طراحی سیستم‌های اطفاء حریق گاز پایه به روش سیلاب کامل

5.1 کلیات
5.1.1 الزامات حداقل
5.1.1.1 این فصل الزامات حداقل برای بازرسی، آزمایش و نگهداری روتین سیستم‌های اسپرینکلر آب را ارائه می‌دهد.
5.1.1.2 جدول 5.1.1.2 برای تعیین فرکانس‌های حداقل مورد نیاز برای بازرسی، آزمایش و نگهداری باید استفاده شود.
5.1.2 اجزای مشترک و شیرها
اجزای مشترک و شیرها باید طبق فصل 13 بازرسی، آزمایش و نگهداری شوند.
5.1.3 بررسی موانع
در صورتی که نیاز به انجام بررسی موانع باشد، باید از روش‌های ذکر شده در فصل 14 پیروی شود.

5.1.4 نقص‌ها. رویه‌های ذکر شده در فصل 15 باید زمانی که نقصی در سیستم حفاظت پیش می‌آید، دنبال شوند.
5.1.5 اتصالات شیلنگ. اتصالات شیلنگ باید طبق فصل‌های 6 و 13 بررسی، آزمایش و نگهداری شوند.
5.2* بازرسی.
5.2.1 آبپاش‌ها.
5.2.1.1* آبپاش‌ها باید از سطح زمین به طور سالانه بازرسی شوند.
5.2.1.1.1* هر آبپاشی که علائم یکی از موارد زیر را نشان دهد باید تعویض شود:
(1) نشتی
(2) خوردگی که به عملکرد آبپاش آسیب می‌زند
(3) آسیب فیزیکی
(4) از دست دادن مایع در عنصر حساس به حرارت حباب شیشه‌ای
(5) بارگذاری که به عملکرد آبپاش آسیب می‌زند
(6) رنگی غیر از رنگ اعمال‌شده توسط سازنده آبپاش
5.2.1.1.2 هر آبپاشی که به اشتباه در جهت نادرست نصب شده باشد باید با جابجایی خط انشعاب، آویز یا شاخه اصلاح شود یا تعویض گردد.
5.2.1.1.3* آبپاش‌های نصب‌شده در فضاهای پنهان مانند بالای سقف‌های معلق نیاز به بازرسی ندارند.
5.2.1.1.4 آبپاش‌های نصب‌شده در مناطقی که به دلیل عملیات‌های فرآیندی به دلایل ایمنی غیرقابل دسترسی هستند باید در هر زمان تعطیلی برنامه‌ریزی‌شده بازرسی شوند.
5.2.1.1.5 اسکاشون‌ها و پوشش‌های آبپاش‌های فرورفته، توکار و پنهان باید با اسکاشون یا پوشش فهرست‌شده خود جایگزین شوند اگر در حین بازرسی مفقود شده باشند.
5.2.1.1.5.1 زمانی که اسکاشون یا پوشش فهرست‌شده از یک مجموعه فهرست‌شده مفقود شده و دیگر در دسترس تجاری نیست، باید آبپاش تعویض شود.
5.2.1.1.6 اسکاشون‌ها برای آبپاش‌های معلق که نه فرورفته، نه توکار و نه پنهان هستند نیازی به تعویض ندارند اگر در حین بازرسی مفقود شده باشند.
5.2.1.2* حداقل فاصله از انبار مطابق با موارد 5.2.1.2.1 تا 5.2.1.2.6 باید در زیر تمام دستگاه‌های معیوب آبپاش حفظ شود.
5.2.1.2.1* مگر اینکه فاصله‌های بیشتری توسط 5.2.1.2.2، 5.2.1.2.3 یا 5.2.1.2.4 لازم باشد یا فاصله‌های کمتری توسط 5.2.1.2.6 مجاز باشد، فاصله بین دستگاه معیوب و بالای انبار باید 18 اینچ (457 میلی‌متر) یا بیشتر باشد.
5.2.1.2.2 در صورتی که استانداردهایی غیر از NFPA 13 حداقل فاصله بیشتری از انبار مشخص کنند، باید از آنها پیروی شود.
5.2.1.2.3* فاصله بین دستگاه معیوب و بالای انبار باید 36 اینچ (914 میلی‌متر) یا بیشتر برای آبپاش‌های ویژه باشد.
5.2.1.2.4 فاصله از بالای انبار تا دستگاه معیوب باید 36 اینچ (914 میلی‌متر) یا بیشتر باشد زمانی که لاستیک‌های رابر ذخیره شده باشند.
5.2.1.2.5 آبپاش‌های درون قفسه نیازی به رعایت معیارهای انسداد و الزامات فاصله از انبار ندارند.

5.2.1.2.6* فاصله بین دستگاه معیوب و بالای انبار می‌تواند کمتر از 18 اینچ (457 میلی‌متر) باشد در صورتی که توسط استاندارد نصب مجاز شناخته شده باشد.
5.2.1.3* انباری که نزدیک‌تر از حد مجاز به دستگاه معیوب اسپرینکلر قرار دارد طبق قوانین فاصله از انبار استاندارد نصب، که در 5.2.1.2.1 تا 5.2.1.2.4 توضیح داده شده است، باید اصلاح شود.
5.2.1.4 تأمین اسپرینکلرهای یدکی باید سالانه برای موارد زیر بازرسی شود:
(1) تعداد و نوع صحیح اسپرینکلرها طبق الزامات 5.4.1.5
(2) آچار اسپرینکلر برای هر نوع اسپرینکلر طبق الزامات 5.4.1.5.5
(3) فهرست اسپرینکلرهای یدکی طبق الزامات 5.4.1.5.6
5.2.2* لوله و اتصالات. لوله‌ها و اتصالات اسپرینکلر باید سالانه از سطح زمین بازرسی شوند.
5.2.2.1* لوله‌ها و اتصالات باید از هرگونه آسیب مکانیکی، نشتی و خوردگی پاک باشند.
5.2.2.2 لوله‌های اسپرینکلر نباید تحت بارهای خارجی توسط مواد قرار گیرند که روی لوله استراحت کنند یا از لوله آویزان شوند.
5.2.2.3* لوله‌ها و اتصالات نصب‌شده در فضاهای پنهان مانند بالای سقف‌های معلق نیازی به بازرسی ندارند.
5.2.2.4 لوله‌ها و اتصالات نصب‌شده در مناطقی که به دلیل عملیات‌های فرآیندی به دلایل ایمنی غیرقابل دسترسی هستند باید در هر زمان تعطیلی برنامه‌ریزی‌شده بازرسی شوند.
5.2.3* آویزها، میله‌ها و پشتیبانی‌ها. آویزها، میله‌ها و پشتیبانی‌های لوله‌های اسپرینکلر باید سالانه از سطح زمین بازرسی شوند.
5.2.3.1 آویزها، میله‌ها و پشتیبانی‌ها نباید آسیب دیده، شل یا جدا شده باشند.
5.2.3.2 آویزها، میله‌ها و پشتیبانی‌هایی که آسیب دیده، شل یا جدا شده‌اند باید تعویض یا دوباره محکم شوند.
5.2.3.3* آویزها، میله‌ها و پشتیبانی‌های نصب‌شده در فضاهای پنهان مانند بالای سقف‌های معلق نیازی به بازرسی ندارند.
5.2.3.4 آویزها، میله‌ها و پشتیبانی‌های نصب‌شده در مناطقی که به دلیل عملیات‌های فرآیندی به دلایل ایمنی غیرقابل دسترسی هستند باید در هر زمان تعطیلی برنامه‌ریزی‌شده بازرسی شوند.
5.2.4 دستگاه‌های راه‌اندازی هشدار آب و سیگنال نظارت. دستگاه‌های راه‌اندازی هشدار آب و سیگنال نظارت باید هر سه ماه یکبار بازرسی شوند تا اطمینان حاصل شود که از آسیب فیزیکی آزاد هستند.
5.2.5* تابلو اطلاعات طراحی هیدرولیکی. تابلو اطلاعات طراحی هیدرولیکی باید سالانه بازرسی شود تا اطمینان حاصل شود که موجود است، به‌طور محکم به لوله‌کش نصب شده و قابل خواندن است.
5.2.5.1 تابلو اطلاعات طراحی هیدرولیکی که مفقود یا غیرقابل خواندن باشد باید تعویض شود.
5.2.5.2 سیستم جدول لوله‌ای باید تابلو اطلاعات طراحی هیدرولیکی داشته باشد که روی آن نوشته شده باشد “سیستم جدول لوله‌ای.”
5.2.6 ردیابی حرارتی. ردیابی حرارتی باید طبق الزامات سازنده بازرسی و نگهداری شود.

5.2.7 تابلو اطلاعات. تابلو اطلاعات مورد نیاز در 4.1.9 باید سالانه بازرسی شود تا اطمینان حاصل شود که موجود است، به‌طور محکم متصل شده و قابل خواندن است.
5.2.8* تابلو اطلاعات عمومی. تابلو اطلاعات عمومی مورد نیاز در NFPA 13 باید سالانه بازرسی شود تا اطمینان حاصل شود که موجود است، به‌طور محکم متصل شده و قابل خواندن است.
5.2.9 تابلو اطلاعات ضدیخ. تابلو اطلاعات ضدیخ مورد نیاز در 4.1.10 باید سالانه بازرسی شود تا اطمینان حاصل شود که موجود است، به‌طور محکم متصل شده و قابل خواندن است.
5.3 آزمایش.
5.3.1* اسپرینکلرها.
5.3.1.1* در جایی که طبق این بخش نیاز باشد، نمونه اسپرینکلرها باید به یک آزمایشگاه معتبر که توسط مقام مسئول تایید شده است برای آزمایش میدانی ارسال شوند.
5.3.1.1.1 هرگاه اسپرینکلرها به مدت 50 سال نصب شده باشند، باید تعویض شوند یا نمونه‌های نمایندگی از یک یا چند ناحیه نمونه باید آزمایش شوند.
5.3.1.1.1.1 روش‌های آزمایش باید در فواصل 10 ساله تکرار شوند.
5.3.1.1.1.2 اسپرینکلرهایی که پیش از سال 1920 ساخته شده‌اند باید تعویض شوند.
5.3.1.1.1.3* اسپرینکلرهایی که با استفاده از عناصر واکنش سریع ساخته شده‌اند و به مدت 20 سال نصب شده‌اند باید تعویض شوند یا نمونه‌های نمایندگی آزمایش شوند و سپس در فواصل 10 ساله دوباره آزمایش شوند.
5.3.1.1.1.4* نمونه‌های نمایندگی از اسپرینکلرهای نوع لحیم با کلاس دمایی فوق‌العاده بالا [325°F (163°C)] یا بیشتر که در شرایط دمای محیطی حداکثر مجاز نیمه‌پی‌در‌پی تا پیوسته قرار دارند باید در فواصل 5 ساله آزمایش شوند.
5.3.1.1.1.5 هرگاه اسپرینکلرها به مدت 75 سال نصب شده باشند، باید تعویض شوند یا نمونه‌های نمایندگی از یک یا چند ناحیه نمونه باید به یک آزمایشگاه معتبر که توسط مقام مسئول تایید شده است برای آزمایش میدانی ارسال شوند و آزمایش‌ها در فواصل 5 ساله تکرار شوند.
5.3.1.1.1.6* اسپرینکلرهای خشک که به مدت 15 سال نصب شده‌اند باید تعویض شوند یا نمونه‌های نمایندگی آزمایش شوند و سپس در فواصل 10 ساله دوباره آزمایش شوند.
5.3.1.1.2* اسپرینکلرهایی که در محیط‌های سخت قرار دارند، از جمله جو‌های خورنده، باید یکی از موارد زیر باشند:
(1) تعویض شوند
(2) آزمایش شوند از طریق نمونه‌های نمایندگی اسپرینکلر در فواصل 5 ساله
5.3.1.1.3 اسپرینکلرهای مقاوم در برابر خوردگی فهرست‌شده که در محیط‌های سخت نصب شده‌اند باید مجاز باشند که در فواصل 10 ساله آزمایش شوند.
5.3.1.1.4 در جایی که داده‌های تاریخی نشان دهند، فواصل طولانی‌تری بین آزمایش‌ها مجاز خواهد بود.
5.3.1.2* نمونه نمایندگی از اسپرینکلرها برای آزمایش طبق 5.3.1.1 باید حداقل از چهار اسپرینکلر یا 1 درصد از تعداد اسپرینکلرها در هر نمونه فردی اسپرینکلر، هرکدام که بیشتر است، تشکیل شده باشد.

5.3.1.3 هرگاه یکی از اسپرینکلرها در یک نمونه نمایندگی نتواند شرایط آزمایش را برآورده کند، تمام اسپرینکلرهای موجود در ناحیه‌ای که توسط آن نمونه نمایندگی می‌شود باید تعویض شوند.
5.3.1.3.1 به تولیدکنندگان مجاز است که تغییراتی در اسپرینکلرهای خود در میدان با استفاده از دستگاه‌های فهرست‌شده انجام دهند که عملکرد اصلی را مطابق با لیست بازمی‌گرداند، در صورتی که برای مقام مسئول قابل قبول باشد.
5.3.2 اسپرینکلرهای برقی.
5.3.2.1 اسپرینکلرهای برقی باید طبق الزامات سازنده آزمایش شوند.
5.3.2.2 آزمایش فعال‌سازی الکترونیکی و نظارت باید مطابق با الزامات سازنده و NFPA 72 یا کد هشدار آتش محلی باشد.
5.3.3 دستگاه‌های هشدار آب.
5.3.3.1 دستگاه‌های هشدار آب مکانیکی، از جمله اما نه محدود به زنگ‌های موتور آب، باید هر سه ماه یکبار آزمایش شوند.
5.3.3.2* دستگاه‌های هشدار آب نوع وانی و نوع سوئیچ فشار باید هر شش ماه یکبار آزمایش شوند.
5.3.3.3 آزمایش دستگاه‌های هشدار آب نوع سوئیچ فشار در سیستم‌های لوله‌های تر باید از طریق باز کردن اتصال آزمایش بازرسان انجام شود.
5.3.3.3.1 در صورتی که شرایط یخبندان یا سایر شرایط استفاده از اتصال آزمایش بازرسان را منع کند، استفاده از اتصال بای‌پس مجاز خواهد بود.
5.3.3.4 به جز در موارد مجاز در 5.3.3.4.1، آزمایش دستگاه‌های هشدار آب نوع وانی در سیستم‌های لوله‌های تر باید از طریق جریان آبی معادل جریان خارج از کوچکترین اسپرینکلر با عامل k (یا کوچک‌تر) از سوئیچ جریان انجام شود.
5.3.3.4.1 یک دستگاه هشدار آب نوع وانی که با ویژگی تست خودکار یکپارچه فهرست‌شده باشد و قادر به تأیید وجود آب در محل دستگاه هشدار آب و عملکرد دستگاه هشدار آب و زنگ باشد، مجاز است که استفاده شود.
5.3.3.4.2 دستگاه‌های هشدار آب نوع وانی که هر شش ماه یکبار با استفاده از آب گردش‌دهی یا طبق توضیحات 5.3.3.4.1 آزمایش می‌شوند، باید با باز کردن اتصال آزمایش بازرسان در حداقل یک بار هر 3 سال آزمایش شوند.
5.3.3.5 پمپ‌های آتش‌نشانی نباید در طول آزمایش از سرویس خارج شوند، مگر اینکه دائماً توسط پرسنل واجد شرایط نظارت شوند یا تمام روش‌های اصلاحات در فصل 15 دنبال شوند.
5.3.4* سیستم‌های ضدیخ. سالانه، قبل از آغاز شرایط یخبندان، محلول ضدیخ باید با استفاده از روش زیر آزمایش شود:
(1) با استفاده از تابلو اطلاعات ضدیخ مورد نیاز در 4.1.10، سوابق نصب، سوابق نگهداری، اطلاعات مالک، آزمایش‌های شیمیایی، یا سایر منابع معتبر اطلاعات، نوع ضدیخ در سیستم باید تعیین شود و در صورت لزوم یکی از موارد (الف) یا (ب) انجام شود:
(الف) اگر مشخص شود که ضدیخ از نوعی است که دیگر مجاز نیست، سیستم باید کاملاً تخلیه شود و ضدیخ با محلول قابل قبول جایگزین شود.

(ب) اگر نوع ضدیخ نتواند به‌طور قابل اعتمادی تعیین شود، سیستم باید کاملاً تخلیه شده و ضدیخ با محلول قابل قبول طبق 5.3.4.4 جایگزین شود.
(2) اگر ضدیخ طبق 5.3.4(1)(الف) و 5.3.4(1)(ب) تعویض نشود، نمونه‌های آزمایش باید از بالای هر سیستم و از پایین هر سیستم به شرح زیر گرفته شوند:
(الف) اگر دورترین بخش سیستم نزدیک به بالای سیستم یا پایین سیستم نباشد، یک نمونه اضافی باید از دورترین بخش گرفته شود.
(ب) اگر اتصال به لوله‌های تأمین آب نزدیک به بالای سیستم یا پایین سیستم نباشد، یک نمونه اضافی باید از اتصال به لوله‌های تأمین آب گرفته شود.
(3) گرانروی خاص هر محلول باید با استفاده از هیدرومتر با مقیاس مناسب یا رفراکتومتر با مقیاس کالیبره‌شده برای محلول ضدیخ بررسی شود.
(4) اگر هر یک از نمونه‌ها غلظتی بیش از مقدار مجاز در 5.3.4.4 نشان دهد، سیستم باید تخلیه شده و دوباره با محلول جدید قابل قبول پر شود.
(5) اگر غلظتی بیشتر از آنچه که در حال حاضر طبق 5.3.4.4 مجاز است برای جلوگیری از یخ‌زدگی مایع ضروری بوده باشد، روش‌های جایگزین برای جلوگیری از یخ‌زدگی لوله باید استفاده شود.
5.3.4.1 محلول ضدیخ باید در دورترین نقطه خود و جایی که با سیستم لوله‌های تر ارتباط دارد آزمایش شود.
5.3.4.2 در جایی که ظرفیت سیستم‌های ضدیخ بیشتر از 150 گالن (568 لیتر) باشد، آزمایش‌ها باید در یک نقطه اضافی برای هر 100 گالن (379 لیتر) انجام شود.
5.3.4.2.1 اگر نتایج نشان‌دهنده نقطه انجماد اشتباه در هر نقطه از سیستم باشد، سیستم باید تخلیه شده و دوباره با ضدیخ جدید مخلوط‌شده پر شود.
5.3.4.2.2 برای محلول‌های مخلوط‌شده، دستورالعمل‌های سازنده باید برای تعداد نقاط آزمایش و فرآیند پرکردن مجدد مجاز باشد.
5.3.4.3 استفاده از محلول‌های ضدیخ باید مطابق با مقررات بهداشتی ایالتی و محلی باشد.
5.3.4.3.1* لوله‌ها و اتصالات اسپرینکلر CPVC فهرست‌شده باید فقط با گلیسرین از یخ‌زدگی محافظت شوند.
5.3.4.3.1.1 استفاده از دی‌اتیلن، اتیلن یا پروپیلن گلیکول‌ها به‌طور خاص ممنوع است.
5.3.4.4 به جز در موارد مجاز در 5.3.4.4.1 و 5.3.4.4.3، تمامی سیستم‌های ضدیخ باید از محلول‌های ضدیخ فهرست‌شده استفاده کنند.
5.3.4.4.1* برای سیستم‌های نصب‌شده قبل از 30 سپتامبر 2012، محلول‌های ضدیخ فهرست‌شده تا 30 سپتامبر 2022 مورد نیاز نخواهند بود، مشروط بر اینکه یکی از شرایط زیر برقرار باشد:
(1) * غلظت محلول ضدیخ باید محدود به 30 درصد پروپیلن گلیکول به‌صورت حجمی یا 38 درصد گلیسرین به‌صورت حجمی باشد.
(2) * سیستم‌های ضدیخ با غلظت‌های بیش از 30 درصد اما نه بیشتر از 40 درصد پروپیلن گلیکول به‌صورت حجمی و 38 درصد اما نه بیشتر از 50 درصد گلیسرین به‌صورت حجمی مجاز خواهند بود، بر اساس ارزیابی ریسک قطعی تایید‌شده که توسط یک شخص واجد شرایط تایید‌شده توسط مقام مسئول تهیه شده است.

5.3.4.4.2 محلول‌های جدیدی که معرفی می‌شوند باید محلول‌های ضدیخ از نوع مخلوط‌شده در کارخانه (شیمیایی خالص یا 96.5 درصد مطابق با داروشناسی ایالات متحده) باشند.
5.3.4.4.3 محلول‌های ضدیخ مخلوط‌شده از پروپیلن گلیکول که غلظتی بیش از 30 درصد به‌صورت حجمی دارند، برای استفاده با اسپرینکلرهای ESFR مجاز هستند، مشروط بر اینکه اسپرینکلرهای ESFR برای چنین استفاده‌ای در یک کاربرد خاص فهرست‌شده باشند.
5.4 نگهداری.
5.4.1 اسپرینکلرها.
5.4.1.1 در صورتی که یک اسپرینکلر به هر دلیلی برداشته شود، نباید دوباره نصب شود.
5.4.1.2* اسپرینکلرهای تعویضی باید ویژگی‌های مناسب برای کاربرد مورد نظر را داشته باشند که شامل موارد زیر است:
(1) نوع
(2) اندازه سوراخ و ضریب K
(3) درجه حرارت
(4) پوشش، در صورت وجود
(5) نوع دفییکتور (مثلاً ایستاده، آویز، دیواری)
(6) الزامات طراحی
5.4.1.2.1* اسپرینکلرهای پاششی مجاز هستند تا اسپرینکلرهای قدیمی را تعویض کنند.
5.4.1.2.2* در صورتی که اسپرینکلرهای مسکونی که قبل از سال 2003 تولید شده و دیگر از سوی سازنده در دسترس نیستند، و طراحی چگالی آنها کمتر از 0.05 گالن در دقیقه در هر فوت مربع (204 میلی‌متر در دقیقه) باشد، می‌توان از اسپرینکلر مسکونی با ضریب K معادل (± 5 درصد) استفاده کرد، مشروط بر اینکه ناحیه پوششفعلی برای اسپرینکلر تعویضی تجاوز نشود.
5.4.1.2.3 اسپرینکلرهای تعویضی برای اسکله‌ها و دکل‌ها باید با استاندارد NFPA 307 مطابقت داشته باشند.
5.4.1.3 فقط از اسپرینکلرهای جدید و فهرست‌شده برای تعویض اسپرینکلرهای موجود استفاده شود.
5.4.1.4* اسپرینکلرهای ویژه و سریع‌العمل تعریف‌شده توسط NFPA 13 باید با اسپرینکلرهایی با همان اندازه سوراخ، دامنه دما، ویژگی‌های واکنش حرارتی و ضریبK تعویض شوند.
5.4.1.5* حداقل شش اسپرینکلر یدکی باید در محل نگهداری شود تا هر اسپرینکلری که عمل کرده یا به‌گونه‌ای آسیب دیده باشد، به‌سرعت تعویض شود.
5.4.1.5.1 اسپرینکلرها باید با انواع و درجه حرارت‌های اسپرینکلرهای موجود در ملک همخوانی داشته باشند.
5.4.1.5.2 موجودی اسپرینکلرهای یدکی باید در کابینتی نگهداری شود که دمای آن در هیچ زمانی از حداکثر دمای سقف‌های مشخص‌شده در جدول 5.4.1.5.2 برای هر یک از اسپرینکلرهای داخل کابینت تجاوز نکند.
5.4.1.5.3 در صورتی که اسپرینکلرهای خشک با طول‌های مختلف نصب شده باشند، نیازی به نگهداری اسپرینکلرهای خشک یدکی نیست، مشروط بر اینکه راهی برای بازگشت سیستم به حالت عملیاتی فراهم شود.

5.4.1.5.4 موجودی اسپرینکلرهای یدکی باید شامل تمام انواع و درجه‌های اسپرینکلر نصب‌شده باشد و به شرح زیر باشد:
(1) برای تاسیسات محافظت‌شده با کمتر از 300 اسپرینکلر — حداقل 6 اسپرینکلر
(2) برای تاسیسات محافظت‌شده با 300 تا 1000 اسپرینکلر — حداقل 12 اسپرینکلر
(3) برای تاسیسات محافظت‌شده با بیش از 1000 اسپرینکلر — حداقل 24 اسپرینکلر
5.4.1.5.5* یک آچار اسپرینکلر مطابق با مشخصات سازنده اسپرینکلر باید برای هر نوع اسپرینکلر نصب‌شده در کابینت قرار داده شود تا برای برداشتن و نصب اسپرینکلرها در سیستم استفاده شود.
5.4.1.5.6 فهرستی از اسپرینکلرهای نصب‌شده در ملک باید در کابینت اسپرینکلر نصب شود.
5.4.1.5.6.1* این فهرست باید شامل موارد زیر باشد:
(1) شماره شناسایی اسپرینکلر (SIN) در صورت وجود؛ یا سازنده، مدل، سوراخ، نوع دفییکتور، حساسیت حرارتی و درجه فشار
(2) شرح کلی
(3) تعداد هر نوع که باید در کابینت نگهداری شود
(4) تاریخ انتشار یا اصلاح فهرست
5.4.1.6* اسپرینکلرها نباید به هیچ‌وجه تغییر داده شوند یا هیچ‌گونه زینت، رنگ یا پوشش پس از ارسال از کارخانه تولید اعمال شود.
5.4.1.7 اسپرینکلرها و نازل‌های اسپری خودکار مورد استفاده برای حفاظت از تجهیزات آشپزی تجاری و سیستم‌های تهویه باید سالانه تعویض شوند.
5.4.1.7.1 در صورتی که اسپرینکلرهای نوع لامپ خودکار یا نازل‌های اسپری استفاده شوند و در بررسی سالانه هیچ تجمع چربی یا مواد دیگر روی اسپرینکلرها یا نازل‌ها مشاهده نشود، این اسپرینکلرها و نازل‌ها نیازی به تعویض نخواهند داشت.
N 5.4.1.8 اسپرینکلرهای الکتریکی باید مطابق با الزامات سازنده نگهداری شوند.
5.4.1.9 پوشش‌های حفاظتی.
5.4.1.9.1* اسپرینکلرهایی که مناطق اسپری و اتاق‌های میکس را در نواحی کاربرد رزین محافظت می‌کنند و با پوشش‌های حفاظتی نصب شده‌اند، باید همچنان از باقی‌مانده‌های پاشش محافظت شوند تا در صورت بروز آتش‌سوزی، به درستی عمل کنند.

5.4.1.9.2 اسپرینکلرهایی که همانطور که در 5.4.1.9.1 توضیح داده شده نصب شده‌اند، باید با کیسه‌های سلوفانی با ضخامت 0.003 اینچ (0.076 میلی‌متر) یا کمتر یا کیسه‌های کاغذی نازک محافظت شوند.
5.4.1.9.3 پوشش‌ها باید به صورت دوره‌ای تعویض شوند تا از تجمع رسوبات سنگین جلوگیری شود.
5.4.2* سیستم‌های لوله خشک. سیستم‌های لوله خشک باید در تمام اوقات خشک نگه داشته شوند.
5.4.2.1 در طول هوای غیر یخ‌زدگی، سیستم لوله خشک می‌تواند مرطوب بماند، در صورتی که تنها گزینه دیگر خارج کردن سیستم از سرویس باشد تا زمانی که قطعات مورد نیاز یا در حین فعالیت‌های تعمیراتی برسد.
5.4.2.2 فضاهای یخچالی یا سایر نواحی داخل ساختمان که دما در آن‌ها در 40°F (4°C) یا کمتر نگه داشته می‌شود، نباید اجازه داده شود که مرطوب بمانند.
5.4.2.3 خشک‌کن‌های هوا باید مطابق با دستورالعمل‌های سازنده نگهداری شوند.
5.4.2.4 کمپرسورهایی که در ارتباط با سیستم‌های آبیاری لوله خشک استفاده می‌شوند، باید با توجه به دستورالعمل‌های سازنده و همچنین فصل 13 بازرسی، تست و نگهداری شوند.
5.4.3* سیستم‌های دریایی. سیستم‌های آبیاری که معمولاً با استفاده از آب شیرین به عنوان منبع نگهداری می‌شوند، باید پس از ورود آب خام به سیستم، تخلیه و دوباره با آب شیرین پر شوند، سپس دوباره تخلیه و با آب شیرین پر شوند.
5.5 الزامات عملکرد اجزا.
5.5.1 هرگاه یک جزء از سیستم آبیاری تنظیم، تعمیر، بازسازی یا تعویض شود، اقدامات لازم طبق جدول 5.5.1 باید انجام شود.
5.5.2 در صورتی که استاندارد نصب اصلی با استاندارد ذکر شده متفاوت باشد، استفاده از استاندارد نصب مناسب مجاز است.
5.5.3 این اقدامات نیازی به بررسی طراحی ندارند که خارج از محدوده این استاندارد است.

بیم دتکتور دودی اعلام حریق پروجکتوری از یک فرستنده تشکیل شده است که یک پرتو مادون قرمز را در سراسر ناحیه محافظت‌شده به سمت یک گیرنده که شامل یک سلول حساس به نور است ارسال می‌کند، سلولی که قدرت سیگنال پرتو نوری را پایش می‌کند.

این دتکتور بر اساس اswsصل انسداد نور عمل می‌کند. عنصر حساس به نور در بیم دتکتور دودی اعلام حریق در شرایط عادی نوری را که توسط گیرنده تولید می‌شود مشاهده می‌کند. گیرنده بر اساس درصدی از انسداد کلی به یک سطح حساسیت از پیش تعیین‌شده کالیبره می‌شود. این سطح حساسیت توسط سازنده و بر اساس طول بیم (فاصله بین فرستنده و گیرنده) مشخص می‌شود. معمولاً بیش از یک تنظیم برای انتخاب توسط نصاب بر اساس طول بیم در کاربرد موردنظر وجود دارد. برای دتکتورهایی که لیست UL دارند، تنظیم حساسیت باید مطابق با استاندارد UL 268 «دتکتورهای دود برای سیستم‌های اعلام حریق حفاظتی» باشد.

فرستنده در برخی واحدها ممکن است مستقل از گیرنده تغذیه شود که می‌تواند به میزان زیادی سیم‌کشی و در نتیجه هزینه نصب را کاهش دهد. از آنجا که پشتیبان باتری برای سیستم‌های اعلام حریق الزامی است، پشتیبان باتری برای فرستنده نیز موردنیاز خواهد بود، چه از پنل تغذیه شود و چه به صورت مستقل.

بر خلاف دتکتورهای دودی فوتوالکترونیک نقطه‌ای، بیم دتکتور دودی اعلام حریق به طور کلی نسبت به رنگ دود حساسیت کمتری دارد. بنابراین، بیم دتکتور دودی اعلام حریق ممکن است برای کاربردهایی که مناسب دتکتورهای فوتوالکترونیک نقطه‌ای نیستند، مناسب باشد، مانند کاربردهایی که انتظار می‌رود آتش دود سیاه تولید کند. بیم دتکتور دودی اعلام حریق نیاز به دود قابل مشاهده دارد و بنابراین ممکن است در برخی کاربردها به اندازه دتکتورهای یونی حساس نباشد.

بیم دتکتور دودی اعلام حریق نسبت به انسداد تجمعی ایجادشده توسط یک میدان دود حساس است. این انسداد تجمعی توسط ترکیبی از چگالی دود و فاصله خطی میدان دود در طول پرتو نوری پروجکت‌شده ایجاد می‌شود. انسداد تجمعی در واقع اندازه‌گیری درصد انسداد نور است.

از آنجا که انسداد ناگهانی و کامل پرتو نور یک نشانه معمول دود نیست، دتکتور این حالت را به عنوان وضعیت خطا در نظر می‌گیرد، نه هشدار. این آستانه معمولاً توسط سازنده در سطح حساسیتی که بیش از ۹۰ تا ۹۵ درصد انسداد کلی است تنظیم می‌شود. این موضوع احتمال هشدار ناخواسته ناشی از انسداد پرتو توسط یک جسم جامد، مانند یک تابلو یا نردبان که به طور تصادفی در مسیر پرتو قرار گرفته، را به حداقل می‌رساند.

تغییرات بسیار کوچک و آهسته در کیفیت منبع نور نیز یک نشانه معمول دود نیست. این تغییرات ممکن است به دلیل شرایط محیطی مانند تجمع گردوغبار و آلودگی روی مجموعه‌های نوری فرستنده و/یا گیرنده ایجاد شوند. این تغییرات معمولاً توسط یک کنترل خودکار بهره (AGC) جبران می‌شوند. زمانی که دتکتور برای اولین بار روشن شده و وارد برنامه راه‌اندازی خود می‌شود، سطح سیگنال نوری آن زمان را به عنوان نقطه مرجع شرایط عادی در نظر می‌گیرد. با کاهش کیفیت سیگنال نوری در طول زمان، مثلاً به دلیل گردوغبار، AGC این تغییر را جبران می‌کند. نرخ جبران محدود است تا اطمینان حاصل شود که دتکتور همچنان نسبت به آتش‌های آهسته یا دودزا حساس باقی بماند. هنگامی که AGC دیگر نتواند کاهش سیگنال را جبران کند (مانند تجمع بیش از حد آلودگی) دتکتور وضعیت خطا را اعلام خواهد کرد.

لوازم جانبی  بیم دتکتور دودی اعلام حریق

لوازم جانبی برای بیم دتکتور دودی اعلام حریق ممکن است شامل پنل‌های اعلام از راه دور، ایستگاه‌های تست از راه دور که امکان آزمایش الکترونیکی دوره‌ای دتکتور را فراهم می‌کنند، و فیلترهایی باشند که به‌عنوان تست «مجاز/غیرمجاز» برای کالیبراسیون صحیح دتکتور استفاده می‌شوند. برخی سازندگان استفاده از آینه برای هدایت پرتو را فراهم می‌کنند. سیستم‌های اعلام حریق هوشمند می‌توانند یک آدرس مجزا به بیم دتکتور دودی اعلام حریق اختصاص دهند تا اعلام محل آتش بهتر صورت گیرد. سیستم‌های متعارف نیز ممکن است از طریق رله‌ها اعلام از راه دور داشته باشند.

ویژگی تشخیص حرارت بیم دتکتور دودی اعلام حریق

برخی بیم دتکتور دودی اعلام حریق یک عنصر حساس به حرارت را در گیرنده خود جای داده‌اند که فرکانس پالس پرتو را پایش می‌کند. حرارت پرتو پالسی را تضعیف یا منحرف می‌کند که می‌تواند توسط گیرنده دریافت شود و باعث ایجاد هشدار گردد. این انحراف معمولاً زمانی بیشتر است که آتش به فرستنده نزدیک‌تر باشد تا به گیرنده. باید توجه داشت که مدولاسیون فرکانسی ناشی از چراغ‌های فلورسنت با این ویژگی تشخیص حرارت تداخل نداشته باشد. توصیه‌های سازنده باید دنبال شوند.

کاربرد صحیح بیم دتکتور دودی اعلام حریق

مانند دتکتورهای دودی نقطه‌ای، بیم دتکتور دودی اعلام حریق برای کاربردهای فضای باز نامناسب هستند. شرایط محیطی مانند دماهای بسیار بالا یا پایین، باران، برف، یخ، مه و شبنم می‌توانند با عملکرد صحیح دتکتور تداخل داشته باشند. شرایط محیط بیرونی رفتار دود را غیرقابل پیش‌بینی می‌سازد.

اگرچه بیم دتکتور دودی اعلام حریق و دتکتورهای دودی نقطه‌ای تحت استانداردهای یکسان UL و NFPA قرار دارند، الزامات این استانداردها متفاوت است زیرا اصل عملکرد آن‌ها با یکدیگر فرق دارد. مهم است که طراح این تفاوت‌ها را درک کرده و هنگام انتخاب و به‌کارگیری دتکتورهای دود در سیستم‌های اعلام حریق به‌طور کامل در نظر بگیرد.

دتکتورهای دودی نقطه‌ای حداکثر پوششی معادل ۹۰۰ فوت مربع یا ۳۰×۳۰ فوت دارند. حداکثر فاصله بین دتکتورها ۴۱ فوت است زمانی که عرض ناحیه تحت حفاظت از ۱۰ فوت تجاوز نکند، مانند یک راهرو.

بیم دتکتور دودی اعلام حریق به طور معمول دارای حداکثر برد ۳۳۰ فوت و حداکثر فاصله بین دتکتورها ۶۰ فوت است. این به بیم دتکتور دودی اعلام حریق پوشش نظری معادل ۱۹,۸۰۰ فوت مربع می‌دهد. توصیه‌های سازنده و عوامل دیگر مانند هندسه اتاق می‌توانند باعث کاهش عملی این پوشش حداکثری شوند. حتی با وجود این کاهش‌ها، بیم دتکتور دودی اعلام حریق می‌تواند ناحیه‌ای را پوشش دهد که نیازمند چندین دتکتور نقطه‌ای خواهد بود. تعداد کمتر دستگاه‌ها به معنای هزینه نصب و نگهداری پایین‌تر است.

ارتفاع سقف در بیم دتکتور دودی اعلام حریق

حساسیت پاسخ دتکتور دودی نقطه‌ای معمولاً با افزایش فاصله آن از آتش کاهش می‌یابد. هنگامی که ارتفاع سقف بیش از ۱۶ فوت باشد، طراح باید در نظر بگیرد که آیا فاصله‌گذاری دتکتورهای نقطه‌ای باید کاهش یابد یا خیر. این موضوع الزاماً در مورد بیم دتکتور دودی اعلام حریق صدق نمی‌کند، چرا که آن‌ها برای کاربردهای با سقف‌های بلند ایده‌آل هستند. برخی سازندگان اجازه افزایش پوشش با افزایش ارتفاع سقف را می‌دهند. این امر به دلیل رفتار مورد انتظار ستون دود است.

اگرچه همه آتش‌ها از پایین‌ترین نقاط خطر یا نزدیک سطح زمین شروع نمی‌شوند، این یک سناریوی معمولی آتش است. در چنین حالتی دود تولیدشده توسط آتش به سمت سقف بالا می‌رود. معمولاً ستون دود هنگام حرکت از نقطه آغاز به سمت بالا شروع به گسترش می‌کند و یک میدان دود به شکل مخروط وارونه تشکیل می‌دهد. چگالی این میدان دود می‌تواند تحت تأثیر نرخ رشد آتش قرار گیرد. آتش‌های سریع تمایل دارند چگالی یکنواخت‌تری در سراسر میدان دود تولید کنند در حالی که در آتش‌های کندتر ممکن است در بخش‌های بالاتر میدان دود رقیق‌سازی رخ دهد.

در برخی کاربردها، به‌ویژه در مکان‌هایی با سقف‌های بلند، بیم دتکتور دودی اعلام حریق ممکن است نسبت به آتش‌های آهسته یا دودزا پاسخ‌دهی بیشتری داشته باشد زیرا پرتو از میان کل میدان دود عبور می‌کند. دتکتورهای نقطه‌ای تنها می‌توانند دود را در نقطه خود نمونه‌برداری کنند. دودی که وارد محفظه آن‌ها می‌شود ممکن است به زیر آستانه هشدار (سطح دود موردنیاز برای آلارم) رقیق شده باشد.

محدودیت اصلی بیم دتکتور دودی اعلام حریق این است که یک دستگاه خط دید است و بنابراین در معرض تداخل ناشی از هر جسم یا فردی قرار دارد که ممکن است وارد مسیر پرتو شود. این موضوع استفاده از آن را در بیشتر فضاهای اشغال‌شده با سقف‌های معمولی غیرعملی می‌سازد.

با این حال، بسیاری از تأسیسات دارای فضاهایی هستند که بیم دتکتور دودی اعلام حریق نه تنها قابل قبول، بلکه دتکتور منتخب محسوب می‌شود. فضاهایی با سقف‌های بلند مانند آتریوم‌ها، لابی‌ها، سالن‌های ورزشی، ورزشگاه‌ها، موزه‌ها، شبستان کلیساها، همچنین کارخانه‌ها و انبارها می‌توانند گزینه‌های مناسبی برای بیم دتکتور دودی اعلام حریق باشند. بسیاری از این کاربردها مشکلات ویژه‌ای را برای نصب دتکتورهای نقطه‌ای و مشکلات بیشتری را برای نگهداری صحیح آن‌ها ایجاد می‌کنند. استفاده از بیم دتکتور دودی اعلام حریق در بسیاری از این فضاها می‌تواند این مشکلات را کاهش دهد زیرا به دستگاه‌های کمتری نیاز خواهد بود و این دستگاه‌ها می‌توانند روی دیوارها نصب شوند که دسترسی به آن‌ها آسان‌تر از سقف‌ها است.

تاثیر سرعت بالای جریان هوا بر عملکرد بیم دتکتور دودی اعلام حریق

مناطق با حرکت زیاد هوا یک مشکل خاص برای تشخیص دود توسط هر دو نوع دتکتور دودی نقطه‌ای و بیم دتکتور دودی اعلام حریق ایجاد می‌کنند، زیرا انتشار دود که تحت شرایط عادی اتفاق می‌افتد ممکن است رخ ندهد. سرعت بالای هوا ممکن است دود را از محفظه آشکارسازی دتکتور دودی نقطه‌ای خارج کند. باید به عملکرد دتکتور دودی نقطه‌ای در مکان‌هایی که سرعت هوا بیش از ۳۰۰ فوت در دقیقه (fpm) است یا زمانی که تغییرات هوا در ناحیه تحت حفاظت بیش از ۷.۵ بار در ساعت است توجه ویژه‌ای شود. (رجوع شود به NFPA 72-1999, 2-3.6.6.3)

بیم دتکتور دودی اعلام حریق برای پایداری در جریان‌های هوای زیاد به منظور درج در فهرست آزمایش نمی‌شود، زیرا حرکت زیاد هوا تأثیر زیادی بر بیم دتکتور دودی اعلام حریق ندارد. محدوده آشکارسازی بیم دتکتور دودی اعلام حریق می‌تواند به اندازه یک زمین فوتبال باشد (برد حداکثری بیم معمولاً ۳۳۰ فوت است) نه یک یا دو اینچ مانند محفظه آشکارسازی دتکتور نقطه‌ای. بنابراین احتمال اینکه دود از محدوده آشکارسازی بیم دتکتور دودی اعلام حریق خارج شود بسیار کمتر است. هرچند کاهش فاصله‌گذاری در مناطق با جریان هوای زیاد الزامی نیست، اما باید به رفتار مورد انتظار دود در این کاربردها توجه شود.

استراتیفیکیشن در بیم دتکتور دودی اعلام حریق

استراتیفیکیشن زمانی رخ می‌دهد که دود ناشی از سوختن یا مواد در حال سوختن توسط حرارت گرم شده و از هوای خنک اطراف رقیق‌تر می‌شود. دود تا زمانی بالا می‌رود که دیگر تفاوت دمایی بین دود و هوای اطراف وجود نداشته باشد. (رجوع شود به NFPA 72-1999, A-2-3.6.1.4) بنابراین، استراتیفیکیشن ممکن است در مناطقی که دمای هوا در سطح سقف بالا است رخ دهد، به‌ویژه در مکان‌هایی که تهویه وجود ندارد. بر روی سقف‌های صاف (جایی که تیرها یا بیم‌ها کمتر از ۴ اینچ عمق دارند) بیم دتکتور دودی اعلام حریق معمولاً یک فوت پایین‌تر از سقف‌هایی تا ارتفاع ۳۰ فوت و ۱.۵ فوت پایین‌تر از سقف‌هایی تا ارتفاع ۶۰ فوت نصب می‌شود. این موقعیت‌یابی به جبران احتمال استراتیفیکیشن کمک می‌کند.

محیط‌های نامساعد برای نصب بیم دتکتور دودی اعلام حریق

یکی از محدودیت‌های اصلی دتکتورهای دودی نقطه‌ای ناتوانی آن‌ها در دوام آوردن در محیط‌های نامساعد مانند دماهای بسیار بالا یا پایین، آلودگی، رطوبت و گازهای خورنده است. بیم دتکتور دودی اعلام حریق نیز ممکن است در معرض برخی از این عوامل تضعیف‌کننده قرار گیرد. از آنجا که بیم دتکتور دودی اعلام حریق می‌تواند در برخی کاربردها پشت پنجره‌های شیشه‌ای شفاف و خارج از محیط خطر نصب شود، می‌تواند بر این اثرات غلبه کند. با این حال، پنجره‌ها باید تمیز و عاری از هرگونه مانع نگه داشته شوند. این ویژگی همچنین می‌تواند اجازه دهد از آن‌ها در کاربردهایی که حفاظت در برابر انفجار موردنیاز است استفاده شود.

اصطبل‌ها و مکان‌های نگهداری دام یا تجهیزات نمونه‌های خوبی هستند که در آن‌ها هشدار زودهنگام موردنیاز است، اما دتکتورهای دودی نقطه‌ای به دلیل دماهای متغیر و شرایط پرگردوغبار و آلوده مناسب نیستند. بیم دتکتور دودی اعلام حریق می‌تواند جایگزین مناسبی باشد، زیرا اپتیک آن‌ها می‌تواند پشت پنجره‌هایی قرار گیرد که به راحتی و به صورت منظم تمیز می‌شوند. آن‌ها همچنین ممکن است محدوده دمای کاری بسیار وسیع‌تری نسبت به دتکتورهای دودی نقطه‌ای داشته باشند.

عوامل بسیاری بر عملکرد انواع دتکتورهای دود تأثیر می‌گذارند. نوع و مقدار مواد قابل‌احتراق، نرخ رشد آتش، نزدیکی دتکتور به آتش و عوامل تهویه همگی ملاحظات مهمی هستند. بیم دتکتور دودی اعلام حریق لیست شده توسط UL با استفاده از استاندارد 268 «دتکتورهای دود برای سیستم‌های اعلام حریق حفاظتی» آزمایش می‌شوند و باید مطابق با NFPA 72، کد ملی اعلام حریق نصب و نگهداری گردند.

حساسیت (Sensitivity) بیم دتکتور دودی اعلام حریق

هر تولیدکننده الزام می‌کند که حساسیت دتکتور بر اساس طول بیم در هر کاربرد تنظیم شود. دتکتور باید در محدوده حداقل و حداکثر طول بیم تعیین‌شده در دستورالعمل‌های سازنده نصب گردد؛ این مقادیر محدود به الزامات لیستینگ UL هستند.

مکان و فاصله‌گذاری (Location and Spacing) بیم دتکتور دودی اعلام حریق

استاندارد NFPA 72 مرجع اصلی در تعیین مکان و فاصله‌گذاری دتکتورها است. برخی معیارهای طراحی طبق این استاندارد:

• «برای مکان و فاصله‌گذاری بیم دتکتورهای دودی، باید دستورالعمل‌های نصب سازنده دنبال شود.»
  (NFPA 72-1999, 2-3.4.5.2)
• «بیم دتکتورهای دودی باید طوری نصب شوند که بیم آن‌ها موازی با سقف باشد و طبق دستورالعمل‌های مستند سازنده قرار گیرند. در مکان‌یابی دتکتورها باید اثرات استراتیفیکیشن نیز در نظر گرفته شود.»
  (NFPA 72-1999, 2-3.4.4)
• «استثنا: بیم‌ها می‌توانند به صورت عمودی یا در هر زاویه‌ای که برای حفاظت از خطر مورد نظر لازم باشد نصب شوند (مانند بیم عمودی در چاهک باز یک راه‌پله).»
  (NFPA 72-1999, 2-3.4.4)
• در سازه‌های دارای تیر یا بیم صلب (با عمق کمتر از ۱ فوت و ارتفاع سقف حداکثر ۱۲ فوت)، در صورتی که بیم عمود بر تیرها نصب شود، کاهش فاصله‌گذاری الزامی نیست. (NFPA 72-1999, 2-3.4.6.1)
• «برای تیرهایی با عمق بیش از ۱ فوت یا سقف‌هایی بالاتر از ۱۲ فوت، دتکتورها باید در هر جیب تیر نصب شوند.»
  (NFPA 72-1999, 2-3.4.6.1)

نصب  بیم دتکتور دودی اعلام حریق

بیم دتکتور دودی باید روی سطوح ثابت و پایدار نصب شود تا از حرکت و در نتیجه خارج شدن از هم‌ترازی جلوگیری گردد.

از آنجا که بیم دتکتور دودی دستگاهی line-of-sight است و در صورت از دست رفتن ناگهانی یا کامل سیگنال وارد حالت خطا می‌شود، باید اطمینان حاصل کرد که هیچ مانع کدر در مسیر بیم وجود نداشته باشد. (NFPA 72-1999, 2-3.6.3)

این الزام می‌تواند کاربرد بیم دتکتور دودی را در محیط‌هایی مانند کارخانه‌ها (با وجود جرثقیل‌های سقفی) یا انبارها (با لیفتراک‌های مرتفع) غیرعملی کند. این موضوع همچنین در فضاهای اشغال‌شده با سقف‌های معمولی باید مورد توجه قرار گیرد.

فاصله‌گذاری روی سقف صاف  در بیم دتکتور دودی اعلام حریق

• حداکثر فاصله بین بیم‌ها: ۶۰ فوت (۱۸.۳ متر)
• حداکثر فاصله بیم تا دیوار جانبی موازی با مسیر بیم: نصف فاصله بالا

با این حال، بسته به ارتفاع سقف، ویژگی‌های جریان هوا و نیاز به سرعت واکنش، فاصله‌گذاری می‌تواند تغییر کند.

در برخی موارد، پروژکتور بیم روی یک دیوار انتهایی و گیرنده روی دیوار مقابل نصب می‌شود. همچنین می‌توان هر دو دستگاه را از سقف آویزان کرد، به شرطی که فاصله آن‌ها از دیوار انتهایی حداکثر یک‌چهارم فاصله انتخابی باشد. (NFPA 72-1999, A-2-3.4.5.2)

توجه: دود تولیدشده در پشت فرستنده یا گیرنده تا زمانی که وارد مسیر بیم نشود، قابل آشکارسازی نیست. بنابراین باید این فاصله به حداقل ممکن کاهش یابد.

سایر ملاحظات طراحی بیم دتکتور دودی اعلام حریق

• اگرچه فاصله ۶۰ فوت طبق NFPA مجاز است، دستورالعمل‌های سازنده ممکن است محدودیت‌های بیشتری اعمال کنند.
• در کاربردهایی که نیاز به واکنش سریع به‌دلیل ایمنی جانی یا ارزش بالای دارایی‌ها وجود دارد، فاصله‌گذاری باید کاهش یابد.
• در آتریوم‌های مرتفع (مثلاً هتل‌ها)، ممکن است نیاز به نصب دتکتورهای اضافی در ارتفاعات پایین‌تر باشد.
• در نصب چند بیم موازی، فاصله آن‌ها باید به‌گونه‌ای باشد که گیرنده یک دتکتور، منبع نور دتکتور دیگر را نبیند.
• در صورت نصب بیم‌ها با زاویه، باید دقت شود که هر گیرنده تنها نور فرستنده خودش را دریافت کند.
• برخی سازندگان امکان استفاده از آینه برای تغییر مسیر بیم را فراهم می‌کنند. در این حالت ممکن است طول برد بیم محدودتر شود. نصب آینه باید طبق دستورالعمل سازنده باشد و توجه ویژه به پایداری مکان نصب آن‌ها صورت گیرد.
• فرستنده و گیرنده بیم دتکتور دودی می‌توانند پشت شیشه شفاف نصب شوند (با کاهش حدود ۱۰٪ در برد مؤثر برای هر شیشه). استفاده از پلاستیک توصیه نمی‌شود.

در نتیجه: اگرچه بیم دتکتور دودی برای همه کاربردها مناسب نیست، اما در بسیاری از فضاها که دتکتور نقطه‌ای کارایی ندارد، می‌تواند انتخابی ایده‌آل باشد. شناخت دقیق توانایی‌ها و محدودیت‌های همه انواع دتکتور دودی برای طراحی صحیح سیستم اعلام حریق خودکار حیاتی است.

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.

 

9.1.1 پنل کنترل برای سرویس تخلیه
سیستم‌های تشخیص، راه‌اندازی، هشدار و کنترل باید مطابق با استانداردNFPA 72 طراحی، نصب، آزمایش و نگهداری شوند.

9.1.1.1 سیستم‌هایی که فقط از طریق راه‌اندازی دستی مکانیکی عمل می‌کنند، در صورتی که مقامات مسئول اجازه دهند، مجاز هستند.

9.1.1.2 یک منبع تأمین قدرت اصلی اختصاصی و یک منبع برق پشتیبان با حداقل 24 ساعت و حداقل 5 دقیقه جریان هشدار باید برای عملیات تشخیص، سیگنال‌دهی، کنترل و راه‌اندازی سیستم مورد استفاده قرار گیرد.

9.1.1.3 سیستم اعلام حریق ساختمان‌های محافظت‌شده باید فقط برای کنترل پنل تخلیه سیستم اطفاء حریق گاز تمیز استفاده شود، در صورتی که برای تخلیه با دستگاه خاص سیستم اطفاء حریق گاز تمیز فهرست شده باشد، طبق بندهای 9.4.8 و 9.4.9.

9.1.1.4 اگر پنل کنترل تخلیه سیستم اطفاء حریق گاز تمیز در یک ساختمان محافظت‌شده که سیستم اعلام حریق جداگانه‌ای دارد، قرار گیرد، باید توسط سیستم اعلام حریق ساختمان برای سیگنال‌های هشدار، نظارتی و مشکل‌دار نظارت شود.

9.1.1.5 اگر واحد کنترل سیستم اعلام حریق تخلیه در یک ساختمان محافظت‌شده که سیستم اعلام حریق جداگانه‌ای دارد، قرار گیرد، باید برای سیگنال‌های هشدار، نظارتی و مشکل‌دار نظارت شود، اما نباید به عملیات یا خرابی سیستم اعلام حریق ساختمان وابسته باشد یا تحت تأثیر قرار گیرد.

9.1.2 شروع و راه‌اندازی
تشخیص خودکار و راه‌اندازی خودکار باید استفاده شوند.

9.1.3 روش‌های سیم‌کشی*
سیم‌کشی مدارهای شروع و تخلیه باید در کانال‌های خاص نصب شوند.

9.1.3.1 به جز موارد مجاز در 9.1.3.2، سیم‌کشی جریان متناوب (ac) و جریان مستقیم (dc) نباید در یک کانال یا مسیر مشترک ترکیب شوند.

9.1.3.2 ترکیب سیم‌کشی ac و dc در یک کانال یا مسیر مشترک مجاز است، در صورتی که شیلد شده و به زمین متصل باشد.

9.2 تشخیص خودکار

9.2.1 تشخیص خودکار باید توسط هر روش یا دستگاه فهرست‌شده‌ای باشد که قادر به تشخیص و نشان دادن حرارت، شعله، دود، بخارات قابل اشتعال یا شرایط غیرعادی در خطر باشد، مانند مشکلات فرآیند که احتمالاً باعث آتش‌سوزی شوند.

9.2.2 در جایی که یک سیستم عامل جدید در فضایی که سیستم تشخیص موجود دارد نصب می‌شود، باید تحلیلی از دستگاه‌های تشخیص انجام شود تا اطمینان حاصل شود که سیستم تشخیص در شرایط عملیاتی خوبی قرار دارد و به موقعیت آتش‌سوزی طبق اهداف طراحی سیستم پاسخ خواهد داد.

9.3 راه‌اندازی دستی

یک وسیله راه‌اندازی دستی باید برای سیستم فراهم شود، مگر در مواردی که بر اساس 9.3.4 اجازه حذف آن داده شده باشد.

9.3.1 راه‌اندازی دستی باید باعث عملکرد همزمان شیرهای خودکار کنترل‌کننده تخلیه گاز و توزیع آن شود.

9.3.2 یک سوئیچ فشار تخلیه که سیگنال هشدار را به پنل تخلیه ارسال می‌کند، در جایی که از راه‌اندازی دستی مکانیکی استفاده می‌شود و امکان عملکرد مکانیکی سیستم وجود دارد، الزامی است.

9.3.3 در جایی که از پنل تخلیه استفاده نمی‌شود، سوئیچ فشار تخلیه باید عملکردهای الکتریکی مورد نیاز هنگام راه‌اندازی سیستم را آغاز کند، از جمله اطلاع‌رسانی.

9.3.4 برای سیستم‌های خودکار، وسیله راه‌اندازی دستی لازم نیست، زمانی که خطر محافظت‌شده غیرقابل سکونت باشد و خطر در مکانی دورافتاده قرار داشته باشد که پرسنل به‌طور معمول در آنجا حضور ندارند.

9.3.5 وسیله‌های راه‌اندازی دستی باید همیشه در دسترس باشند، حتی در زمان وقوع آتش‌سوزی.

9.3.6 وسیله‌های راه‌اندازی دستی باید برای هدف مورد نظر قابل شناسایی باشند.

9.3.7 عملیات هر وسیله دستی باید باعث عملکرد کامل سیستم به‌طور طراحی‌شده شود.

9.3.8 کنترل‌های دستی نباید به نیرویی بیشتر از 40 پوند (178 نیوتن) یا حرکت بیشتر از 14 اینچ (356 میلی‌متر) برای راه‌اندازی نیاز داشته باشند.

9.3.9 حداقل یک وسیله کنترل دستی برای فعال‌سازی باید در فاصله‌ای بیشتر از 4 فوت (1.2 متر) از کف قرار گیرد.

9.3.10 تمام وسایل عملیاتی دستی باید با نام خطراتی که از آن‌ها محافظت می‌کنند شناسایی شوند.

9.4 دستگاه‌های عملیاتی و تجهیزات کنترل برای تخلیه گاز، کنترل تخلیه و خاموش کردن تجهیزات

9.4.1 عملیات دستگاه‌های تخلیه گاز یا شیرها، کنترل تخلیه‌ها و تجهیزات خاموش کردن که برای عملکرد موفقیت‌آمیز سیستم ضروری هستند، باید از طریق وسایل مکانیکی، الکتریکی یا پنوماتیکی فهرست‌شده انجام شود.

9.4.2 دستگاه‌های عملیاتی باید برای کاربرد در محیطی که در آن به کار می‌روند، مناسب باشند.

9.4.3 تجهیزات عملیاتی نباید به راحتی از کار بیافتند یا در معرض عملیات تصادفی قرار گیرند.

9.4.4 دستگاه‌ها معمولاً باید طوری طراحی شوند که به درستی از -20°F تا 130°F (-29°C تا 54°C) عمل کنند یا به گونه‌ای علامت‌گذاری شوند که محدودیت‌های دمایی آن‌ها را نشان دهند.

9.4.5 دستگاه‌های عملیاتی باید به‌گونه‌ای قرار گیرند، نصب شوند یا محافظت شوند که در برابر آسیب‌های مکانیکی، شیمیایی یا دیگر آسیب‌ها که می‌تواند باعث از کار افتادن آن‌ها شود، مقاوم باشند.

9.4.6 در صورتی که فشار گاز از سیستم یا مخازن پیلوت به عنوان وسیله‌ای برای تخلیه مخازن ذخیره‌سازی عامل استفاده شود، نرخ تأمین و تخلیه باید برای تخلیه تمام مخازن باقی‌مانده طراحی شود.

9.4.7 تمام دستگاه‌ها برای خاموش کردن تجهیزات کمکی باید با عملکرد سیستم به عنوان بخش‌های یکپارچه از سیستم عمل کنند.

9.4.8 تجهیزات کنترل باید به طور خاص برای تعداد و نوع دستگاه‌های فعال‌کننده مورد استفاده فهرست شده باشند.

9.4.9 تجهیزات کنترل و دستگاه‌های فعال‌کننده باید برای سازگاری با یکدیگر فهرست شده باشند.

9.4.10 نظارت بر حذف عملگر الکتریکی

9.4.10.1 حذف عملگر الکتریکی از شیر تخلیه مخزن ذخیره‌سازی عامل یا شیر انتخاب‌کننده‌ای که کنترل می‌کند، باید باعث ایجاد هشدار صوتی و بصری از نقص سیستم در پنل کنترل تخلیه سیستم شود.

9.4.10.2 بند 9.4.10.1 شامل سیستم‌های تحت پوشش فصل 13 این استاندارد نمی‌شود، به جز سیستم‌هایی که در بخش 13.6 گنجانده شده‌اند.

9.4.11 تجهیزات کنترل باید دستگاه‌های فعال‌کننده و سیم‌کشی‌های مرتبط را نظارت کرده و در صورت نیاز باعث راه‌اندازی آنها شود.

9.4.12 حذف دستگاه فعال‌کننده مخزن اصلی عامل از شیر تخلیه یا شیر انتخاب‌کننده باید باعث ایجاد سیگنال مشکل یا نظارتی در واحد کنترل تخلیه شود.

9.4.13 در جایی که از تجهیزات کنترل پنوماتیک استفاده می‌شود، خطوط باید در برابر از دست دادن یکپارچگی محافظت شوند.

9.5 دستگاه‌های هشدار، وسایل اطلاع‌رسانی و نشانگرها

9.5.1 دستگاه‌های اطلاع‌رسانی یا نشانگرهای پنل کنترل باید برای نشان دادن عملکرد سیستم، خطرات برای پرسنل یا خرابی هر دستگاه تحت نظارت استفاده شوند.

9.5.2 نوع (مانند صوتی، بصری)، تعداد و محل قرارگیری دستگاه‌های اطلاع‌رسانی و نشانگرها باید به گونه‌ای باشد که هدف آن‌ها برآورده شود و تمام الزامات را تأمین کند.

9.5.3 دستگاه‌های اطلاع‌رسانی باید به گونه‌ای طراحی شوند که طبق الزامات برنامه واکنش اضطراری ساختمان عمل کنند.

9.5.4 هشدار صوتی و بصری قبل از تخلیه باید در داخل منطقه محافظت‌شده فضاهای قابل سکونت فراهم شود تا هشدار قوی برای تخلیه قریب‌الوقوع داده شود.

9.5.5 عملکرد دستگاه‌های اطلاع‌رسانی باید پس از تخلیه عامل ادامه یابد تا زمانی که اقدام مثبت برای شناسایی هشدار انجام شده و اقدام مناسب انجام شود.

9.6 کلیدهای لغو

کلیدهای لغو برای سیستم‌های تخلیه گاز تمیز مجاز هستند.

9.6.1 در صورتی که کلیدهای لغو نصب شوند، باید در داخل منطقه محافظت‌شده و نزدیک به راه‌ خروج منطقه قرار گیرند.

9.6.2 کلید لغو باید از نوعی باشد که برای لغو نیاز به فشار دستی دائمی داشته باشد.

9.6.3 راه‌اندازی دستی باید عملکرد لغو را لغو کند.

9.6.4 عملکرد تابع لغو باید باعث ایجاد هشدار صوتی و بصری مشخص از نقص سیستم شود.

9.6.5 کلیدهای لغو باید به‌طور واضح برای هدف مورد نظر قابل شناسایی باشند.

9.7 تأخیرهای زمانی

9.7.1 باید یک هشدار پیش‌تخلیه و تأخیر زمانی کافی برای اجازه به تخلیه پرسنل قبل از تخلیه فراهم شود.

9.7.2 برای نواحی خطرناک که در معرض آتش‌های رشد سریع هستند، جایی که فراهم کردن تأخیر زمانی تهدیدی برای جان و مال ایجاد کند، مجاز است که تأخیر زمانی حذف شود.

9.7.3 تأخیرهای زمانی باید تنها برای تخلیه پرسنل یا آماده‌سازی منطقه خطر برای تخلیه استفاده شوند.

9.7.4 تأخیرهای زمانی نباید به عنوان روشی برای تأیید عملکرد دستگاه شناسایی قبل از وقوع فعال‌سازی خودکار استفاده شوند.

9.8 کلید قطع‌کننده

9.8.1 برای جلوگیری از تخلیه ناخواسته سیستم عامل تمیز الکتریکی، باید یک کلید قطع‌کننده تحت نظارت فراهم شود.

9.8.2 کلید قطع‌کننده باید در برابر استفاده غیرمجاز با یکی از روش‌های زیر محافظت شود:

9.8.3 زمانی که کلید قطع‌کننده برای فعال‌سازی نیاز به کلید دارد، کلید دسترسی نباید زمانی که مدار قطع‌کننده قطع است، قابل جدا شدن باشد.

9.8.4 غیر فعال کردن توالی آزادسازی سیستم سرکوب از طریق برنامه‌نویسی نرم‌افزاری نباید به‌عنوان جایگزینی برای استفاده از یک کلید قطع‌کننده فیزیکی قابل قبول باشد.

9.8.5 کلید قطع‌کننده باید فهرست شده باشد.

9.9 شیرهای قفل‌شونده

اگر شیر قفل‌شونده نصب شده باشد، پنل آزادسازی باید یک سیگنال نظارتی را هنگامی که شیر قفل‌شونده در وضعیت کاملاً باز نباشد، اعلام کند.

محاسبه  غلظتی از دی‌اکسید کربن  که بتواند آتش‌سوزی‌های ناشی از مواد قابل‌احتراق واقع در یک فضای بسته را خاموش کند

NFPA12-ANNEX-D

ضمیمه D – سامانه‌های اطفاء حریق به روش غرقاب کامل
این ضمیمه بخشی از الزامات این سند NFPA نیست، بلکه صرفاً برای اهداف اطلاعاتی ارائه شده است.

D.1 نظریه طراحی: از دیدگاه عملکرد، یک سامانه غرقاب کامل به‌گونه‌ای طراحی می‌شود که غلظتی از دی‌اکسید کربن ایجاد کند که بتواند آتش‌سوزی‌های ناشی از مواد قابل‌احتراق واقع در یک فضای بسته را خاموش کند. این سامانه همچنین باید بتواند غلظت مؤثر را تا زمانی که حداکثر دما به زیر نقطه شعله‌ور شدن مجدد برسد، حفظ کند.

برای بسیاری از مواد، ممکن است نیاز به حفظ غلظت دی‌اکسید کربن برای انجام فرآیند خنک‌سازی باشد. مجاری فلزی انتقال هوا که می‌توانند به‌سرعت و به‌طور قابل‌توجهی گرم شوند، مثالی هستند که در آن حفظ غلظت برای خنک‌سازی می‌تواند ضروری باشد.

غلظت مورد نیاز دی‌اکسید کربن بستگی به نوع ماده قابل‌احتراق دارد. غلظت لازم برای بیشتر آتش‌سوزی‌های سطحی، به‌ویژه آن‌هایی که شامل مایعات و گازها هستند، به‌دقت تعیین شده است. بیشتر این اطلاعات توسط اداره معادن ایالات متحده آمریکا به‌دست آمده است. برای آتش‌سوزی‌های عمیق، غلظت بحرانی مورد نیاز برای اطفاء دقیق مشخص نیست و به‌طور کلی از طریق آزمایش‌های عملی تعیین شده است.

حجم دی‌اکسید کربن مورد نیاز برای رسیدن به یک غلظت مشخص، بیشتر از حجم نهایی باقی‌مانده در فضای بسته خواهد بود. در اغلب موارد، دی‌اکسید کربن باید به‌گونه‌ای اعمال شود که باعث اختلاط تدریجی جو شود. هوای جابجا شده از اتاق سرور، در هنگام تزریق دی‌اکسید کربن، از طریق شکاف‌های کوچک یا دریچه‌های خاص به‌راحتی تخلیه می‌شود. بنابراین مقداری از دی‌اکسید کربن همراه با هوای تخلیه‌شده از دست می‌رود. این میزان از دست رفتن، در غلظت‌های بالا بیشتر می‌شود. این روش کاربرد، غرقاب با جریان آزاد نام دارد.

در شرایط فوق، حجم دی‌اکسید کربن مورد نیاز برای رسیدن به یک غلظت معین در جو، توسط معادلات زیر بیان می‌شود:

جایی که:

e = 2.718 (پایه لگاریتم طبیعی)
X = حجم دی‌اکسید کربن افزوده‌شده به ازای هر واحد حجم فضا

از معادلات قبلی، حجم دی‌اکسید کربن مورد نیاز برای رسیدن به یک غلظت مشخص قابل محاسبه است. این مقدار دی‌اکسید کربن را می‌توان بر حسب فوت مکعب (متر مکعب) فضای محافظت‌شده به ازای هر پوند (کیلوگرم) دی‌اکسید کربن یا پوند (کیلوگرم) دی‌اکسید کربن به ازای هر ۱۰۰ فوت مکعب (۰.۲۸ متر مکعب) بیان کرد. این نتایج محاسبه و برای مراجعه آسان ترسیم شده‌اند.

یکی از این منحنی‌ها در شکل D.1(a) نشان داده شده است. در این منحنی فرض شده که دی‌اکسید کربن به حجمی برابر با ۹فوت مکعب بر پوند (۰.۵۶ متر مکعب بر کیلوگرم) در دمای ۸۶درجه فارنهایت (۳۰ درجه سلسیوس) منبسط می‌شود. منحنی بالایی (جابجایی کامل) و منحنی پایینی (بدون خروجی) حالت‌های نظری افراطی هستند که صرفاً برای مقایسه ترسیم شده‌اند. منحنی میانی (جریان آزاد) که باید از آن استفاده شود، باید با در نظر گرفتن ضرایب ایمنی مناسب، اصلاح گردد.

اطلاعات مشابهی نیز در شکل D.1(b) به صورت نمودار ناموگراف ارائه شده است. ستون A محتوای اکسیژن در مخلوط‌های هوا-دی‌اکسید کربن را نشان می‌دهد؛ ستون B وزن دی‌اکسید کربن در مخلوط‌های هوا-دی‌اکسید کربن را نشان می‌دهد؛ و ستون C حجم فوت مکعب بر پوند دی‌اکسید کربن در این مخلوط‌ها را نشان می‌دهد. در این مورد، فرض شده که دمای نهایی حدود ۵۰ درجه فارنهایت (۱۰ درجه سلسیوس) باشد، که حجمی برابر با ۸.۳۵ فوت مکعب بر پوند (۰.۵۲ متر مکعب بر کیلوگرم) دی‌اکسید کربن ایجاد می‌کند. بنابراین این ناموگراف، مقادیر بیشتری از دی‌اکسید کربن را برای یک غلظت یکسان نشان می‌دهد. داده‌های فصل‌های ۴ تا ۶ بر اساس انبساط ۹ فوت مکعب بر پوند (۰.۵۶ متر مکعب بر کیلوگرم) دی‌اکسید کربن تهیه شده‌اند.

شایان ذکر است که در برخی محفظه‌های کاملاً عایق‌شده، مانند فریزرها و اتاق‌های تست بی‌پژواک، تبخیر کامل و سریع دی‌اکسید کربن آزادشده ممکن است رخ ندهد. در چنین موارد غیرمعمولی، باید با سازنده مشورت شود.

مدت زمان لازم برای خنک‌سازی تا زیر نقطه شعله‌ور شدن مجدد، بستگی به نوع آتش‌سوزی و اثر عایقی ماده قابل‌احتراق دارد. برای آتش‌سوزی‌های سطحی می‌توان فرض کرد که آتش تقریباً بلافاصله پس از دستیابی به غلظت مورد نظر، خاموش می‌شود. فضای بسته باید البته برای مدتی پس از تزریق دی‌اکسید کربن، غلظت مناسبی را حفظ کند، که این خود یک عامل ایمنی اضافی فراهم می‌کند.

برای آتش‌سوزی‌های عمیق، غلظت باید برای مدت زمان بیشتری حفظ شود، چرا که مواد داغ به‌آرامی خنک می‌شوند. مدت زمان خنک‌سازی به‌شدت بسته به نوع ماده متغیر است. چون زمان خنک‌سازی معمولاً طولانی است، باید توجه ویژه‌ای به موضوع حفظ غلظت مؤثر اطفاء داشت.

آتش‌سوزی‌های سطحی و آتش‌سوزی‌های عمیق اساساً با یکدیگر متفاوت هستند و باید با اهداف متفاوتی به آن‌ها پرداخته شود.

نمونه‌هایی از خطراتی که توسط سامانه‌های غرقاب کامل محافظت می‌شوند عبارت‌اند از: اتاق‌ها، گاوصندوق‌ها، ماشین‌آلات بسته، کانال‌ها، کوره‌ها، مخازن و محتویات آن‌ها.

D.2 منابع اضافی: طراحی یک سامانه اطفاء حریق دی‌اکسید کربن به روش غرقاب کامل می‌تواند کاری چالش‌برانگیز باشد. نیاز به در نظر گرفتن ضرایب تبدیل مواد، تغییرات دمایی و بازشوهایی که قابل‌بسته شدن نیستند، تنها برخی از موانع این طراحی هستند. نشریه FSSA با عنوان راهنمای طراحی برای کاربردهای غرقاب کامل با دی‌اکسید کربن، کاربر را گام‌به‌گام در طراحی یک سامانه CO₂ همراه با مثال‌هایی راهنمایی می‌کند.

مقدمه

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

 

فناوری‌های شناسایی گاز

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

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

 

دتکتورهای گازی نقطه‌ای

دتکتورهای گازی کاتالیتیکی

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

 

مزایا:

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

 

معایب:

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

 

ملاحظات عملی:

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

 

 

دتکتورهای گازی مادون‌قرمز (InfraRed – IR)

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

 

مزایا:

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

 

معایب:

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

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

 

ملاحظات عملی:

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

 

دتکتورهای ناحیه‌ای (Area Detectors)

دتکتورهای مسیر باز (Open Path)

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

مزایا:

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

 

معایب:

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

 

معایب دتکتورهای مسیر باز:

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

 

ملاحظات کاربردی:

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

 

دتکتورهای صوتی (Acoustic Gas Detectors)

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

مزایا:

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

معایب:

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

 

ملاحظات کاربردی:

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

 

جانمایی دتکتورهای گازی (Placement of Gas Detectors)

تاریخچه:

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

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

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

 

طراحی کمی تشخیص گاز (Quantitative Detection Design)

پوشش جغرافیایی (Geographic Coverage)

طبق استاندارد ISA84 TR7، پوشش جغرافیایی عبارت است از:

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

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

معایب دتکتورهای مسیر باز (Open Path):

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

 

ملاحظات عملیاتی:

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

 

دتکتورهای آکوستیک (Acoustic Detectors):

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

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

 

مزایا:

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

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

 

معایب:

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

 

ملاحظات عملیاتی:

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

 

جانمایی دتکتورهای گاز (Placement of Gas Detectors)

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

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

.

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

 

طراحی مبتنی بر پوشش کمی (Quantitative Detection Design)

پوشش جغرافیایی (Geographic Coverage):

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

در این روش:

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

معایب این روش:

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

 

پوشش سناریو (Scenario Coverage):

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

در این روش:

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

 

مزایا:

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

 

معایب:

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