دتکتور گاز نیمه‌هادی چیست؟

پیوست G اطلاعات عمومی درباره دی‌اکسید کربن
این پیوست بخشی از الزامات این سند NFPA نیست، بلکه فقط برای اهداف اطلاعاتی ارائه شده است.
G.1 دی‌اکسید کربن به طور متوسط با غلظت حدود ۰.۰۴ درصد حجمی در جو وجود دارد. این ماده همچنین محصول نهایی طبیعی متابولیسم انسان و حیوانات است. دی‌اکسید کربن به چندین روش مهم بر برخی عملکردهای حیاتی تأثیر می‌گذارد، از جمله کنترل تنفس، گشاد شدن و تنگ شدن رگ‌های خونی – به ویژه در مغز – و تنظیم pH مایعات بدن. غلظت دی‌اکسید کربن در هوا نرخ آزادسازی دی‌اکسید کربن از ریه‌ها را کنترل می‌کند و بنابراین بر غلظت دی‌اکسید کربن در خون و بافت‌ها تأثیر می‌گذارد. افزایش غلظت دی‌اکسید کربن در هوا می‌تواند خطرناک شود، زیرا باعث کاهش نرخ آزادسازی دی‌اکسید کربن از ریه‌ها و کاهش دریافت اکسیژن می‌شود. اطلاعات بیشتر در مورد مواجهه با دی‌اکسید کربن را می‌توان از انتشارات شماره 76-194 اداره بهداشت و خدمات انسانی آمریکا (NIOSH) به دست آورد. ملاحظات ایمنی پرسنل در بخش ۴.۳ پوشش داده شده است.
جدول G.1 اطلاعاتی درباره اثرات حاد سلامتی ناشی از غلظت‌های بالای دی‌اکسید کربن ارائه می‌دهد.

دی‌اکسید کربن یک محصول تجاری استاندارد با کاربردهای فراوان است. این گاز شاید بیشتر به عنوان گازی که به نوشابه‌ها و سایر نوشیدنی‌های گازدار حالت “فیز” می‌دهد، شناخته شده باشد. در کاربردهای صنعتی، دی‌اکسید کربن به دلیل خواص شیمیایی، خواص مکانیکی به عنوان عامل فشاردهنده، یا خواص سرمایشی به صورت یخ خشک استفاده می‌شود.
در کاربردهای اطفاء حریق، دی‌اکسید کربن دارای چندین ویژگی مطلوب است. این گاز غیرخورنده، بدون آسیب‌رسانی و بدون باقی گذاشتن باقی‌مانده‌ای برای تمیزکاری پس از حریق است. همچنین فشار مورد نیاز برای تخلیه از طریق لوله‌ها و اسپرینکلرها را خود تأمین می‌کند. چون یک گاز است، به راحتی نفوذ کرده و به همه بخش‌های خطر گسترش می‌یابد. دی‌اکسید کربن رسانای الکتریسیته نیست و بنابراین می‌توان از آن در خطرات برقی فعال استفاده کرد. این گاز می‌تواند تقریباً برای تمام مواد قابل احتراق به جز چند فلز فعال، هیدریدهای فلزی و موادی مانند نیترات سلولز که دارای اکسیژن آزاد هستند، به طور مؤثر استفاده شود.
در شرایط معمول، دی‌اکسید کربن گازی بی‌رنگ و بی‌بو با چگالی حدود ۵۰ درصد بیشتر از چگالی هوا است. بسیاری از افراد ادعا می‌کنند که می‌توانند بوی دی‌اکسید کربن را حس کنند، اما این احتمالاً به دلیل وجود ناخالصی‌ها یا تأثیرات شیمیایی در بینی است. دی‌اکسید کربن به راحتی با فشرده‌سازی و سرمایش به مایع تبدیل می‌شود. با سرمایش و انبساط بیشتر، می‌توان آن را به حالت جامد نیز تبدیل کرد.
رابطه بین دما و فشار دی‌اکسید کربن مایع در منحنی شکل G.1 نشان داده شده است. با افزایش دمای مایع، فشار نیز افزایش می‌یابد. با افزایش فشار، چگالی بخار بالای مایع افزایش می‌یابد. از سوی دیگر، مایع با افزایش دما منبسط شده و چگالی آن کاهش می‌یابد. در دمای ۸۷.۸ درجه فارنهایت (۳۱ درجه سانتی‌گراد)، مایع و بخار چگالی یکسانی دارند و در نتیجه فاز مایع ناپدید می‌شود. این دما به عنوان دمای بحرانی دی‌اکسید کربن شناخته می‌شود. در دمای زیر دمای بحرانی [۸۷.۸ درجه فارنهایت (۳۱ درجه سانتی‌گراد)]، دی‌اکسید کربن در یک مخزن بسته به صورت بخشی مایع و بخشی گاز است. بالاتر از دمای بحرانی، کاملاً به حالت گاز در می‌آید.
یکی از ویژگی‌های غیرمعمول دی‌اکسید کربن این است که نمی‌تواند به صورت مایع در فشارهای کمتر از ۶۰.۴ psi [۷۵ psi مطلق (۵۱۷ کیلوپاسکال)] وجود داشته باشد. این فشار نقطه سه‌گانه است که در آن دی‌اکسید کربن می‌تواند به صورت جامد، مایع یا بخار باشد. زیر این فشار، بسته به دما، دی‌اکسید کربن باید یا به صورت جامد یا گاز باشد.
اگر فشار در یک مخزن ذخیره‌سازی با تخلیه بخار کاهش یابد، بخشی از مایع تبخیر می‌شود و مایع باقی‌مانده سردتر می‌شود. در فشار ۶۰.۴ psi [۷۵ psi مطلق (۵۱۷ کیلوپاسکال)]، مایع باقی‌مانده به یخ خشک در دمای ۶۹.۹- درجه فارنهایت (۵۷- درجه سانتی‌گراد) تبدیل می‌شود. کاهش بیشتر فشار به فشار اتمسفری، دمای یخ خشک را به دمای طبیعی ۱۰۹.۳- درجه فارنهایت (۷۹- درجه سانتی‌گراد) کاهش می‌دهد.
همین فرآیند زمانی اتفاق می‌افتد که دی‌اکسید کربن مایع به اتمسفر تخلیه شود. بخش بزرگی از مایع به بخار تبدیل شده و حجم آن به شدت افزایش می‌یابد. بقیه به ذرات ریز یخ خشک در دمای ۱۰۹.۳- درجه فارنهایت (۷۹- درجه سانتی‌گراد) تبدیل می‌شود. این یخ خشک یا برف باعث می‌شود که تخلیه ظاهری ابری سفیدرنگ داشته باشد. دمای پایین همچنین موجب چگالش بخار آب موجود در هوای مکیده شده می‌شود، به طوری که مه آب معمولی تا مدتی پس از تصعید یخ خشک باقی می‌ماند.
دی‌اکسید کربن گازی بی‌رنگ، بی‌بو، غیررسانای الکتریکی و بی‌اثر است که یک محیط مناسب برای اطفاء حریق محسوب می‌شود. دی‌اکسید کربن مایع هنگام آزادسازی مستقیم به اتمسفر، به یخ خشک (“برف”) تبدیل می‌شود. گاز دی‌اکسید کربن ۱.۵ برابر سنگین‌تر از هوا است. دی‌اکسید کربن با کاهش غلظت اکسیژن، بخار سوخت، یا هر دو در هوا تا جایی که احتراق متوقف شود، آتش را خاموش می‌کند. (به بخش ۴.۳ مراجعه شود.)

سیستم‌های اطفاء حریق دی‌اکسید کربن در محدوده این استاندارد برای خاموش کردن آتش‌های مربوط به خطرات خاص یا تجهیزات در کاربری‌های زیر مفید هستند:
(۱) در جایی که یک محیط بی‌اثر و غیررسانای الکتریکی ضروری یا مطلوب باشد
(۲) در جایی که پاکسازی سایر محیط‌ها مشکل ایجاد کند
(۳) در جایی که نصب چنین سیستم‌هایی نسبت به سیستم‌هایی که از محیط‌های دیگر استفاده می‌کنند، اقتصادی‌تر باشد

برخی از انواع خطرات و تجهیزاتی که سیستم‌های دی‌اکسید کربن می‌توانند به طور رضایت‌بخشی از آن‌ها محافظت کنند شامل موارد زیر است:
(۱) مواد مایع قابل اشتعال (به بخش ۴.۵.۴.۹ مراجعه شود.)
(۲) خطرات الکتریکی مانند ترانسفورماتورها، کلیدها، قطع‌کننده‌های مدار، تجهیزات چرخشی و تجهیزات الکترونیکی
(۳) موتورهایی که از بنزین و سایر سوخت‌های مایع قابل اشتعال استفاده می‌کنند
(۴) مواد قابل احتراق معمولی مانند کاغذ، چوب و منسوجات
(۵) جامدات خطرناک

G.2 اطلاعات بیشتر درباره خواص فیزیکی دی‌اکسید کربن در “راهنمای مهندسی حفاظت از حریق SFPE” قابل دسترسی است.

 

انواع بیم دتکتور از نظر نوع اتصال

1. ساده (Conventional Beam Detector):
   • فقط دو خروجی رله دارد (Alarm / Fault)
   • آدرس‌پذیر نیست و نیاز به واسط دارد
2. آدرس‌پذیر (Addressable Beam Detector):
   • مستقیماً قابل اتصال به لوپ آدرس‌پذیر است
   • آدرس مختص به خود دارد

 

 اتصال بیم دتکتور متعارف به سیستم آدرس‌پذیر توسط ماژول ورودی

با استفاده از یک ماژول آدرس پذیر که با پنل مرکزی آدرس پذیر دارای پروتکل ارتباطی یکسان می باشد ( هر دو یک برند باشند ) میتوان یک بیم دتکتور متعارف را به پنل آدرس پذیر متصل نمود.

ماژول های ورودی یا ماژول مانیتور ها دو دسته هستند. دسته اول ماژول های ورودی آدرس پذیر 4 سیمه هستند که تامین برق آنها توسط تابلوی اعلام حریق آدرس پذیر تامین می شود. ماژول های ورودی آدرس پذیر 4 سیمه، همانطور که از اسم آن پیداست از 4 سیم استفاده میکنند که دو سیم آن برق 24 ولت و دو سیم دیگر جهت اتصال به لوپ یا حلقه یا مدار سیستم اعلام حریق آدرس پذیر است.

نوع دوم ماژول های ورودی آدرس پذیر 2 سیمه هستند و برق آنها توسط برق لوپ، پنل اعلام حریق آدرس پذیر تامین میشود. این ماژول ها بخاطر صرفه جویی در هزینه کابل کشی بسیار به صرفه تر هستند و همچنین نصب آنها راحت تر است.

حالت 1: تشخیص ورودی معمولاً باز:

مقاومت انتهای خط 47 کیلو اهم باید در انتهای خط ورودی و تا حد امکان نزدیک به دستگاه تحت نظارت قرار گیرد، همان‌طور که در شکل 3 نشان داده شده است. تنها در صورتی که اتصال به‌درستی انجام شده باشد، ماژول می‌تواند سه حالت را در ترمینال‌های ورودی تشخیص دهد: عادی، مدار باز و هشدار (اتصال کوتاه)

حالت 2: تشخیص ورودی معمولاً بسته:

مقاومت انتهای خط 47 کیلو اهم باید در انتهای خط ورودی و تا حد امکان نزدیک به دستگاه تحت نظارت قرار گیرد، همان‌طور که در شکل 4 نشان داده شده است. تنها در صورتی که اتصال به‌درستی انجام شده باشد..

 

نحوه اتصال بیم دتکتور متعارف به تابلوی اعلام حریق آدرس پذیر توسط ماژول ورودی 2 سیمه

در شکل بالا از یک ماژول ورودی آدرس پذیر 2 سیمه جهت اتصال بیم دتکتور متعارف به پنل کنترل اعلام حریق آدرس پذیر استفاده شده است. تنها تفاوت ماژول های ورودی 2 سیمه و 4 سیمه فقط در نحوه تغذیه ماژول می باشد. در سیستم 4 سیمه ، احتیاج به 2 سیم اضافه جهت اتصال به ترمینال 24 ولت کمکی تابلوی اعلام حریق آدرس پذیر می باشد ولی در سیستم 2 سیمه ،به علت مصرف الکتریکی کم، برق خود را از طریق برق لوپ یا حلقه تابلوی اعلام حریق آدرس پذیر تامین می کند.

 

نکات مهم:

• حتماً باید بین منبع تغذیه و بیم دتکتور، ایزولاسیون مناسب رعایت شود.
• بهتر است از ماژول‌هایی استفاده شود که قابلیت نظارت بر مدار باز یا اتصال کوتاه را دارند.

 

2. استفاده از بیم دتکتور آدرس‌پذیر اختصاصی

در این روش، از بیم دتکتورهای تولید شده توسط برند سازنده‌ی سیستم اعلام حریق استفاده می‌شود که مستقیماً قابل اتصال به لوپ هستند و بدون نیاز به ماژول واسط، قادر به اتصال به پنل آدرس‌پذیر هستند.

در این مورد کافی است تا بیم دتکتور در حال نصب را نیز همانند بقیه آیتم های اعلام حریق در حال نصب،( مانند دتکتور ها و شستی ها و آژیرها) آدرس دهی شود . آدرس دهی معمولا از توسط پروگرامر دستی یا بصورت اتوماتیک از طریق پنل انجام می پذیرد.

کافیست بیم دتکتور را آدرس دهی کرده و به عنوان آدرس یک ورودی، به پنل اعلام حریق معرفی کنیم. در سیستم های اعلام حریق آدرس پذیر قابلیت تنظیم ورودی ها و خروجی ها بصورت علت و معلول نیز وجود دارد و میتوان توسط پنل کنترل سیستم اعلام حریق آدرس پذیر طوری برنامه نویسی کرد که با شروع عمل بیم دتکتور، عملیات های مربوطه مثل بستن پرده های دودبند یا باز کردن درب های اضطراری یا حتی عملیات خودکار اطفاء آتش بصورت خودکار شروع به کار کند.

 

 

مزایا:

• کاهش خطاهای اتصال
• یکپارچگی بیشتر با پنل اعلام حریق
• نمایش دقیق وضعیت آلارم و خطا در مانیتور پنل

معایب:

• قیمت بالاتر
• وابستگی به برند خاص
• محدودیت در تأمین یا تعمیر در پروژه‌های بلندمدت

دسته‌بندی‌های پایش گاز:

1. گازهای قابل احتراق / اشتعال‌پذیر
   • خطر انفجار.
   • برای جلوگیری از انفجار، باید سطح گاز در هوا کمتر از حد پایین انفجار (LEL) برای هر گاز نگه داشته شود یا اکسیژن از محیط حذف شود.
   • معمولاً در بازه ۰ تا ۱۰۰ درصد از حد پایین انفجار یا در محدوده قسمت در میلیون (ppm) اندازه‌گیری می‌شود.
   • دتکتورهای گاز قابل احتراق به‌گونه‌ای طراحی شده‌اند که پیش از وقوع شرایط بالقوه انفجاری هشدار دهند.
2. گازهای سمی / محرک
   • برای سلامت انسان خطرناک‌اند؛ باید میزان تماس کارکنان با این گازها پایش شود.
   • معمولاً در محدوده قسمت در میلیون (ppm) اندازه‌گیری می‌شوند.
   • دتکتورهای گاز سمی به‌گونه‌ای طراحی شده‌اند که پیش از رسیدن سطح گاز به غلظت زیان‌آور به کارکنان هشدار دهند.
   • برخی از دتکتورهای گاز سمی می‌توانند میانگین تماس در طول زمان را محاسبه کرده و مقادیر حد تماس کوتاه‌مدت (STEL) و میانگین وزنی زمان‌دار (TWA) را ارائه دهند.
3. اکسیژن
   • محیط‌هایی با میزان کم اکسیژن (کمتر از ۱۹.۵ درصد حجمی اکسیژن) «کم‌اکسیژن» تلقی شده و تنفس طبیعی انسان را مختل می‌کنند.
   • محیط‌هایی با میزان زیاد اکسیژن (بیش از ۲۵ درصد حجمی اکسیژن) «غنی از اکسیژن» تلقی شده و خطر انفجار در آن‌ها افزایش می‌یابد.
   • در بازه درصد حجمی اندازه‌گیری می‌شود (درصد طبیعی اکسیژن در هوا در سطح دریا ۲۰.۸ درصد حجمی است).
   • دتکتورهای اکسیژن به‌طور کلی به‌گونه‌ای تنظیم می‌شوند که در صورت کم بودن یا زیاد بودن بیش از حد اکسیژن در محیط، هشدار دهند.

 

فضاهای قابل احتراق

برای ایجاد شعله، وجود سه شرط ضروری است:
• یک منبع سوخت (مانند گاز متان یا بخارات بنزین)
• مقدار کافی اکسیژن (بیش از ۱۰ تا ۱۵ درصد) برای اکسید شدن یا سوختن سوخت
• یک منبع گرما (جرقه) برای شروع فرآیند

نمونه‌هایی از منابع گرما و جرقه:
• شعله‌های باز مانند شعله‌های فندک، مشعل، کبریت و مشعل‌های جوشکاری، رایج‌ترین منابع جرقه هستند.
• تابش در قالب نور خورشید یا سطوح داغ
• جرقه‌های ناشی از منابع مختلف مانند روشن یا خاموش کردن وسایل برقی، بیرون کشیدن دوشاخه‌ها، الکتریسیته ساکن یا کلیدهای الکتریکی

فضاهای قابل احتراق
عوامل مؤثر در فضاهای قابل احتراق

بخار در برابر گاز
اگرچه اصطلاحات «بخار» و «گاز» اغلب به‌جای یکدیگر استفاده می‌شوند، اما معانی یکسانی ندارند. واژه «بخار» به ماده‌ای اطلاق می‌شود که اگرچه در حالت گازی وجود دارد، اما به‌طور معمول در دمای اتاق به صورت مایع یا جامد است. وقتی می‌گوییم یک ماده مایع یا جامد در حال سوختن است، در واقع بخار آن ماده است که می‌سوزد. «گاز» به ماده‌ای گفته می‌شود که به‌طور طبیعی در دمای اتاق در حالت گازی است.

فشار بخار و نقطه جوش
فشار بخار، فشاری است که زمانی ایجاد می‌شود که یک جامد یا مایع با بخار خودش در حالت تعادل قرار دارد. این فشار به‌طور مستقیم با دما مرتبط است. مثالی از فشار بخار، فشاری است که توسط بخار یک مایع در یک ظرف بسته نیمه‌پر ایجاد می‌شود. بسته به دما، فشار بخار تا یک آستانه مشخص افزایش می‌یابد. وقتی این آستانه برسد، فضا «اشباع‌شده» در نظر گرفته می‌شود.

فشار بخار و نقطه جوش یک ماده شیمیایی تعیین می‌کنند که چه میزان از آن احتمال دارد وارد هوا شود. فشار بخار پایین به معنای مولکول‌های کمتری از آن ماده در هواست که قابل اشتعال باشند، بنابراین به‌طور کلی خطر کمتری وجود دارد. این همچنین به این معناست که مولکول‌های کمتری برای آشکارسازی وجود دارد و ممکن است آشکارسازی دشوارتر شده و نیاز به تجهیزات با حساسیت بیشتر باشد. با افزایش فشار بخار و کاهش نقطه جوش، احتمال تبخیر افزایش می‌یابد. اگر ظروف حاوی این نوع مواد شیمیایی باز بمانند یا بر روی سطوح بزرگ پخش شوند، احتمال خطر بیشتری به‌وجود می‌آید.

نقطه اشتعال (Flashpoint)
یک ماده قابل اشتعال تا زمانی که به نقطه اشتعال خود نرسد، بخار یا گاز کافی برای شروع آتش تولید نمی‌کند. نقطه اشتعال، پایین‌ترین دمایی است که در آن یک مایع بخار کافی برای ایجاد شعله تولید می‌کند. اگر دما پایین‌تر از این مقدار باشد، مایع بخار کافی برای اشتعال تولید نمی‌کند. اگر نقطه اشتعال برسد و یک منبع خارجی اشتعال مانند جرقه وجود داشته باشد، ماده آتش خواهد گرفت. سند NFPA-325M از آژانس ملی حفاظت در برابر آتش (NFPA) تحت عنوان ویژگی‌های خطر آتش مواد قابل اشتعال، گازها و حلال‌های فرّار، نقطه اشتعال بسیاری از مواد رایج را فهرست کرده است.

نقطه اشتعال اهمیت دارد زیرا نشان‌دهنده میزان خطر ناشی از یک مایع قابل اشتعال است. به‌طور کلی، هرچه نقطه اشتعال پایین‌تر باشد، تشکیل مخلوط‌های قابل اشتعال سوخت و هوا آسان‌تر بوده و در نتیجه خطر بیشتر است.

دمای خوداشتعالی
اگر ماده‌ای تا دمای مشخصی—یعنی دمای اشتعال خودبه‌خودی (یا «خوداشتعالی»)—گرم شود، بیشتر مواد شیمیایی قابل اشتعال می‌توانند بدون وجود منبع خارجی اشتعال، تنها با انرژی گرمایی خود، به‌طور خودبه‌خودی آتش بگیرند.

چگالی بخار
چگالی بخار نسبت وزن یک حجم از بخار قابل اشتعال به حجم مساوی از هوا است. بیشتر بخارهای قابل اشتعال سنگین‌تر از هوا هستند، بنابراین به سمت زمین حرکت کرده و در نواحی پایین‌تر تجمع می‌یابند. گاز یا بخاری که چگالی بخار آن بیشتر از ۱ باشد ممکن است در سطوح پایین حرکت کرده و به دنبال یک منبع اشتعال بگردد (برای مثال: هگزان با چگالی بخار ۳.۰). گاز یا بخاری که چگالی بخار آن کمتر از ۱ باشد تمایل دارد به سمت بالا حرکت کند (برای مثال: متان با چگالی بخار ۰.۶). چگالی بخار در تعیین محل بهینه نصب دتکتور اهمیت دارد، زیرا به پیش‌بینی محل احتمالی تجمع گاز یا بخار در یک اتاق یا فضا کمک می‌کند.

حدود انفجار
برای ایجاد شعله، مقدار کافی گاز یا بخار باید وجود داشته باشد؛ اما مقدار بیش‌ازحد گاز می‌تواند اکسیژن موجود در فضا را جابه‌جا کرده و مانع از احتراق شود. به همین دلیل، برای غلظت‌های پایین و بالا، حد مشخصی وجود دارد که در آن احتراق می‌تواند رخ دهد. این حدود به عنوان حد پایین انفجار (LEL) و حد بالای انفجار (UEL) شناخته می‌شوند. این‌ها همچنین به عنوان حد پایین اشتعال‌پذیری (LFL) و حد بالای اشتعال‌پذیری (UFL) نیز شناخته می‌شوند.

برای حفظ احتراق، محیط باید ترکیب مناسبی از سوخت و اکسیژن (هوا) داشته باشد. LEL حداقل مقدار گاز مورد نیاز برای احتراق و UEL حداکثر مقدار آن را نشان می‌دهد. مقادیر دقیق LEL برای گازهای مختلف متفاوت است و به صورت درصد حجمی در هوا اندازه‌گیری می‌شوند. مقادیر LEL و UEL گازها در سند NFPA 325 درج شده‌اند.

LEL معمولاً بین ۱.۴٪ تا ۵٪ حجمی است. با افزایش دما، انرژی کمتری برای ایجاد احتراق مورد نیاز است و درصد گاز لازم برای رسیدن به ۱۰۰٪ LEL کاهش یافته و در نتیجه خطر افزایش می‌یابد. محیطی با سطح اکسیژن بالاتر باعث افزایش UEL گاز، همچنین نرخ و شدت گسترش شعله می‌شود. از آنجا که مخلوطی از چندین گاز شرایط را پیچیده می‌کند، LEL دقیق آن‌ها باید از طریق آزمایش مشخص شود.

بیشتر ابزارهای اندازه‌گیری گازهای قابل احتراق در محدوده LEL کار می‌کنند و قرائت گاز را به صورت درصدی از LEL نمایش می‌دهند. برای مثال: عدد ۵۰٪ LEL به این معناست که مخلوط گاز نمونه‌برداری‌شده شامل نیمی از مقدار گاز مورد نیاز برای حمایت از احتراق است.

هر غلظتی از گاز یا بخار که بین این دو حد قرار گیرد، در محدوده قابل اشتعال (انفجاری) قرار دارد. مواد مختلف دارای پهنای متفاوتی از محدوده اشتعال‌پذیری هستند — برخی بسیار گسترده و برخی دیگر باریک‌تر هستند. موادی که محدوده اشتعال‌پذیری وسیع‌تری دارند، معمولاً خطرناک‌تر محسوب می‌شوند، زیرا سطوح بیشتری از غلظت آن‌ها می‌تواند دچار اشتعال شود.

فضاهایی که در آن‌ها سطح غلظت گاز پایین‌تر از LEL است (سوخت کافی برای اشتعال وجود ندارد)، «لاغر» (lean) و غیرقابل اشتعال نامیده می‌شوند؛ و فضاهایی که سطح گاز بالاتر از UEL است (اکسیژن کافی برای اشتعال وجود ندارد)، «غلیظ» (rich) و غیرقابل اشتعال تلقی می‌شوند.

فضاهای سمی

پایش گازهای سمی
گاز سمی به گازی گفته می‌شود که توانایی آسیب رساندن به بافت‌های زنده، اختلال در سیستم عصبی مرکزی، ایجاد بیماری‌های شدید یا—در موارد حاد—مرگ را دارد، زمانی که از طریق بلع، تنفس یا جذب از راه پوست یا چشم وارد بدن شود. میزان لازم برای ایجاد این اثرات به‌طور گسترده‌ای با توجه به ماهیت ماده و مدت زمان تماس متفاوت است. «سمیت حاد» به تماس کوتاه‌مدت مانند یک مواجهه‌ی لحظه‌ای اشاره دارد. «سمیت مزمن» به تماس بلندمدت مانند مواجهه‌های مکرر یا طولانی اشاره دارد.

پایش گازهای سمی اهمیت دارد زیرا برخی از این مواد قابل مشاهده یا بوییدن نیستند و اثرات فوری ندارند. بنابراین شناسایی خطر گاز از طریق حواس فرد معمولاً خیلی دیر و پس از رسیدن غلظت به سطح زیان‌آور انجام می‌شود.

اثرهای سمی گازها از بی‌ضرر تا بسیار سمی متغیر است. برخی در مواجهه‌های کوتاه و در سطح پایین نیز تهدیدکننده‌ی زندگی هستند، در حالی که برخی دیگر تنها در مواجهه‌های مکرر و با غلظت بالا خطرناک‌اند. میزان خطری که یک ماده برای یک کارگر ایجاد می‌کند، به عوامل مختلفی بستگی دارد که شامل سطح غلظت گاز و مدت زمان تماس است.

حدود تماس مجاز
کنفرانس آمریکایی متخصصان بهداشت صنعتی دولتی (ACGIH) فهرستی سالانه و بازبینی‌شده از حدود مجاز تماس با ترکیبات صنعتی رایج منتشر می‌کند که با عنوان «مقادیر حد آستانه (TLV) و شاخص‌های تماس زیستی (BEI) بر اساس مستندات حدود آستانه مواد شیمیایی و عوامل فیزیکی» شناخته می‌شود. (برای سفارش نسخه‌ای از آن به www.acgih.org مراجعه کنید).
ACGIH مفهوم مقدار حد آستانه (TLV) را تعریف کرده است؛ TLV به غلظت مجاز یک ماده آلاینده در هوا گفته می‌شود که تصور می‌شود تقریباً همه کارگران بتوانند به‌طور مکرر و روزانه در طول عمر کاری خود در معرض آن قرار گیرند بدون اینکه دچار اثرات زیان‌آور شوند. این مقادیر بر اساس ترکیبی از تجربه صنعتی و مطالعات انسانی و حیوانی تعیین شده‌اند.

میانگین‌های وزنی زمانی (TWA)
مقادیر TLV معمولاً به‌صورت میانگین وزنی ۸ ساعته در نظر گرفته می‌شوند. جنبه میانگین‌گیری به این معناست که مواجهه‌هایی بالاتر از حد مجاز قابل‌قبول است، به شرطی که با دوره‌هایی از تماس کمتر از حد مجاز جبران شوند.

محدودیت‌های تماس کوتاه‌مدت (STEL)
محدودیت‌های تماس کوتاه‌مدت غلظت‌هایی هستند که بالاتر از میانگین ۸ ساعته‌اند و کارگران می‌توانند برای مدت زمان کوتاه در معرض آن‌ها قرار گیرند بدون اینکه دچار اثرات زیان‌آور شوند. (اگر غلظت به اندازه کافی بالا باشد، حتی یک بار تماس نیز می‌تواند اثرات مضر بر سلامت داشته باشد.)
STEL برای موقعیت‌هایی به‌کار می‌رود که در آن کارگر در معرض غلظت بالای گاز قرار دارد اما فقط برای مدت کوتاهی. این محدودیت‌ها به‌صورت میانگین وزنی ۱۵ دقیقه‌ای تعریف می‌شوند که نباید حتی در صورتی که میانگین ۸ ساعته کمتر از مقدار TLV باشد، از آن فراتر رود.

غلظت‌های سقفی (Ceiling Concentrations)
برای برخی از گازهای سمی، حتی یک تماس که از TLV فراتر رود می‌تواند برای سلامت کارگر خطرناک باشد. در این موارد، از غلظت‌های سقفی استفاده می‌شود تا سطوحی را مشخص کند که هرگز نباید از آن‌ها عبور شود.

حدود مجاز تماس (PELs)
حدود مجاز تماس (Permissible Exposure Limits) توسط اداره ایمنی و بهداشت شغلی ایالات متحده (OSHA) تدوین و اجرا می‌شوند. بخش ۱۹۱۰.۱۰۰۰ از بخش ۲۹ کد مقررات فدرال (CFR) این استانداردها را شامل می‌شود که مشابه مقادیر TLV سازمان ACGIH هستند، با این تفاوت که PEL به‌صورت قانونی الزام‌آور است نه صرفاً توصیه‌شده. با این حال، دقیق‌ترین مقادیر PEL معمولاً در برگه‌های اطلاعات ایمنی مواد (MSDS) درج شده‌اند.

شرایط فوری خطرناک برای زندگی و سلامت (IDLH)
مؤسسه ملی ایمنی و بهداشت شغلی (NIOSH) شرایط تماس IDLH را به‌عنوان شرایطی تعریف می‌کند که در آن، قرار گرفتن در معرض آلاینده‌های هوابرد می‌تواند منجر به مرگ، اثرات مضر فوری یا تأخیری دائمی بر سلامت شود یا مانع از فرار فرد از آن محیط گردد.
از آنجا که مقادیر IDLH برای تضمین توانایی کارگر در فرار از محیط خطرناک در صورت از کار افتادن تجهیزات حفاظت تنفسی تعیین شده‌اند، این مقادیر عمدتاً برای تعیین نوع مناسب وسایل حفاظت تنفسی مطابق با استانداردهای OSHA به‌کار می‌روند.

کاهش یا افزایش سطح اکسیژن

کمبود اکسیژن (Oxygen Deficiency)
هوای طبیعی محیط دارای غلظت ۲۰.۸ درصد حجمی اکسیژن است. زمانی که سطح اکسیژن به کمتر از ۱۹.۵ درصد از کل ترکیب هوا کاهش یابد، آن فضا «کم‌اکسیژن» در نظر گرفته می‌شود. در چنین محیط‌هایی، اکسیژن لازم برای ادامه‌ی حیات ممکن است با گازهای دیگری مانند دی‌اکسید کربن جایگزین شود. این امر منجر به ایجاد فضایی می‌شود که در صورت تنفس، می‌تواند خطرناک یا کشنده باشد.

کمبود اکسیژن همچنین ممکن است بر اثر زنگ‌زدگی، خوردگی، تخمیر یا سایر اشکال اکسایش که اکسیژن مصرف می‌کنند، ایجاد شود. در فرآیند تجزیه مواد، اکسیژن از جو برای تأمین واکنش اکسایش مصرف می‌شود.

تأثیرات کمبود اکسیژن ممکن است تدریجی یا ناگهانی باشد، که این موضوع به غلظت کلی اکسیژن و همچنین سطوح دیگر گازهای موجود در فضا بستگی دارد. به‌طور کلی، کاهش سطح اکسیژن محیط باعث بروز علائم فیزیولوژیکی زیر می‌شود:

درصد اکسیژن	اثرات فیزیولوژیکی
۱۹.۵ تا ۱۶	بدون اثر قابل مشاهده
۱۶ تا ۱۲	افزایش سرعت تنفس، افزایش ضربان قلب، اختلال در تمرکز، تفکر و هماهنگی حرکتی
۱۴ تا ۱۰	قضاوت نادرست، ضعف در هماهنگی عضلانی، خستگی سریع در اثر فعالیت، تنفس متناوب
۱۰ تا ۶	تهوع و استفراغ، ناتوانی در انجام حرکات شدید یا از دست دادن توان حرکتی، بیهوشی و در ادامه مرگ
کمتر از ۶	دشواری در تنفس، حرکات تشنجی، مرگ

غنی شدن اکسیژن (Oxygen Enrichment)
زمانی که غلظت اکسیژن در فضا به بالاتر از ۲۰.۸ درصد حجمی افزایش یابد، آن محیط «غنی از اکسیژن» محسوب می‌شود و مستعد ناپایداری خواهد بود. در نتیجه افزایش سطح اکسیژن، احتمال و شدت آتش‌سوزی ناگهانی یا انفجار به‌شدت افزایش می‌یابد.

 

فناوری‌های آشکارسازی گاز

امروزه انواع مختلفی از فناوری‌های آشکارسازی گاز مورد استفاده قرار می‌گیرند. از جمله رایج‌ترین آن‌ها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• کاتالیستی مهره‌ای (Catalytic Bead)
  • نیمه‌رسانای اکسید فلز (که با عنوان «حالت جامد» نیز شناخته می‌شود)
  • مادون قرمز نقطه‌ای با مسیر کوتاه (Point Infrared Short Path)
  • مادون قرمز باز با مسیر بلند (Open (Long Path) Infrared)
  • مادون قرمز فوتواکوستیک (Photoacoustic Infrared)
  • الکتروشیمیایی برای آشکارسازی گازهای سمی
  • الکتروشیمیایی برای آشکارسازی اکسیژن
  • رسانایی گرمایی (Thermal Conductivity)
  • یونیزاسیون نوری (Photoionization)
  • مادون قرمز غیرپراکندگی (NDIR)

جدول‌ها و نمودارهای صفحات بعدی عملکرد هر یک از این فناوری‌ها را به‌صورت خلاصه نمایش می‌دهند.

فناوری: کاتالیستی مهره‌ای (Catalytic Bead)

نوع گاز قابل تشخیص:
گازهای قابل احتراق

اصل عملکرد:
از یک مهره کاتالیستی برای اکسید کردن گاز قابل احتراق استفاده می‌کند؛ پل ویتستون تغییر مقاومت ایجاد شده را به سیگنال الکتریکی دتکتور تبدیل می‌کند.

توضیح دقیق:
یک سیم پیچ با پوشش ماده‌ای شیشه‌ای یا سرامیکی که روی آن کاتالیزور قرار دارد، به صورت الکتریکی تا دمایی گرم می‌شود که بتواند گاز تحت پایش را بسوزاند (اکسید کند). این فرآیند گرما تولید کرده و دمای سیم را افزایش می‌دهد. با افزایش دمای سیم، مقاومت الکتریکی آن نیز افزایش می‌یابد. این مقاومت توسط مدار پل ویتستون اندازه‌گیری شده و این اندازه‌گیری به سیگنال الکتریکی تبدیل می‌شود که توسط دتکتور گاز استفاده می‌شود. سنسور دوم به نام جبران‌کننده برای جبران تغییرات دما، فشار و رطوبت به کار می‌رود.

محدوده اندازه‌گیری:
درصدی از حد پایین انفجار (% LEL)

مزایا:
طول عمر بالا، حساسیت کمتر به تغییرات دما، رطوبت، تراکم و فشار؛ دقت بالا؛ پاسخ سریع؛ توانایی پایش گستره وسیعی از گازها و بخارهای قابل احتراق در هوا.

معایب:
مستعد مسمومیت سنسور؛ نیاز به هوا یا اکسیژن؛ طول عمر کاهش‌یافته در مواجهه‌های مکرر یا مداوم با غلظت‌های بالای LEL.

فناوری: نیمه‌رسانای اکسید فلز (Metal Oxide Semiconductor)

نوع گاز قابل تشخیص:
گازهای قابل احتراق؛ گازهای سمی

اصل عملکرد:
این دتکتور از اکسید فلزی ساخته شده است که در واکنش به حضور گاز، مقاومت آن تغییر می‌کند؛ این تغییر مقاومت اندازه‌گیری شده و به مقدار غلظت گاز تبدیل می‌شود.

توضیح دقیق:
یک ماده نیمه‌رسانا (اکسید فلز) روی یک بستر عایق بین دو الکترود قرار می‌گیرد.
بستر تا دمایی گرم می‌شود که حضور گاز می‌تواند باعث تغییر برگشت‌پذیر در رسانایی ماده نیمه‌رسانا شود. وقتی گازی وجود ندارد، اکسیژن به صورت یون روی سطح جذب شده و سنسور نیمه‌رسانا می‌شود؛ وقتی مولکول‌های گاز مورد نظر حضور دارند، جایگزین یون‌های اکسیژن شده و مقاومت بین الکترودها کاهش می‌یابد. این تغییر به‌صورت الکتریکی اندازه‌گیری شده و متناسب با غلظت گاز است.

محدوده اندازه‌گیری:
قسمت در میلیون (PPM)

مزایا:
حساسیت بالا (قادر به تشخیص غلظت‌های پایین)؛ دامنه دمای عملکرد وسیع؛ عمر طولانی.

معایب:
غیر اختصاصی (حساسیت متقاطع به ترکیبات دیگر)؛ خروجی غیرخطی؛ حساس به تغییرات رطوبت؛ مستعد مسمومیت.

 

 

فناوری: مادون قرمز نقطه‌ای با مسیر کوتاه (Point Infrared Short Path)
(همچنین با نام مادون قرمز غیرپخشی یا NDIR شناخته می‌شود)

 

نوع گاز قابل تشخیص:
گازهای قابل احتراق

 

اصل عملکرد:
این فناوری از قابلیت جذب پرتو مادون قرمز توسط گازها استفاده می‌کند. دو نمونه گاز شامل گاز مورد نظر و یک گاز مرجع بی‌اثر در معرض تابش مادون قرمز قرار می‌گیرند. میزان عبور نور از هر نمونه اندازه‌گیری شده و با هم مقایسه می‌شود تا غلظت گاز هدف تعیین گردد.

 

توضیح دقیق:
از یک منبع مادون قرمز با مدولاسیون الکتریکی و دو آشکارساز استفاده می‌شود که انرژی مادون قرمز را به سیگنال‌های الکتریکی تبدیل می‌کنند. هر آشکارساز به دامنه خاصی از طول موج مادون قرمز حساس است.
پرتو ساطع‌شده از منبع از طریق یک پنجره وارد حجم باز محفظه می‌شود. ممکن است از یک آینه در انتهای مسیر برای بازتاب انرژی و هدایت آن به سمت آشکارسازها استفاده شود.

وجود گاز قابل احتراق باعث کاهش شدت پرتو دریافتی توسط آشکارساز تحلیلی می‌شود، اما شدت پرتو دریافت‌شده توسط آشکارساز مرجع تغییر نمی‌کند.
میکروپروسسور نسبت این دو سیگنال را بررسی کرده و آن را به درصد حد پایین انفجار (%LEL) تبدیل می‌کند.

 

محدوده اندازه‌گیری:
درصد حد پایین انفجار (%LEL)

مزایا:
دقت و گزینش‌پذیری بالا
دامنه اندازه‌گیری وسیع
نیاز به نگهداری پایین
مقاومت بالا در برابر مواد شیمیایی مسموم‌کننده
عدم نیاز به اکسیژن یا هوا
پایداری کالیبراسیون (عدم نیاز به کالیبراسیون دوره‌ای)
عملکرد ایمن در خطا (Fail-to-safe)
نسبت به دتکتورهای مسیر باز، اندازه‌گیری دقیق در محل نقطه‌ای

 

معایب:
مناسب برای تشخیص گاز هیدروژن نیست.

 

فناوری: مادون قرمز مسیر باز (Open Path Infrared)

 

نوع گاز قابل تشخیص:
گازهای قابل احتراق

اصل عملکرد:
عملکرد مشابه دتکتورهای مادون قرمز نقطه‌ای دارد، با این تفاوت که منبع مادون قرمز از آشکارساز جدا شده است.

 

توضیح دقیق:
دتکتورهای مسیر باز مادون قرمز، مفهوم تشخیص نقطه‌ای را به مسیرهایی با طول تا ۱۰۰ متر گسترش می‌دهند. مانند نمونه‌های نقطه‌ای، این دتکتورها از دو پرتو استفاده می‌کنند:

• پرتو “نمونه” در طول موجی از مادون قرمز قرار دارد که توسط هیدروکربن‌ها جذب می‌شود.
• پرتو “مرجع” در طول موجی خارج از محدوده جذب گاز قرار دارد.

نسبت بین این دو پرتو به‌طور پیوسته مقایسه می‌شود:
در حالت بدون گاز، نسبت سیگنال‌ها ثابت باقی می‌ماند.
وقتی ابر گاز از مسیر عبور می‌کند، پرتو نمونه به نسبت غلظت گاز جذب یا تضعیف می‌شود، اما پرتو مرجع بدون تغییر باقی می‌ماند.
سیستم، حاصل‌ضرب غلظت متوسط گاز در عرض ابر گاز را محاسبه کرده و مقدار را به‌صورت درصد حد پایین انفجار بر متر (%LEL/m) نمایش می‌دهد.

 

محدوده اندازه‌گیری:
درصد حد پایین انفجار بر متر (%LEL/m)

 

مزایا:
دقت و گزینش‌پذیری بالا
دامنه اندازه‌گیری وسیع
نیاز به نگهداری پایین
مقاومت بالا در برابر مواد شیمیایی مسموم‌کننده
عدم نیاز به اکسیژن یا هوا
پایداری کالیبراسیون (عدم نیاز به کالیبراسیون دوره‌ای)
عملکرد ایمن در خطا (Fail-to-safe)

 

معایب:
مناسب برای تشخیص گاز هیدروژن نیست
برخلاف فناوری نقطه‌ای، محل نشت گاز را به‌طور دقیق مشخص نمی‌کند
نیاز به مسیر باز و بدون مانع بین منبع و آشکارساز دارد

فناوری: مادون قرمز مسیر باز (Open Path Infrared)

 

نوع گاز قابل تشخیص:
گازهای قابل اشتعال (Combustible gases)

 

اصل عملکرد:
مشابه دتکتورهای مادون قرمز نقطه‌ای (Point IR) عمل می‌کند، با این تفاوت که منبع تابش مادون قرمز و آشکارساز از یکدیگر جدا هستند.

 

توضیح تفصیلی:
دتکتورهای مسیر باز مادون قرمز، روش تشخیص نقطه‌ای را به مسیری با طول حداکثر ۱۰۰ متر گسترش می‌دهند. مانند فناوری نقطه‌ای، این سیستم از دو پرتو استفاده می‌کند:

• پرتو نمونه (Sample Beam): در طول موج مادون قرمز قرار دارد که توسط گازهای هیدروکربنی جذب می‌شود.
• پرتو مرجع (Reference Beam): خارج از محدوده جذب گاز قرار دارد و تحت تأثیر حضور گاز نیست.

نسبت شدت این دو پرتو به‌صورت پیوسته مقایسه می‌شود:
اگر گازی وجود نداشته باشد، نسبت دو سیگنال ثابت می‌ماند.
وقتی ابری از گاز از مسیر عبور می‌کند، شدت پرتو نمونه کاهش می‌یابد، ولی پرتو مرجع ثابت باقی می‌ماند.
سیستم با مقایسه این نسبت، مقدار حاصل‌ضرب میانگین غلظت گاز و عرض ابر گاز را محاسبه می‌کند.

واحد اندازه‌گیری: درصد حد انفجار پایین در واحد متر (%LEL/m)

 

مزایا:

• دقت و گزینش‌پذیری بالا
• دامنه وسیع اندازه‌گیری
• نیاز به نگهداری بسیار کم
• مقاوم در برابر مسمومیت شیمیایی
• نیاز نداشتن به هوا یا اکسیژن محیط
• پایداری بسیار خوب در کالیبراسیون (عدم نیاز به کالیبراسیون منظم)
• طراحی Fail-to-safe (ایمن در صورت بروز خطا)

 

معایب:

• برای تشخیص گاز هیدروژن مناسب نیست

• نسبت به فناوری نقطه‌ای، توانایی تعیین دقیق محل نشت گاز را ندارد
• نیاز به مسیر مستقیم و بدون مانع بین منبع و آشکارساز دارد

 

 

فناوری: مادون قرمز فوتواکوستیک (Photoacoustic Infrared)

 

نوع گاز قابل تشخیص:
گازهای قابل اشتعال و گازهای سمی (Combustible gases; Toxic gases)

 

اصل عملکرد:
از توانایی جذب پرتو مادون قرمز توسط گاز و تغییرات فشار ناشی از آن استفاده می‌شود.

 

توضیح تفصیلی:
نمونه گاز در معرض نور مادون قرمز قرار می‌گیرد. زمانی که مولکول‌های گاز نور را جذب می‌کنند، ضربان یا پالس فشاری تولید می‌شود.
مقدار این پالس فشاری مستقیماً نشان‌دهنده غلظت گاز موجود است.
این تغییرات فشار توسط میکروفون یا سنسور حساس به فشار تشخیص داده می‌شود و به سیگنال الکتریکی تبدیل می‌گردد.

واحدهای اندازه‌گیری:

• درصد حد انفجار پایین (%LEL)
• درصد حجمی (% by volume)
• قسمت در میلیون (PPM)
• قسمت در میلیارد (PPB)

 

مزایا:

• حساسیت بالا
• خروجی خطی
• استفاده آسان
• مقاوم در برابر مسمومیت سنسور
• پایداری بلندمدت

 

معایب:

• برای تشخیص گاز هیدروژن مناسب نیست

 

فناوری: الکتروشیمیایی برای گازهای سمی (Electrochemical Toxic Gases)

 

نوع گاز قابل تشخیص:
گازهای سمی (Toxic gases)

 

اصل عملکرد:
واکنش الکتروشیمیایی برای تولید جریانی که متناسب با غلظت گاز است.

 

توضیح تفصیلی:
سنسور شامل یک محفظه با ژل یا الکترولیت و دو الکترود فعال است:

• الکترود اندازه‌گیری (آند)
• الکترود متقابل (کاتد)
  یک الکترود سوم (مرجع) ولتاژ ثابت بین آند و کاتد را حفظ می‌کند.

نمونه گاز از طریق غشاء وارد محفظه می‌شود.

در آند واکنش اکسیداسیون و در کاتد واکنش کاهش رخ می‌دهد.
در نتیجه، یون‌های مثبت به سمت کاتد و یون‌های منفی به سمت آند حرکت می‌کنند.
این جریان الکتریکی متناسب با غلظت گاز سمی تولید می‌شود.

واحد اندازه‌گیری:
قسمت در میلیون (PPM) برای گازهای سمی

 

مزایا:

• حساسیت بالا
• خروجی خطی
• کاربری آسان

 

معایب:

• عمر مفید محدود
• تأثیرپذیر از گازهای مزاحم (interferents)
• کاهش طول عمر در محیط‌های بسیار خشک یا بسیار گرم

 

 

 

 

دتکتور گاز الکتروشیمیائی گازهای سمی

Electrochemical Toxic Sensor

 

 

فناوری: الکتروشیمیایی برای سنجش اکسیژن (Electrochemical Oxygen)

 

نوع گاز قابل تشخیص:
کمبود یا غنی‌شدگی اکسیژن (O₂)

 

اصل عملکرد:
واکنش الکتروشیمیایی برای تولید جریانی که متناسب با غلظت اکسیژن است.

 

توضیح تفصیلی:
سنسور شامل محفظه‌ای حاوی ژل یا الکترولیت و دو الکترود است:

• الکترود اندازه‌گیری (آند)
• الکترود مرجع/متقابل (معمولاً از جنس سرب)

نمونه گاز از طریق غشاء وارد محفظه می‌شود.
واکنش اکسیداسیون در آند و واکنش کاهش در کاتد رخ می‌دهد.
جریان یونی ایجادشده، متناسب با غلظت اکسیژن، یک جریان الکتریکی تولید می‌کند که توسط دستگاه اندازه‌گیری می‌شود.

واحد اندازه‌گیری:
درصد حجمی اکسیژن (% Volume)

 

مزایا:

• حساسیت بالا
• خروجی خطی
• کاربری آسان
• مقاوم در برابر سمّی شدن سنسور

معایب:

• عمر مفید محدود
• تأثیرپذیر از گازهای مزاحم (interferents)
• کاهش عمر در محیط‌های بسیار خشک یا بسیار گرم، یا در شرایط اکسیژن غنی‌شده

 

 

 

دتکتور گاز الکتروشیمیائی گاز اکسیژن

Typical Electrochemical Oxygen Sensor

 

 

دتکتور گاز  رسانایی حرارتی معمولی

Typical Thermal Conductivity Sensor

 

فناوری: رسانش گرمایی (Thermal Conductivity)

نوع گاز قابل تشخیص:
گازهای قابل اشتعال و گازهای سمی

 

اصل عملکرد:
سنجش توانایی گاز برای انتقال حرارت با مقایسه آن با یک گاز مرجع (معمولاً هوا)

توضیح تفصیلی:
در این روش از دو سنسور استفاده می‌شود:

• سنسور آشکارساز (Detecting Sensor)
• سنسور جبران‌کننده (Compensating Sensor)

هر دو سنسور در یک پل ویتستون (Wheatstone Bridge) قرار دارند.
سنسور آشکارساز در معرض گاز موردنظر قرار دارد، در حالی که سنسور جبران‌کننده در محفظه‌ای با هوای تمیز مهر و موم شده است.
وقتی گاز وارد سنسور آشکارساز می‌شود، باعث خنک شدن آن می‌گردد که این امر مقاومت الکتریکی را تغییر می‌دهد.
این تغییر مقاومت متناسب با غلظت گاز است.
سنسور جبران‌کننده تضمین می‌کند که تغییر دما ناشی از خود گاز است نه دمای محیط یا عوامل دیگر.

واحد اندازه‌گیری:
PPM تا ۱۰۰٪ حجمی

 

مزایا:

• دامنه وسیع اندازه‌گیری

 

معایب:

• غیر اختصاصی (به سایر ترکیبات نیز واکنش نشان می‌دهد)
• برای گازهایی با رسانش گرمایی نزدیک به یک (مانند هوا، NH₃، CO، NO، O₂، N₂) مناسب نیست
• اندازه‌گیری گازهایی با رسانش گرمایی کمتر از یک دشوارتر است
• خروجی سیگنال همیشه خطی نیست

 

فناوری: یونیزاسیون نوری (Photoionization – PID)

 

نوع گاز قابل تشخیص:
گازهای سمی (ترکیبات آلی)

 

اصل عملکرد:
مبنای آشکارسازی بر اساس یونیزه کردن گاز با استفاده از پرتو فرابنفش (UV)

 

توضیح تفصیلی:
دتکتور یونیزاسیون نوری (PID) از یک لامپ فرابنفش برای یونیزه کردن ترکیب موردنظر استفاده می‌کند.
مولکول‌های گاز تحت تابش فرابنفش یونیزه شده و یون‌ها تولید می‌شوند.
این یون‌ها روی یک الکترود جمع‌آوری می‌گردند و جریان الکتریکی ایجاد می‌کنند.
مقدار این جریان متناسب با غلظت گاز است و به‌صورت عددی در واحد PPM یا مقادیر زیر PPM (sub-ppm) روی نمایشگر دستگاه نشان داده می‌شود.

 

واحد اندازه‌گیری:
PPM و زیر PPM

 

مزایا:

• سرعت پاسخ‌دهی بسیار بالا
• توانایی تشخیص در سطوح بسیار پایین
• قابلیت تشخیص طیف گسترده‌ای از ترکیبات

 

معایب:

• هزینه بالا
• نیاز به نگهداری بیشتر
• نیاز به کالیبراسیون مکرر
• غیر اختصاصی بودن (عدم تمایز دقیق بین ترکیبات مشابه)
• حساسیت به رطوبت

 

دتکتور گاز فوتویونیزاسیون

Photoionization Sensor Design

روش‌های نمونه‌برداری گاز

سه روش اصلی برای نمونه‌برداری از گاز وجود دارد:

۱. نمونه‌برداری به روش انتشار (Diffusion Sampling)
۲. نمونه‌برداری با پمپ (Pumped Sampling)
۳. نمونه‌برداری با مکش (Aspirated Sampling)

 

نمونه‌برداری به روش انتشار (Diffusion Sampling)

در این روش، انتقال گاز به سمت حسگر از طریق حرکت طبیعی مولکول‌ها از ناحیه‌ای با غلظت بالا به ناحیه‌ای با غلظت پایین صورت می‌گیرد.
واژه «انتشار» به فرایندی اشاره دارد که در آن مولکول‌ها یا ذرات دیگر به دلیل حرکت حرارتی تصادفی خود با یکدیگر مخلوط می‌شوند.
شرایط محیطی مانند دما، جریان‌های هوا و سایر عوامل محیطی بر میزان و سرعت انتشار تأثیر می‌گذارند.

 

مزایا:

• نصب دتکتور دقیقاً در نقطه موردنظر برای نمونه‌گیری انجام می‌شود.
• پاسخ‌دهی سریع به دلیل عدم نیاز به انتقال نمونه
• عدم نیاز به پمپ یا فیلتر و در نتیجه نگهداری ساده‌تر

 

نمونه‌برداری با پمپ (Pumped Sampling)

در این روش، یک پمپ برای مکش نمونه گاز از یک مکان دوردست به داخل یا از میان حسگر به‌کار گرفته می‌شود.
با استفاده از نمونه‌برداری پمپی، امکان جمع‌آوری نمونه‌ها به‌صورت همزمان از دو یا چند محل مختلف وجود دارد.

 

مزایا:

• قابلیت نمونه‌گیری از فواصل دور
• امکان پایش هم‌زمان چند نقطه
• مناسب برای کاربردهایی که در آن حسگر نمی‌تواند مستقیماً در محل نمونه‌برداری نصب شود

 

توجه:

• این روش نیاز به تجهیزات مکانیکی (پمپ) دارد که ممکن است نیازمند نگهداری منظم باشند.
• ممکن است به زمان انتقال نمونه نیاز داشته باشد که باعث تاخیر در پاسخ‌دهی شود.

 

شرایط مناسب برای نمونه‌برداری پمپی (Pumped Sampling):

مواردی که این روش توصیه می‌شود:

• نقطه نمونه‌برداری بسیار گرم یا بسیار سرد است.
• دسترسی به محل نمونه‌برداری دشوار است.
• بخارهای سنگین وجود دارد که به‌خوبی با نیروهای طبیعی پخش نمی‌شوند.
• در برخی کاربردها، استفاده از پمپ می‌تواند سیستم را از کلاس ضدانفجار (XP) به کلاس کاربرد عمومی (GP) تبدیل کند.
  (در این حالت، ممکن است نیاز به نصب مهارکننده شعله (Flashback Arrestor) بین ورودی نمونه و حسگر باشد.)
• مناسب برای فضاهای بسته و محدود (Confined Spaces)

 

نمونه‌برداری آسپیره (Aspirated Sampling)

در این روش، نمونه گاز با استفاده از مکش غیرفعال یا جریان طبیعی به داخل یا از میان حسگر کشیده می‌شود.

 

مزایای نمونه‌برداری آسپیره نسبت به پمپی:

• هزینه پایین‌تر
• نگهداری کمتر به‌دلیل نبود قطعات متحرک
  (در مقایسه با پمپ که نیاز به تعمیرات دوره‌ای دارد)

 

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

9.2 تشخیص خودکار

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

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

9.3 راه‌اندازی دستی

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

9.4.10 نظارت بر حذف عملگر الکتریکی

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

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

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

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

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

9.5 دستگاه‌های هشدار، وسایل اطلاع‌رسانی و نشانگرها

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

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

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

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

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

9.6 کلیدهای لغو

کلیدهای لغو برای سیستم‌های تخلیه گاز تمیز مجاز هستند.

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

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

9.6.3 راه‌اندازی دستی باید عملکرد لغو را لغو کند.

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

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

9.7 تأخیرهای زمانی

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

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

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

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

9.8 کلید قطع‌کننده

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

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

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

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

9.8.5 کلید قطع‌کننده باید فهرست شده باشد.

9.9 شیرهای قفل‌شونده

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

A.4.8 به A.4.4.3 مراجعه کنید.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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