تأسیس تأسیسات سیستم های اطفاء حریق گاز پایه

اولین گام در مقابله با آتش‌سوزی، شناسایی به موقع وقوع آن است که بهترین راه برای این کار، انتخاب و به‌کارگیری دتکتورهای مناسب برای تشخیص شعله و در عین حال نادیده گرفتن شرایط هشدار کاذب می‌باشد.

مقدمه
بسیاری از کارخانه‌ها و تاسیسات فرآیندی مقادیر زیادی مایعات و گازهای قابل اشتعال و حتی انفجاری به عنوان محصولات، مواد اولیه یا سوخت‌ها دارند. حتی وقتی بهترین روش‌ها به دقت رعایت شوند، گاهی خطاهای تجهیزات یا اپراتورها باعث می‌شود این مواد از محفظه خود خارج شده و با هوا مخلوط شوند که منجر به آتش‌سوزی می‌شود.

در حالی که اکثر مردم درباره فجایع انفجار و آتش‌سوزی‌های بزرگ شنیده‌اند، بسیاری از حوادث بالقوه در همان مراحل اولیه با فعال شدن دتکتور شعله و آغاز سیستم خودکار اطفای حریق مهار می‌شوند. این سیستم منبع سوخت را قطع کرده و آتش را خاموش می‌کند، معمولاً با استفاده از فومی خاص، تا حداقل آسیب به تجهیزات، صدمات جانی و اثرات زیست‌محیطی را فراهم کند. دتکتور شعله همچنین پرسنل پاسخ‌دهنده اولیه را مطلع می‌کند تا سریعاً به محل حادثه برسند.

دستیابی به چنین نتیجه مثبتی مستلزم سیستم‌های ایمنی مؤثر و آموزش پرسنل است. در اولویت قرار دادن این موضوع، این سیستم‌ها باید بتوانند به سرعت شروع حریق را تشخیص دهند و به‌موقع مراحل اصلاحی صحیح را فعال کنند تا حادثه فرصت تشدید نیابد

 

تشخیص شعله‌ها
انسان‌ها آتش را با دیدن نور مرئی آن و احساس حرارت تابیده شده تشخیص می‌دهند. اما هر کسی که ماهیت آتش را مطالعه کرده باشد می‌داند که سوخت‌های مختلف می‌توانند انواع بسیار متفاوتی از آتش ایجاد کنند. الکل در حال سوختن نسبت به نفت در حال سوختن تقریباً نامرئی است. خوشبختانه، ابزارهایی که برای تشخیص شعله طراحی شده‌اند محدودیت چشم انسان را ندارند. دتکتورشعله‌ها می‌توانند تابش‌های داغ حاصل از محصولات احتراق، رادیکال‌ها و گونه‌های دیگر را در بخش‌های مختلف طیف الکترومغناطیسی جستجو کنند و در صورت قرارگیری مؤثر، ظرف چند ثانیه واکنش نشان دهند.

اکثر محصولاتی که به عنوان قابل اشتعال شناخته می‌شوند حاوی کربن هستند و بنابراین دی‌اکسید کربن را به عنوان محصول اصلی تولید می‌کنند. با این حال، کربن لازم نیست که سوخت باشد، همانطور که در محصولاتی غیرآلی مانند هیدروژن، آمونیاک، اکسیدهای فلزی، سیلان و غیره دیده می‌شود. بسیاری از اینها حاوی هیدروژن بوده و بنابراین بخار آب تولید می‌کنند. الکل‌ها، هیدروکربن‌ها و بسیاری از سوخت‌های دیگر هم هیدروژن و هم کربن دارند و بنابراین هر دو محصول را تولید می‌کنند.

صرف‌نظر از منبع سوخت، شعله‌ها و گازهای داغ حاصل تابش الکترومغناطیسی در طول‌موج‌های مختلف (شکل ۲) از فرابنفش (UV)، طیف مرئی تا مادون قرمز (IR) ایجاد می‌کنند. مقدار و طول‌موج این تابش بستگی به منبع سوخت دارد. دی‌اکسید کربن داغ دارای قله شدید در ۴.۲ تا ۴.۵ میکرومتر و بخار آب داغ در ۲.۷ میکرومتر است. دتکتورشعله‌ها معمولاً برای تشخیص تابش نوری در این طول‌موج‌ها طراحی می‌شوند که الگوهای شدت آنها در شعله‌های باز رایج است.

 

کارخانه‌های قدیمی بیشتر به اپراتورهای انسانی برای اعلام هشدار و شروع عملیات اطفای حریق وابسته بودند، اغلب به دلیل کمبود دتکتورهای شعله مؤثر. اما با کاهش تعداد کارکنان در اکثر کارخانه‌ها و بهبود چشمگیر دتکتورهای شعله، سیستم‌های خودکار به بهترین روش برای آغاز عملیات تبدیل شده‌اند.

فناوری‌های تشخیص حریق اشکال مختلفی دارند. در فضاهای مسکونی و تجاری، دتکتورهای دود وجود دارند که به دنبال محصولات خاص احتراق یا تیرگی هوا می‌گردند، اما این دتکتورها به فضاهای بسته نیاز دارند تا میزان کافی از دود یا ذرات به حد قابل تشخیص برسد که زمان‌بر است. دتکتورهای حرارتی نیز همین مشکل را دارند. از آنجایی که کارخانه‌های فرآیندی اغلب باز به فضای بیرون هستند، دتکتورهای دود ممکن است برای هشدار زودهنگام مناسب نباشند.

سریع‌ترین روش برای تشخیص حریق، شناسایی شعله است. شعله‌ها بلافاصله هنگام سوختن گازها یا مایعات شکل می‌گیرند و نیازی به انتظار برای تجمع محصولات احتراق یا افزایش حرارت نیست. اگرچه این مفهوم ساده است، اما توانایی شناسایی دقیق شعله با سرعت پاسخ‌دهی بالا چالش‌برانگیز است.

اجتناب از هشدارهای کاذب
شرایطی که دتکتورشعله به آن‌ها واکنش نشان می‌دهد همیشه محدود به نوع آتش‌سوزی‌هایی نیست که تأسیسات نگران آن هستند. دی‌اکسید کربن و بخار آب داغ ممکن است توسط اگزوز کامیون یا موتور ثابت ایجاد شوند. نور فرابنفش می‌تواند توسط جوشکار یا بازتاب نور خورشید تولید شود. اگر دتکتورشعله این موارد را به اشتباه به عنوان آتش واقعی تشخیص دهد و منجر به صدور هشدار و فعال‌سازی خودکار سیستم‌های کنترل برای خاموش کردن آتش شود، این واکنش می‌تواند بسیار پرهزینه و مزاحم باشد و احتمالاً منجر به ثبت یک حادثه شود.

علاوه بر پاکسازی، تولید متوقف می‌شود و در بسیاری از موارد برای مدت طولانی پس از آماده شدن تمام سیستم‌ها، به دلیل دوره انتظار برای تحقیقات علت ریشه‌ای، گزارش‌های نظارتی و سایر مجوزهای لازم برای راه‌اندازی مجدد، توقف ادامه می‌یابد. به دلیل این موارد و الزامات دیگر، هشدار کاذب می‌تواند تقریباً به اندازه یک آتش واقعی مزاحمت ایجاد کند.

این واقعیت باعث توسعه دتکتورشعله‌هایی شده که قادر به تشخیص و رد هشدارهای کاذب هستند و نیاز به تنظیمات نادرست و نامناسب توسط پرسنل را کاهش می‌دهند. یکی از رایج‌ترین، اگرچه نامناسب‌ترین روش‌ها، کاهش حساسیت دتکتورشعله است که به منظور کاهش احتمال هشدار کاذب انجام می‌شود. این کار پوشش تشخیص را کاهش می‌دهد و در یک حادثه در حال پیشرفت، آتش باید به حدی برسد که دتکتور تنظیم‌شده پایین‌تر فعال شود، که مبارزه و خاموش کردن آن را سخت‌تر می‌کند.

راه‌حل بهتر اما پرهزینه‌تر، استفاده از روش اثبات شده به کارگیری چندین دتکتورشعله در قالب یک سیستم رأی‌گیری است. این روش در سایر سیستم‌های حیاتی ایمنی متداول است اما هزینه پیاده‌سازی و یکپارچه‌سازی آن بالا است. با این وجود، به کارگیری چند دتکتور و سیستم‌های پشتیبان معمولاً هزینه کمتری نسبت به مدیریت یک هشدار کاذب واحد دارد.

نیاز به استفاده از این روش‌ها با پیشرفت سیستم‌های پردازش سیگنال دتکتورشعله و توانایی آن‌ها در تمایز بین آتش واقعی و منابع احتمالی دیگر کاهش یافته است

برای مثال، آیا منبع تابش فرابنفش تشخیص داده شده از یک شعله است یا یک جوشکار؟ اگرچه هر دو ممکن است در طول‌موج‌های مشابه تابش داشته باشند، ماهیت خروجی از نظر شدت و نوسان بسیار متفاوت است و یک دتکتور هوشمند می‌تواند تفاوت آن‌ها را تشخیص دهد.

زمان پاسخ سریع که با دتکتورشعله حساس و پیشرفته امکان‌پذیر است می‌تواند تفاوت بین یک حادثه فاجعه‌بار و یک آتش خاموش شده با حداقل تأثیر باشد. این نوع دتکتورها همچنین می‌توانند از توقف تولید ناشی از هشدارهای کاذب جلوگیری کنند.

دتکتورشعله‌ها براساس مقاومتشان در برابر منابع خاص هشدار کاذب ارزیابی می‌شوند، بنابراین در ارزیابی هر محصول باید این موارد به دقت بررسی شود. این دسته‌بندی‌ها شامل مواردی مانند چراغ‌های فلورسنت، چراغ‌های هالوژنی، کویل‌های داغ درخشان، جوشکاری قوسی، نور خورشید و غیره است. اکثر آن‌ها فاصله‌ای برای مقاومت در برابر این منابع را مشخص می‌کنند.

 

2. 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.

3. 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).

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.

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.

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.

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.

 

3. 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.

 

4. 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
5. 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.

 

6. 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.

 

7. 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.
8. 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.

 

9. 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.

 

10. 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.

2. 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.

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.

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.

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. 

 

**[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⁻ 

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. 

**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.

[اصول  عملکرد دتکتور گاز نیمه‌هادی نوع سیم داغ

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

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.

 

2. ساختار و اصول دتکتور گاز رسانائی گرمائی

[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

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.

 

3. 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.

تشخیص در شرایط بی‌اکسیژن  دتکتور گاز رسانائی گرمائی

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

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

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

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

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.

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.

. 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.

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.

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

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

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

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

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

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.

. 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.

. ویژگی‌های دتکتور مادون قرمز غیرپاشنده

ویژگی‌های خروجی  دتکتور مادون قرمز غیرپاشنده

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.

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.

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

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.

 

2. 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.

[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.

 

3. ویژگی‌ها ی دتکتور گاز با نوار شیمیائی

ویژگی‌های خروجی دتکتور گاز با نوار شیمیائی

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

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.

 

2. 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.

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.

 

3. ویژگی‌های دتکتور یونیزاسیون نوری

ویژگی‌های خروجی دتکتور یونیزاسیون نوری

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

 

 

 

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.

 

2. 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.

 

 

3. 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.

 

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

کابل دتکتور حرارتی خطی LHS™، یک دتکتور دمای ثابت منعطف، بادوام و مقرون‌به‌صرفه است که برای حفاظت از طیف وسیعی از کاربردهای اعلام حریق تجاری و صنعتی مناسب می‌باشد.

دتکتور حرارتی خطی LHS کابلی با قطر کم است که قابلیت تشخیص حرارت ناشی از حریق را در تمام طول خود دارد. این کابل شامل یک زوج به‌هم‌تابیده از هادی‌های فولادی با روکش مس (۱۹ AWG) است که توسط یک عایق حساس به دما پوشیده شده و برای کاربردهای محیطی مختلف با یک روکش یا بافت پلاستیکی محافظت می‌شود (به شکل ۱ مراجعه شود).

دتکتور حرارتی خطی LHS برای تشخیص در فضای باز و همچنین در مجاورت مستقیم طراحی شده است. طیف گسترده‌ای از روکش‌ها و دماهای عملکردی (به جدول ۱ مراجعه شود) برای طراحی مناسب سیستم در دسترس هستند، از جمله برای فضاهای محدود یا محیط‌های سخت که استفاده از سایر روش‌های تشخیص را غیرممکن می‌سازد. کابل دتکتور حرارتی خطی LHS با هر پنل اعلام حریقی که قابلیت پذیرش تجهیزات تحریک‌کننده از نوع تماس خشک را داشته باشد، سازگار است.

دتکتور حرارتی خطی معتبر توسط lسازمان های معتبر غیرانتفاعی مانند UL  تأیید شده است. برای نصب مورد تأیید FM، باید کابل دتکتور حرارتی خطی به یک پنل اعلام حریق مورد تأیید FM متصل شود.

عملکرد

حرارت ناشی از آتش‌سوزی باعث ذوب‌شدن عایق ویژه کابل دتکتور حرارتی خطی در دمای خاصی می‌شود که این امر باعث اتصال کوتاه شدن دو هادی شده و وضعیت هشدار را در پنل اعلام حریق ایجاد می‌کند. همچنین می‌توان از این کابل به‌عنوان یک تجهیز تماسی مستقل نیز استفاده کرد. وضعیت عملکردی نرمال کابل دتکتور حرارتی خطی مدار باز است.

ملاحظات طراحی

طراحی و نصب سیستم باید مطابق با اصول پذیرفته‌شده مهندسی حفاظت در برابر حریق و همچنین مطابق با کدها و استانداردهای قابل اجرا انجام شود:

* NFPA-72، کد ملی اعلام حریق

* NEC 760، کد ملی برق

* هرگونه الزامات محلی نصب

* الزامات مرجع قانونی ذی‌صلاح (AHJ)

۱. انتخاب شماره قطعه مناسب برای هر کاربرد خاص باید با در نظر گرفتن دمای خطر، دمای محیط و شرایط محیطی محل نصب دتکتور انجام شود.

۲. برای حفاظت در فضای باز، دتکتور حرارتی خطی باید در سقف نصب شود، با رعایت فاصله‌های مورد تأیید FM بین خطوط موازی. فاصله از دیوارها باید نصف فاصله‌های ذکر شده باشد. مسیر انتقال حرارت به دتکتور نباید مسدود شود. برای تشخیص سریع‌تر، فاصله ۲۵ میلی‌متر (۱ اینچ) از سقف رعایت شود.

۳. برای تشخیص در مجاورت مستقیم، دتکتور حرارتی خطی باید به‌صورت محکم روی جسم مورد حفاظت نصب شود تا انتقال حرارت مؤثر صورت گیرد. دقت شود که لرزش و لبه‌های تیز باعث ساییدگی کابل نشوند، زیرا ممکن است منجر به فعال‌سازی نادرست شود.

۴. در کاربردهای بیرونی، ممکن است نیاز باشد دتکتور حرارتی خطی از تابش مستقیم نور خورشید محافظت شود تا از تجاوز دمای عملکرد و/یا دمای محیطی حداکثری آن جلوگیری گردد، زیرا این امر ممکن است منجر به فعال‌سازی نادرست شود.
۵. برای استفاده از دتکتور حرارتی خطی در مکان‌های خطرناک (کلاس ۱ گروه‌های A،B،C،D و کلاس ۲ گروه‌های E،F،G)، باید از موانع ایمنی ذاتی مورد تأیید FM برای ایزوله‌کردن دتکتور از پنل کنترل استفاده شود.

سیم‌کشی مدار تحریک

دتکتور حرارتی خطی به‌عنوان یک تجهیز تحریک‌کننده با تماس خشک به هر پنل اعلام حریق متصل می‌شود. برای الزامات الکتریکی خاص مدار تحریک، دستورالعمل نصب پنل اعلام حریق را دنبال کنید (به شکل ۲ مراجعه شود).

• دتکتور حرارتی خطی می‌تواند به‌صورت یک حلقه مدار کلاس B یا کلاس A اجرا شود، بدون انشعاب
  ۲. حداکثر طول منطقه دتکتور حرارتی خطی توسط مشخصات الکتریکی مدار تحریک پنل اعلام حریق تعیین می‌شود. برای محاسبه حداکثر طول، از مقاومت و ظرفیت خازنی دتکتور حرارتی خطی طبق جدول ۱ استفاده کنید. به‌عنوان مثال، یک پنل اعلام حریق با مقاومت ورودی حلقه برابر ۵۰ اهم اجازه می‌دهد تا ۸۲۰ فوت (=۵۰/(۲ × ۰٫۰۳۰۴۸)) کابل دتکتور حرارتی خطی نصب شود.
• 
• ۳. اگر پنل اعلام حریق از فضای تحت حفاظت فاصله دارد، کابل دتکتور حرارتی خطی فقط در فضای تحت حفاظت نصب شود و از کابل رابط برای اتصال آن به پنل اعلام حریق استفاده گردد. کابل رابط می‌تواند هر نوع سیم مسی مورد تأیید برای استفاده در سیستم اعلام حریق باشد.

. دتکتور حرارتی خطی در فضای تحت حفاظت نیازی به پیوستگی ندارد. می‌توان از سیم‌کشی مسی مورد تأیید برای اتصال بخش‌های جداگانه کابل دتکتور حرارتی خطی استفاده کرد.
۵. اگر مدار تحریک به‌صورت کلاس B (دو سیمه) اجرا می‌شود، باید در انتهای کابل دتکتور حرارتی خطی یک تجهیز انتهایی مطابق با پنل اعلام حریق نصب گردد.
۶. در صورت تأیید مرجع قانونی ذی‌صلاح (AHJ)، تجهیزات تحریک‌کننده دیگر (مانند دتکتور دود، شستی دستی و…) نیز می‌توانند در همان منطقه با دتکتور حرارتی خطی نصب شوند. کابل دتکتور حرارتی خطی می‌تواند مستقیماً بین این تجهیزات سیم‌کشی شود.

نصب کابل دتکتور حرارتی خطی

کابل دتکتور حرارتی خطی باید به‌صورت حرفه‌ای و مطابق با تمامی کدها و الزامات قابل اجرا نصب گردد. روش‌های نصب توصیه‌شده در زیر، استفاده از روش‌های جایگزین مناسب با نصب خاص را منتفی نمی‌کنند، به‌شرطی‌که این روش‌ها مورد تأیید مرجع قانونی ذی‌صلاح (AHJ) باشند.

⚠️ هشدار
در مکان‌هایی که احتمال آسیب مکانیکی وجود دارد، کابل دتکتور باید محافظت شود تا از آسیب‌دیدگی که ممکن است باعث فعال‌سازی نادرست شود، جلوگیری گردد.

هنگام طراحی چیدمان دتکتور حرارتی خطی، کابل‌ها باید در مکان‌هایی نصب شوند که در معرض آسیب فیزیکی نباشند.
اگر از بست‌های فلزی استفاده می‌شود، باید از بوش‌های غیر فلزی برای جلوگیری از ساییدگی یا له‌شدگی کابل دتکتور حرارتی خطی استفاده گردد.

۱. کابل باید به‌طور مناسب پشتیبانی شود تا از آویزان شدن آن جلوگیری شود. کشیدن کابل ضروری نیست، اما در مسیرهای مستقیم توصیه می‌شود کابل در هر ۱ متر (۳ فوت) پشتیبانی شود. در صورت نیاز، می‌توان فاصله‌های کمتری را برای انطباق با مقررات محلی یا شرایط خاص مانند گوشه‌ها و نقاط انتقال به‌کار برد. کشش وارد بر دتکتور حرارتی خطی نباید از ۵۰ نیوتن تجاوز کند. دتکتور حرارتی خطی را می‌توان با شعاعی نه کمتر از ۵۰ میلی‌متر (۲ اینچ) خم کرد.

۲. در صورت امکان، دتکتور حرارتی خطی باید به‌صورت یکپارچه و با حداقل تعداد اتصالات نصب شود.

۳. دتکتور حرارتی خطی باید آخرین تجهیز نصب‌شده در پروژه باشد. در صورتی که آخرین تجهیز نصب نشود، باید موقتاً با بست‌های پلاستیکی مهار شود تا خطر آسیب دیدگی کاهش یابد. باید از آسیب ناشی از رفت‌وآمد افراد، ضربات مکانیکی، پیچ‌خوردگی یا منابع حرارتی خارجی جلوگیری شود.

. کانکتور ضدآب برای ایجاد رهایی مناسب از تنش در محل ورود دتکتور حرارتی خطی به جعبه یا محفظه الکتریکی استفاده می‌شود. توصیه می‌شود در انتهای مسیر طولانی دتکتور حرارتی خطی، تنش کابل تثبیت شود. این کانکتور برای پیچ شدن به دهانه استاندارد جعبه برق ریخته‌گری شده ¾ اینچ (NPT ¾”) طراحی شده است.

۵. دتکتور حرارتی خطی باید در نواحی در معرض دید که محل تشخیص نیستند، برای محافظت در برابر آسیب مکانیکی در داخل لوله فلزی الکتریکی (EMT) نصب شود. همچنین در محل‌هایی که کابل باید از دیوارها یا جداکننده‌ها عبور کند، باید از قطعات کوتاه EMT استفاده شود. در انتهای لوله EMT باید از بوشینگ‌های غیر فلزی استفاده شود تا از آسیب به دتکتور حرارتی خطی جلوگیری گردد.

. انتخاب سخت‌افزار نصب مناسب با توجه به تجهیزات یا سازه‌های پشتیبان در منطقه محافظت‌شده انجام می‌گیرد. شرایط محیطی و امکان‌پذیری نصب بست‌ها نیز باید مدنظر قرار گیرد. دتکتور حرارتی خطی باید همواره به پشتیبانی متصل شود که کمترین میزان حرکت را مجاز بداند، بدون اینکه عایق کابل فشرده یا له شود. سه نوع بست استاندارد (بست اصلی، بست فلنچی، بست نایلونی) امکان نصب ایمن و مطمئن دتکتور حرارتی خطی را در اغلب کاربردها فراهم می‌کنند.

۷. بست اصلی بست چندمنظوره‌ای است که بر روی تمام فلنج‌های تیرآهن تا ضخامت ۱۳ میلی‌متر (½ اینچ) نصب می‌شود و در برابر لرزش مقاوم است. برای اتصال دتکتور حرارتی خطی به بست اصلی، از بست نایلونی استفاده کنید.

۸. بست فلنچی در دو اندازه عرضه می‌شود: شماره قطعه برای فلز با ضخامت تا ۴ میلی‌متر (۳/۱۶ اینچ) و برای فلز با ضخامت ۴ تا ۶ میلی‌متر (¼ اینچ). این بست‌ها به‌راحتی روی فلنج‌های فلزی در خرپاهای سقف یا قفسه‌ها کوبیده می‌شوند و اتصال محکم و مقاوم در برابر لرزش ایجاد می‌کنند. برای اتصال دتکتور حرارتی خطی به هر دو نوع بست فلنچی، از بست نایلونی با شماره قطعه استفاده شود.

. بست کمربندی نایلونی، یک بست کمربندی سنگین با زبانه نصب است که برای اتصال به لوله‌های اسپرینکلر یا دیگر لوله‌های سامانه اعلام و اطفای حریق تا قطر ۸ اینچ (۲۰ سانتی‌متر) طراحی شده است. استفاده از این روش برای نصب دتکتور حرارتی خطی (LHS) در صورتی مجاز است که توسط مرجع محلی ذی‌صلاح (AHJ) تأیید شود. برای اتصال کابل دتکتور به بست کمربندی نایلونی باید از بست نایلونی کابل) استفاده شود.

⚠️ هشدار
هنگام نصب کابل دتکتور حرارتی خطی در محیط‌هایی با دمای زیر صفر، باید احتیاط ویژه‌ای انجام شود تا از تماس یا حرکت ناگهانی کابل جلوگیری گردد. در دماهای زیر ۳۲ درجه فارنهایت (۰ درجه سلسیوس)، ممکن است بست نایلونی به‌دلیل ضربه یا تماس فیزیکی دچار شکستگی شود.

۱۰. کابل نگهدار (Messenger cable) باید در مواقعی استفاده شود که نیاز به آویزان نگه‌داشتن کابل دتکتور حرارتی خطی در فاصله‌ای از یک شیء یا در ناحیه‌ای بدون سقف وجود داشته باشد. در این موارد باید از کابل استیل ضدزنگ تجاری با سایز مناسب به‌عنوان کابل نگهدار استفاده شود و کابل نگهدار باید به‌طور مناسب کشیده و سفت شود. کابل دتکتور را می‌توان با استفاده از بست‌های کمربندی، به‌فاصله تقریبی هر ۳ فوت (۱ متر) به کابل نگهدار متصل نمود.

اتصال کابل دتکتور (SENSOR CABLE SPLICING)

کابل دتکتور حرارتی خطی باید به‌صورت حرفه‌ای و مطابق با استانداردها و مقررات مربوطه متصل یا انشعاب داده شود. روش‌های پیشنهادی برای اتصال کابل در ادامه ارائه شده‌اند، اما این به معنای عدم استفاده از روش‌های جایگزین مناسب برای شرایط خاص نمی‌باشد.
به دلیل حساسیت عایق کابل دتکتور به گرما، استفاده از لحیم‌کاری یا لوله‌های حرارتی (heat-shrink) در هیچ شرایطی مجاز نیست.

روش ترجیحی – استفاده از جعبه تقسیم (Junction Box):
روش پیشنهادی برای اتصال دو بخش کابل دتکتور، یا اتصال کابل دتکتور به کابل رابط مسی (lead-in)، یا اتصال به تجهیز انتهایی (End-of-Line)، استفاده از جعبه تقسیم است.

۱. کابل دتکتور می‌تواند با استفاده از روش‌های استاندارد صنعتی برای اتصال هادی‌های مسی متصل شود. اتصالات باید از نوع فشاری و ایمن باشند، مانند:

• کانکتورهای پیچی (Wire Nuts) مانند 3M/Highland H-30 یا معادل آن
• اتصال‌دهنده‌های استوانه‌ای (Butt Splices) مانند Panduit BSN18 یا معادل آن
• ترمینال دوپین (2-Position Terminal Block) مانند Molex/Beau C1502-151 یا معادل آن

اتصال باید مطابق با دستورالعمل نصب سازنده انجام شود.

۲. استفاده از جعبه تقسیم:
هر جعبه تقسیم استاندارد برق با درپوش قابل استفاده است. در مکان‌های مرطوب یا نمناک، استفاده از جعبه ضدآب الزامی است. برای ایجاد رهایی از تنش در کابل دتکتور در محل ورود به جعبه، باید از کانکتور ضد آب با شماره قطعه P/N 73-117068-027 یا معادل آن استفاده شود. استفاده از گیره‌های کابل سبک “Romex” مجاز نیست، زیرا ممکن است باعث فشار بر کابل شده و در نتیجه هشدار کاذب ایجاد شود.

💡 روش جایگزین – اتصال درون‌خطی (In-line Splice):
در صورت تأیید مرجع ذی‌صلاح (AHJ)، اتصال درون‌خطی دو رشته کابل دتکتور ممکن است مجاز باشد. با این حال، این نوع اتصال برای اتصال کابل دتکتور به سیم رابط مسی، کابل بین‌اتصالی یا تجهیز انتهای خط (EOL) توصیه نمی‌شود. همچنین در صورت وارد شدن تنش قابل‌توجه به کابل دتکتور، استفاده از اتصال درون‌خطی توصیه نمی‌گردد.

در کاربردهای تشخیص مجاورت، باید کابل دتکتور به صورت حلقه‌ای نصب شود، زیرا ناحیه اتصال در پوشش تشخیص قرار نمی‌گیرد.

مراحل اتصال درون‌خطی:

۱. کابل دتکتور باید با استفاده از کانکتورهای فشاری عایق‌دار نایلونی (مانند Panduit BSN18 یا معادل آن) متصل شود. محل دو اتصال را نسبت به یکدیگر جابجا کنید (offset).

۲. ژاکت و عایق کابل‌ها را مطابق شکل ۷ جدا کرده و دو رسانا را با اختلاف طول موردنظر برش دهید.

۳. دو اتصال فشاری را با ابزار پرس مورد تأیید، مطابق شکل ۸ پرس کنید.

۴. در مکان‌های خشک، محل اتصال را با نوار چسب برق (مانند 3M/Scotch Super 33+ یا معادل آن) مطابق دستورالعمل سازنده عایق کنید. نوار را بکشید و هر دور آن را حدود نصف عرضش با دور قبلی هم‌پوشانی دهید. نوار باید حدود ۵۰ میلی‌متر (۲ اینچ) از دو سر بریدگی ژاکت کابل دتکتور فراتر برود (مطابق شکل ۹).

۵. در مکان‌های مرطوب یا نمناک، محل اتصال را با نوار سیلیکونی همجوش (مانند Tyco Electronics/Amp 608036-1 یا معادل آن) مطابق دستورالعمل سازنده آب‌بندی کنید. نوار باید مانند روش بالا، ۵۰ میلی‌متر از دو سر بریدگی ژاکت کابل دتکتور فراتر برود (مطابق شکل ۹).

🧪تست عملکردی (TESTING):

تست عملکردی کابل دتکتور حرارتی LHS باید مطابق با دستورالعمل‌های مربوط به دتکتورهای حرارتی نوع خطی با دمای ثابت و غیرقابل بازنشانی در فصل ۷ کد ملی اعلام حریق NFPA 72 انجام شود. برای الزامات اضافی، با مرجع ذی‌صلاح (AHJ) مشورت شود. تست عملکردی، کارکرد الکتریکی کابل دتکتور را تأیید می‌کند و نیازی به منبع حرارتی ندارد.

مراحل تست:

۱. در انتهای ناحیه LHS، یک اتصال کوتاه بر روی تجهیز انتهای خط (EOL) قرار دهید و اطمینان حاصل کنید که زون به وضعیت آلارم می‌رود.

۲. (در صورت الزام مرجع ذی‌صلاح) یک رشته از EOL را جدا کرده و اطمینان حاصل کنید که زون به وضعیت خطا (trouble) می‌رود.

۳. (در صورت الزام مرجع ذی‌صلاح) هر دو رسانای ناحیه LHS را از پنل کنترل حریق (FCP) جدا کرده، و یک اتصال کوتاه بر روی تجهیز انتهای خط (EOL) ایجاد نمایید. سپس در انتهای زون (سمت FCP)، مقاومت کلی حلقه کابل دتکتور را اندازه‌گیری و ثبت کنید. این مقدار را با مقدار آزمون پذیرش اولیه مقایسه نمایید.

✅ نگهداری
کابل دتکتور حرارتی خطی (LHS) به جز بازبینی چشمی برای اطمینان از صحت نصب، نیاز به هیچ‌گونه تعمیر و نگهداری ندارد.

🔧 آسیب به کابل دتکتور:
در صورت آسیب فیزیکی به کابل دتکتور، ممکن است هادی‌های داخلی با یکدیگر اتصال کوتاه پیدا کنند که منجر به آلارم می‌شود.
برای یافتن محل اتصال کوتاه، می‌توان از روش‌های زیر استفاده کرد:

• بررسی چشمی
• استفاده از اهم‌متر و مقایسه مقدار با مقدار ثبت‌شده در تست پذیرش
• استفاده از تولیدکننده تُن و دستگاه ردیاب (tone generator & probe)
  در صورت یافتن محل آسیب، باید یک قطعه جدید از کابل دتکتور به محل آسیب متصل شود.
  حداقل یک متر (۳ فوت) از کابل در هر سمت نقطه آسیب‌دیده باید تعویض شود.

🔥 پس از وقوع آتش‌سوزی:
از آنجا که کابل دتکتور حرارتی خطی از نوع غیرقابل بازیابی است، پس از تشخیص حریق، باید جایگزین شود.
اگر قرار نیست کل زون تعویض شود، لازم است حداقل ۳ متر (۱۰ فوت) از کابل دتکتور در هر سمت بخش آسیب‌دیده جایگزین شود.

دتکتورهای شعله دستگاه‌هایی هستند که وجود شعله را تشخیص می‌دهند و در سیستم‌های ایمنی برای جلوگیری از آتش‌سوزی و انفجار استفاده می‌شوند. این دتکتورها با تشخیص سریع وجود شعله، امکان فعال‌سازی هشدار و سیستم‌های اطفاء حریق را فراهم می‌کنند.

دتکتورهای شعله از روش‌های مختلفی برای تشخیص شعله استفاده می‌کنند، از جمله تشخیص امواج نوری در طیف‌های مختلف، مانند نور مرئی، مادون قرمز و فرابنفش. هر کدام از این روش‌ها مزایا و محدودیت‌های خاص خود را دارند.

دتکتورهای شعله معمولاً در محیط‌هایی که احتمال وجود آتش‌سوزی ناگهانی وجود دارد به کار می‌روند، مانند صنایع نفت و گاز، پالایشگاه‌ها، نیروگاه‌ها و سایر محیط‌های صنعتی حساس.

 

انواع دتکتورهای شعله

۱. دتکتور شعله فرابنفش (UV)
این دتکتورها تابش فرابنفش ناشی از شعله را تشخیص می‌دهند. شعله‌ها معمولاً در محدوده فرابنفش طیف الکترومغناطیسی تابش می‌کنند که برای چشم انسان قابل دیدن نیست. دتکتورهای UV سریع‌ترین نوع دتکتور شعله هستند و پاسخ آنها معمولاً در کسری از ثانیه اتفاق می‌افتد.
معایب آنها حساسیت به جرقه‌های الکتریکی، رعد و برق و سایر منابع فرابنفش محیطی است که ممکن است باعث هشدار اشتباه شود.

۲. دتکتور شعله مادون قرمز (IR)
دتکتورهای IR تشخیص‌دهنده تابش مادون قرمز ناشی از شعله هستند. این نوع دتکتورها در برابر جرقه‌های الکتریکی حساسیت کمتری نسبت به دتکتورهای UV دارند. دتکتورهای IR می‌توانند در محیط‌های با نور فرابنفش زیاد عملکرد بهتری داشته باشند.

۳. دتکتور شعله UV/IR (ترکیبی)
این دتکتورها از ترکیب دو فناوری UV و IR برای کاهش هشدارهای اشتباه استفاده می‌کنند. برای تأیید وجود شعله، دتکتور باید هر دو سیگنال فرابنفش و مادون قرمز را به صورت همزمان دریافت کند. این ترکیب باعث افزایش دقت و کاهش هشدارهای نادرست می‌شود.

۴. دتکتور شعله هیدروکربنی
این نوع دتکتورها طول موج‌های خاصی را که مربوط به شعله‌های هیدروکربنی است تشخیص می‌دهند و معمولاً در کاربردهای نفت و گاز استفاده می‌شوند.

کاربردها و مزایای دتکتورهای شعله

دتکتورهای شعله معمولاً در صنایع نفت، گاز، پتروشیمی، نیروگاه‌ها و هر جایی که خطر آتش‌سوزی وجود دارد استفاده می‌شوند. این دتکتورها سرعت پاسخ بسیار بالایی دارند و می‌توانند آتش‌سوزی را در مراحل اولیه شناسایی کنند تا اقدام سریع برای جلوگیری از گسترش حادثه انجام شود.

مزایای دتکتورهای شعله عبارتند از:

• پاسخ سریع و دقیق به حضور شعله
• حساسیت بالا به انواع مختلف شعله‌ها (هیدروکربنی، گازی و غیره)
• توانایی عملکرد در محیط‌های چالش‌برانگیز مانند دما و رطوبت بالا
• کاهش هشدارهای اشتباه با استفاده از فناوری‌های ترکیبی (UV/IR)

نکات مهم در نصب و نگهداری دتکتورهای شعله

• دتکتورها باید در نقاطی نصب شوند که میدان دید مستقیم به محل‌های احتمالی شعله داشته باشند.
• وجود موانع مانند دیوار یا تجهیزات ممکن است تابش شعله را مسدود کند و عملکرد دتکتور را کاهش دهد.
• باید دقت شود که منابع نور شدید محیطی مانند چراغ‌های فلورسنت یا نور خورشید مستقیم باعث هشدار اشتباه نشوند.
• نگهداری منظم و کالیبراسیون دوره‌ای برای حفظ عملکرد بهینه دتکتورها ضروری است.

انواع دتکتورهای شعله

1. دتکتورهای ماوراء بنفش (UV)
   این دتکتورها پرتوهای UV ساطع شده از شعله را شناسایی می‌کنند. پاسخ‌دهی سریع دارند اما ممکن است به منابع دیگر UV مانند رعد و برق یا جرقه‌ها حساس باشند و باعث هشدار اشتباه شوند.
2. دتکتورهای مادون قرمز (IR)
   دتکتورهای IR تابش مادون قرمز شعله را تشخیص می‌دهند. این نوع دتکتورها نسبت به دتکتورهای UV کمتر به منابع مزاحم حساس هستند ولی ممکن است به بخار آب یا دود حساسیت نشان دهند.
3. دتکتورهای ترکیبی UV/IR
   این دتکتورها از هر دو نوع UV و IR برای تشخیص شعله استفاده می‌کنند و با ترکیب سیگنال‌ها، دقت شناسایی را بالا برده و هشدارهای اشتباه را کاهش می‌دهند.

عملکرد دتکتورهای شعله

وقتی شعله‌ای در میدان دید دتکتور ظاهر می‌شود، دتکتور تشعشعات UV و/یا IR ناشی از آن را دریافت می‌کند. این تشعشعات توسط المان‌های حساس دتکتور تبدیل به سیگنال‌های الکتریکی می‌شوند که توسط مدارهای داخلی پردازش شده و در صورت تأیید وجود شعله، هشدار صادر می‌شود.

محدودیت‌ها و ملاحظات دتکتورهای شعله

• دتکتورهای شعله نمی‌توانند شعله‌هایی را که توسط مانع پوشانده شده‌اند شناسایی کنند.
• دتکتورهای UV ممکن است تحت تأثیر منابع UV دیگر قرار گیرند.
• دتکتورهای IR ممکن است توسط شرایط جوی مثل مه یا دود شدید تحت تأثیر قرار گیرند.
• دتکتورهای ترکیبی گرچه دقت بالاتری دارند، اما هزینه بالاتری نیز دارند.

نکات پایانی

برای انتخاب دتکتور مناسب باید محیط کاری، نوع سوخت، شرایط جوی و خطرات احتمالی را در نظر گرفت. همچنین نصب و نگهداری صحیح دتکتورها، نقش مهمی در افزایش کارایی و کاهش هشدارهای کاذب ایفا می‌کند.

 

 

1 کلیات

این فصل تغییرات، اصلاحات و اضافات لازم برای کاربردهای دریایی را بیان می‌کند. تمامی الزامات دیگر NFPA 2001 برای سیستم‌های کشتی‌بردی اعمال می‌شود، مگر اینکه توسط این فصل اصلاح شده باشد. در صورتی که مفاد فصل 13 با مفاد فصل‌های 1 تا 11 تضاد داشته باشد، مفاد فصل 13 اولویت دارد.

13.1.1 دامنه

این فصل محدود به کاربردهای سیستم‌های اطفاء حریق با عامل تمیز در کشتی‌های تجاری و دولتی است. سیستم‌های بی‌اثرکننده انفجار در توسعه این فصل مد نظر قرار نگرفته‌اند.

13.2 استفاده و محدودیت‌ها

13.2.1* سیستم‌های اطفاء حریق با عامل تمیز به‌طور عمده باید برای حفاظت از خطراتی که در محفظه‌ها یا تجهیزاتی هستند که خود شامل یک محفظه برای نگهداری عامل می‌باشد، استفاده شوند.

13.2.2* علاوه بر محدودیت‌های ذکر شده در 4.2.2، سیستم‌های اطفاء حریق با عامل تمیز نباید برای حفاظت از موارد زیر استفاده شوند:

13.2.3 تأثیرات محصولات تجزیه عامل و محصولات احتراق بر مؤثر بودن سیستم اطفاء حریق و تجهیزات باید در هنگام استفاده از عوامل تمیز در محیط‌هایی با دماهای محیطی بالا (مانند اتاق‌های سوزاندن، ماشین‌آلات داغ و لوله‌ها) در نظر گرفته شود.

13.3 خطرات برای پرسنل

13.3.1 به‌جز اتاق‌های موتورخانه که در 13.3.1.1 مشخص شده‌اند، سایر فضاهای اصلی ماشین‌آلات باید به‌عنوان فضاهای معمولی اشغال شده در نظر گرفته شوند.

13.3.1.1 اتاق‌های موتورخانه با حجم 6000 فوت‌مکعب (170 مترمکعب) یا کمتر که فقط برای نگهداری به آن دسترسی دارند، نیازی به رعایت 13.3.1 ندارند.

13.3.2* برای سیستم‌های دریایی، فاصله‌های الکتریکی باید مطابق با 46CFR، زیرمجموعه J، “مهندسی الکتریکی” باشد.

13.4 تأمین عامل

13.4.1 این استاندارد از ذخایر اضافی عامل نیاز ندارد.

13.4.2* ترتیب ذخیره‌سازی مخازن باید مطابق با 5.1.3.1 و 5.1.3.3 تا 5.1.3.5 باشد. در صورتی که تجهیزات در معرض شرایط آب و هوایی شدید قرار گیرند، سیستم باید مطابق با دستورالعمل‌های طراحی و نصب تولیدکننده نصب شود.

13.4.2.1 به‌جز در مورد سیستم‌هایی که سیلندرهای ذخیره‌سازی در داخل فضای محافظت شده قرار دارند، مخازن فشاری مورد نیاز برای ذخیره‌سازی عامل باید مطابق با 13.4.2.2 باشد.

13.4.2.2 در صورتی که مخازن عامل خارج از فضای محافظت شده قرار دارند، باید در اتاقی ذخیره شوند که در یک مکان امن و به‌راحتی قابل دسترسی قرار داشته باشد و به‌طور مؤثر تهویه شود به‌طوری‌که مخازن عامل در معرض دماهای محیطی بالاتر از 130°F (55°C) قرار نگیرند. دیوارها و عرشه‌های مشترک بین اتاق‌های ذخیره‌سازی مخازن عامل و فضاهای محافظت شده باید با عایق‌بندی ساختاری کلاس A-60 طبق تعریف 46CFR 72 محافظت شوند. اتاق‌های ذخیره‌سازی مخازن عامل باید بدون نیاز به عبور از فضای محافظت شده قابل دسترسی باشند. درها باید به‌صورت بیرون‌چرخشی باز شوند و دیوارها و عرشه‌ها، از جمله درها و سایر وسایل بستن هرگونه بازشو در آن‌ها، باید مرزهایی بین این اتاق‌ها و فضاهای مجاور باشند و محکم و غیر قابل نفوذ به گاز باشند.

13.4.3 زمانی که مخازن عامل در فضای اختصاصی ذخیره می‌شوند، درهای خروجی باید به‌صورت بیرون‌چرخشی باز شوند.

13.4.4 در صورتی که مخازن در معرض رطوبت قرار گیرند، باید به‌طوری نصب شوند که فاصله‌ای حداقل 2 اینچ (51 میلی‌متر) بین عرشه و قسمت پایین مخزن فراهم شود.

13.4.5 علاوه بر الزامات 5.1.3.4، مخازن باید با حداقل دو بست محکم شوند تا از حرکت ناشی از حرکات کشتی و لرزش جلوگیری شود.

13.4.6* برای کاربردهای دریایی، تمامی لوله‌ها، شیرها و اتصالات از مواد آهنی باید از داخل و خارج در برابر خوردگی محافظت شوند، مگر اینکه در 13.4.6.1 مجاز باشد.

13.4.6.1

بخش‌های بسته لوله و شیرها و اتصالات داخل بخش‌های بسته لوله باید تنها از خارج در برابر خوردگی محافظت شوند.

13.4.6.2

جز در مواردی که در 13.4.6.1 مجاز است، قبل از آزمایش پذیرش، داخل لوله‌ها باید تمیز شود بدون اینکه مقاومت آن‌ها در برابر خوردگی تحت تأثیر قرار گیرد.

13.4.7*

لوله‌ها، اتصالات، نازل‌ها و آویزها، از جمله مواد پرکننده جوشکاری، در داخل فضای محافظت شده باید دارای دمای ذوب بالاتر از 1600°F (871°C) باشند. استفاده از قطعات آلومینیومی مجاز نیست.

13.4.8

لوله‌ها باید حداقل 2 اینچ (51 میلی‌متر) از نازل آخر در هر خط شاخه‌ای فراتر بروند تا از مسدود شدن جلوگیری شود.

13.5 سیستم‌های شناسایی، راه‌اندازی و کنترل

13.5.1 کلیات

13.5.1.1 سیستم‌های شناسایی، راه‌اندازی، آلارم و کنترل باید مطابق با الزامات مقامات صلاحیت‌دار نصب، آزمایش و نگهداری شوند.

13.5.1.2* برای فضاهای بزرگتر از 6000 فوت مکعب (170 مترمکعب)،آزادسازی خودکار عامل اطفاء حریق مجاز نیست، مگر اینکه راه‌اندازی سیستم در ایمنی حرکت کشتی تداخل نکند. آزادسازی خودکار عامل اطفاء حریق در هر فضایی که راه‌اندازی سیستم موجب تداخل در ایمنی حرکت کشتی نشود، مجاز است.

13.5.1.2.1 آزادسازی خودکار برای هر فضای 6000 فوت مکعب (170 مترمکعب) یا کمتر مجاز است.

13.5.2 شناسایی خودکار

13.5.2.1 سیستم‌های شناسایی الکتریکی، سیگنال‌دهی، کنترل و راه‌اندازی باید حداقل دو منبع انرژی داشته باشند. منبع اصلی باید از باس اضطراری کشتی باشد. برای کشتی‌هایی که باس اضطراری یا باتری دارند، منبع پشتیبان باید یا باتری هشدار عمومی کشتی یا باتری داخلی سیستم باشد. باتری‌های داخلی باید قادر به راه‌اندازی سیستم برای حداقل 24 ساعت باشند. تمامی منابع انرژی باید تحت نظارت باشند.

13.5.2.1.1 برای کشتی‌هایی که باس اضطراری یا باتری ندارند، منبع اصلی مجاز است که تأمین انرژی اصلی الکتریکی کشتی باشد.

13.5.2.2 علاوه بر الزامات ذکر شده در بخش 9.3، مدارهای راه‌اندازی نباید از داخل فضای محافظت شده عبور کنند، مگر در سیستم‌های دریایی که راه‌اندازی الکتریکی دستی استفاده می‌شود.

13.5.2.2.1 برای سیستم‌هایی که با 13.5.2.4 مطابقت دارند، عبور مدارهای راه‌اندازی از داخل فضای محافظت شده مجاز است.

13.5.2.3*

راه‌اندازی دستی برای سیستم‌ها نباید قادر به اجرا شدن با یک اقدام واحد باشد. جز در مواردی که در 13.5.2.3.1 مشخص شده است، ایستگاه‌های راه‌اندازی دستی باید در یک محفظه قرار گیرند.

13.5.2.3.1

راه‌اندازی دستی باید به‌صورت راه‌اندازی دستی محلی در محل سیلندرها مجاز باشد.

13.5.2.4

سیستم‌هایی که فضاهای بزرگتر از 6000 فوت مکعب (170 مترمکعب) را محافظت می‌کنند، باید یک ایستگاه راه‌اندازی دستی در مسیر اصلی خروجی خارج از فضای محافظت‌شده داشته باشند. علاوه بر این، سیستم‌هایی که فضاهای بزرگتر از 6000 فوت مکعب (170 مترمکعب) را محافظت می‌کنند و سیلندرهایی در داخل فضای محافظت‌شده دارند و همچنین سیستم‌هایی که فضاهای ماشین‌آلات اصلی بدون نظارت را محافظت می‌کنند، باید یک ایستگاه راه‌اندازی در یک ایستگاه کنترل که به‌طور مداوم نظارت می‌شود، خارج از فضای محافظت‌شده داشته باشند.

13.5.2.4.1

سیستم‌هایی که فضاهای 6000 فوت مکعب (170 مترمکعب) یا کمتر را محافظت می‌کنند، مجاز هستند که یک ایستگاه راه‌اندازی واحد در یکی از مکان‌های توضیح داده‌شده در 13.5.2.4 داشته باشند.

13.5.2.5

نور اضطراری باید برای ایستگاه‌های راه‌اندازی از راه دور که سیستم‌های محافظت‌کننده از فضاهای ماشین‌آلات اصلی را سرویس می‌دهند، فراهم شود. تمامی دستگاه‌های عملیات دستی باید برچسب‌گذاری شوند تا خطرات محافظت‌شده را شناسایی کنند. علاوه بر این، اطلاعات زیر باید فراهم شود:

13.5.2.5.1

برای سیستم‌هایی که سیلندرها را در داخل فضای محافظت‌شده دارند، باید یک وسیله برای نشان دادن تخلیه سیستم در ایستگاه راه‌اندازی از راه دور فراهم شود.

13.6 الزامات اضافی برای سیستم‌های محافظت‌کننده از خطرات کلاس B بزرگتر از 6000 فوت مکعب (170 مترمکعب) با سیلندرهای ذخیره‌شده در داخل فضای محافظت‌شده.

13.6.1*

یک سیستم شناسایی آتش خودکار باید در فضای محافظت‌شده نصب شود تا هشدار اولیه برای آتش‌سوزی ارائه دهد و از خسارات بالقوه به سیستم اطفاء حریق قبل از فعال شدن دستی آن جلوگیری کند. سیستم شناسایی باید در صورت شناسایی آتش، آلارم‌های شنیداری و بصری را در فضای محافظت‌شده و بر روی پل هدایت کشتی فعال کند. تمامی دستگاه‌های شناسایی و آلارم باید از نظر الکتریکی برای پیوستگی تحت نظارت باشند و هرگونه مشکل باید در پل هدایت کشتی اعلام شود.

13.6.2*

مدارهای برق متصل به مخازن باید برای شرایط خرابی و از دست دادن برق تحت نظارت باشند. باید آلارم‌های بصری و شنیداری برای نشان دادن این وضعیت فراهم شود و آلارم‌ها باید در پل هدایت کشتی اعلام شوند.

13.6.3*

در داخل فضای محافظت‌شده، مدارهای الکتریکی که برای آزادسازی سیستم ضروری هستند باید در برابر حرارت مقاوم باشند، مانند کابل‌های معدنی با عایق مطابق با ماده 332 از NFPA 70، یا معادل آن. سیستم‌های لوله‌کشی ضروری برای آزادسازی سیستم‌هایی که برای عملیات هیدرولیکی یا پنوماتیکی طراحی شده‌اند باید از فولاد یا مواد مقاوم در برابر حرارت معادل آن باشند.

13.6.4*

چیدمان‌های مخازن و مدارهای الکتریکی و لوله‌کشی که برای آزادسازی هر سیستم ضروری هستند، باید به‌گونه‌ای باشند که در صورت آسیب به هر یک از خطوط آزادسازی برق به دلیل آتش‌سوزی یا انفجار در فضای محافظت‌شده (یعنی مفهوم خطای واحد)، تمام بار اطفاء حریق مورد نیاز برای آن فضا هنوز بتواند تخلیه شود.

13.6.5*

مخازن باید برای کاهش فشار ناشی از نشت و تخلیه تحت نظارت باشند. باید سیگنال‌های بصری و شنیداری در فضای محافظت‌شده و یا در پل هدایت کشتی یا در فضایی که تجهیزات کنترل آتش متمرکز است، برای نشان دادن وضعیت فشار پایین فراهم شود.

13.6.6*

در داخل فضای محافظت‌شده، مدارهای الکتریکی ضروری برای آزادسازی سیستم باید با استانداردهای Class A طبق NFPA 72 طراحی شوند.

13.7 پوشش

13.7.1*

برای جلوگیری از خروج ماده اطفاء حریق از طریق منافذ به خطرات یا مناطق کاری مجاور، منافذ باید یکی از طراحی‌های زیر را داشته باشند:

13.7.1.1

در مواردی که حبس ماده اطفاء حریق عملی نباشد یا در صورتی که سوخت بتواند از یک بخش به بخش دیگر جریان یابد (مانند از طریق بیلج)، محافظت باید گسترش یابد تا بخش‌های مجاور یا مناطق کاری متصل شده را شامل شود.

13.7.2*

قبل از تخلیه ماده اطفاء حریق، تمامی سیستم‌های تهویه باید بسته و ایزوله شوند تا از انتقال ماده به دیگر بخش‌ها یا خارج از کشتی جلوگیری شود. باید از خاموش‌شونده‌های خودکار یا خاموش‌شونده‌های دستی که توسط یک نفر از مکانی که ایستگاه تخلیه ماده اطفاء حریق در آن قرار دارد، قابل بسته شدن باشد، استفاده شود.

13.8 الزامات غلظت طراحی

13.8.1 ترکیب سوخت‌ها

برای ترکیب سوخت‌ها، غلظت طراحی باید از مقدار اطفاء شعله برای سوختی که بیشترین غلظت را نیاز دارد، استخراج شود.

13.8.2 غلظت طراحی

برای هر سوخت خاص، غلظت طراحی که در 13.8.3 ذکر شده است باید استفاده شود.

13.8.3 اطفاء شعله

حداقل غلظت طراحی برای مایعات آتش‌زا و قابل اشتعال کلاس B باید طبق دستورالعمل‌های ذکر شده در IMO MSC/Circ. 848، “دستورالعمل‌های اصلاح‌شده برای تأیید سیستم‌های اطفاء حریق ثابت گازی معادل” طبقSOLAS 74 برای فضاهای ماشین‌آلات و اتاق‌های پمپ بارگیری، که به‌روزرسانی‌شده توسط IMO MSC.1/Circ. 1267، “اصلاحات دستورالعمل‌ها برای تأیید سیستم‌های گاز اطفاء حریق ثابت معادل” است، تعیین شود.

13.8.4* مقدار کل سیلابی

مقدار ماده اطفاء حریق باید بر اساس حجم خالص فضای محافظت‌شده و مطابق با الزامات بند 5 از IMO MSC/Circular 848 تعیین شود.

13.8.5* مدت زمان محافظت

مهم است که غلظت طراحی ماده اطفاء حریق نه تنها باید تحقق یابد بلکه باید برای مدت زمان کافی برای اقدام اضطراری موثر توسط پرسنل آموزش‌دیده کشتی حفظ شود. در هیچ موردی مدت زمان نگهداری نباید کمتر از 15 دقیقه باشد.

13.9 سیستم توزیع

13.9.1 نرخ کاربرد

حداکثر نرخ طراحی کاربرد باید بر اساس مقدار ماده اطفاء حریق مورد نیاز برای غلظت دلخواه و زمان لازم برای دستیابی به آن غلظت تعیین شود.

13.9.2 زمان تخلیه

13.9.2.1

زمان تخلیه برای مواد هالوکربنی نباید از 10 ثانیه بیشتر باشد یا طبق نیازمندی‌های مقامات ذی‌صلاح دیگر باشد.

13.9.2.2

برای مواد هالوکربنی، زمان تخلیه باید به‌عنوان زمانی تعریف شود که 95 درصد از جرم ماده اطفاء حریق [در دمای 70°F (21°C)] از نازل‌ها تخلیه شده باشد، که برای دستیابی به غلظت طراحی حداقل ضروری است.

13.9.2.3

زمان تخلیه برای مواد گاز بی‌اثر نباید از 120 ثانیه برای 85 درصد غلظت طراحی بیشتر باشد یا طبق نیازمندی‌های مقامات ذی‌صلاح دیگر باشد.

13.10 انتخاب و موقعیت نازل

برای فضاهایی که در 13.10.1 شناسایی نشده‌اند، نازل‌ها باید از نوع فهرست‌شده برای هدف مورد نظر باشند. محدودیت‌ها باید بر اساس آزمایش‌های انجام‌شده طبق IMO MSC/Circular 848، “دستورالعمل‌های اصلاح‌شده برای تأیید سیستم‌های اطفاء حریق ثابت گازی معادل” مطابقSOLAS 74 برای فضاهای ماشین‌آلات و اتاق‌های پمپ بارگیری تعیین شوند. فاصله نازل‌ها، پوشش منطقه‌ای، ارتفاع و هم‌راستایی نباید از محدودیت‌ها تجاوز کند.

13.10.1

برای فضاهایی که فقط سوخت‌های کلاس A وجود دارند، محل قرارگیری نازل‌ها باید مطابق با محدودیت‌های فهرست‌شده برای نازل‌ها باشد.

13.11 بازرسی و آزمایش

حداقل سالیانه، تمامی سیستم‌ها باید توسط پرسنل متخصص بازرسی و آزمایش شوند تا عملکرد صحیح آن‌ها تضمین شود. آزمایش‌های تخلیه الزامی نیستند.

13.11.1

گزارش بازرسی همراه با توصیه‌ها باید به فرمانده کشتی و نماینده مالک ارائه شود. این گزارش باید برای بازرسی توسط مقامات ذی‌صلاح در دسترس باشد.

13.11.2

حداقل سالیانه، مقدار ماده اطفاء حریق در مخازن قابل بازسازی باید توسط پرسنل متخصص بررسی شود. فشار مخزن باید حداقل ماهی یک بار توسط خدمه کشتی تأیید و ثبت شود.

13.11.3*

برای مواد هالوکربنی تمیز، اگر یک مخزن بیش از 5 درصد از ماده اطفاء حریق را از دست دهد یا فشار آن بیش از 10 درصد کاهش یابد، باید دوباره پر شود یا تعویض شود.

13.11.3.1*

اگر یک مخزن ماده گاز بی‌اثر فشار خود را بیشتر از 5 درصد از دست دهد، باید دوباره پر شود یا تعویض شود. زمانی که از گیج‌های فشار برای این منظور استفاده می‌شود، آن‌ها باید حداقل سالیانه با یک دستگاه کالیبره مقایسه شوند.

13.11.4

پیمانکار نصب باید دستورالعمل‌هایی برای ویژگی‌های عملیاتی و روش‌های بازرسی خاص برای سیستم ماده تمیز نصب‌شده روی کشتی فراهم کند.

13.12 تأیید نصب‌ها

قبل از پذیرش سیستم، مستندات فنی مانند راهنمای طراحی سیستم، گزارش‌های آزمایش یا گزارش فهرست‌شده باید به مقامات ذی‌صلاح ارائه شود. این مستندات باید نشان دهند که سیستم و اجزای آن با یکدیگر سازگار بوده، در محدوده‌های آزمایش‌شده مورد استفاده قرار می‌گیرند و برای استفاده دریایی مناسب هستند.

13.12.1 وظایف سازمان فهرست‌بندی

سازمان فهرست‌بندی باید عملکردهای زیر را انجام دهد:

13.13 آزمایش فشار دوره‌ای

آزمایشی طبق بند 10.4.15 باید در فواصل زمانی 24 ماهه انجام شود. برنامه آزمایش دوره‌ای باید شامل آزمایش عملیاتی تمامی آلارم‌ها، کنترل‌ها و تأخیرهای زمانی باشد.

13.14 انطباق

سیستم‌های الکتریکی باید مطابق با زیرشاخه 46 CFR بخش 1 باشند. برای کشتی‌های کانادایی، نصب‌های الکتریکی باید مطابق با TP 127 E، استانداردهای الکتریکی ایمنی کشتی‌ها انجام شوند.