کالیبراسیون استفاده می‌کند تا غلظت گاز نسبت به قرائت خطی باشد.

     

    پاسخگویی دتکتور گاز با ذرات پیرولیز شده

    از آنجا که گاز وارد شده به بخش تشخیص بلافاصله در تجزیه‌گر حرارتی اکسید می‌شود، حسگر از سرعت پاسخ بالا و تکرارپذیری عالی برخوردار است.

     

    ویژگی‌های پیری در دتکتور گاز با ذرات پیرولیز شده

    حسگر از Am-241 به عنوان منبع پرتو استفاده می‌کند که نیمه عمر بسیار طولانی (حدود 400 سال) دارد و در نتیجه عملکرد حسگر به مرور زمان به سختی کاهش می‌یابد.

     

    ویژگی‌های دمایی در دتکتور گاز با ذرات پیرولیز شده

    حسگر از محفظه جبران برای جبران اثرات دما استفاده می‌کند و بنابراین ویژگی‌های دمایی عالی از خود نشان می‌دهد.