دتکتورهای تشخیص آتش مبتنی بر انرژی تابشی در استاندارد NFPA72

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.

دتکتور دود مکشی (Aspirating Smoke Detector)

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

سیستم‌های مبتنی بر لیزر (دارای فیلتر)

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

سیستم‌های مبتنی بر لیزر (بدون فیلتر)

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

اتاقک ابری (Cloud Chamber)

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

حسگر با منبع دوگانه (Dual Source Sensor)

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

 

اصول اگزاست (تخلیه هوا) در دتکتور دود مکشی

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

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

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

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

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

روش‌های نمونه‌برداری دتکتور حرارتی خطی (ASD)

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

نمونه‌برداری اولیه (Primary Sampling)

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

نمونه‌برداری ثانویه (Secondary Sampling)

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

نمونه‌برداری موضعی (Localised Sampling)

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

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

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

 

1 محدودیت‌ها برای محفظه‌های معمولاً اشغال‌شده
4.1.1 سیستم‌های جدید اطفاء حریق با گاز دی‌اکسید کربن به‌صورت سیلابی نباید در محفظه‌های معمولاً اشغال‌شده نصب شوند، مگر در مواردی که در بندهای 4.1.1.1، 4.1.1.2، 4.1.1.3، 4.1.1.4 یا 4.1.1.5 مجاز شمرده شده باشد.

4.1.1.1 سیستم‌های جدید اطفاء حریق با گاز دی‌اکسید کربن به‌صورت سیلابی باید مجاز به نصب در محفظه‌های معمولاً اشغال‌شده باشند، زمانی که مشخص شود که غلظت بی‌اثر شدن لازم است و غلظت بی‌اثر شدن مورد نیاز با استفاده از عوامل گازی جایگزین، غلظتی بالاتر از پایین‌ترین سطح اثرات منفی مشاهده‌شده (LOAEL) را ایجاد می‌کند یا غلظت اکسیژن کمتر از 8 درصد است.

4.1.1.2 سیستم‌های جدید اطفاء حریق با گاز دی‌اکسید کربن به‌صورت سیلابی باید مجاز به نصب در محفظه‌های معمولاً اشغال‌شده برای آتش‌سوزی‌های مربوط به تجهیزات الکتریکی فعال با ولتاژ بیشتر از 400 ولت و کابل‌های الکتریکی گروهی باشند، جایی که هیچ عامل گازی جایگزین به‌طور موفقیت‌آمیزی آزمایش نشده باشد.

4.1.1.3 سیستم‌های جدید اطفاء حریق با گاز دی‌اکسید کربن به‌صورت سیلابی باید مجاز به نصب در محفظه‌های معمولاً اشغال‌شده باشند، زمانی که روش‌های طراحی یا سخت‌افزار یا هر دو برای درزگیری بازشوها یا تخلیه طولانی‌مدت برای دیگر عوامل گازی در دسترس نباشند.

4.1.1.4 سیستم‌های جدید اطفاء حریق با گاز دی‌اکسید کربن به‌صورت سیلابی باید مجاز به نصب در محفظه‌های بارگیری کشتی‌های دریایی باشند.

4.1.1.5 سیستم‌های جدید اطفاء حریق با گاز دی‌اکسید کربن به‌صورت سیلابی باید مجاز به نصب در محفظه‌های معمولاً اشغال‌شده در اتاق‌های موتور کشتی‌های دریایی باشند، زمانی که مشخص شود که غلظت بی‌اثر شدن لازم است و غلظت بی‌اثر شدن مورد نیاز با استفاده از عوامل گازی جایگزین، غلظتی بالاتر از LOAEL ایجاد می‌کند یا غلظت اکسیژن کمتر از 8 درصد است.

4.1.2 سیستم‌های موجود. سیستم‌های دی‌اکسید کربن به‌صورت سیلابی موجود باید مجاز به نصب در محفظه‌های معمولاً اشغال‌شده باشند، مشروط بر اینکه به‌طور کامل با شیرهای قفل‌کننده سیستم، آلارم‌های پیش‌تخلیه پنوماتیک و تأخیرهای زمانی پنوماتیک مشخص‌شده در بند 4.5.6 مجهز شده باشند.

4.2 استفاده و محدودیت‌های دی‌اکسید کربن
4.2.1 سیستم‌های اطفاء حریق با دی‌اکسید کربن که از مناطق در برابر انفجار محافظت می‌کنند، باید از نازل‌های فلزی استفاده کنند و کل سیستم باید به‌طور کامل به زمین متصل شود.

4.2.2 علاوه بر این، اشیاء در معرض تخلیه از نازل‌های دی‌اکسید کربن باید به‌طور کامل به زمین متصل شوند تا از تجمع بارهای الکترواستاتیکی احتمالی جلوگیری شود.

4.3 ایمنی پرسنل
4.3.1 خطرات برای پرسنل
4.3.1.1 باید به احتمال حرکت و نشستن گاز دی‌اکسید کربن در مکان‌های مجاور خارج از فضای محافظت‌شده توجه شود. (به بند 4.3.1.3 مراجعه کنید.)

4.3.1.2 همچنین باید به محل‌هایی توجه شود که گاز دی‌اکسید کربن ممکن است در صورت تخلیه از یک دستگاه تخلیه ایمنی در یک مخزن ذخیره، مهاجرت یا جمع شود.

4.3.1.3 در هر استفاده از گاز دی‌اکسید کربن، باید به احتمال گرفتار شدن پرسنل در جو یا ورود به جوی که به دلیل تخلیه دی‌اکسید کربن خطرناک شده است، توجه شود.

4.3.1.3.1 تدابیری باید فراهم شود تا از تخلیه سریع پرسنل اطمینان حاصل شود، ورود به چنین جوهایی که در بند 4.3.1.3 توضیح داده شده است جلوگیری شود، و روش‌هایی برای نجات سریع پرسنل گرفتار شده فراهم گردد.

4.3.1.3.2 باید آموزش‌های لازم به پرسنل ارائه شود.

4.3.2 علائم
4.3.2.1 علائم هشدار باید در مکان‌های قابل مشاهده در هر فضای محافظت‌شده، در هر ورودی به فضاهای محافظت‌شده، در فضاهای نزدیک به فضاهای محافظت‌شده که مشخص شده است گاز دی‌اکسید کربن ممکن است مهاجرت کرده و خطراتی برای پرسنل ایجاد کند، و در هر ورودی به اتاق‌های ذخیره‌سازی دی‌اکسید کربن و جایی که گاز دی‌اکسید کربن ممکن است در صورت تخلیه از دستگاه ایمنی یک مخزن ذخیره جمع شود، نصب شوند.

4.3.2.2 فرمت، رنگ، سبک حروف کلمات سیگنال، حروف‌نگاری پیام، اندازه حروف و مقررات ایمنی نمادها باید مطابق با استاندارد ANSI Z535.2 باشد.

4.3.2.3 علائم ایمنی و کلمات پیام باید با استفاده از فرمت سه‌پنلی که در بندهای 4.3.2.3.1 تا 4.3.2.3.6.2 مشخص شده است، ارائه شوند.

4.3.2.3.1 علائم نشان داده‌شده در شکل 4.3.2.3.1 باید در هر فضای محافظت‌شده استفاده شود.

4.3.2.3.2 علائم نشان داده‌شده در شکل 4.3.2.3.2 باید در هر ورودی به فضای محافظت‌شده استفاده شود.

4.3.2.3.3 علائم نشان داده‌شده در شکل 4.3.2.3.3 باید در هر ورودی به فضای محافظت‌شده برای سیستم‌هایی که با بوگیر سبز زمستانی تجهیز شده‌اند، استفاده شود.

۴.۳.۲.۳.۴ تابلوی نشان داده شده در شکل ۴.۳.۲.۳.۴ باید در هر فضای مجاور که احتمال تجمع گاز دی‌اکسید کربن تا سطح خطرناک وجود دارد، نصب شود.

۴.۳.۲.۳.۵ تابلوی نشان داده شده در شکل ۴.۳.۲.۳.۵ باید در بیرون از هر ورودی اتاق ذخیره‌سازی دی‌اکسید کربن نصب شود.

۴.۳.۲.۳.۶ تابلوها برای عملکرد دستی:

۴.۳.۲.۳.۶.۱ تابلوهای هشدار باید در تمام مکان‌هایی که عملکرد دستی سیستم ممکن است انجام شود، نصب شوند.

۴.۳.۲.۳.۶.۲ تابلوی نشان داده شده در شکل ۴.۳.۲.۳.۶.۲ باید در کنار هر ایستگاه فعال‌سازی دستی نصب شود.

۴.۳.۲.۴ برای نصب‌هایی که دارای تابلوهای موجودی هستند که با الزامات بند ۴.۳.۲.۳ تفاوت دارند اما با الزامات بند ۴.۳.۲.۱مطابقت دارند، این تابلوهای موجود قابل‌قبول تلقی می‌شوند، مشروط بر اینکه مرکز دارای برنامه آموزشی تابلوها باشد که کلیه تابلوهای مرتبط با سیستم اطفاء را پوشش دهد و تمام افرادی که به فضای تحت حفاظت دسترسی دارند یا آموزش‌های لازم را دیده باشند یا همیشه با فرد آموزش‌دیده در آن فضا همراه باشند.
در تأسیسات مشمول این بند، در نصب‌های جدید باید از همان نوع تابلوهایی استفاده شود که در تابلوهای موجود مرکز استفاده شده است. تمام تابلوها در یک مرکز باید سبک و قالب یکسانی داشته باشند.

۴.۳.۳ روش‌های تخلیه:

۴.۳.۳.۱ تمام افرادی که ممکن است در هر زمان وارد فضای تحت حفاظت با دی‌اکسید کربن شوند باید نسبت به خطرات موجود هشدار داده شوند و روش‌های ایمن تخلیه به آنان آموزش داده شود.

۴.۳.۳.۱.۱ باید تدابیری اتخاذ شود تا از ورود افراد فاقد تجهیزات ایمنی به فضاهایی که در اثر تخلیه دی‌اکسید کربن ناایمن شده‌اند، جلوگیری گردد، تا زمانی که فضا تهویه شود و آزمایش‌های مناسب ایمنی محیط را تأیید کرده باشند. افرادی که آموزش ندیده‌اند یا مجهز به دستگاه تنفسی مستقل (SCBA) نیستند، نباید در فضاهایی که غلظت گاز از ۴ درصد بیشتر است باقی بمانند.

۴.۳.۳.۲ هشداردهنده‌های صوتی و نوری باید طبق بند ۴.۵.۶فراهم شوند.

۴.۳.۳.۳* به تمام کارکنان اطلاع داده شود که تخلیه گاز دی‌اکسید کربن از سیستم‌های با فشار بالا یا پایین به‌صورت مستقیم روی فرد، می‌تواند باعث آسیب به چشم، گوش یا حتی زمین خوردن در اثر فشار شدید گاز شود.

۴.۳.۳.۴ در تمام سیستم‌ها به‌جز مواردی که محدودیت‌های ابعادی وجود دارد و مانع ورود افراد به فضای تحت حفاظت می‌شود، باید قفل ایمنی (lockout) فراهم شود.

۴.۳.۳.۴.۱ شیر قفل ایمنی باید روی تمام سیستم‌هایی که امکان مهاجرت دی‌اکسید کربن و ایجاد خطر برای افراد وجود دارد، نصب شود.

۴.۳.۳.۴.۲ در سیستم‌های فشار پایین، شیر قطع مخزن نباید به‌عنوان شیر قفل ایمنی در نظر گرفته شود، مگر طبق مجوز بند ۴.۳.۳.۴.۳.

۴.۳.۳.۴.۳ در مواردی که یک مخزن فشار پایین تنها یا چند سیستم را تغذیه می‌کند که خطرات مرتبط به هم را پوشش می‌دهند، و هیچ‌کدام از این خطرات در صورت خاموش بودن تجهیزات نیاز به حفاظت ندارند، می‌توان از شیر قطع مخزن به‌عنوان شیر قفل ایمنی برای کل سیستم استفاده کرد.

۴.۳.۳.۴.۴* کلید قطع سرویس نباید به‌جای شیر قفل ایمنی برای جلوگیری از تخلیه عامل مورد استفاده قرار گیرد. (به بند ۴.۵.۴.۱۲ مراجعه شود.)

۴.۳.۳.۴.۵ هنگام انجام تعمیرات یا آزمایش روی سیستم، باید سیستم قفل شود یا فضای حفاظت‌شده و فضاهای در معرض مهاجرت گاز تخلیه شوند.

۴.۳.۳.۴.۶ زمانی که قرار است در دوره قفل ایمنی حفاظت ادامه یابد، باید فرد یا افرادی به‌عنوان “نگهبان حریق” با تجهیزات اطفاء دستی یا نیمه‌ثابت مناسب یا ابزار لازم برای بازیابی حفاظت تعیین شوند.

۴.۳.۳.۴.۶.۱ نگهبان حریق باید به یک محل با پایش دائمی ارتباط داشته باشد.

۴.۳.۳.۴.۶.۲ مقامات مسئول تداوم حفاظت باید از قفل ایمنی و بازگردانی مجدد سیستم مطلع شوند.

۴.۳.۳.۵* هنگام حمل سیلندرهای سیستم، باید دستورالعمل‌های ایمنی رعایت شود.

۴.۳.۴ فاصله‌های الکتریکی:

۴.۳.۴.۱* تمام اجزای سیستم باید به‌گونه‌ای قرار گیرند که حداقل فاصله از اجزای برقدار مطابق با جدول ۴.۳.۴.۱ و شکل ۴.۳.۴.۱حفظ شود.

۴.۳.۴.۲* در ارتفاعات بیش از ۳۳۰۰ فوت (۱۰۰۰ متر)، فاصله از اجزای برقدار باید به میزان ۱ درصد برای هر ۳۳۰ فوت (۱۰۰متر) افزایش در ارتفاع، افزایش یابد.

۴.۳.۴.۳* برای هماهنگی فاصله موردنیاز با طراحی الکتریکی، باید سطح عایق‌کاری پایه طراحی (BIL) تجهیزات تحت حفاظت ملاک قرار گیرد، اگرچه در ولتاژهای نامی ۱۶۱ کیلوولت یا کمتر، این موضوع تأثیرگذار نیست.

۴.۳.۴.۴* فاصله انتخاب‌شده تا زمین باید بر اساس بیشترین مقدار بین پیک سوئیچینگ یا وظیفه BIL تعیین شود، نه صرفاً بر اساس ولتاژ نامی.

۴.۳.۴.۵ فاصله بین اجزای بدون عایق و برقدار سیستم الکتریکی و هر بخش از سیستم دی‌اکسید کربن نباید کمتر از حداقل فاصله‌ای باشد که برای ایزولاسیون سیستم الکتریکی در نظر گرفته شده است.

4.3.4.6 زمانی که BIL طراحی در دسترس نباشد و زمانی که ولتاژ نامی برای معیار طراحی استفاده شود، بالاترین حداقل فاصله مشخص شده برای این گروه باید استفاده شود.

4.3.5* مدت زمان حفاظت. برای سیستم‌های سیلاب کامل، غلظت مؤثر عامل اطفاء حریق باید به مدت زمانی حفظ شود که اقدامات اضطراری مؤثر توسط پرسنل آموزش دیده امکان‌پذیر باشد.

4.3.6* آلارم‌های قابل مشاهده پیش از تخلیه باید مطابق با موارد زیر باشند: (1) آنها باید در تمام فضای محافظت‌شده قابل مشاهده باشند. (2) آنها باید از سیگنال آلارم حریق ساختمان و سایر سیگنال‌های آلارم متمایز باشند. (3) دستگاه‌های قابل مشاهده، به جز پوشش‌ها، نیازی به هم‌زمانی با یکدیگر یا با آلارم‌های حریق ساختمان ندارند.

4.4 مشخصات، نقشه‌ها و تأییدیه‌ها.

4.4.1 مشخصات. 4.4.1.1 مشخصات برای سیستم‌های اطفاء حریق دی‌اکسید کربن باید تحت نظارت شخصی با تجربه و صلاحیت کامل در طراحی سیستم‌های اطفاء حریق دی‌اکسید کربن و با مشاوره مقام مسئول تهیه شوند. 4.4.1.2 مشخصات باید شامل تمام موارد ضروری برای طراحی سیستم مانند تعیین مقام مسئول، انحرافات از استاندارد که توسط مقام مسئول مجاز است، و نوع و میزان آزمایش‌های تأییدیه‌ای که پس از نصب سیستم انجام خواهد شد، باشد. 4.4.1.3 آزمایش‌های سیستم حفاظت آتش و ایمنی زندگی یکپارچه باید مطابق با NFPA 4 انجام شوند.

4.4.2 نقشه‌ها. 4.4.2.1 نقشه‌ها و محاسبات باید قبل از آغاز نصب به تأیید مقام مسئول ارسال شوند. 4.4.2.2 نقشه‌ها و محاسبات باید توسط افراد کاملاً واجد شرایط در طراحی سیستم‌های اطفاء حریق دی‌اکسید کربن تهیه شوند. 4.4.2.3 این نقشه‌ها باید به مقیاس مشخص یا با ابعاد دقیق ترسیم شوند. 4.4.2.4 نقشه‌ها باید به‌گونه‌ای تهیه شوند که به راحتی قابل تکثیر باشند. 4.4.2.5 این نقشه‌ها باید جزئیات کافی برای ارزیابی خطر یا خطرات و ارزیابی اثربخشی سیستم توسط مقام مسئول را فراهم کنند. 4.4.2.6 جزئیات نقشه‌ها باید شامل موارد زیر باشد: (1) مواد موجود در خطرات محافظت‌شده (2) محل خطرات (3) محصورسازی یا محدودیت و جداسازی خطرات (4) نواحی اطراف که می‌توانند بر خطرات محافظت‌شده تأثیر بگذارند

4.4.2.7 جزئیات سیستم باید شامل موارد زیر باشد: (1) اطلاعات و محاسبات در مورد مقدار دی‌اکسید کربن (2) محل و نرخ جریان هر نازل، شامل شماره کد دهانه و قطر واقعی دهانه.

(3) محل، اندازه و طول معادل لوله‌ها، اتصالات و شیلنگ
(4) محل و اندازه تأسیسات ذخیره‌سازی دی‌اکسید کربن

4.4.2.8 جزئیات روش کاهش اندازه لوله (کوپلینگ کاهنده یا بوشینگ) و جهت‌گیری سه‌راهی‌ها باید به‌وضوح مشخص شوند.
4.4.2.9 اطلاعات مربوط به محل و عملکرد دستگاه‌های آشکارساز، دستگاه‌های عملیاتی، تجهیزات کمکی و مدارهای الکتریکی (در صورت استفاده) باید ارائه شوند.
4.4.2.10 اطلاعاتی باید ارائه شود که دستگاه‌ها و تجهیزات مورد استفاده را شناسایی کند.
4.4.2.11 هر ویژگی خاص باید به‌طور کافی توضیح داده شود.
4.4.2.12 زمانی که شرایط در محل اجرای پروژه نیازمند تغییرات قابل توجه از نقشه‌های تأییدشده باشد، تغییرات باید برای تأیید به مقام مسئول ارائه شوند.
4.4.2.13 اگر نصب نهایی با نقشه‌ها و محاسبات تهیه‌شده متفاوت باشد، نقشه‌ها و محاسبات جدیدی که نصب واقعی (as-built) را نشان می‌دهند باید تهیه شوند.
4.4.2.13.1 نقشه‌های as-built باید ارتباط بین خاموش‌سازی تجهیزات موردنیاز و قطع سوخت با سیستم اطفاء حریق را نشان دهند.
4.4.2.14 مالک سیستم باید دفترچه راهنمای دستورالعمل و نگهداری شامل توالی کامل عملکرد را نگهداری کرده و مجموعه کامل نقشه‌ها و محاسبات سیستم را در یک محفظه محافظت‌شده حفظ کند.

4.4.3* تأیید نصب‌ها
4.4.3.1* سیستم کامل‌شده باید توسط پرسنل واجد شرایط بازرسی، آزمایش و مستندسازی شده و به تأیید مقام مسئول برسد.
4.4.3.1.1 آزمایش پذیرش مورد نیاز در بند 4.4.3.1 باید در قالب یک گزارش آزمایش مستندسازی شود.
4.4.3.1.2 گزارش آزمایش پذیرش باید تا پایان عمر سیستم توسط مالک سیستم نگهداری شود.
4.4.3.2* فقط تجهیزات و دستگاه‌های فهرست‌شده یا تأییدشده باید در سیستم استفاده شوند.
4.4.3.3 برای اطمینان از نصب صحیح سیستم و عملکرد آن مطابق مشخصات، مراحل 4.4.3.3.1 تا 4.4.3.3.4.2 باید انجام شوند.

4.4.3.3.1 بازرسی بصری. یک بازرسی بصری کامل از سیستم نصب‌شده و ناحیه دارای خطر باید انجام شود.
4.4.3.3.1.1 لوله‌کشی، تجهیزات عملیاتی و نازل‌های تخلیه باید از نظر اندازه و محل مناسب بررسی شوند.
4.4.3.3.1.2 محل آلارم‌ها و مکانیزم‌های دستی اضطراری باید تأیید شوند.
4.4.3.3.1.3 پیکربندی ناحیه خطر باید با مشخصات اولیه خطر مقایسه شود.
4.4.3.3.1.4 ناحیه خطر باید از نظر وجود بازشوهای غیرقابل بسته‌شدن و منابع نشت عامل اطفاء که ممکن است در مشخصات اولیه نادیده گرفته شده باشند، با دقت بررسی شود.

4.4.3.3.2 برچسب‌گذاری.
4.4.3.3.2.1 بررسی برچسب‌گذاری تجهیزات برای اطمینان از تطابق با نام‌گذاری و دستورالعمل‌های صحیح باید انجام شود.

4.4.3.3.2.2 اطلاعات پلاک شناسایی روی مخازن ذخیره‌سازی باید با مشخصات تطبیق داده شود.
4.4.3.3.3 آزمایش‌های عملکردی. آزمایش‌های عملکردی غیرمخرب بر روی تمام دستگاه‌های لازم برای عملکرد سیستم، از جمله دستگاه‌های کشف، فعال‌سازی و هشداردهنده، باید انجام شود.
4.4.3.3.4* آزمایش تخلیه کامل.
4.4.3.3.4.1 یک آزمایش تخلیه کامل باید بر روی هر سیستم نصب‌شده انجام شود.
4.4.3.3.4.2 در مواردی که چند خطر از یک منبع مشترک محافظت می‌شوند، یک آزمایش تخلیه کامل برای هر خطر باید انجام شود.
4.4.3.4 پیش از انجام آزمایش، رویه‌های ایمنی باید مرور شوند. (رجوع شود به بخش 4.4)

4.4.4 آزمایش سیستم‌ها. سیستم‌ها باید طبق بندهای 4.4.4.1 تا 4.4.4.3 آزمایش شوند.
4.4.4.1 کاربرد موضعی. تخلیه کامل مقدار طراحی‌شده دی‌اکسید کربن از طریق لوله‌کشی سیستم باید انجام شود تا اطمینان حاصل شود که دی‌اکسید کربن به طور مؤثر خطر را برای مدت زمان مورد نیاز بر اساس مشخصات طراحی پوشش می‌دهد و تمام تجهیزات فشاری عملکرد صحیح دارند.
4.4.4.2 سیلاب کامل. تخلیه کامل مقدار طراحی‌شده دی‌اکسید کربن از طریق لوله‌کشی سیستم باید انجام شود تا اطمینان حاصل شود که دی‌اکسید کربن در ناحیه خطر تخلیه می‌شود، غلظت مورد نظر حاصل شده و به مدت زمان مشخص‌شده در طراحی حفظ می‌شود، و تمام تجهیزات فشاری به درستی عمل می‌کنند.
4.4.4.3 شیلنگ‌های دستی.
4.4.4.3.1 یک آزمایش تخلیه کامل بر روی سیستم‌های شیلنگ دستی باید انجام شود.
4.4.4.3.2 ارائه شواهدی از جریان مایع از هر نازل با الگوی پوشش‌دهی مناسب الزامی است.

4.5 کشف، فعال‌سازی و کنترل.
4.5.1 طبقه‌بندی. سیستم‌ها باید بر اساس روش‌های فعال‌سازی شرح‌داده‌شده در بندهای 4.5.1.1 تا 4.5.1.3.2 به صورت خودکار یا دستی طبقه‌بندی شوند.
4.5.1.1 عملکرد خودکار. عملکردی که به هیچ اقدام انسانی نیاز ندارد به عنوان عملکرد خودکار در نظر گرفته می‌شود.
4.5.1.2 عملکرد عادی دستی.
4.5.1.2.1 عملکرد سیستم که نیاز به اقدام انسانی دارد و محل دستگاه فعال‌کننده به گونه‌ای است که در همه زمان‌ها به راحتی در دسترس خطر قرار دارد، عملکرد عادی دستی تلقی می‌شود. (رجوع شود به 4.5.4.5)
4.5.1.2.2 عملکرد یک کنترل باید تمام موارد لازم برای راه‌اندازی کامل سیستم را انجام دهد.
4.5.1.3* عملکرد اضطراری دستی.
4.5.1.3.1 عملکرد سیستم توسط انسان که دستگاه فعال‌کننده کاملاً مکانیکی بوده و در محل یا نزدیک دستگاه کنترل‌شونده قرار دارد، عملکرد اضطراری دستی تلقی می‌شود.

4.5.1.3.2 استفاده از فشار سیستم برای تکمیل عملکرد دستگاه کاملاً مکانیکی مجاز است. (رجوع شود به 4.5.4.6)

4.5.2* کشف خودکار و فعال‌سازی خودکار. کشف خودکار و فعال‌سازی خودکار باید استفاده شود، مگر در شرایط زیر:

4.5.2.1* کنترل‌های فعال‌سازی خودکار باید به گونه‌ای تنظیم شوند که نیازمند دریافت سیگنال مداوم هشدار حریق پیش از فعال‌سازی هشدارهای پیش از تخلیه باشند و فعال‌سازی هرگونه تأخیر زمانی برقی پیش از تخلیه و هشدارهای برقی پیش از تخلیه را پیش از فعال‌سازی دستگاه‌های آزادسازی الزامی کنند.

4.5.3* کشف خودکار. کشف خودکار باید با هر روش یا دستگاه فهرست‌شده یا مورد تأیید که توانایی کشف و اعلام گرما، شعله، دود، بخارات قابل اشتعال یا شرایط غیرعادی در ناحیه خطر مانند مشکلات فرآیندی که احتمال آتش‌سوزی دارد را داشته باشد، انجام گیرد.

4.5.4 دستگاه‌های عملکردی. دستگاه‌های عملکردی باید شامل دستگاه‌ها یا شیرهای آزادسازی دی‌اکسید کربن، کنترل‌های تخلیه، و دستگاه‌های خاموشی تجهیزات باشند که برای عملکرد موفق سیستم لازم هستند.

4.5.4.1 فهرست‌شده و مورد تأیید. 4.5.4.1.1 عملکرد باید از طریق روش‌های مکانیکی، برقی یا پنوماتیکی فهرست‌شده یا مورد تأیید انجام شود. 4.5.4.1.2 تجهیزات کنترلی باید به‌طور خاص برای تعداد و نوع دستگاه‌های فعال‌سازی به‌کاررفته فهرست‌شده یا مورد تأیید باشند، و سازگاری آن‌ها نیز باید فهرست‌شده یا مورد تأیید باشد.

4.5.4.2 طراحی دستگاه. 4.5.4.2.1 تمامی دستگاه‌ها باید برای شرایط کاری مورد انتظار طراحی شده باشند و نباید به راحتی غیرفعال شوند یا مستعد عملکرد تصادفی باشند. 4.5.4.2.2 دستگاه‌ها باید به‌طور معمول برای عملکرد در بازه دمایی °F 20- تا °F 150 (°C 29- تا °C 66) طراحی شده باشند یا محدودیت دمایی آن‌ها به‌طور واضح روی آن‌ها درج شده باشد.

4.5.4.3 تمامی دستگاه‌ها باید به گونه‌ای مکان‌یابی، نصب یا محافظت شوند که در معرض آسیب‌های مکانیکی، شیمیایی یا دیگر آسیب‌هایی که می‌توانند باعث از کار افتادن آن‌ها شوند، قرار نگیرند.

4.5.4.4 دستگاه‌هایی که از اتصالات خاص تولیدکننده برای کنترل آزادسازی دی‌اکسید کربن استفاده می‌کنند باید دارای اتصالاتی باشند که مشخص یا به وضوح نشانه‌گذاری شده باشند، در مواردی که احتمال نصب نادرست وجود دارد.

4.5.4.4.1 دستگاه‌های جدید معرفی‌شده پس از ۱ ژانویه ۲۰۰۸باید با این الزامات مطابقت داشته باشند.

4.5.4.5* کنترل‌های دستی معمول برای فعال‌سازی باید در تمامی زمان‌ها از جمله هنگام آتش‌سوزی به راحتی در دسترس باشند.

4.5.4.5.1 کنترل(های) دستی باید ظاهر مشخص و قابل تشخیص برای هدف مورد نظر داشته باشند.

۴.۵.۴.۵.۲ کنترل(های) دستی باید باعث عملکرد کامل سیستم به صورت عادی شود.

۴.۵.۴.۵.۳ عملکرد این کنترل دستی نباید باعث بازتنظیم تأخیر زمانی شود. (رجوع شود به ۴.۵.۶.۲.۲)

۴.۵.۴.۶* همه شیرهایی که کنترل آزادسازی و توزیع دی‌اکسید کربن را بر عهده دارند باید مجهز به کنترل دستی اضطراری باشند.

۴.۵.۴.۶.۱ کنترل دستی اضطراری برای سیلندرهای تحت فشار تبعی الزامی نیست.

۴.۵.۴.۶.۲ وسیله اضطراری باید به آسانی در دسترس بوده و در نزدیکی شیرهای مربوطه قرار داشته باشد.

۴.۵.۴.۶.۳ این دستگاه‌ها باید با یک پلاک هشدار مشخص نشانه‌گذاری شوند تا مفهوم بند ۴.۵.۴.۶.۲ را بیان کنند.

۴.۵.۴.۷* سیلندرها

۴.۵.۴.۷.۱ در مواردی که برای آزادسازی سیلندرهای تبعی از فشار گاز سیلندرهای پیلوت استفاده می‌شود که از طریق منیفولد تخلیه سیستم (یعنی با استفاده از فشار برگشتی به جای خط پیلوت جداگانه) تغذیه می‌شوند و تعداد کل سیلندرها کمتر از سه عدد است، باید حداقل یک سیلندر برای این عملیات اختصاص یابد.

۴.۵.۴.۷.۲ در مواردی که فشار گاز از سیلندرهای پیلوت از طریق منیفولد تخلیه سیستم برای آزادسازی سیلندرهای تبعی استفاده می‌شود و تعداد کل سیلندرها سه یا بیشتر است، باید حداقل یک سیلندر پیلوت بیشتر از حداقل مورد نیاز برای فعال‌سازی سیستم در نظر گرفته شود.

۴.۵.۴.۷.۳ در طول تست پذیرش تخلیه کامل، سیلندر پیلوت اضافی باید به‌گونه‌ای تنظیم شود که مانند یک سیلندر تبعی عمل کند.

۴.۵.۴.۷.۴* کنترل‌های فعال‌سازی خودکار باید به صورت زیر تنظیم شوند: ۱) نیاز به یک سیگنال پیوسته هشدار حریق پیش از فعال‌سازی هشدارهای پیش از تخلیه داشته باشند.
۲) فعال‌سازی هرگونه تأخیر زمانی یا هشدارهای برقی پیش از تخلیه باید پیش از فعال‌سازی دستگاه‌های آزادسازی انجام شود.

۴.۵.۴.۸ کنترل‌های دستی

۴.۵.۴.۸.۱ کنترل‌های دستی نباید نیاز به نیروی کششی بیش از ۴۰ پوند (۱۷۸ نیوتن) یا حرکتی بیش از ۱۴ اینچ (۳۵۶ میلی‌متر) برای عملکرد داشته باشند.

۴.۵.۴.۸.۲ حداقل یک کنترل دستی برای فعال‌سازی باید در ارتفاعی حداکثر ۴ فوت (۱.۲ متر) از سطح زمین نصب شود.

۴.۵.۴.۹ در مواردی که ادامه عملکرد تجهیزات مرتبط با خطری که در حال اطفاء آن است می‌تواند به تداوم آتش‌سوزی کمک کند، منبع برق یا سوخت آن تجهیزات باید به صورت خودکار قطع شود.

۴.۵.۴.۹.۱ همه دستگاه‌های خاموش‌کننده باید به عنوان اجزای جدایی‌ناپذیر سیستم در نظر گرفته شده و همراه با عملکرد سیستم فعال شوند.

۴.۵.۴.۹.۲ الزامات بند ۴.۵.۴.۹ در مورد سیستم‌های روغن‌کاری مرتبط با تجهیزات دوار بزرگ که در آن‌ها سیستم تخلیه ممتد برای دوره کاهش سرعت یا خنک‌سازی طراحی شده باشد، اعمال نمی‌شود.

۴.۵.۴.۱۰ همه دستگاه‌های دستی باید به گونه‌ای شناسایی شوند که خطر مربوطه، عملکرد مورد انتظار و روش استفاده آن‌ها مشخص باشد.

۴.۵.۴.۱۱ استفاده از کلید قطع اضطراری (Abort switches) در سیستم‌های دی‌اکسید کربن مجاز نیست.

۴.۵.۴.۱۲ در سیستم‌هایی که به‌صورت الکتریکی عمل می‌کنند، باید یک کلید قطع سرویس تعبیه شود تا امکان آزمایش سیستم بدون فعال‌سازی سیستم اطفاء حریق فراهم شود. هنگام استفاده از این کلید، مدار آزادسازی سیستم اطفاء حریق قطع شده و سیگنال نظارتی در پنل آزادسازی سیستم اطفاء ایجاد می‌شود.

۴.۵.۴.۱۳ کلید فشار تخلیه

۴.۵.۴.۱۳.۱ یک کلید فشار تخلیه باید بین منبع دی‌اکسید کربن و شیر قفل‌کن نصب شود.

۴.۵.۴.۱۳.۲ در سیستم‌های دی‌اکسید کربن با فشار پایین، در صورتی که شیر قطع اصلی دستی و نظارت‌شده به عنوان شیر قفل‌کن در نظر گرفته شود (یعنی الزامات بندهای ۴.۳.۳.۴ تا ۴.۳.۳.۴.۵ را داشته باشد)، کلید فشار باید در پایین‌دست شیر خودکار (شیر انتخاب‌گر اصلی یا شیر انتخاب‌گر) که به اتاق سرور یا اتاق‌های سرور تغذیه می‌کند، نصب شود.

۴.۵.۴.۱۳.۳ کلید فشار تخلیه باید سیگنالی برای شروع هشدار به پنل آزادسازی ارسال کند تا دستگاه‌های هشدار برقی/الکترونیکی را فعال نماید.

۴.۵.۵ نظارت و شیرهای قفل‌کن

۴.۵.۵.۱ نظارت بر سیستم‌های خودکار و شیرهای قفل‌کن دستی باید فراهم باشد مگر اینکه توسط مرجع ذیصلاح به‌طور خاص مستثنا شود.

۴.۵.۵.۲* ارتباطات بین اجزای ضروری برای کنترل سیستم و ایمنی جانی باید تحت نظارت باشد.

۴.۵.۵.۳ ارتباطات لوله و لوله‌کشی که به‌طور معمول تحت فشار نیستند، ملزم به رعایت بند ۴.۵.۵.۲ نیستند.

۴.۵.۵.۴ در صورت وجود مدار باز، اتصال زمین ناخواسته یا از دست رفتن یکپارچگی در خطوط کنترل پنوماتیکی که موجب اختلال در عملکرد کامل سیستم می‌شود، باید سیگنال اشکال (trouble) ارسال گردد.

۴.۵.۵.۵ سیگنال‌های هشدار و اشکال باید از طریق یکی از روش‌های تعریف‌شده در استاندارد NFPA 72 ارسال شوند.

۴.۵.۵.۶ اتصالات سیلندرهای تبعی که با پنوماتیک فشار بالا کار می‌کنند و در مجاورت مستقیم با سیلندرهای پیلوت قرار دارند، الزامی به نظارت ندارند.

۴.۵.۵.۷ در مواردی که بای‌پس دستی وجود دارد و این بای‌پس می‌تواند در حالت باز باقی بماند، این بای‌پس‌ها باید تحت نظارت باشند.

۴.۵.۶* هشدارها. هشدارهای دیداری و شنیداری باید برای مقاصد زیر فراهم شوند:

۱) هشدار به افراد برای عدم ورود به فضایی که ممکن است به دلیل حضور غلظت بالای دی‌اکسید کربن، خطرناک باشد.
۲) فراهم‌کردن فرصت برای خروج افراد از فضاهایی که با تخلیه سیستم دی‌اکسید کربن ممکن است ناایمن شوند.

۴.۵.۶.۱ هشدارهای شنیداری و دیداری سیستم دی‌اکسید کربن باید از سایر هشدارها از جمله سیستم اعلام حریق ساختمان متمایز باشند.

۴.۵.۶.۲ هشدار پیش از تخلیه و تأخیر زمانی. یک هشدار پیش‌تخلیه پنوماتیکی، تأخیر زمانی پنوماتیکی و هشدار دیداری پیش‌تخلیه باید برای اتاق‌های سرور زیر فراهم شوند:

۱) فضاهای معمولاً اشغال‌شده یا قابل اشغال که تحت پوشش سیستم‌های غرقاب کامل هستند، به جز موارد بیان‌شده در بند ۴.۵.۶.۲.۳
۲) سیستم‌های اعمال موضعی که از خطراتی محافظت می‌کنند و تخلیه آن‌ها باعث قرار گرفتن افراد در معرض غلظت‌هایی از دی‌اکسید کربن بیش از ۷.۵ درصد حجمی در هوا به مدت بیش از ۵ دقیقه می‌شود

۴.۵.۶.۲.۱ هشدارهای پیش‌تخلیه، در صورت نیاز، باید در داخل فضای محافظت‌شده نصب شوند.

۴.۵.۶.۲.۲ تأخیر زمانی پیش‌تخلیه باید مدت زمانی کافی را برای هشدار پیش‌تخلیه فراهم کند تا امکان تخلیه افراد از دورترین نقاط فضا نسبت به خروجی‌ها فراهم باشد.

۴.۵.۶.۲.۳* حذف تأخیر زمانی برای فضاهای قابل اشغال مجاز است، در صورتی که فراهم کردن تأخیر زمانی باعث ایجاد خطر غیرقابل‌قبول برای افراد یا آسیب غیرقابل‌قبول به تجهیزات حیاتی شود.

۴.۵.۶.۲.۴ در مواردی که تأخیر زمانی حذف می‌شود، باید تدابیری اتخاذ گردد تا در زمانی که افراد در فضای محافظت‌شده حضور دارند، سیستم دی‌اکسید کربن در وضعیت قفل باشد و فعال نشود.

۴.۵.۶.۲.۵ آزمایش‌های خشک (Dry Runs) باید انجام شود تا حداقل زمان مورد نیاز برای تخلیه افراد از منطقه خطر به‌دست آید، با در نظر گرفتن زمان لازم برای تشخیص سیگنال هشدار.

۴.۵.۶.۲.۶ دستگاه‌های هشدار شنیداری باید یا سطح صدا مطابق با بندهای ۴.۵.۶.۲.۶.۱ و ۴.۵.۶.۲.۶.۲ داشته باشند یا ویژگی‌های صوتی مطابق با بند ۱۸.۴.۶ استاندارد NFPA 72 را دارا باشند.

۴.۵.۶.۲.۶.۱ هشدارهای پیش‌تخلیه شنیداری باید حداقل ۱۵دسی‌بل بالاتر از سطح نویز محیط یا ۵ دسی‌بل بالاتر از حداکثر سطح صدا، هرکدام که بیشتر است، باشند؛ این اندازه‌گیری باید در ارتفاع ۱.۵ متری از کف فضای قابل اشغال انجام شود.

۴.۵.۶.۲.۶.۲ دستگاه‌های هشدار شنیداری نباید صدایی بیش از ۱۲۰ دسی‌بل در حداقل فاصله شنوایی از دستگاه هشدار داشته باشند.

۴.۵.۶.۲.۶.۳ هشدار پیش‌تخلیه باید دارای حداقل قدرت صدای ۹۰ دسی‌بل در فاصله ۳ متری باشد.

۴.۵.۶.۳ هشدارهای دیداری و شنیداری باید در بیرون از هر ورودی به فضاهای زیر نصب شوند:

۱) فضاهای معمولاً اشغال‌شده یا قابل اشغال که توسط سیستم غرقاب کامل دی‌اکسید کربن محافظت می‌شوند
۲) فضاهای معمولاً اشغال‌شده یا قابل اشغال که تخلیه از سیستم موضعی ممکن است افراد را در معرض غلظت‌های خطرناک دی‌اکسید کربن قرار دهد
۳) فضاهای معمولاً اشغال‌شده یا قابل اشغال که دی‌اکسید کربن ممکن است به آن‌ها نشت کرده و برای افراد خطر ایجاد کند

۴.۵.۶.۳.۱ این هشدارها باید قبل از تخلیه یا همزمان با شروع تخلیه فعال شوند.

۴.۵.۶.۳.۲* این هشدارها باید پس از تخلیه عامل ادامه یابند تا یکی از شرایط زیر حاصل شود:

۱) اقدام مثبت دیگری برای جلوگیری از ورود افراد به فضایی که به دلیل تخلیه دی‌اکسید کربن ناایمن شده، انجام شود.
۲) فضا تهویه شده و ایمنی جو برای ورود افراد بدون تجهیزات حفاظتی تأیید گردد.

۴.۵.۶.۳.۳ پس از انجام اقدامات مندرج در بند ۴.۵.۶.۳.۲(۱)، قطع هشدار شنیداری در حالی که هشدار دیداری همچنان فعال باقی بماند، مجاز است.

۴.۵.۶.۳.۴ هشدارهای دیداری باید تا زمانی که تهویه فضا مطابق با بند ۴.۵.۶.۳.۲(۲) انجام نشده، فعال باقی بمانند.

۴.۵.۶.۴ باید یک هشدار یا نشانگر وجود داشته باشد که نشان دهد سیستم فعال شده و نیاز به شارژ مجدد دارد.

۴.۵.۶.۵* باید هشداری فراهم شود که فعال شدن سیستم‌های خودکار را اعلام کرده و نشان دهد که واکنش فوری کارکنان مورد نیاز است.

۴.۵.۶.۶ هشدارهای مربوط به خرابی تجهیزات یا دستگاه‌های تحت نظارت باید سریع و قطعی بوده و به‌طور واضح از هشدارهای مربوط به فعال شدن سیستم یا شرایط خطرناک متمایز باشند.

۴.۵.۷ منابع تغذیه

۴.۵.۷.۱ منبع اصلی انرژی برای عملکرد و کنترل سیستم باید ظرفیت لازم برای سرویس مورد نظر را داشته و قابل اطمینان باشد.

۴.۵.۷.۱.۱ در مواردی که از دست رفتن منبع اصلی انرژی باعث به خطر افتادن حفاظت از خطر یا ایمنی جان افراد (یا هر دو) می‌شود، یک منبع تغذیه ثانویه (اضطراری) مستقل باید در صورت قطع کامل یا افت ولتاژ (کمتر از ۸۵ درصد ولتاژ اسمی) منبع اصلی، انرژی مورد نیاز سیستم را تأمین کند.

۴.۵.۷.۱.۲ منبع تغذیه ثانویه (اضطراری) باید بتواند سیستم را تحت حداکثر بار معمولی به مدت ۲۴ ساعت فعال نگه دارد و سپس به مدت کامل دوره تخلیه طراحی‌شده به‌طور مداوم عمل کند.

۴.۵.۷.۱.۳ منبع تغذیه اضطراری باید به‌طور خودکار در مدت ۳۰ثانیه پس از از دست رفتن منبع تغذیه اصلی به سیستم متصل شده و آن را فعال کند.

۴.۵.۷.۲ تمامی تجهیزات الکتریکی باید قادر به کارکرد در بازه ۸۵ تا ۱۰۵ درصد ولتاژ نامی باشند.

۴.۶ تأمین دی‌اکسید کربن

۴.۶.۱* مقدار: مقدار تأمین اصلی دی‌اکسید کربن در سیستم باید حداقل به اندازه کافی برای بزرگ‌ترین خطر منفرد یا گروهی از خطرات که به‌صورت همزمان محافظت می‌شوند، باشد.

۴.۶.۱.۱ در صورتی که شیلنگ‌های دستی برای استفاده در یک خطر تحت حفاظت سیستم ثابت فراهم شده باشند، باید تأمین جداگانه‌ای برای آن‌ها وجود داشته باشد، مگر اینکه مقدار کافی از دی‌اکسید کربن موجود باشد تا اطمینان حاصل شود که حفاظت ثابت برای بزرگ‌ترین خطر مربوط به شیلنگ دستی به خطر نیفتد. (به بخش ۷.۴ و A.7.1.1 مراجعه شود.)

۴.۶.۱.۲ در صورتی که مرجع صلاحیت‌دار تشخیص دهد که حفاظت مداوم مورد نیاز است، مقدار ذخیره باید مضربی از مقادیر مورد نیاز در بندهای ۴.۶.۱ و ۴.۶.۱.۱ باشد، بسته به نظر مرجع مربوطه.

۴.۶.۱.۳ تأمین اصلی و ذخیره برای سیستم‌های ثابت باید به‌صورت دائم به لوله‌کشی متصل بوده و به‌گونه‌ای تنظیم شده باشد که تعویض آن‌ها به‌راحتی انجام شود، مگر آنکه مرجع صلاحیت‌دار اجازه ذخیره جداگانه بدون اتصال را صادر کند.

۴.۶.۲ تأمین مجدد: مدت زمان مورد نیاز برای تهیه دی‌اکسید کربن جهت شارژ مجدد سیستم‌ها به وضعیت عملیاتی، باید به عنوان یک عامل مهم در تعیین مقدار ذخیره در نظر گرفته شود.

۴.۶.۳* کیفیت: دی‌اکسید کربن باید دارای ویژگی‌های حداقلی زیر باشد:
۱) فاز بخار باید حداقل ۹۹.۵٪ دی‌اکسید کربن باشد، بدون هرگونه بوی نامطبوع یا طعم قابل تشخیص.
۲) میزان آب در فاز مایع باید مطابق با استاندارد CGA G-6.2 باشد.
۳) میزان روغن نباید بیشتر از ۱۰ پی‌پی‌ام (قسمت در میلیون) وزنی باشد.

۴.۶.۴ ظروف ذخیره‌سازی

۴.۶.۴.۱ ظروف ذخیره‌سازی و تجهیزات جانبی باید به‌گونه‌ای قرار داده و تنظیم شوند که بازرسی، نگهداری و شارژ مجدد به‌راحتی انجام شود.
۴.۶.۴.۲ اختلال در عملکرد حفاظت باید به حداقل برسد.
۴.۶.۴.۳ ظروف ذخیره‌سازی باید تا حد امکان به نزدیک‌ترین محل نسبت به خطرات تحت حفاظت نصب شوند، اما نباید در جایی قرار گیرند که در معرض آتش‌سوزی یا انفجار ناشی از همان خطر قرار بگیرند.
۴.۶.۴.۴ ظروف نباید در محل‌هایی قرار گیرند که در معرض شرایط آب و هوایی شدید، یا آسیب‌های مکانیکی، شیمیایی یا دیگر آسیب‌ها باشند.
۴.۶.۴.۵ در صورت پیش‌بینی شرایط محیطی یا مکانیکی شدید، محافظ یا محفظه‌هایی باید برای محافظت فراهم شود.

۴.۶.۵ سیلندرهای پرفشار*

مقدار دی‌اکسید کربن باید در سیلندرهای قابل شارژ نگهداری شود که برای نگهداری دی‌اکسید کربن به‌صورت مایع در دمای محیط طراحی شده‌اند.

۴.۶.۵.۱ ظروف مورد استفاده باید مطابق با الزامات وزارت حمل‌ونقل ایالات متحده (DOT)، کمیسیون حمل‌ونقل کانادا، یا مرجع معادل آن طراحی شده باشند.
۴.۶.۵.۲* سیلندرهای پرفشار استفاده شده در سیستم‌های اطفا حریق نباید بدون انجام تست هیدرواستاتیک و برچسب‌گذاری مجدد، در صورتی که بیش از ۵ سال از تاریخ آخرین تست گذشته باشد، مجدداً شارژ شوند.
۴.۶.۵.۲.۱ سیلندرهایی که به‌طور پیوسته در سرویس بوده‌اند بدون تخلیه، می‌توانند حداکثر تا ۱۲ سال پس از آخرین تست هیدرواستاتیک در سرویس باقی بمانند.
۴.۶.۵.۲.۲ در پایان ۱۲ سال، سیلندرهایی که بدون تخلیه در سرویس مانده‌اند، باید تخلیه شده، تست مجدد انجام شده و سپس دوباره وارد سرویس شوند.

۴.۶.۵.۳ دستگاه اطمینان فشار (Pressure Relief Device)
۴.۶.۵.۳.۱ هر سیلندر باید دارای یک دستگاه اطمینان فشار از نوع دیسک شکستنی (rupture disk) باشد.
۴.۶.۵.۳.۲ این دستگاه باید مطابق با الزامات بخش‌های ۴۹CFR 171 تا ۱۹۰ مقررات DOT، اندازه‌گذاری و نصب شود.

۴.۶.۵.۴ سیلندرهای منیفولد شده

۴.۶.۵.۴.۱ هنگامی که سیلندرها به صورت منیفولد نصب می‌شوند، باید در قفسه‌ای که مخصوص این کار طراحی شده نصب و نگهداری شوند و امکان سرویس‌دهی و وزن‌کشی جداگانه سیلندرها فراهم باشد.
۴.۶.۵.۴.۲ باید تمهیدات خودکاری در نظر گرفته شود که در صورت راه‌اندازی سیستم زمانی که یکی از سیلندرها برای نگهداری جدا شده است، از نشت دی‌اکسید کربن از منیفولد جلوگیری کند.

۴.۶.۵.۴.۳ در سیستم‌هایی با چند سیلندر، تمامی سیلندرهایی که به یک خروجی منیفولد مشترک برای توزیع عامل متصل هستند، باید قابل تعویض بوده و از یک سایز انتخاب‌شده و مشخص باشند.

۴.۶.۵.۵ دمای نگهداری محیطی

۴.۶.۵.۵. سیستم‌های محلی (local application) نباید در دمایی بالاتر از ۱۲۰ درجه فارنهایت (۴۹ درجه سانتی‌گراد) یا پایین‌تر از ۳۲ درجه فارنهایت (۰ درجه سانتی‌گراد) نگهداری شوند.
۴.۶.۵.۵.۱ در سیستم‌های غرقابی کلی (total flooding)، دمای نگهداری نباید از ۱۳۰ درجه فارنهایت (۵۴ درجه سانتی‌گراد) بیشتر و از ۰ درجه فارنهایت (۱۸- درجه سانتی‌گراد) کمتر باشد، مگر اینکه طراحی سیستم برای کار در دماهای خارج از این محدوده انجام شده باشد.
۴.۶.۵.۵.۲ استفاده از گرمایش یا سرمایش خارجی برای نگه‌داشتن دما در محدوده مشخص‌شده در ۴.۶.۵.۵.۱ مجاز است.
۴.۶.۵.۵.۳ در مواردی که از بارگذاری‌های خاص سیلندر برای جبران دماهای خارج از محدوده‌های اعلام‌شده در ۴.۶.۵.۵ و ۴.۶.۵.۵.۱ استفاده می‌شود، سیلندرها باید به‌صورت دائم و قابل‌اطمینان علامت‌گذاری شوند.

۴.۶.۶ ظروف ذخیره‌سازی کم‌فشار*

ظروف ذخیره‌سازی کم‌فشار باید برای نگهداری دی‌اکسید کربن در فشار اسمی ۳۰۰ psi (2068 kPa)، معادل با دمای تقریبی ۰°F (۱۸-°C) طراحی شده باشند.

۴.۶.۶.۱ الزامات ظروف

۴.۶.۶.۱.۱ ظرف تحت فشار باید مطابق با مشخصات فعلی کدAPI-ASME برای مخازن بدون شعله مخصوص مایعات و گازهای نفتی ساخته، تست، تأیید، تجهیز و علامت‌گذاری شود. در مورد ظروف تأمین سیار، در صورت لزوم، الزامات 49CFR 171-190 وزارت حمل‌ونقل آمریکا (DOT) نیز باید رعایت شود.
۴.۶.۶.۱.۲ فشار طراحی ظرف باید حداقل ۳۲۵ psi (2241 kPa) باشد.

۴.۶.۶.۲ تجهیزات مورد نیاز اضافی*

علاوه بر الزامات کدهای ASME و DOT، هر ظرف تحت فشار باید مجهز به موارد زیر باشد:

۴.۶.۶.۳ عایق و سیستم کنترل دما

ظرف تحت فشار باید عایق‌بندی شده و در صورت لزوم مجهز به سیستم‌های سرمایشی یا گرمایشی کنترل‌شده خودکار(یا هر دو) باشد.

۴.۶.۶.۴ سیستم سرمایش

سیستم سرمایش باید توانایی حفظ فشار ۳۰۰ psi (2068 kPa) در دمای بالاترین حد پیش‌بینی‌شده محیطی را داشته باشد.

۴.۶.۶.۵ سیستم گرمایش

۴.۶.۶.۵.۱ در صورت نیاز، سیستم گرمایش باید توانایی حفظ دمای ۰°F (۱۸-°C) در ظرف تحت فشار را در پایین‌ترین دمای محیطی مورد انتظار داشته باشد.
۴.۶.۶.۵.۲ سیستم گرمایش فقط در صورتی لازم است که داده‌های هواشناسی، احتمال وقوع دماهایی را نشان دهند که ممکن است محتویات مخزن را به دمایی برسانند که فشار به کمتر از ۲۵۰ psi (1724 kPa) کاهش یابد (تقریباً برابر با ۱۰-°F یا ۲۳-°C).

۴.۷* سیستم‌های توزیع
۴.۷.۱* لوله‌کشی باید از مواد فلزی غیرقابل احتراق باشد که ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی آن به‌گونه‌ای باشد که تغییرات آن تحت فشار با اطمینان قابل پیش‌بینی باشد.
۴.۷.۱.۱ در محل‌هایی که لوله‌کشی در معرض محیط‌های بسیار خورنده نصب می‌شود، باید از مواد یا پوشش‌های مقاوم به خوردگی ویژه استفاده گردد.
۴.۷.۱.۲ مواد مورد استفاده در لوله‌کشی و استانداردهای مربوط به آن‌ها باید مطابق با بندهای ۴.۷.۱.۲.۱ تا ۴.۷.۱.۲.۵ باشند.
۴.۷.۱.۲.۱ لوله‌های فولادی سیاه یا گالوانیزه باید از نوع بدون درز یا جوش الکتریکی طبق ASTM A53، گرید A یا B، یا طبقASTM A106، گرید A، B یا C باشند.
۴.۷.۱.۲.۱.۱ لوله‌های ASTM A120 و لوله‌های چدنی معمولی نباید استفاده شوند.
۴.۷.۱.۲.۱.۲ فولاد ضدزنگ برای اتصالات پیچی باید TP304 یاTP316 و برای اتصالات جوشی باید TP304، TP316، TP304L یا TP316L باشد.
۴.۷.۱.۲.۲ در سیستم‌هایی با منبع پرفشار، لوله‌هایی به قطر ¾ اینچ (۲۰ میلی‌متر) و کمتر مجاز به استفاده از Schedule 40 می‌باشند.
۴.۷.۱.۲.۲.۱ لوله‌هایی با قطر ۱ تا ۴ اینچ (۲۵ تا ۱۰۰ میلی‌متر) باید حداقل Schedule 80 باشند.
۴.۷.۱.۲.۲.۲ استفاده از لوله‌های جوشی کوره‌ای ASTM A53 مجاز نیست.
۴.۷.۱.۲.۳ در سیستم‌هایی با منبع کم‌فشار، لوله‌ها باید حداقلSchedule 40 باشند.
۴.۷.۱.۲.۳.۱ استفاده از لوله‌های جوشی کوره‌ای ASTM A53 مجاز است.
۴.۷.۱.۲.۴ در انتهای هر شاخه لوله‌کشی، باید یک تله‌گیرنده گرد و خاک که شامل یک سه‌راهی با یک نیپل درپوش‌دار به طول حداقل ۲ اینچ (۵۱ میلی‌متر) باشد نصب گردد.
۴.۷.۱.۲.۵ مقاطع لوله‌کشی که معمولاً در معرض اتمسفر قرار ندارند، نیاز به پوشش داخلی مقاوم به خوردگی ندارند.
۴.۷.۱.۳* اجزای انعطاف‌پذیر سیستم لوله‌کشی که به‌طور خاص در این استاندارد پوشش داده نشده‌اند، باید حداقل فشار ترکیدگی ۵۰۰۰ psi (۳۴,۴۷۴ kPa) برای سیستم‌های پرفشار یا ۱۸۰۰ psi (۱۲,۴۱۱ kPa) برای سیستم‌های کم‌فشار را داشته باشند.
۴.۷.۱.۴ اتصالات Class 150 و اتصالات چدنی نباید استفاده شوند.
۴.۷.۱.۵ اتصالات برای سیستم‌های پرفشار و کم‌فشار باید طبق بندهای ۴.۷.۱.۵.۱ و ۴.۷.۱.۵.۲ باشند.
۴.۷.۱.۵.۱ سیستم‌های پرفشار:
۴.۷.۱.۵.۱.۱ برای سایزهای اسمی تا ۲ اینچ، باید از اتصالات چکش‌خوار Class 300 و برای سایزهای بزرگ‌تر، از اتصالات فولادی فورج‌شده استفاده شود.
۴.۷.۱.۵.۱.۲ فلنج‌هایی که قبل از هر شیر قطع نصب می‌شوند، باید Class 600 باشند.
۴.۷.۱.۵.۱.۳ فلنج‌هایی که بعد از شیر قطع یا در سیستم‌هایی بدون شیر قطع نصب می‌شوند، مجاز به استفاده از Class 300 هستند.
۴.۷.۱.۵.۱.۴ یونیون‌های پیچی باید حداقل معادل اتصالات فولاد فورج‌شده Class 2000 باشند.

۴.۷.۱.۵.۱.۵ اتصالات فولاد ضدزنگ باید از نوع ۳۰۴ یا ۳۱۶، ساخته‌شده یا فورج‌شده مطابق با ASTM A182، با اتصال پیچی یا جوشی سوکتی، برای تمامی سایزها از ⅛ اینچ (۳میلی‌متر) تا ۴ اینچ (۱۰۰ میلی‌متر) باشند.

۴.۷.۱.۵.۲ سیستم‌های کم‌فشار:
۴.۷.۱.۵.۲.۱ اتصالات چکش‌خوار یا داکتیل آهنی کلاس ۳۰۰باید برای لوله‌هایی تا سایز اسمی ۳ اینچ (۸۰ میلی‌متر) و اتصالات فولادی فورج‌شده برای سایزهای بزرگ‌تر استفاده شوند.
۴.۷.۱.۵.۲.۲ اتصالات فلنجی باید از نوع کلاس ۳۰۰ باشند.
۴.۷.۱.۵.۲.۳ اتصالات فولاد ضدزنگ باید برای اتصالات پیچی از نوع ۳۰۴ یا ۳۱۶ و برای اتصالات جوشی از نوع ۳۰۴، ۳۱۶، ۳۰۴L یا ۳۱۶L، ساخته‌شده یا فورج‌شده مطابق با ASTM A182، کلاس ۲۰۰۰، با اتصال پیچی یا جوشی سوکتی، برای تمامی سایزها از ⅛ اینچ (۳ میلی‌متر) تا ۴ اینچ (۱۰۰ میلی‌متر) باشند.

۴.۷.۱.۶ اتصالات لوله:
۴.۷.۱.۶.۱ اتصالات جوشی، پیچی یا فلنجی (چکش‌خوار یا داکتیل آهنی) مجاز به استفاده هستند.
۴.۷.۱.۶.۲ استفاده از کوپلینگ‌ها و اتصالات مکانیکی شیار‌دار مجاز است، مشروط بر اینکه مخصوص سرویس دی‌اکسیدکربن باشند.
۴.۷.۱.۶.۳ استفاده از بوشینگ‌های هم‌سطح مجاز نیست.
۴.۷.۱.۶.۴ در مواردی که از بوشینگ‌های شش‌ضلعی برای کاهش یک سایز استفاده می‌شود، باید از بوشینگ فولادی کلاس ۳۰۰۰جهت حفظ استحکام کافی استفاده گردد.
۴.۷.۱.۶.۵ در مواردی که از بوشینگ‌های شش‌ضلعی برای کاهش بیش از یک سایز استفاده می‌شود، باید مطابق بند ۴.۷.۱.۵ عمل شود.
۴.۷.۱.۶.۶ اتصالات فلر، نوع فشاری یا لحیم‌شده باید با لوله‌های سازگار استفاده شوند.
۴.۷.۱.۶.۷ در مواردی که از اتصالات لحیم‌شده استفاده می‌شود، آلیاژ لحیم باید نقطه ذوبی برابر یا بالاتر از ۱۰۰۰ درجه فارنهایت (۵۳۸ درجه سانتی‌گراد) داشته باشد.

۴.۷.۱.۷ منبع پرفشار:
۴.۷.۱.۷.۱* در سیستم‌هایی که از منبع پرفشار استفاده می‌کنند و از لوله‌ای غیر از آنچه در بند ۴.۷.۱ مشخص شده استفاده شده، ضخامت لوله باید بر اساس ASME B31.1 محاسبه گردد.
۴.۷.۱.۷.۲ فشار داخلی برای این محاسبه باید ۲۸۰۰ psi (۱۹,۳۰۶ kPa) در نظر گرفته شود.

۴.۷.۱.۸ منبع کم‌فشار:
۴.۷.۱.۸.۱* در سیستم‌هایی که از منبع کم‌فشار استفاده می‌کنند و از لوله‌ای غیر از آنچه در بند ۴.۷.۱ مشخص شده استفاده شده، ضخامت لوله باید بر اساس ASME B31.1 محاسبه گردد.
۴.۷.۱.۸.۲ فشار داخلی برای این محاسبه باید ۴۵۰ psi (۳۱۰۳kPa) در نظر گرفته شود.

۴.۷.۲ سیستم لوله‌کشی نباید در معرض آسیب قرار گیرد.
۴.۷.۲.۱ لوله‌ها باید قبل از مونتاژ، پخ‌زده و تمیز شوند و پس از مونتاژ، کل سیستم لوله‌کشی باید پیش از نصب نازل‌ها یا تجهیزات تخلیه، کاملاً پاک‌سازی گردد.
۴.۷.۲.۲ در سیستم‌هایی که آرایش شیرآلات باعث ایجاد بخش‌هایی از لوله‌کشی بسته می‌شود، این بخش‌ها باید به تجهیزات تخلیه فشار مجهز شوند یا شیرها باید به گونه‌ای طراحی شده باشند که از محبوس شدن دی‌اکسیدکربن مایع جلوگیری کنند.

۴.۷.۲.۲.۱ برای سیستم‌های پرفشار، تجهیزات تخلیه فشار باید در فشاری نه کمتر از ۲۴۰۰ psi (۱۶٬۵۴۷ kPa) و نه بیشتر از ۳۰۰۰ psi (۲۰٬۶۸۴ kPa) عمل کنند.

۴.۷.۲.۲.۲ برای سیستم‌های کم‌فشار، تجهیزات تخلیه فشار باید در فشاری حداکثر ۴۵۰ psi (۳۱۰۳ kPa) عمل کنند.

۴.۷.۲.۲.۳ در مواردی که از شیر سیلندر با عملکرد فشاری استفاده می‌شود، باید تمهیدی برای تخلیه نشتی گاز سیلندر از منیفولد در نظر گرفته شود، به‌گونه‌ای که همزمان از اتلاف گاز در هنگام عملکرد سیستم جلوگیری شود.

۴.۷.۲.۳ کلیه تجهیزات تخلیه فشار باید به‌گونه‌ای طراحی و نصب شوند که تخلیه دی‌اکسیدکربن از آن‌ها به پرسنل آسیب نرساند.

۴.۷.۳ شیرآلات:

۴.۷.۳.۱ کلیه شیرآلات باید برای کاربرد موردنظر، خصوصاً از نظر ظرفیت جریان و عملکرد، مناسب باشند.

۴.۷.۳.۲ کلیه شیرآلات فقط باید در دماها و شرایطی استفاده شوند که برای آن‌ها فهرست‌شده یا مورد تأیید قرار گرفته‌اند.

۴.۷.۳.۳ شیرهایی که در سیستم‌هایی با ذخیره‌سازی پرفشار و فشار دائمی استفاده می‌شوند، باید حداقل فشار ترکیدگی ۶۰۰۰psi (۴۱٬۳۶۹ kPa) را تحمل کنند، درحالی‌که شیرهایی که تحت فشار دائمی نیستند باید حداقل فشار ترکیدگی ۵۰۰۰ psi (۳۴٬۴۷۴ kPa) را داشته باشند.

۴.۷.۳.۴ شیرهایی که در سیستم‌هایی با ذخیره‌سازی کم‌فشار استفاده می‌شوند، باید بدون ایجاد تغییر شکل دائمی، آزمایش هیدرواستاتیکی تا ۱۸۰۰ psi (۱۲٬۴۱۱ kPa) را تحمل کنند.

۴.۷.۳.۵ برای شیرهای فلنجی، باید از کلاس و نوع فلنج متناسب با اتصال فلنجی شیر استفاده شود.

۴.۷.۳.۶ شیرها باید به‌گونه‌ای مکان‌یابی، نصب یا محافظت شوند که در معرض آسیب مکانیکی، شیمیایی یا سایر آسیب‌هایی که عملکرد آن‌ها را مختل می‌کند، قرار نگیرند.

۴.۷.۳.۷ شیرها باید برای طول معادل با لوله یا لوله‌کشی‌ای که قرار است در آن استفاده شوند، رتبه‌بندی شوند.

۴.۷.۳.۸ طول معادل شیر سیلندر باید شامل لوله سیفون، شیر، سر تخلیه و اتصال انعطاف‌پذیر باشد.

۴.۷.۴* نازل‌های تخلیه: نازل‌های تخلیه باید برای کاربرد موردنظر طراحی شده و برای ویژگی‌های تخلیه، فهرست‌شده یا تأییدشده باشند.

۴.۷.۴.۱ نازل‌های تخلیه باید دارای استحکام کافی برای کار در فشار کاری مورد انتظار بوده، در برابر ضربات مکانیکی معمول مقاوم باشند و بتوانند دماهای مورد انتظار را بدون تغییر شکل تحمل کنند.

۴.۷.۴.۲ دهانه‌های تخلیه باید از فلز مقاوم در برابر خوردگی ساخته شوند.

۴.۷.۴.۳ نازل‌های تخلیه مورد استفاده در سیستم‌های کاربرد موضعی باید به‌گونه‌ای متصل و نگهداری شوند که به‌راحتی از تنظیم خارج نشوند.

۴.۷.۴.۴* نازل‌های تخلیه باید به‌طور دائم علامت‌گذاری شوند تا نازل را شناسایی کرده و قطر معادل دهانه تک‌سوراخی را بدون توجه به شکل و تعداد سوراخ‌ها نشان دهند.

۴.۷.۴.۴.۱ این قطر معادل باید به قطر دهانه نازل نوع تک‌سوراخ استاندارد با همان نرخ جریان اشاره داشته باشد.

۴.۷.۴.۴.۲ این علامت‌گذاری باید پس از نصب نیز به‌راحتی قابل مشاهده باشد.

۴.۷.۴.۴.۳* دهانه استاندارد باید دهانه‌ای با ورودی مخروطی و ضریب تخلیه‌ای نه کمتر از ۰.۹۸ باشد و دارای مشخصات جریان مطابق با جدول ۴.۷.۵.۲.۱ و جدول ۴.۷.۵.۳.۱ باشد.

۴.۷.۴.۴.۴ اندازه‌های دهانه‌ای غیر از آنچه در جدولA.4.7.4.4.3 نشان داده شده‌اند، مجاز به استفاده هستند و می‌توانند به‌صورت تجهیزاتی با دهانه اعشاری علامت‌گذاری شوند.

۴.۷.۴.۵ تجهیزات تخلیه:

۴.۷.۴.۵.۱ نازل‌های تخلیه باید در مواردی که احتمال انسداد توسط مواد خارجی وجود دارد، به دیسک‌های شکننده یا درپوش‌های قابل‌انفجار مجهز شوند.

۴.۷.۴.۵.۲ این تجهیزات باید در زمان عملکرد سیستم، دهانه‌ای بدون مانع را فراهم کنند.

۴.۷.۵ تعیین اندازه لوله و دهانه: اندازه لوله‌ها و مساحت دهانه‌ها باید بر اساس محاسباتی انتخاب شوند که نرخ جریان مورد نیاز در هر نازل را تأمین کند.

۴.۷.۵.۱* معادله زیر یا منحنی‌های حاصل از آن باید برای تعیین افت فشار در لوله‌کشی استفاده شود:

که در آن:

Q = نرخ جریان [پوند/دقیقه (کیلوگرم/دقیقه)]
D = قطر داخلی واقعی لوله [اینچ (میلی‌متر)]
L = طول معادل خط لوله [فوت (متر)]
[۴.۷.۵.۱]
Y و Z = ضرایبی وابسته به فشار ذخیره‌سازی و فشار خط لوله

۴.۷.۵.۲ در سامانه‌هایی با ذخیره‌سازی فشار پایین، محاسبه جریان باید بر اساس فشار متوسط ذخیره‌سازی برابر با ۳۰۰ psi (۲۰۶۸ kPa) در طول تخلیه انجام شود.
۴.۷.۵.۲.۱ نرخ تخلیه برای اوریفیس‌های معادل باید بر اساس مقادیر ارائه‌شده در جدول ۴.۷.۵.۲.۱ باشد.
۴.۷.۵.۲.۲ فشار طراحی اسپرینکلر نباید کمتر از ۱۵۰ psi (۱۰۳۴ kPa) باشد.

۴.۷.۵.۳ در سامانه‌هایی با ذخیره‌سازی فشار بالا، محاسبه جریان باید بر اساس فشار متوسط ذخیره‌سازی برابر با ۷۵۰ psi (۵۱۷۱ kPa) در طول تخلیه در دمای عادی ۷۰ درجه فارنهایت (۲۱ درجه سانتی‌گراد) انجام شود.
۴.۷.۵.۳.۱ نرخ تخلیه از طریق اوریفیس‌های معادل باید بر اساس مقادیر ارائه‌شده در جدول ۴.۷.۵.۳.۱ باشد.
۴.۷.۵.۳.۲ فشار طراحی اسپرینکلر در دمای ۷۰ درجه فارنهایت (۲۱ درجه سانتی‌گراد) باید برابر یا بیشتر از ۳۰۰ psi (۲۰۶۸kPa) باشد.

۴.۷.۶* آویزها و تکیه‌گاه‌های لوله باید مطابق با استانداردهای شناخته‌شده صنعتی و دستورالعمل‌های سازنده طراحی و نصب شوند.
۴.۷.۶.۱ تمام آویزها و تکیه‌گاه‌های لوله باید مستقیماً به یک سازه سخت و ثابت متصل شوند.
۴.۷.۶.۲ تمام آویزها و اجزا باید از جنس فولاد باشند.
۴.۷.۶.۳ استفاده از آویزها/تکیه‌گاه‌های چدنی معمولی، بست‌های کانال یا بست‌های “C” مجاز نیست.
۴.۷.۶.۴ تمامی تکیه‌گاه‌های لوله باید به گونه‌ای طراحی و نصب شوند که از حرکت جانبی لوله در هنگام تخلیه سیستم جلوگیری کرده و همزمان امکان حرکت طولی برای جبران انبساط و انقباض ناشی از تغییرات دما را فراهم کنند.
۴.۷.۶.۴.۱ آویزهای صلب باید در هر نقطه‌ای که تغییر ارتفاع یا جهت وجود دارد، نصب شوند.
۴.۷.۶.۴.۲ اسپرینکلرها باید به نحوی پشتیبانی شوند که در هنگام تخلیه حرکت نکنند.
۴.۷.۶.۵ در مواردی که مهاربندی لرزه‌ای مورد نیاز باشد، این مهاربندی باید مطابق با کدهای محلی و الزامات مرجع ذی‌صلاح انجام شود.

۴.۸* بازرسی، نگهداری و دستورالعمل
۴.۸.۱* بازرسی: حداقل هر ۳۰ روز یک‌بار باید بازرسی برای ارزیابی وضعیت عملکردی سیستم انجام شود.

۴.۸.۲ آزمون شیلنگ
۴.۸.۲.۱ تمام شیلنگ‌های سیستم، از جمله آنهایی که به عنوان رابط انعطاف‌پذیر استفاده می‌شوند، باید برای سامانه‌های فشار بالا در فشار ۲۵۰۰ psi (۱۷٬۲۳۹ kPa) و برای سامانه‌های فشار پایین در فشار ۹۰۰ psi (۶٬۲۰۵ kPa) آزمایش شوند.
۴.۸.۲.۲ شیلنگ باید به صورت زیر آزمایش شود:
(۱) شیلنگ باید از هرگونه اتصال جدا شود.
(۲) شیلنگ‌های مورد استفاده در خطوط دستی باید از نظر پیوستگی الکتریکی بین کوپلینگ‌ها بررسی شوند.
(۳) مجموعه شیلنگ باید در محفظه محافظی قرار گیرد که امکان مشاهده مستقیم آزمون را فراهم کند.
(۴) شیلنگ باید پیش از آزمایش به طور کامل از آب پر شود.
(۵) فشار باید به گونه‌ای اعمال شود که ظرف یک دقیقه به فشار آزمایش برسد.
(۶) فشار آزمایش باید به مدت یک دقیقه کامل حفظ شود.
(۷) سپس باید هرگونه تغییر شکل یا نشتی مورد مشاهده قرار گیرد.
(۸) در صورتی که فشار کاهش نیافته و کوپلینگ‌ها جابه‌جا نشده باشند، فشار آزاد می‌شود.
(۹) در صورتی که هیچ‌گونه تغییر شکل دائمی رخ نداده باشد، مجموعه شیلنگ، آزمون هیدرواستاتیک را با موفقیت گذرانده تلقی می‌شود.
(۱۰) شیلنگی که آزمون را با موفقیت پشت سر گذاشته، باید به طور کامل از داخل خشک شود.
(۱۱) در صورت استفاده از گرما برای خشک‌کردن، دما نباید از ۱۵۰ درجه فارنهایت (۶۶ درجه سانتی‌گراد) تجاوز کند.
(۱۲) شیلنگ‌هایی که در این آزمون مردود شوند، باید علامت‌گذاری، نابود و با شیلنگ‌های جدید جایگزین شوند.
(۱۳) شیلنگ‌هایی که آزمون را با موفقیت پشت سر می‌گذارند، باید با تاریخ آزمون بر روی خود علامت‌گذاری شوند.

۴.۸.۲.۳ تمام شیلنگ‌های سیستم، از جمله آن‌هایی که به عنوان رابط انعطاف‌پذیر استفاده می‌شوند، باید هر پنج سال یک‌بار مطابق با بند ۴.۸.۲ مورد آزمون قرار گیرند.

۴.۸.۳* نگهداری
۴.۸.۳.۱ رویه‌های آزمون و نگهداری: یک رویه آزمون و نگهداری از طرف سازنده باید به مالک ارائه شود تا آزمون و نگهداری سیستم طبق آن انجام شود. این رویه باید شامل آزمون اولیه تجهیزات و نیز بازرسی‌های دوره‌ای و نگهداری سیستم باشد. فعال‌سازی، اختلال و بازیابی این سامانه اطفاء حریق باید بلافاصله به مرجع ذی‌صلاح گزارش شود.

۴.۸.۳.۲ موارد زیر باید حداقل سالی یک‌بار توسط افراد متخصص و با استفاده از مستندات موجود طبق بند ۴.۴.۲.۱۴تأیید شوند:
(۱) بررسی و آزمون عملکرد سیستم دی‌اکسید کربن
(۲) بررسی اینکه هیچ تغییری در اندازه، نوع یا پیکربندی خطر و سیستم ایجاد نشده باشد
(۳) بررسی و آزمون عملکرد تمام تاخیرهای زمانی
(۴) بررسی و آزمون عملکرد تمام هشدارهای صوتی
(۵) بررسی و آزمون عملکرد تمام سیگنال‌های دیداری
(۶) بررسی اینکه تمام تابلوهای هشدار مطابق با الزامات نصب شده‌اند

(۷) بررسی شود که رویه‌های مندرج در بند ۴.۵.۶ مناسب بوده و تجهیزات اشاره‌شده در بند ۴.۵.۶ قابل بهره‌برداری باشند.
(۸) هر آشکارساز باید طبق روش‌های مشخص‌شده در NFPA 72 بررسی و آزمایش شود.

۴.۸.۳.۲.۱ هدف از انجام عملیات نگهداری و آزمون، تنها اطمینان از عملکرد کامل سیستم نیست، بلکه باید نشان دهد که این وضعیت تا زمان بازرسی بعدی نیز به احتمال زیاد حفظ خواهد شد.

۴.۸.۳.۲.۲ آزمون‌های تخلیه باید در صورت لزوم و در مواقعی که نگهداری سیستم آن را ضروری نشان می‌دهد، انجام شوند.

۴.۸.۳.۲.۳ پیش از انجام آزمون‌ها، رویه‌های ایمنی باید مورد بازبینی قرار گیرند. (به بند ۴.۳ و پیوست A.4.3 مراجعه شود.)

۴.۸.۳.۳ گزارش نگهداری همراه با پیشنهادات لازم باید به مالک ارائه شود.

۴.۸.۳.۴ هرگونه نفوذ یا سوراخ‌کاری در محفظه‌ای که توسط سیستم غرقه‌سازی کلی دی‌اکسید کربن محافظت می‌شود، باید بلافاصله مهر و موم شود. روش مهر و موم باید مقاومت در برابر حریق اولیه محفظه را بازگرداند.

۴.۸.۳.۵ وزن سیلندرهای پرفشار
۴.۸.۳.۵.۱ حداقل هر شش ماه یک‌بار، تمامی سیلندرهای پرفشار باید وزن شوند و تاریخ آخرین آزمون هیدرواستاتیک یادداشت شود. (به بند ۴.۶.۵.۲ مراجعه شود.)
۴.۸.۳.۵.۲ اگر در هر زمان، کاهش بیش از ۱۰ درصد در میزان خالص محتویات یک سیلندر مشاهده شود، آن سیلندر باید دوباره پر یا تعویض گردد.

۴.۸.۳.۶ سطح مایع مخازن کم‌فشار
۴.۸.۳.۶.۱ سطح مایع در مخازن کم‌فشار باید حداقل به‌صورت هفتگی از طریق گیج‌های سطح مایع بررسی شود.
۴.۸.۳.۶.۲ اگر در هر زمان کاهش بیش از ۱۰ درصد در محتویات مشاهده شود، مخزن باید پر شود، مگر اینکه هنوز حداقل مقدار گاز موردنیاز فراهم باشد.

۴.۸.۴ آموزش
افرادی که وظیفه بازرسی، آزمون، نگهداری یا بهره‌برداری از سیستم‌های اطفاء حریق دی‌اکسید کربن را بر عهده دارند، باید در عملکردهای مربوطه آموزش کامل دیده باشند.

مکان نصب دتکتور گاز بسته به ویژگی‌های خاص گاز مورد پایش متفاوت است. توضیحات زیر برای هر نوع دتکتور، با در نظر گرفتن این ویژگی‌ها، راهنمایی ارائه می‌دهد.

گاز طبیعی / متان (CH₄) و هیدروژن (H₂)
دتکتورهای گاز طبیعی (متان، CH₄) و هیدروژن (H₂) باید در ارتفاع بالا، تقریباً ۱۵۰ میلی‌متر از سقف نصب شوند. باید از گوشه‌ها و نقاطی که ممکن است هوای ساکن داشته باشند، اجتناب شود.

نکات کلیدی:

• ارتفاع نصب: دتکتور گاز طبیعی نباید پایین‌تر از ارتفاع بالای در نصب شود. چون گاز طبیعی کمی از هوا سبک‌تر است، به سمت بالا حرکت کرده و از سقف به پایین پخش می‌شود. در نتیجه، ممکن است از قسمت بالای در به اتاق‌های مجاور نشت کند.
• زمان پاسخ: اگر دتکتورها پایین‌تر از این ارتفاع نصب شوند، زمان بیشتری طول می‌کشد تا گاز به دتکتور برسد که می‌تواند زمان واکنش در صورت نشت گاز را به تأخیر بیندازد. جانمایی صحیح باعث می‌شود دتکتور سریع‌تر غلظت گاز در حال افزایش را شناسایی کند.
• نکات نصب: دتکتورها باید دور از سامانه‌های تهویه و موانعی که ممکن است جریان گاز را مختل کنند، نصب شوند. نگهداری و آزمون منظم دتکتورها نیز برای اطمینان از عملکرد مناسب توصیه می‌شود.

ال‌پی‌جی / پروپان (C₃H₈)
دتکتورهای LPG (پروپان، C₃H₈) باید به دلیل سنگینی بیشتر نسبت به هوا، در ارتفاع پایین نصب شوند. دتکتورها باید حدود ۱۵۰ میلی‌متر (با حداکثر ارتفاع ۴۰۰ میلی‌متر) از کف زمین فاصله داشته باشند.

نکات کلیدی:

• ارتفاع نصب: به دلیل چگالی بیشتر، LPG تمایل دارد در نزدیکی زمین تجمع یابد. جانمایی در ارتفاع مناسب باعث می‌شود دتکتور سریعاً نشت احتمالی گاز را شناسایی کند.
• عوامل محیطی: در هنگام تعیین ارتفاع نصب، باید شرایط مرطوب مانند زمین خیس شده توسط طی‌کشی یا ریختگی‌ها در نظر گرفته شود. در این موارد، دتکتورها باید بالاتر از ارتفاع تجمع احتمالی آب نصب شوند تا از هشدارهای کاذب جلوگیری شود.
• نکات نصب: دتکتورها نباید در مجاورت جریان‌های قوی هوا مانند درها، پنجره‌ها یا سامانه‌های تهویه نصب شوند. آزمون و نگهداری منظم برای اطمینان از عملکرد بهینه ضروری است.

منوکسید کربن (CO)، دی‌اکسید کربن (CO₂)

منوکسید کربن (CO):
چون وزن منوکسید کربن تقریباً با هوا برابر است، دتکتورها باید در ارتفاع بین ۱.۶ تا ۱.۸ متر از سطح زمین نصب شوند، ترجیحاً در ناحیه تنفسی.

• ارتفاع نصب: این ارتفاع امکان شناسایی مؤثر CO در جایی که افراد تنفس می‌کنند را فراهم می‌کند.

• نکات نصب: از نصب دتکتورها در نزدیکی سامانه‌های تهویه یا مناطق دارای جریان هوا اجتناب شود، چون ممکن است غلظت گاز را رقیق کرده و قرائت‌ها را نادقیق کند.

دی‌اکسید کربن (CO₂):

• دتکتورهای کلاس درس: بر اساس راهنمای IGEM/UP11، دتکتورها باید در ارتفاع سر نشسته نصب شوند. اما تجربه میدانی نشان می‌دهد که این موقعیت ممکن است باعث قرائت‌های نادرست ناشی از بازدم مستقیم شود.
• یک گزینه: برای کاهش احتمال هشدارهای کاذب، پیروی از روش نصب دتکتورهای CO₂ مشابه آشپزخانه‌های صنعتی، یعنی بالاتر از سر ایستاده، توصیه می‌شود.
• دتکتورهای آشپزخانه صنعتی: باید غلظت کلی CO₂ در مناطق کاری کارکنان را پایش کنند.
• ارتفاع و موقعیت: دتکتورها باید بین ۱ تا ۳ متر از خط پخت، بالاتر از سر ایستاده نصب شوند. نباید نزدیک لبه هود یا در مسیر مستقیم جریان تهویه نصب شوند.
• دتکتورهای آزمایشگاهی (CO₂ لوله‌کشی یا کپسولی): باید در نزدیک‌ترین نقاط نشت احتمالی مانند شیرهای گاز، رگولاتورها و محل ذخیره کپسول نصب شوند.
• ارتفاع نصب: چون CO₂ سنگین‌تر از هوا است، دتکتورها باید در ارتفاع پایین نصب شوند.
• نکات کلیدی: بازرسی و آزمون منظم این دتکتورها برای حفظ ایمنی و پایش مؤثر نشت‌ها حیاتی است.

کاهش اکسیژن (O₂):
پایش کاهش اکسیژن یک اقدام ایمنی حیاتی برای شناسایی حضور گازهای خنثی یا نجیب است که می‌توانند جای اکسیژن را بگیرند و منجر به خفگی شوند. گازهایی مانند نیتروژن (N₂) و آرگون (Ar) در محیط‌های آزمایشگاهی رایج هستند.

نیتروژن (N₂):
نیتروژن یک گاز بی‌اثر، بی‌رنگ و بی‌بو است که کمی از هوا سبک‌تر بوده و به عنوان یک گاز خفه‌کننده عمل می‌کند. نیتروژن به‌طور گسترده در آزمایشگاه‌ها به عنوان گاز حامل استفاده می‌شود و از طریق کپسول‌های قابل حمل یا لوله‌کشی تأمین می‌شود.

آرگون (Ar):
آرگون گازی بی‌اثر، بی‌رنگ، بی‌بو و بدون طعم است. غیرسمی بوده و از احتراق پشتیبانی نمی‌کند. حدود ۰.۹۳٪ از جو زمین را تشکیل می‌دهد و در کاربردهایی نیازمند اتمسفر بی‌اثر استفاده می‌شود.

• فرآیندهای صنعتی: در جوشکاری و فلزکاری برای جلوگیری از اکسیداسیون و واکنش‌های شیمیایی استفاده می‌شود.
• نگهداری مواد غذایی: برای حذف اکسیژن در بسته‌بندی و افزایش ماندگاری کاربرد دارد.
• روشنایی: در لامپ‌های فلورسنت و رشته‌ای برای جلوگیری از اکسیداسیون رشته استفاده می‌شود.

خطر خفگی: مشابه نیتروژن، آرگون با جایگزینی اکسیژن باعث کاهش سطح اکسیژن قابل تنفس می‌شود و در غلظت‌های بالا بسیار خطرناک است.

نصب دتکتور:

• نیاز به پایش: چون آرگون سنگین‌تر از هوا است، دتکتورهای پایش کاهش اکسیژن باید در ارتفاع پایین نصب شوند.
• زمان پاسخ: نصب صحیح برای هشدار زودهنگام در صورت نشت ضروری است. اگر دتکتورها خیلی بالا نصب شوند، ممکن است افراد فرصت کافی برای واکنش نداشته باشند.
• تهویه: تهویه مناسب در محیط‌هایی که از آرگون استفاده می‌شود برای کاهش خطرات حیاتی است.

• غنی‌سازی اکسیژن (O₂)
  غنی‌سازی اکسیژن به افزایش سطح اکسیژن فراتر از غلظت معمول جو، که حدود ۲۱ درصد است، اطلاق می‌شود. این پدیده می‌تواند تأثیر قابل‌توجهی بر پویایی آتش و ایمنی کلی در محیط‌های مختلف داشته باشد.
• نکات کلیدی:
  ■ خطر آتش‌سوزی: افزایش سطح اکسیژن می‌تواند فرآیند احتراق را تسریع کند و منجر به افزایش خطر آتش‌سوزی شود. موادی که در شرایط عادی ایمن یا غیرقابل اشتعال در نظر گرفته می‌شوند، ممکن است در جوهای غنی از اکسیژن بسیار قابل اشتعال شوند.
  ■ اهمیت شناسایی: شناسایی نشتی اکسیژن برای پیشگیری از خطرات احتمالی آتش‌سوزی ضروری است. پایش منظم سطح اکسیژن در محیط‌هایی که احتمال غنی‌سازی اکسیژن وجود دارد، مانند آزمایشگاه‌ها، مراکز درمانی و کاربردهای صنعتی که از اکسیژن خالص یا با غلظت بالا استفاده می‌کنند، ضروری است.
• راهبردهای تشخیص:
  ■ نصب دتکتور اکسیژن: دتکتورهای اکسیژن باید به‌صورت راهبردی در محل‌هایی که احتمال غنی‌سازی اکسیژن وجود دارد نصب شوند؛ مانند نزدیک مخازن ذخیره‌سازی اکسیژن، سامانه‌های لوله‌کشی یا تجهیزاتی که از اکسیژن خالص استفاده می‌کنند.
  ■ اقدامات تهویه: تأمین تهویه مناسب در نواحی با پتانسیل غنی‌سازی اکسیژن می‌تواند خطر آتش‌سوزی را کاهش دهد. جریان مناسب هوا می‌تواند غلظت اضافی اکسیژن را رقیق کرده و احتمال وقوع آتش‌سوزی را کاهش دهد.
• غنی‌سازی اکسیژن خطرات قابل‌توجهی ایجاد می‌کند که باید از طریق پایش مستمر، نصب راهبردی دتکتورها و اجرای پروتکل‌های اضطراری مناسب، مدیریت شوند. با مدیریت فعالانه سطح اکسیژن، سازمان‌ها می‌توانند احتمال وقوع حوادث ناشی از آتش‌سوزی را به‌طور چشمگیری کاهش دهند.

 

• پوشش منطقه‌ای: ملاحظات
  تعداد دتکتورهای گاز موردنیاز در یک منطقه مشخص، به چند عامل کلیدی بستگی دارد که شامل موارد زیر است:
• ۱. ابعاد منطقه مورد پوشش:
  ابعاد کلی فضا تعیین می‌کند که برای پوشش کافی و تشخیص به‌موقع نشت گاز به چند دتکتور نیاز است.
• ۲. ارتفاع اتاق:
  ارتفاع اتاق می‌تواند بر پراکندگی گاز تأثیر بگذارد. دتکتورها باید در ارتفاع مناسب بسته به نوع گاز پایش‌شده نصب شوند (برای گازهای سنگین مانند LPG در ارتفاع پایین و برای گازهای سبک مانند متان در ارتفاع بالا).
• ۳. تجهیزات نصب‌شده:
  وجود و نوع تجهیزات موجود در منطقه، مانند دیگ‌های گازی، اجاق‌ها یا آب‌گرم‌کن‌ها، می‌توانند ریسک‌های خاصی ایجاد کنند و نیاز به دتکتورهای اضافی داشته باشند.
• ۴. میزان لوله‌کشی:
  پیچیدگی و گستردگی لوله‌کشی گاز در منطقه می‌تواند احتمال نشتی را افزایش دهد. در نزدیکی اتصالات حیاتی یا مسیرهای طولانی لوله، ممکن است به دتکتورهای بیشتری نیاز باشد.
• ۵. نوع گاز هدف و کاربری فضا:
  هر گاز ویژگی‌ها و رفتار خاصی دارد. درک نوع گاز هدف، چگالی آن و رفتار آن در محیط برای تعیین محل نصب دتکتور ضروری است. همچنین، نوع کاربری فضا (مثلاً فضای آموزشی در برابر آشپزخانه تجاری) الزامات پایش متفاوتی را ایجاب می‌کند.

 

• راهنمایی درباره پوشش دتکتورها:
• ■ برد پوشش معمول:
  برای دتکتورهای گاز طبیعی، برد پوشش معمول ممکن است تا شعاع ۵ متر در صورت نصب روی دیوار باشد. برای دتکتورهای مونوکسید کربن، این برد می‌تواند تا ۱۰ متر افزایش یابد.
• ■ پایش دی‌اکسید کربن:
  در محیط‌های آموزشی و آشپزخانه‌های تجاری، دتکتورهای CO₂ باید به‌گونه‌ای راهبردی نصب شوند که شرایط محیطی نماینده را، به‌ویژه در ناحیه تنفسی، پایش کنند.
• ■ نوع پوشش:
  باید نوع پوشش موردنیاز نیز بررسی شود. این شامل ارزیابی این است که آیا پایش پیوسته (“پوشش گسترده”) لازم است یا بررسی نقطه‌ای (“پوشش هدفمند”) کافی است، بسته به خطرات خاص موجود در منطقه.

 

• پوشش مؤثر منطقه‌ای برای تضمین ایمنی و قابلیت اطمینان سامانه دتکتور گاز ضروری است. با ارزیابی دقیق عوامل فوق، سازمان‌ها می‌توانند راهبردهای پایش گاز خود را بهینه کرده و از خطرات ناشی از نشت گاز و پیامدهای آن جلوگیری کنند.
• پوشش گسترده (Blanket Coverage)
• پوشش گسترده به استقرار راهبردی چندین دتکتور گاز به‌صورت یکنواخت در سراسر یک ناحیه مشخص، مانند یک اتاق تجهیزات صنعتی، برای اطمینان از پایش کامل و ایمنی اطلاق می‌شود.
• 🔹 نکات کلیدی در مورد پوشش گسترده:
  توزیع یکنواخت:
  دتکتورها باید به‌صورت یکنواخت در سراسر فضا توزیع شوند تا از ایجاد هرگونه خلأ در پوشش جلوگیری شود. این امر تضمین می‌کند که هرگونه نشت گاز بدون توجه به محل وقوع آن، به‌سرعت شناسایی شود.
• هم‌پوشانی در نواحی آشکارسازی:
  چیدمان دتکتورها به‌گونه‌ای که نواحی پوشش آن‌ها کمی هم‌پوشانی داشته باشند مفید است. این افزونگی تضمین می‌کند که در صورت خرابی یا انسداد یک دتکتور، دتکتور دیگری بتواند آن ناحیه را پوشش دهد.
• طرح و چیدمان اتاق:
  چیدمان فیزیکی اتاق، از جمله نحوه قرارگیری تجهیزات، نواحی انبارش، و سامانه‌های تهویه باید در هنگام تعیین محل نصب دتکتورها در نظر گرفته شود. از نصب دتکتور در مکان‌هایی که ممکن است مسدود شده یا تحت تأثیر جریان هوا از فن‌ها یا کانال‌های تهویه قرار گیرند، باید اجتناب شود.
• نوع دتکتورها:
  گازهای مختلف ممکن است به دتکتورهای خاصی نیاز داشته باشند. باید اطمینان حاصل شود که دتکتور متناسب با گاز موجود در فضا و ویژگی‌های آن (مانند سنگین‌تر یا سبک‌تر بودن از هوا) انتخاب شده باشد.
• نگهداری و آزمون منظم:
  سامانه‌ای متشکل از چندین دتکتور نیازمند برنامه‌ نگهداری دقیق برای اطمینان از عملکرد مناسب تمامی واحدهاست. باید آزمون‌ها و کالیبراسیون منظم به‌منظور تضمین دقت و قابلیت اطمینان انجام شود.
• ❗ همچنین، تعداد دتکتورها نیز باید مورد توجه قرار گیرد. خرابی یا برداشتن یک دتکتور برای تعمیرات نباید ایمنی ناحیه تحت پوشش را به خطر اندازد. ممکن است برای پایش پیوسته و جلوگیری از آلارم‌های کاذب، تکرار (یا سه‌برابر کردن) دتکتورها و تجهیزات کنترلی الزامی باشد.
• اجرای رویکرد پوشش گسترده با دتکتورهایی که به‌طور یکنواخت مستقر شده‌اند، راهکاری ایمن و قوی برای پایش نشت گاز در نواحی حیاتی مانند اتاق تجهیزات فراهم می‌آورد. این کار با تضمین پوشش کامل، توان واکنش سازمان را در برابر خطرات احتمالی گاز بهبود می‌بخشد.

 

• پوشش هدفمند (Targeted Coverage)
• پوشش هدفمند شامل نصب راهبردی دتکتورهای گاز در مکان‌های خاصی است که احتمال نشت گاز در آن‌ها بیشتر است. این رویکرد تضمین می‌کند که پایش بر نواحی بحرانی که بیشترین احتمال نشت گاز را دارند متمرکز باشد و از این طریق ایمنی و اثربخشی واکنش را افزایش می‌دهد.
• 🔹 نکات کلیدی در مورد پوشش هدفمند:
• شناسایی نقاط احتمالی نشت:
  یک ارزیابی ریسک جامع باید انجام شود تا نقاط احتمالی نشت در تأسیسات شناسایی شود. نواحی رایج شامل موارد زیر هستند:
  ▪ دیگ‌های بخار: به‌عنوان تجهیزات اصلی مصرف‌کننده گاز، نقاط بحرانی برای نشت محسوب می‌شوند.
  ▪ لوله‌کشی‌ها: هرگونه اتصال، خم، یا اتصال در سامانه‌های لوله‌کشی گاز ممکن است در معرض نشت باشد.
  ▪ شیرها: عملکرد شیرها، به‌ویژه در سامانه‌های پرفشار، می‌تواند منجر به نشت احتمالی شود.
  ▪ دودکش‌ها و خروجی‌ها: در صورت وجود انسداد یا خرابی، گاز ممکن است از این مسیرها نشت کند.
• نزدیکی به منابع گاز:
  دتکتورها باید تا حد امکان نزدیک به نقاط شناسایی‌شده نشت نصب شوند، بدون اینکه دسترسی برای تعمیر یا بهره‌برداری محدود شود. این نوع استقرار امکان شناسایی و واکنش سریع‌تر را فراهم می‌کند.
• نوع دتکتورها:
  باید اطمینان حاصل شود که نوع دتکتور متناسب با گاز خاص مورد پایش انتخاب شود. برای مثال، از دتکتورهای گاز قابل اشتعال در نزدیکی دیگ‌ها و خطوط گاز طبیعی، و از دتکتورهای CO در نزدیکی تجهیزات احتراقی استفاده شود.
• عوامل محیطی:
  شرایط محیطی پیرامون نقاط نشت احتمالی باید در نظر گرفته شود. عواملی مانند جریان هوا، دما و رطوبت می‌توانند بر پراکندگی گاز و اثربخشی دتکتورها تأثیر بگذارند. باید اطمینان حاصل شود که دتکتورها در موقعیتی قرار گیرند که کمترین تداخل از این عوامل را داشته باشند.
• نگهداری و کالیبراسیون منظم:
  دتکتورهایی که در نقاط هدفمند نصب می‌شوند باید در قالب برنامه نگهداری منظم بررسی شوند، شامل آزمون‌های مکرر برای عملکرد و کالیبراسیون مجدد به‌منظور تضمین دقت اندازه‌گیری.
• اجرای پوشش هدفمند با نصب دتکتورها در نقاط بحرانی نشت، توانایی پایش گاز را به‌طور چشمگیری افزایش می‌دهد. با تمرکز منابع در نواحی پُرخطر، سازمان‌ها می‌توانند واکنشی سریع‌تر نسبت به خطرات احتمالی گاز ارائه دهند و ایمنی کلی را بهبود ببخشند.
• ❗ همچنین می‌توان از ترکیب هر دو تکنیک پایش برای افزایش سطح نظارت استفاده کرد.

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

دتکتور شعله و عملکرد آن

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

اهمیت دتکتور شعله

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

استانداردهای نصب دتکتور شعله

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

عملکرد سیستم‌های ایمنی احتراق

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

اجزای کلیدی سیستم‌های ایمنی احتراق

نقش سنسورهای فرابنفش در تشخیص شعله

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

تنظیمات دمایی و تهویه ایمنی در کوره‌ها

کنترل دمای سوخت

تنظیم محدودیت دمای اضافی

اهمیت تهویه ایمنی

استفاده از PLC در نظارت بر دمای کوره‌ها

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

نکات ایمنی در زمان قطع برق

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

نتیجه‌گیری

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

توصیه‌های نهایی:

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

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.