راهنمای دتکتورهای دودی مکشی یا اسپیراتینگ ها برای مهندسین

چکیده

دتکتور دود نوری تصویری (OSID) یکی از نوآورانه‌ترین فناوری‌های کشف دود در فضاهای باز و شرایط محیطی دشوار به شمار می‌رود. این سیستم با استفاده از طول‌موج‌های دوگانه (UV و IR) و فناوری تصویر‌برداری، قادر است به دقت بین دود واقعی و ذرات مزاحم تمایز قائل شود. در این مقاله، عملکرد OSID در محیط‌های پر گرد‌و‌غبار، مرطوب، دارای میعان، مه، نور خورشید مستقیم، و نوسانات دمایی بررسی شده و راهکارهای فنی جهت بهبود عملکرد در این شرایط ارائه می‌شود.

 

۱. مقدمه

دتکتورهای دود در فضاهای باز و صنعتی اغلب با چالش‌هایی مانند گرد و غبار، رطوبت بالا، تابش نور مستقیم خورشید و نوسانات دمایی مواجه هستند. فناوری OSID به عنوان یک گزینه مناسب برای چنین محیط‌هایی، با بهره‌گیری از امواج مادون قرمز و فرابنفش و استفاده از تصویربرداری نوری، راهکاری نوین برای کاهش آلارم‌های کاذب ارائه می‌دهد.

 

۲. اصول عملکرد طول‌موج دوگانه

OSID با ارسال و دریافت هم‌زمان امواج نوری با دو طول‌موج متفاوت (UV و IR)، قادر است به‌طور مؤثر اندازه ذرات را تشخیص دهد.

• UV: تأثیرگذار بر ذرات ریز و درشت
• IR: عمدتاً حساس به ذرات بزرگ‌تر

این روش باعث می‌شود سیگنال‌های ناشی از ذرات مزاحم مانند گرد و غبار موقتی حذف شده و تنها دود واقعی تشخیص داده شود.

 

۳. اصطلاحات کلیدی

• راه‌اندازی کامل (Full Commissioning): ثبت موقعیت‌ها و سطوح مرجع اولیه
• راه‌اندازی جزئی: استفاده مجدد از اطلاعات ذخیره‌شده بدون بازتنظیم مرجع
• خطای ورود جسم: انسداد ناگهانی شدید
• خطای تضعیف: کاهش سیگنال به‌دلیل ذرات محیطی
• تصویر ناپایدار: ناشی از لرزش یا انسداد مکرر

 

۴. خطاهای رایج در سیستم OSID

• انسداد کامل: ناشی از اشیای بزرگ مانند لیفتراک، بنر، نردبان
• تضعیف متوسط: ناشی از گرد و غبار، بخار آب، مه
• نابسامانی تصویر: اغلب به دلیل ارتعاش شدید، تغییرات شدید دما یا جریان هوای گرم

 

۵. استقرار ایمن در محیط‌های دشوار

۵.۱ محیط‌های پرگرد‌و‌غبار

• در محیط‌هایی با غبار موقت: استفاده از حالت صنعتی و فعال‌سازی فیلتر غبار توصیه می‌شود.
• در محیط‌های با غبار دائم: استفاده از سیستم OSID توصیه نمی‌شود؛ چون خطای مداوم در سطح مرجع منجر به نارضایتی کاربران می‌شود.

۵.۲ محیط‌های مرطوب

• مه پاش (Water Mist): اگر به‌صورت مقطعی باشد، مشکلی ایجاد نمی‌کند؛ اما اگر دائمی و متراکم باشد، باعث تضعیف سیگنال می‌شود.
• 

• میعان (Condensation): در صورت وقوع، لنزها باید با گرم‌کن محافظت شوند.
• 

• مه (Fog): مه شدید و یکنواخت باعث آلارم‌های کاذب می‌شود، به‌ویژه در فضاهای نیمه‌باز.

۶. تجهیزات محافظتی

• پوشش IP66: برای محافظت در برابر رطوبت و گرد‌و‌غبار

• قفس محافظ فلزی: برای جلوگیری از آسیب فیزیکی در محیط‌های ورزشی یا عمومی
• 

• سایبان نوری: کاهش اشباع ناشی از نور مستقیم خورشید
• 

• میخ ضد پرنده: جلوگیری از نشستن پرندگان و آلودگی لنزها

 

۷. آلارم‌های کاذب استثنایی

با وجود سیستم فیلترینگ دوگانه، در برخی شرایط خاص مانند دود اگزوز یا ذرات معلق مشابه دود ممکن است آلارم کاذب ایجاد شود. با این حال، ناحیه اطمینان در فناوری OSID بسیار گسترده‌تر از بیم‌دتکتورهای سنتی است.

۸. جمع‌بندی و توصیه‌ها

• در محیط‌هایی با آلودگی مستمر بالای ۲۰٪، استفاده از سیستم OSID توصیه نمی‌شود.
• نصب در شرایط تمیز و بدون غبار، کلیدی برای عملکرد دقیق سیستم است.
• برای محیط‌های بسیار دشوار، دتکتورهای مکشی (ASD) گزینه مناسب‌تری هستند.
• تست‌های مقدماتی و استفاده از نرم‌افزار پایش‌گر داخلی برای ارزیابی عملکرد توصیه می‌شود.

 

قسمت نخست: مفاهیم و ساختارها

ابتدا مفهوم برخی کلمات به کار رفته  در مورد سطوح مختلف حفاظت در این مقاله:

سطوح حفاظت به شرح زیر خواهند بود:

1. 1. VEWFD (تشخیص حریق بسیار زودهنگام. Very early warning fire detection
   2. EWFD (تشخیص حریق زودهنگام Early Warning Fire Detection
   3. SFD (تشخیص حریق استاندارد Standard Fire Detection

4) ASD دتکتور دودی مکشی Aspirating Smoke Detector

الزامات سامانه‌های VEWFD بر اساس استاندارد NFPA 76:

هنگامی که نیاز به تشخیص حساس‌تری وجود دارد، استاندارد NFPA 76 الزامات نصب این سامانه‌ها را مشخص کرده است. الزامات سامانه‌های VEWFD نوع ASD به شرح زیر است:

• حداکثر مساحت تحت پوشش هر سوراخ نمونه‌برداری ۱۸.۶ متر مربع (۲۰۰ فوت مربع) است.
• حداقل حساسیت هشدار برای هر سوراخ نمونه‌برداری باید حداکثر ۰٫۲ درصد کاهش نور بر فوت (obs/ft.) باشد.
• حداقل حساسیت اعلام حریق برای هر سوراخ نمونه‌برداری باید حداکثر ۱٫۰ درصد کاهش نور بر فوت (obs/ft.) باشد.
• حداکثر زمان انتقال (Transport Time) ۶۰ ثانیه است.
• در مواردی که دو سطح تشخیص (بالا و پایین) مورد نیاز است، سوراخ‌های نمونه‌برداری باید در محل‌های زیر قرار گیرند:
  ۱. هر سطح حفاظتی باید حداکثر ۳۷٫۲ متر مربع (۴۰۰ فوت مربع) به ازای هر سوراخ نمونه‌برداری را پوشش دهد.
  ۲. پوشش کلی بین سوراخ‌های نمونه‌برداری بالا و پایین باید حداکثر ۱۸٫۶ متر مربع (۲۰۰ فوت مربع) باشد.
  ۳. حداکثر زمان انتقال ۶۰ ثانیه است.

بخش ۲
اصول تشخیص دود به روش مکشی (ASD)
دینامیک جریان هوا

یک سامانه‌ی ASD پایه دارای سه بخش اصلی است (مطابق شکل ۱ در پایین):

• شبکه لوله‌کشی نمونه‌برداری که هوا را از طریق سوراخ‌های نمونه‌برداری جمع‌آوری کرده و آن را از فضای محافظت‌شده به سمت آشکارساز منتقل می‌کند، جایی که هوا برای وجود ذرات دود بررسی می‌شود.
• آشکارساز دود مکشی که شامل موارد زیر است:
  – یک محفظه‌ی حسگر با سنسور حساس برای شناسایی ذرات دود معلق در هوا
  – یک مکنده یا فن برای کشیدن هوا از ناحیه‌ی محافظت‌شده به داخل محفظه‌ی حسگر
  – یک فیلتر اختیاری برای حذف ذرات درشت که ممکن است به حسگر داخل محفظه آسیب برسانند
• لوله‌ی خروجی برای خارج کردن هوای نمونه‌برداری‌شده از آشکارساز.

شبکه لوله‌کشی نمونه‌برداری
شبکه لوله‌کشی نمونه‌برداری به یک پورت در قسمت بالا یا پایین آشکارساز متصل می‌شود. این لوله‌ها معمولاً از پلاستیک ساخته می‌شوند، اما می‌توانند از مس، برنج یا فلزات غیرآهنی دیگر نیز تولید شوند. هر تولیدکننده الزامات خاص خود را برای لوله‌های نمونه‌برداری دارد. نوع لوله بر اساس کاربرد مشخص انتخاب شده و در نرم‌افزار طراحی تعیین می‌گردد.

روش‌های مختلفی برای نصب شبکه لوله‌کشی نمونه‌برداری وجود دارد:

• پیکربندی تک‌لوله‌ای (شکل ۲ در سمت راست)، که شامل یک لوله متصل به آشکارساز است و در تمام فضای تحت پوشش امتداد می‌یابد. انتخاب این پیکربندی ممکن است به طولانی‌تر شدن مسیر لوله و تأخیر در جمع‌آوری هوای نمونه‌برداری‌شده در آشکارساز منجر شود.

• پیکربندی چندلوله‌ای (شکل ۳ در پایین سمت راست)، که از چندین لوله یا لوله‌های شاخه‌دار تشکیل شده است.

• لوله نمونه‌برداری می‌تواند به‌صورت افقی در سطح سقف، داخل قفسه‌ها، یا به‌صورت عمودی برای کاربردهای انبار و فضاهای باز مانند آتریوم نصب شود (شکل ۴ در صفحه‌ی بعد).
• برای مکان‌های پنهان، لوله نمونه‌برداری می‌تواند در فضای خالی (Void) مخفی شده و با استفاده از لوله‌های مویینۀ کوچکتر، نمونه‌برداری از فضا انجام شود (شکل ۵ در صفحه‌ی بعد).
• شبکه لوله‌کشی شامل سوراخ‌های نمونه‌برداری است که امکان ورود هوا به داخل لوله را فراهم می‌سازند. فاصله‌گذاری بین این سوراخ‌ها بر اساس نوع سیستم تشخیص نصب‌شده تعیین می‌شود، که این موضوع به‌شدت به نوع کاربرد (مانند انبار، مرکز داده، یا ساختمان‌های تاریخی) بستگی دارد.
• اندازه‌ی هر سوراخ نمونه‌برداری نیز با استفاده از نرم‌افزار طراحی تعیین می‌شود که در آن دینامیک سیالات در سامانه‌های ASD و معیارهای طراحی مرتبط با نوع سیستم تشخیص موردنظر در نظر گرفته می‌شود (این موارد در بخش‌های بعدی این راهنمای کاربردی شرح داده شده‌اند).

هدف اصلی استاندارد NFPA 86 کاهش خطرات ناشی از آتش‌سوزی، انفجار و سایر حوادث مرتبط با کوره‌ها و اجاق‌های صنعتی است. این استاندارد برای مهندسان، اپراتورها و مدیران ایمنی در صنایعی مانند متالورژی، سرامیک و شیمیایی ضروری است.

A.8.10.1
بخش‌های فرعی ۸.۲.۲ و ۸.۲.۵ الزام می‌کنند که دتکتور شعله (Flame Detector) و سیستم ایمنی احتراق (Combustion Safeguard) مطابق با دستورالعمل‌های سازنده نصب و به کار گرفته شوند. در مواردی که دتکتورهای شعله (اسکنرها) همراه با سیستم‌های ایمنی احتراق به طور مداوم و بدون خاموشی بیش از حداکثر بازه زمانی توصیه شده توسط دستورالعمل‌های سازنده سیستم ایمنی احتراق و دتکتور شعله کار می‌کنند، چنین عملکرد مداوم بدون خاموشی و بررسی ایمنی شروع به کار (Safe-Start Check) مطابق با استاندارد نخواهد بود.

توضیحات:

این متن تأکید می‌کند که دتکتورهای شعله و سیستم‌های ایمنی احتراق باید طبق دستورالعمل‌های سازنده نصب و استفاده شوند و در صورت کارکرد مداوم بدون خاموشی و بررسی ایمنی، ممکن است با استانداردها مطابقت نداشته باشند.

سنسورهای فرابنفش (UV) ممکن است به گونه‌ای خراب شوند که از دست رفتن شعله تشخیص داده نشود. در مواردی که این سنسورها به طور مداوم استفاده می‌شوند، خرابی‌ها می‌توانند توسط یک دتکتور فرابنفش خودبررسی‌کننده (Self-Checking) یا با آزمایش دوره‌ای دتکتور برای اطمینان از عملکرد صحیح، تشخیص داده شوند.

A.8.10.3
شکل A.8.10.3 (بدون مقیاس) نموداری است که توالی رویدادهای لازم برای دستیابی به زمان بسته شدن شیر قطع ایمنی (SSOV) در مدت حداکثر ۵ثانیه پس از از دست رفتن شعله را نشان می‌دهد. شیرهای قطع ایمنی معمولی (SSOV) حداکثر زمان بسته شدن ۱ ثانیه دارند؛ با این حال، برخی شیرهای تأیید شده یا لیست‌شده ممکن است زمان‌های طولانی‌تری داشته باشند.

N A.8.10.5(1)
در مواردی که از سنسورهای شعله مستقل برای تشخیص شعله پایلوت(Pilot) و شعله اصلی (Main Flame) استفاده می‌شود، اطمینان حاصل کنید که شعله پایلوت و شعله اصلی به طور مستقل تشخیص داده می‌شوند. به دلیل دشواری تشخیص مستقل شعله پایلوت و شعله اصلی با دو اسکنر فرابنفش (UV)، تشخیص شعله پایلوت توسط میله شعله (Flame Rod) و شعله اصلی توسط اسکنر فرابنفش (UV Scanner) قابل قبول است.

توضیحات کلیدی:

شعله‌هایی که تا ۳ فوت (۱ متر) یا کمتر گسترش می‌یابند، تنها نیاز به یک سنسور شعله برای تشخیص شعله پایلوت و شعله اصلی دارند. یک مشعل خطی (Line Burner)، مشعل لوله‌ای (Pipe Burner) یا مشعل تابشی (Radiant Burner) با شعله‌هایی که تا ۳ فوت (۱ متر) یا بیشتر گسترش می‌یابند، نیاز به دو سنسور شعله دارند: یکی برای تشخیص شعله پایلوت و دیگری برای تشخیص شعله مشعل اصلی در انتهای مجموعه که دورترین نقطه از منبع اشتعال است. دو مثال از آرایش‌های مشعل که به عنوان یک مشعل واحد با یک سیستم ایمنی شعله نصب‌شده در انتهای مجموعه در نظر گرفته می‌شوند، در شکل‌های A.8.10.6(a) وA.8.10.6(b) نشان داده شده‌اند.

A.8.12
در هر جایی که دمای سوخت روغن می‌تواند به زیر سطح ایمن برسد، افزایش ویسکوزیته (گرانروی) از اتمیزه شدن مناسب جلوگیری می‌کند. سوخت‌های روغن شماره ۲ و شماره ۴ می‌توانند در صورت کاهش دما به زیر نقطه ریزش(Pour Point) منجمد شوند، چه از پیش‌گرم‌کننده‌ها استفاده شود و چه نشود. در هر جایی که دمای سوخت روغن به بالاتر از سطح ایمن برسد، تبخیر روغن قبل از اتمیزه شدن اتفاق می‌افتد و باعث کاهش حجم سوخت به اندازه‌ای می‌شود که خاموش‌شدن قابل توجه شعله را ایجاد می‌کند.

A.8.13.1
این واقعیت که روغن یا گاز به عنوان سوخت ذخیره (Standby Fuel) در نظر گرفته می‌شود، نباید الزامات ایمنی مربوط به آن سوخت را کاهش دهد.

A.8.16
نقطه تنظیم دمای اضافی (Excess Temperature Set Point) باید حداکثر در دمایی تنظیم شود که توسط سازنده مشخص شده است. اگر مواد قابل اشتعال یا سوختنی در یک کوره یا خشک‌کن پردازش می‌شوند، نقطه تنظیم باید دمایی باشد که اجازه ندهد مواد به دمای خوداشتعالی (Auto-Ignition Temperature) برسند. محدودیت‌های نقطه تنظیم بر اساس دمای خوداشتعالی برای کوره‌های با اتمسفر خاص و سوزاننده‌های بخار اعمال نمی‌شود. اگر به دلایل فرآیندی، کار باید از رسیدن به دمای بالا که کمتر از نقطه تنظیم دمای اضافی کوره است محافظت شود، می‌توان از یک قفل ایمنی اضافی محدودیت دما استفاده کرد، یا کنترل‌کننده دمای عملیاتی می‌تواند به‌طور مناسب قفل یا هشدار داده شود.

برای یک فن تخلیه با سرعت ثابت، با افزایش دمای کوره، جریان تخلیه کوره بر حسب فوت مکعب استاندارد در دقیقه کاهش می‌یابد. افزایش بیش از حد دما، تهویه ایمنی را کاهش می‌دهد و می‌تواند باعث انفجار بخار قابل اشتعال در کوره‌ها و خشک‌کن‌های مجهز به تهویه ایمنی شود.

A.8.16.6
برای تشخیص سایر خرابی‌های سنسور، مانند اتصال کوتاه ترموکوپل، که منجر به اقدامات مورد نیاز در بخش ۸.۱۶.۵ نمی‌شود، اپراتور یا پرسنل نگهداری می‌توانند ارزیابی کنند.

توضیحات کلیدی:

A.8.16.7
اجزای حسگر دما، مانند ترموکوپل و سیم‌های گسترش، که برای محیط مورد نظر رتبه‌بندی نشده‌اند، در معرض خطر بیشتری برای اتصال کوتاه هستند.

A.8.16.8
عنصر حسگر باید در جایی قرار گیرد که تفاوت بین سنسور کنترل دما و سنسور محدودیت دمای اضافی به حداقل برسد. عنصر حسگر دما در قفل ایمنی محدودیت دمای اضافی باید در جایی قرار گیرد که بتواند شرایط دمای اضافی را تشخیص دهد، شرایطی که باعث اولین آسیب به کوره یا کار می‌شود، زمانی که دما در کوره از حداکثر نقطه تنظیم عملیاتی فراتر می‌رود و برای ایمنی عملیات بسیار حیاتی است.

A.8.16.9
عنصر حسگر دما در قفل ایمنی محدودیت دمای اضافی می‌تواند توسط سایر ابزارهای اندازه‌گیری نظارت شود، به شرطی که دقت خوانش دمای قفل ایمنی محدودیت دمای اضافی کاهش نیابد.

A.8.17.3
نمایش بصری امکان تشخیص خرابی‌های سنسور، مانند اتصال کوتاه ترموکوپل، را فراهم می‌کند که ممکن است منجر به اقدامات مورد نیاز در بخش ۸.۱۷.۲ نشود. اپراتور یا پرسنل نگهداری می‌توانند قفل ایمنی بای‌پس ۱۴۰۰ درجه فارنهایت (۷۶۰ درجه سانتی‌گراد) را با مشاهده نشانگر دما ارزیابی کنند. همچنین، قابل قبول است که خروجی ترموکوپل قفل ایمنی بای‌پس ۱۴۰۰ درجه فارنهایت (۷۶۰ درجه سانتی‌گراد) به یک PLC یا ابزار دیگر به صورت موازی با قفل ایمنی بای‌پس ۱۴۰۰ درجه فارنهایت (۷۶۰ درجه سانتی‌گراد) وارد شود، به شرطی که دقت قفل ایمنی بای‌پس ۱۴۰۰ درجه فارنهایت (۷۶۰ درجه سانتی‌گراد) کاهش نیابد. PLC یا ابزار دیگر می‌تواند برای نظارت، روندیابی و هشدار خروجی ترموکوپل قفل ایمنی بای‌پس ۱۴۰۰ درجه فارنهایت (۷۶۰ درجه سانتی‌گراد) با مقایسه آن با اندازه‌گیری دمای مستقل، مانند قفل ایمنی دمای عملیاتی، استفاده شود.

A.8.17.4
اجزای حسگر دما، مانند ترموکوپل و سیم‌های گسترش، که برای محیط مورد نظر رتبه‌بندی نشده‌اند، در معرض خطر بیشتری برای اتصال کوتاه هستند.

Δ A.8.17.8
یک کنتاکت کمکی در دستگاه قفل ایمنی محدودیت دمای اضافی می‌تواند به عنوان قفل ایمنی بای‌پس ۱۴۰۰ درجه فارنهایت (۷۶۰ درجه سانتی‌گراد) استفاده شود، به شرطی که الزامات بخش ۸.۱۷.۲ برآورده شوند.

توضیحات کلیدی:

قطع برق خودکار یا دستی مدارهای تحت تأثیر به شرح زیر است:
(۱) خرابی سیستم (اتصال کوتاه) که توسط حفاظت معمول مدار شاخه‌ای برطرف نشده است (به NFPA 70 مراجعه شود).
(۲) دمای اضافی در بخشی از کوره که توسط دستگاه‌های کنترل دمای معمول کاهش نیافته است.
(۳) خرابی هر یک از کنترل‌های عملیاتی معمول که چنین خرابی می‌تواند به شرایط ناایمن منجر شود.
(۴) از دست رفتن برق که می‌تواند به شرایط ناایمن منجر شود.

A.8.18.1.5
الزامات بخش ۸.۱۸.۱.۵ ممکن است نیاز به کاهش ظرفیت (دریفت) برخی از اجزای لیست‌شده توسط سازندگان داشته باشد، مانند استفاده برای انواع دیگر خدمات صنعتی، کنترل موتور و همان‌طور که در جدول A.8.18.1.5 نشان داده شده است.

A.8.18.2
نقطه تنظیم دمای اضافی باید حداکثر در دمایی تنظیم شود که توسط سازنده مشخص شده است. اگر مواد قابل اشتعال یا سوختنی در یک کوره یا خشک‌کن پردازش می‌شوند، نقطه تنظیم باید دمایی باشد که اجازه ندهد مواد به دمای خوداشتعالی (Auto-Ignition Temperature) برسند. محدودیت‌های نقطه تنظیم بر اساس دمای خوداشتعالی برای کوره‌های با اتمسفر خاص و سوزاننده‌های بخار اعمال نمی‌شود. اگر به دلایل فرآیندی، کار باید از رسیدن به دمای بالا که کمتر از نقطه تنظیم دمای اضافی کوره است محافظت شود، می‌توان از یک قفل ایمنی اضافی محدودیت دما استفاده کرد، یا کنترل‌کننده دمای عملیاتی می‌تواند به‌طور مناسب قفل یا هشدار داده شود.

برای یک فن تخلیه با سرعت ثابت، با افزایش دمای کوره، جریان تخلیه کوره بر حسب فوت مکعب استاندارد در دقیقه کاهش می‌یابد. افزایش بیش از حد دما، تهویه ایمنی را کاهش می‌دهد و می‌تواند باعث انفجار بخار قابل اشتعال در کوره‌ها و خشک‌کن‌های مجهز به تهویه ایمنی شود.

A.8.18.2.5
برای تشخیص سایر خرابی‌های سنسور، مانند اتصال کوتاه ترموکوپل، که منجر به اقدامات مورد نیاز در بخش ۸.۱۸.۲.۴ نمی‌شود، اپراتور یا پرسنل نگهداری می‌توانند نشانگر دمای قفل ایمنی محدودیت دمای اضافی را ارزیابی کنند.

A.8.18.2.6
اجزای حسگر دما، مانند ترموکوپل و سیم‌های گسترش، که برای محیط مورد نظر رتبه‌بندی نشده‌اند، در معرض خطر بیشتری برای اتصال کوتاه هستند.

توضیحات کلیدی:

A.8.18.2.7
عنصر حسگر باید در جایی قرار گیرد که تفاوت بین سنسور کنترل دما و سنسور محدودیت دمای اضافی به حداقل برسد. عنصر حسگر دما در قفل ایمنی محدودیت دمای اضافی باید در جایی قرار گیرد که بتواند شرایط دمای اضافی را تشخیص دهد، شرایطی که باعث اولین آسیب به کوره یا کار می‌شود، زمانی که دما در کوره از حداکثر نقطه تنظیم عملیاتی فراتر می‌رود و برای ایمنی عملیات بسیار حیاتی است.

A.8.18.2.8
عنصر حسگر دما در قفل ایمنی محدودیت دمای اضافی می‌تواند توسط سایر ابزارهای اندازه‌گیری نظارت شود، به شرطی که دقت خوانش دمای قفل ایمنی محدودیت دمای اضافی کاهش نیابد.

A.8.19
نقطه تنظیم دمای اضافی باید حداکثر در دمایی تنظیم شود که توسط سازنده مشخص شده است. اگر مواد قابل اشتعال یا سوختنی در یک کوره یا خشک‌کن پردازش می‌شوند، نقطه تنظیم باید دمایی باشد که اجازه ندهد مواد به دمای خوداشتعالی (Auto-Ignition Temperature) برسند. محدودیت‌های نقطه تنظیم بر اساس دمای خوداشتعالی برای کوره‌های با اتمسفر خاص و سوزاننده‌های بخار اعمال نمی‌شود. اگر به دلایل فرآیندی، کار باید از رسیدن به دمای بالا که کمتر از نقطه تنظیم دمای اضافی کوره است محافظت شود، می‌توان از یک قفل ایمنی اضافی محدودیت دما استفاده کرد، یا کنترل‌کننده دمای عملیاتی می‌تواند به‌طور مناسب قفل یا هشدار داده شود.

برای یک فن تخلیه با سرعت ثابت، با افزایش دمای کوره، جریان تخلیه کوره بر حسب فوت مکعب استاندارد در دقیقه کاهش می‌یابد. افزایش بیش از حد دما، تهویه ایمنی را کاهش می‌دهد و می‌تواند باعث انفجار بخار قابل اشتعال در کوره‌ها و خشک‌کن‌های مجهز به تهویه ایمنی شود.

A.8.19.2
قطع جریان سیال انتقال حرارت به کوره می‌تواند با خاموش‌کردن سیستم مرکزی گرمایش سیال یا با بستن شیرهای قطع ایمنی سیال انتقال حرارت در خطوط تأمین و بازگشت کوره انجام شود. اگر از شیرهای قطع ایمنی سیال انتقال حرارت استفاده می‌شود، سیستم مرکزی گرمایش سیال ممکن است نیاز به یک حلقه اضطراری خودکار داشته باشد تا یک بار خنک‌کننده مصنوعی فراهم کند و جریان سیال را از طریق گرم‌کن حفظ کند.

Δ جدول
این بخش احتمالاً به یک جدول اشاره دارد که در ادامه متن آمده است

توضیحات کلیدی:

A.8.19.6
برای تشخیص سایر خرابی‌های سنسور، مانند اتصال کوتاه ترموکوپل، که منجر به اقدامات مورد نیاز در بخش ۸.۱۹.۵ نمی‌شود، اپراتور یا پرسنل نگهداری می‌توانند نشانگر دمای قفل ایمنی محدودیت دمای اضافی را ارزیابی کنند.

A.8.19.7
اجزای حسگر دما، مانند ترموکوپل و سیم‌های گسترش، که برای محیط مورد نظر رتبه‌بندی نشده‌اند، در معرض خطر بیشتری برای اتصال کوتاه هستند.

A.8.19.8
عنصر حسگر باید در جایی قرار گیرد که تفاوت بین سنسور کنترل دما و سنسور محدودیت دمای اضافی به حداقل برسد. عنصر حسگر دما در قفل ایمنی محدودیت دمای اضافی باید در جایی قرار گیرد که بتواند شرایط دمای اضافی را تشخیص دهد، شرایطی که باعث اولین آسیب به کوره یا کار می‌شود، زمانی که دما در کوره از حداکثر نقطه تنظیم عملیاتی فراتر می‌رود و برای ایمنی عملیات بسیار حیاتی است.

A.8.19.9
عنصر حسگر دما در قفل ایمنی محدودیت دمای اضافی می‌تواند توسط سایر ابزارهای اندازه‌گیری نظارت شود، به شرطی که دقت خوانش دمای قفل ایمنی محدودیت دمای اضافی کاهش نیابد.

توضیحات کلیدی:

A.17.8.2 اصول عملکرد دتکتورهای شعله

(1) حسگرهای شعله. حسگرهای شعله فرابنفش معمولاً از یک لوله گایگر-مولر فوتودیود خلاء برای تشخیص شعله استفاده می‌کنند.

این حسگرها همچنین تابش فرابنفش تولید شده توسط شعله را تشخیص می‌دهند. فوتودیود اجازه می‌دهد تا یک جریان ناگهانی برای هر فوتون فرابنفشی که به ناحیه فعال لوله برخورد می‌کند، جاری شود. هنگامی که تعداد جریان‌های ناگهانی در واحد زمان به سطح از پیش تعیین‌شده‌ای برسد، حسگر هشدار را فعال می‌کند. یک حسگر شعله مادون‌قرمز با طول‌موج واحد از یکی از چندین نوع فوتوسل برای تشخیص تابش مادون‌قرمز در یک باند طول‌موج واحد که توسط شعله تولید می‌شود، استفاده می‌کند. این حسگرها معمولاً شامل تمهیداتی برای کاهش هشدارهای ناشی از منابع رایج مادون‌قرمز مانند نور لامپ‌های رشته‌ای یا نور خورشید هستند. یک حسگر شعله فرابنفش/مادون‌قرمز (UV/IR) تابش فرابنفش را با استفاده از یک لوله فوتودیود خلاء و یک طول‌موج انتخابی از تابش مادون‌قرمز را با استفاده از یک فوتوسل تشخیص می‌دهد.

یک سیگنال هشدار می‌تواند فعال شود. یک حسگر شعله مادون‌قرمز با چند طول‌موج (IR/IR) تابش را در دو یا چند باند باریک از طول‌موج‌ها در طیف مادون‌قرمز تشخیص می‌دهد. این حسگرها به صورت الکترونیکی تابش‌ها را بین باندها مقایسه کرده و در صورتی که رابطه بین دو باند نشان‌دهنده آتش باشد، یک سیگنال فعال می‌کنند.

(2) حسگرهای جرقه/ذغال. یک حسگر جرقه/ذغال معمولاً از یک فوتودیود حالت جامد یا فوتوترانزیستور برای تشخیص انرژی تابشی ساطع شده از ذغال‌ها استفاده می‌کند که معمولاً بین ۰.۵میکرون تا ۲.۰ میکرون در محیط‌های معمولاً تاریک است. این حسگرها می‌توانند بسیار حساس (در حد میکرووات) ساخته شوند و زمان پاسخ‌دهی آنها می‌تواند بسیار کوتاه (در حد میکروثانیه) باشد.

A.17.8.2.1 انرژی تابشی ساطع شده از یک شعله یا جرقه/ذغال شامل تابش‌هایی در باندهای مختلف طیف فرابنفش، مرئی و مادون‌قرمز است. مقدار نسبی تابش ساطع شده در هر بخش از طیف توسط شیمی سوخت، دما و سرعت احتراق تعیین می‌شود. حسگر باید با ویژگی‌های آتش تطبیق داده شود.

تقریباً تمام موادی که در احتراق شعله‌ور شرکت می‌کنند، تا حدی در طول احتراق شعله‌ور تابش فرابنفش ساطع می‌کنند، در حالی که فقط سوخت‌های حاوی کربن تابش قابل توجهی در باند ۴.۳۵میکرون (دی‌اکسید کربن) که توسط بسیاری از انواع حسگرها برای تشخیص شعله استفاده می‌شود، ساطع می‌کنند.به شکلA.17.8.2.1 مراجعه کنید.

انرژی تابشی ساطع شده از یک ذغال عمدتاً توسط دمای سوخت (تابش بر اساس قانون پلانک) و گسیل‌پذیری سوخت تعیین می‌شود. انرژی تابشی ساطع شده از یک ذغال عمدتاً در محدوده مادون‌قرمز و به میزان کم‌تری در محدوده مرئی است. به طور کلی، ذغال‌ها تا زمانی که به دمای ۳۲۴۰ درجه فارنهایت (۱۷۲۷ درجه سانتی‌گراد یا ۲۰۰۰ کلوین) برسند، انرژی فرابنفش را به مقدار قابل توجهی (۰.۱ درصد از کل تابش) ساطع نمی‌کنند. در بیشتر موارد، تابش‌ها در محدوده ۰.۸ میکرون تا ۲.۰ میکرون قرار می‌گیرند که مربوط به دماهای تقریبی ۷۵۰ درجه فارنهایت تا ۱۸۳۰ درجه فارنهایت (۳۹۸ درجه سانتی‌گراد تا ۱۰۰۰ درجه سانتی‌گراد) است.

بیشتر حسگرهای انرژی تابشی دارای نوعی مدار تأیید درون خود هستند که از زمان برای کمک به تشخیص بین سیگنال‌های گذرا و نادرست و هشدارهای واقعی آتش استفاده می‌کنند. این مدارها در مواردی که سناریوی آتش مورد انتظار و توانایی حسگر برای پاسخ به آن آتش مورد انتظار در نظر گرفته می‌شود، بسیار مهم می‌شوند. به عنوان مثال، یک حسگر که از یک مدار انتگرال‌گیر یا زمان‌بندی برای پاسخ به نور سوسو‌زننده یک آتش استفاده می‌کند، ممکن است به خوبی به یک انفجار ناشی از اشتعال بخارات و گازهای قابل اشتعال تجمع‌یافته یا در مواردی که آتش یک جرقه است که با سرعت تا ۳۲۸ فوت بر ثانیه (۱۰۰ متر بر ثانیه) از مقابل حسگر عبور می‌کند، پاسخ ندهد. در این شرایط، یک حسگر با قابلیت پاسخ‌دهی سریع بسیار مناسب است. از طرف دیگر، در کاربردهایی که توسعه آتش کندتر است، یک حسگر که از زمان برای تأیید سیگنال‌های تکراری استفاده می‌کند، مناسب است. در نتیجه، نرخ رشد آتش باید در انتخاب حسگر در نظر گرفته شود. عملکرد حسگر باید به گونه‌ای انتخاب شود که به آتش مورد انتظار پاسخ دهد.

تابش‌های انرژی تنها معیار مورد توجه نیستند. محیط بین آتش مورد انتظار و حسگر نیز بسیار مهم است. طول‌موج‌های مختلف انرژی تابشی با درجات مختلفی از کارایی توسط موادی که در هوا معلق هستند یا روی سطوح نوری حسگر تجمع می‌کنند، جذب می‌شوند. به طور کلی، آئروسل‌ها و رسوبات سطحی حساسیت حسگر را کاهش می‌دهند. تشخیص فناوری مورد استفاده باید آئروسل‌ها و رسوبات سطحی که به طور معمول اتفاق می‌افتند را در نظر بگیرد تا کاهش پاسخ سیستم بین فواصل تعمیر و نگهداری به حداقل برسد. لازم به ذکر است که دود ناشی از احتراق تقطیرات نفتی با فراکسیون‌های متوسط و سنگین، به شدت در انتهای طیف فرابنفش جذب‌کننده است. اگر از این نوع تشخیص استفاده می‌شود، سیستم باید به گونه‌ای طراحی شود که اثر تداخلی دود بر پاسخ سیستم تشخیص را به حداقل برساند.

محیط و شرایط محیطی پیش‌بینی‌شده در منطقه تحت حفاظت، بر انتخاب حسگر تأثیر می‌گذارد. همه حسگرها محدودیت‌هایی در محدوده دمای محیطی دارند که در آن محدوده، مطابق با حساسیت‌های آزمایش‌شده یا تأیید‌شده خود پاسخ می‌دهند. طراح باید اطمینان حاصل کند که حسگر با محدوده دمای محیطی پیش‌بینی‌شده در منطقه‌ای که نصب می‌شود، سازگار است. علاوه بر این، باران، برف و یخ هر دو تابش فرابنفش و مادون‌قرمز را به درجات مختلف تضعیف می‌کنند. در مواردی که این شرایط پیش‌بینی می‌شود، باید تمهیداتی برای محافظت از حسگر در برابر تجمع این مواد روی سطوح نوری آن در نظر گرفته شود.

A.17.8.2.2 تابش‌های انرژی طبیعی که از آتش ناشی نمی‌شوند، ممکن است در منطقه خطر وجود داشته باشند. هنگام انتخاب حسگر برای یک منطقه، سایر منابع احتمالی تابش انرژی باید ارزیابی شوند. برای اطلاعات بیشتر به A.17.8.2.1 مراجعه کنید.

A.17.8.3.1.1 همه حسگرهای نوری بر اساس معادله نظری زیر پاسخ می‌دهند:

که در آن:

حساسیت (S) معمولاً بر حسب نانووات اندازه‌گیری می‌شود. این معادله منحنی‌هایی مشابه منحنی نشان‌داده‌شده در شکلA.17.8.3.1.1 را تولید می‌کند.
این منحنی حداکثر فاصله‌ای را تعریف می‌کند که در آن حسگر به طور مداوم آتش با اندازه و سوخت مشخصی را تشخیص می‌دهد. حسگرها باید فقط در ناحیه سایه‌دار بالای منحنی استفاده شوند.

بیشتر بخوانید: رفع خطای سیستم اعلام حریق

در بهترین شرایط و بدون جذب جوی، توان تابشی که به حسگر می‌رسد، اگر فاصله بین حسگر و آتش دو برابر شود، به میزان یک چهارم کاهش می‌یابد. برای محاسبه تضعیف جوی، عبارت نمایی زتا (ζ) به معادله اضافه می‌شود. زتا معیاری از شفافیت هوا در طول‌موج مورد نظر است. زتا تحت تأثیر رطوبت، گرد و غبار و هرگونه آلاینده دیگر در هوا قرار می‌گیرد که در طول‌موج مورد نظر جذب‌کننده هستند. زتا معمولاً مقادیری بین ۰.۰۰۱- و ۰.۱- برای هوای محیطی معمولی دارد.

• ترجمه و تدوین : مرکز اطلاعات کامپیوتری شرکت اسپین الکتریک

  فصل 19 از NFPA-13

  فصل ۱۹: رویکردهای طراحی

  ۱۹.۱ کلیات:
  از فصل ۱۹ برای تعیین رویکردهای طراحی استفاده خواهد شد.

  ۱۹.۲ رویکردهای عمومی طراحی:
  الزامات بخش ۱۹.۲ برای تمامی سیستم‌های اسپرینکلر، مگر در مواردی که توسط بخشی خاص از فصل ۱۹ یا فصل ۲۰ اصلاح شده باشد، اعمال می‌گردد.

  ۱۹.۲.۱
  حفاظت از یک ساختمان یا بخشی از آن مجاز است که طبق هر یک از رویکردهای طراحی قابل‌اعمال، به صلاحدید طراح انجام گیرد.

  ۱۹.۲.۲ خطرات مجاور یا روش‌های طراحی:*
  برای ساختمان‌هایی که دارای دو یا چند خطر یا روش طراحی مجاور به یکدیگر هستند، موارد زیر اعمال می‌گردد:

  1. اگر نواحی مورد نظر به‌صورت فیزیکی توسط پرده دود، مانع یا دیواری جدا نشده باشند که بتواند از انتقال حرارت ناشی از آتش در یک ناحیه به نحوی جلوگیری کند که از فعال شدن اسپرینکلرها در ناحیه مجاور جلوگیری کند، الزامات مربوط به طراحی با شدت بیشتر باید به‌اندازه ۱۵ فوت (۴٫۶ متر) فراتر از مرز آن ناحیه گسترش یابد.
  2. الزامات بند (۱) زمانی اعمال نمی‌شود که نواحی با یکی از موارد زیر از هم جدا شده باشند:
  o پرده دود یا مانعی که در بالای راهرو قرار دارد، مشروط بر اینکه راهرو دارای حداقل ۲ فوت (۶۰۰ میلی‌متر) جداسازی افقی از خطر مجاور در هر طرف باشد.
  o دیواری که قادر به جلوگیری از انتقال حرارت از یک ناحیه به ناحیه مجاور و در نتیجه ممانعت از فعال شدن اسپرینکلرهای آن باشد.
  3. الزامات بند (۱) همچنین در مورد گسترش معیارهای طراحی با شدت بیشتر از یک سطح سقف بالاتر به زیر سقف پایین‌تر، زمانی که اختلاف ارتفاع بین دو سطح سقف حداقل ۲ فوت (۶۰۰ میلی‌متر) باشد و این تفاوت در بالای یک راهرو با حداقل ۲ فوت جداسازی افقی از خطر مجاور در هر طرف قرار گرفته باشد، اعمال نمی‌گردد.

  ۱۹.۲.۳
  برای سیستم‌هایی که به‌صورت هیدرولیکی محاسبه می‌شوند، کل نیازمندی‌های تأمین آب سیستم برای هر پایه طراحی باید مطابق با رویه‌های بخش ۲۷.۲، مگر در مواردی که در فصل ۱۹ یا ۲۰ اصلاح شده باشد، تعیین شود.

  ۱۹.۲.۴ تقاضای آب:

  ۱۹.۲.۴.۱*
  نیازمندی‌های تقاضای آب باید از طریق منابع زیر تعیین شود:

  1. رویکردهای کنترل آتش بر اساس خطر اشغال و طراحی‌های خاص در فصل ۱۹
  2. رویکردهای طراحی ذخیره‌سازی در فصل‌های ۲۰ تا ۲۵
  3. رویکردهای ویژه برای اشغال‌های خاص در فصل ۲۶

  ۱۹.۲.۴.۲*
  حداقل نیازمندی‌های تقاضای آب برای یک سیستم اسپرینکلر باید با افزودن میزان جریان مجاز شیلنگ آتش‌نشانی به تقاضای آب مورد نیاز اسپرینکلرها تعیین گردد.

  ۱۹.۲.۵ منابع تأمین آب:

  ۱۹.۲.۵.۱
  حداقل مقدار تأمین آب باید برای حداقل مدت زمان تعیین‌شده در فصل ۱۹ در دسترس باشد.

  ۱۹.۲.۵.۲*
  مخازن باید به گونه‌ای طراحی شوند که بتوانند تجهیزات تحت پوشش خود را تأمین کنند.

  ۱۹.۲.۵.۳*
  پمپ‌ها نیز باید به گونه‌ای طراحی شوند که بتوانند تجهیزات مرتبط خود را تأمین نمایند.

  19.2.6 جریان مجاز شیلنگ آتش‌نشانی (Hose Allowance)

  19.2.6.1 سیستم‌های دارای طبقه‌بندی خطر متعدد:
  برای سیستم‌هایی که شامل چند نوع طبقه‌بندی خطر هستند، جریان مجاز شیلنگ و مدت‌زمان تأمین آب باید مطابق یکی از روش‌های زیر تعیین شود:

  1. الزامات تأمین آب برای بالاترین طبقه‌بندی خطر در سیستم مورد استفاده قرار گیرد.
  2. الزامات تأمین آب برای هر طبقه‌بندی خطر به‌صورت جداگانه و بر اساس ناحیه طراحی مربوط به همان خطر در محاسبات استفاده شود.
  3. اگر طبقه‌بندی خطر بالاتر تنها در اتاق‌هایی مجزا با مساحت کمتر یا مساوی ۴۰۰ فوت مربع (۳۷ مترمربع) باشد و این اتاق‌ها مجاور هم نباشند، الزامات تأمین آب برای کاربری اصلی (principal occupancy) برای سایر بخش‌های سیستم کفایت می‌کند. (یادآوری: این بند دارای تفسیر فنی می‌باشد)

  19.2.6.2*
  مقدار جریان آب مجاز برای شیلنگ‌های خارجی باید به نیازمندی‌های اسپرینکلر در نقطه اتصال به شبکه آب شهری یا نزدیک‌ترین هیدرانت (شیر آتش‌نشانی خصوصی) افزوده شود، هرکدام که به رایزر سیستم نزدیک‌تر باشند.

  19.2.6.3
  در مواردی که استفاده از اتصالات داخلی شیلنگ پیش‌بینی یا الزامی باشد، موارد زیر اعمال می‌گردد:

  1. برای نصب یک اتصال شیلنگ، میزان ۵۰ گالن بر دقیقه (190 لیتر بر دقیقه) به تقاضای آب سیستم اسپرینکلر افزوده می‌شود.
  2. برای نصب چند اتصال شیلنگ، میزان ۱۰۰ گالن بر دقیقه (380 لیتر بر دقیقه) به تقاضای آب افزوده می‌شود.
  3. این مقدار باید به‌صورت افزایشی از ۵۰ گالن بر دقیقه (190 لیتر بر دقیقه) در نظر گرفته شود، به‌طوری‌که هر مرحله از دورترین نقطه اتصال شیلنگ محاسبه شده و در فشار موردنیاز سیستم در آن نقطه اضافه گردد.

  19.2.6.3.1
  در صورتی که سیستم به‌صورت ترکیبی از اسپرینکلر و رایزر آتش‌نشانی(کلاس I یا III) باشد و ساختمان به‌طور کامل طبق NFPA 13 اسپرینکلر شده باشد، هیچ نیازی به در نظر گرفتن تقاضای داخلی شیلنگ در خروجی‌های رایزر آتش‌نشانی نیست.

  19.2.6.4*
  زمانی‌که شیر شیلنگ برای استفاده واحد آتش‌نشانی به رایزر سیستم اسپرینکلر از نوع تر (wet pipe) متصل شده باشد، مطابق بند 16.15.2، موارد زیر اعمال می‌شود:

  1. نیازی نیست تقاضای اسپرینکلر به تقاضای رایزر آتش‌نشانی مطابقNFPA 14 افزوده شود.
  2. در صورتی که مجموع تقاضای اسپرینکلر و جریان مجاز شیلنگ طبق جدول 19.3.3.1.2 از الزامات NFPA 14 بیشتر باشد، مقدار بیشتر باید ملاک قرار گیرد.
  3. برای ساختمان‌هایی که تنها بخشی از آن‌ها اسپرینکلر شده، تقاضای اسپرینکلر (بدون احتساب جریان مجاز شیلنگ) طبق شکل 19.3.3.1.1 باید به الزامات مندرج در NFPA 14 اضافه گردد.

  19.2.7 فن‌ های حجیم با سرعت پایین (HVLS – High Volume Low Speed Fans)*

  نصب فن‌های HVLS در ساختمان‌هایی که مجهز به سیستم اسپرینکلر (از جمله اسپرینکلرهای پاسخ بسیار سریع برای فضاهای ذخیره‌سازی – ESFR) هستند، باید مطابق با موارد زیر انجام شود:

  1. قطر حداکثری فن نباید بیش از ۲۴ فوت (۷٫۳ متر) باشد.
  2. فن باید تقریباً در مرکز بین چهار اسپرینکلر مجاور قرار گیرد.
  3. فاصله عمودی بین فن HVLS و پخش‌کننده اسپرینکلر (deflector) باید حداقل ۳ فوت (۰٫۹ متر) باشد.

  19.2.7 – فن‌های HVLS

  بند (4):
  تمامی فن‌های HVLS باید به‌گونه‌ای در مدار سیستم قرار گیرند که به‌محض فعال شدن هشدار جریان آب (waterflow alarm) بلافاصله خاموش شوند.
  در مواردی که ساختمان به سیستم اعلام حریق مجهز باشد، این اینترلاک (مدار قطع خودکار) باید مطابق با الزامات استاندارد NFPA 72 اجرا گردد.

  19.3 رویکرد کنترل حریق بر اساس طبقه‌بندی خطر اشغال برای اسپرینکلرهای پاششی

  19.3.1 کلیات

  19.3.1.1*
  نیازمندی‌های تأمین آب برای این نوع سیستم‌ها باید از یکی از دو روش زیر تعیین شود:

  • روش جدول لوله‌کشی (Pipe Schedule Method) طبق بند 19.3.2
  • روش محاسبات هیدرولیکی (Hydraulic Calculation Method) طبق بند 19.3.3

  19.3.1.2 طبقه‌بندی نوع اشغال:

  • 19.3.1.2.1
  طبقه‌بندی نوع اشغال در این استاندارد، فقط مربوط به نصب اسپرینکلرها و تأمین آب آن‌ها است و کاربرد عمومی برای تعیین نوع خطرات ساختمانی ندارد.
  • 19.3.1.2.2
  طبقه‌بندی اشغال نباید به‌عنوان یک طبقه‌بندی کلی خطرات حریق در ساختمان استفاده شود.
  • 19.3.1.2.3
  کاربری‌ها یا بخش‌هایی از کاربری‌ها باید بر اساس موارد زیرطبقه‌بندی شوند:
  o مقدار و قابلیت اشتعال محتویات
  o نرخ آزادسازی حرارت مورد انتظار
  o کل پتانسیل آزادسازی انرژی
  o ارتفاع پشته‌سازی مواد
  o وجود مایعات قابل اشتعال یا احتراق
  این عوامل باید طبق تعاریف بندهای 4.3.2 تا 4.3.7 در نظر گرفته شوند.
  • 19.3.1.2.4 طبقه‌بندی‌ها به شرح زیر هستند:
  1. خطر سبک (Light Hazard)
  2. خطر معمولی – گروه ۱ و ۲ (Ordinary Hazard Group 1 and 2)
  3. خطر بالا – گروه ۱ و ۲ (Extra Hazard Group 1 and 2)
  4. خطرات خاص اشغالی (Special Occupancy Hazards) — مراجعه شود به فصل ۲۶

  19.3.2 نیازمندی‌های تأمین آب — روش جدول لوله‌کشی (Pipe Schedule Method)

  19.3.2.1
  برای تعیین حداقل نیازمندی تأمین آب در کاربری‌های خطر سبک و خطر معمولی که سیستم آن‌ها طبق جداول اندازه‌گذاری لوله‌های مندرج در بخش 27.5 طراحی شده، باید از جدول 19.3.2.1 استفاده شود.

  19.3.2.2
  برای کاربری‌های خطر بالا (Extra Hazard)، الزامات فشار و جریان باید صرفاً بر اساس روش محاسبات هیدرولیکی بند 19.3.3 تعیین شود.

  19.3.2.3
  استفاده از روش جدول لوله‌کشی مجاز است فقط در موارد زیر:

  1. افزایش یا اصلاح در سیستم‌های موجودی که بر اساس جدول لوله‌کشی بخش 27.5 طراحی شده‌اند.
  2. افزایش یا اصلاح در سیستم‌های موجود با طبقه‌بندی خطر بالا که با جدول لوله‌کشی طراحی شده‌اند.
  3. سیستم‌های جدیدی با مساحت حداکثر ۵۰۰۰ فوت مربع (۴۶۵مترمربع)

  

  19.3.2 – نیازمندی‌های تأمین آب – روش جدول لوله‌کشی (Pipe Schedule Method)

  19.3.2.3 بند 4
  سیستم‌های جدیدی که مساحت آن‌ها بیش از ۵۰۰۰ فوت مربع (۴۶۵متر مربع) باشد، در صورتی می‌توانند از جدول 19.3.2.1 استفاده کنند که مقادیر جریان مورد نیاز در آن جدول در حداقل فشار باقیمانده‌ی ۵۰psi (معادل ۳.۴ بار) در بالاترین تراز اسپرینکلر فراهم باشند.

  19.3.2.4
  جهت تعیین حداقل نیازمندی‌های تأمین آب، از جدول 19.3.2.1 استفاده می‌شود.

  19.3.2.5
  مقادیر مدت زمان پایین‌تر در جدول 19.3.2.1 تنها در صورتی قابل قبول هستند که:

  • تجهیزات هشدار جریان آب (waterflow alarm)
  • و تجهیزات نظارتی (supervisory devices)
  به‌صورت برقی (electrically supervised) بوده
  و این نظارت توسط یک مرکز مورد تأیید و به‌طور دائمی تحت پایش انجام شود.

  19.3.2.6 – فشار باقیمانده (Residual Pressure):

  19.3.2.6.1
  فشار باقیمانده مندرج در جدول 19.3.2.1 باید در تراز بالاترین اسپرینکلر فراهم باشد.

  19.3.2.6.2 افت فشار ناشی از شیرهای برگشت‌ناپذیر (Backflow Prevention Valves):

  • 19.3.2.6.2.1
  چنانچه در سیستم‌های طراحی شده با جدول لوله‌کشی از شیر برگشت‌ناپذیر استفاده شود، افت فشار ناشی از این شیر باید در محاسبات فشار باقیمانده لحاظ گردد.
  • 19.3.2.6.2.2
  میزان افت فشار ایجادشده توسط این شیر (بر حسب psi یا bar)، باید به افت فشار ناشی از ارتفاع و فشار باقیمانده مورد نیاز در ردیف بالایی اسپرینکلرها اضافه گردد تا فشار کلی مورد نیاز در محل تأمین آب مشخص شود.

  19.3.2.7
  استفاده از مقادیر جریان پایین‌تر در جدول 19.3.2.1 تنها زمانی مجاز است که:

  • ساختمان از مصالح غیرقابل احتراق (noncombustible) ساخته شده باشد
  یا
  • نواحی بالقوه‌ی آتش‌سوزی، با توجه به اندازه‌ی ساختمان یا تقسیم‌بندی فضاها (compartmentation)، محدود شده باشند به‌گونه‌ای که هیچ ناحیه‌ی باز (open area) از مقادیر زیر تجاوز نکند:
  o ۳۰۰۰ فوت مربع (۲۸۰ متر مربع) برای کاربری با خطر سبک(Light Hazard)
  o ۴۰۰۰ فوت مربع (۳۷۰ متر مربع) برای کاربری با خطر معمولی (Ordinary Hazard)

  19.3.3 نیازمندی‌های تأمین آب – روش محاسبات هیدرولیکی(Hydraulic Calculation Methods)

  19.3.3.1 کلیات

  19.3.3.1.1
  نیازمندی تأمین آب اسپرینکلر باید تنها بر اساس یکی از روش‌های زیرو به صلاحدید طراح تعیین شود:

  1. منحنی چگالی/مساحت (Density/Area Curves) مطابق شکل 19.3.3.1.1 و روش بند 19.3.3.2
  2. اتاق دارای بیشترین بار آبی (Room Design Method) مطابق بند 19.3.3.3
  3. نواحی طراحی خاص (Special Design Areas) مطابق بند 19.3.3.4

  19.3.3.1.2
  حداقل تأمین آب باید برای مدت زمانی فراهم باشد که در جدول 19.3.3.1.2مشخص شده است.

  19.3.3.1.3
  مقادیر مدت زمان پایین‌تر در جدول مذکور فقط در صورت وجود نظارت برقی و پایش دائمی توسط یک مرکز مورد تأیید قابل قبول هستند.

  19.3.3.1.4 محدودیت‌ها در روش‌های چگالی/مساحت و طراحی اتاق:

  در صورتی که از روش چگالی/مساحت یا روش طراحی اتاق استفاده شود، الزامات زیر اعمال می‌گردد:

  • (1)*
  برای کاربری‌های خطر سبک و معمولی، اگر ناحیه عملکرد اسپرینکلر کمتر از ۱۵۰۰ فوت مربع (۱۴۰ متر مربع) باشد، باید چگالی متناظر با ۱۵۰۰ فوت مربع استفاده شود.
  • (2)
  برای کاربری‌های خطر بالا، اگر ناحیه عملکرد اسپرینکلر کمتر از ۲۵۰۰ فوت مربع (۲۳۰ متر مربع) باشد، باید چگالی متناظر با ۲۵۰۰ فوت مربع استفاده گردد.

  

  19.3.3.1.5 فضاهای پنهان قابل‌اشتعال بدون اسپرینکلر
  19.3.3.1.5.1* هنگام استفاده از روش چگالی/مساحت یا طراحی اتاق، مگر اینکه الزامات بند 19.3.3.1.5.2 رعایت شده باشد، برای ساختمان‌هایی که دارای فضاهای پنهان قابل‌اشتعال بدون اسپرینکلر هستند، همان‌طور که در بندهای 9.2.1 و 9.3.18 توصیف شده است، حداقل مساحت عملکرد اسپرینکلر برای آن بخش از ساختمان باید 3000 فوت مربع (280 متر مربع) باشد.
  (A) ناحیه طراحی 3000 فوت مربع (280 متر مربع) فقط باید به سیستم اسپرینکلر یا بخش‌هایی از سیستم اسپرینکلری که در مجاورت فضای پنهان قابل‌اشتعال واجد شرایط هستند، اعمال شود.
  (B) اصطلاح «مجاور» به هر سیستم اسپرینکلری که فضایی در بالا، پایین یا کنار فضای پنهان واجد شرایط را محافظت می‌کند اطلاق می‌شود، مگر در مواردی که مانعی با درجه مقاومت در برابر آتش معادل با مدت زمان تأمین آب، به‌طور کامل فضای پنهان را از ناحیه دارای اسپرینکلر جدا کرده باشد.

  19.3.3.1.5.2 فضاهای پنهان بدون اسپرینکلر زیر، نیاز به حداقل مساحت عملکرد اسپرینکلر برابر با 3000 فوت مربع (280 متر مربع) ندارند:
  (1) فضاهای پنهان غیرقابل‌اشتعال و با قابلیت اشتعال محدود با بار قابل‌اشتعال ناچیز که دسترسی به آن‌ها وجود ندارد. این فضا حتی با وجود بازشوهای کوچک مانند آن‌هایی که برای بازگشت هوا در یک پلنوم استفاده می‌شوند، به‌عنوان فضای پنهان در نظر گرفته می‌شود.
  (2) فضاهای پنهان غیرقابل‌اشتعال و با قابلیت اشتعال محدود با دسترسی محدود که اجازه اشغال یا ذخیره مواد قابل‌اشتعال را نمی‌دهند. این فضا حتی با وجود بازشوهای کوچک مانند آن‌هایی که برای بازگشت هوا در یک پلنوم استفاده می‌شوند، به‌عنوان فضای پنهان در نظر گرفته می‌شود.
  (3) فضاهای پنهان قابل‌اشتعال که به‌طور کامل با عایق غیرقابل‌اشتعال پر شده‌اند.
  (4)* در کاربری‌های خطر سبک یا معمول، جایی که سقف‌های غیرقابل‌اشتعال یا با قابلیت اشتعال محدود مستقیماً به پایین تیرهای چوبی توپر یا ساختارهای توپر با قابلیت اشتعال محدود یا غیرقابل‌اشتعال متصل شده‌اند، به‌گونه‌ای که فضاهای بسته بین تیرها ایجاد شود با حجم حداکثر 160 فوت مکعب (4.5 متر مکعب)، از جمله فضای زیر عایقی که مستقیماً روی تیرهای سقف یا درون آن‌ها قرار گرفته در یک فضای پنهان که در غیر این صورت دارای اسپرینکلر است.

  

  (5) فضاهای پنهان که در آن‌ها از مصالح سخت استفاده شده و سطوح در معرض دید با یکی از موارد زیر، در همان شکلی که در فضا نصب شده‌اند، مطابقت دارند:
  (a) مصالح سطحی دارای شاخص گسترش شعله برابر یا کمتر از 25 هستند و ثابت شده که این مصالح در آزمون مطابق با استاندارد ASTM E84 «روش آزمون استاندارد برای ویژگی‌های احتراقی سطحی مصالح ساختمانی» یا UL 723 «استاندارد آزمون ویژگی‌های احتراقی سطحی مصالح ساختمانی»، که به‌مدت 20 دقیقه اضافی در همان شکل نصب‌شده در فضا ادامه یافته، آتش را بیش از 10.5 فوت (3.2 متر) گسترش نمی‌دهند، یا
  (b) مصالح سطحی با الزامات ASTM E2768، «روش آزمون استاندارد برای ویژگی‌های احتراقی سطحی مصالح ساختمانی با مدت زمان طولانی (آزمون تونلی 30 دقیقه‌ای)» مطابقت دارند.

  (6) فضاهای پنهان که مصالح در معرض دید آن‌ها به‌طور کامل از چوب تیمارشده با مواد مقاوم در برابر حریق ساخته شده‌اند، مطابق تعریف NFPA 703.

  (7) فضاهای پنهان در بالای اتاق‌های کوچک مجزا که مساحت آن‌ها از 55 فوت مربع (5.1 متر مربع) بیشتر نیست.

  (8) مسیرهای عمودی عبور لوله (pipe chases) با مساحت کمتر از 10 فوت مربع (0.9 متر مربع)، به شرطی که در ساختمان‌های چندطبقه، این مسیرها در هر طبقه با استفاده از مصالح معادل ساختار کف، مسدودکننده حریق(firestopped) شده باشند و در صورتی که این مسیرهای لوله‌کشی فاقد منابع اشتعال باشند، لوله‌کشی از مصالح غیرقابل احتراق باشد و نفوذ لوله در هر طبقه به‌درستی آب‌بندی شده باشد.

  (9) ستون‌های خارجی با مساحت کمتر از 10 فوت مربع (0.9 متر مربع) که با تیرک‌ها یا تیرچه‌های چوبی شکل گرفته‌اند و سایبان‌های بیرونی را نگه می‌دارند، به شرطی که این سایبان‌ها به‌طور کامل با سیستم اسپرینکلر محافظت شده باشند.

  (10) فضاهای با خطر سبک یا معمولی که در آن‌ها سقف‌های غیرقابل احتراق یا با قابلیت احتراق محدود مستقیماً یا بر روی کانال‌های فلزی با عمق بیش از 1 اینچ (25 میلی‌متر) به پایین تیرچه‌های چوبی کامپوزیت متصل شده‌اند، به‌شرطی که کانال‌های تیرچه مجاور با مصالحی معادل تخته گچی ½ اینچ (13 میلی‌متر) به حجم‌هایی بیش از 160 فوت مکعب (4.5 متر مکعب) تقسیم‌بندی شده باشند و حداقل 3½ اینچ (90 میلی‌متر) عایق پتویی (batt insulation) در پایین کانال‌های تیرچه نصب شده باشد زمانی که سقف با استفاده از کانال‌های فلزی متصل شده باشد.

  (11) حفره‌ها درون فضاهای دیواری فاقد اسپرینکلر.

  19.3.3.2 روش چگالی/مساحت

  19.3.3.2.1 منبع آب
  19.3.3.2.1.1 الزامات منبع آب فقط برای اسپرینکلرها باید از نمودارهای چگالی/مساحت در شکل 19.3.3.1.1 یا از فصل 26 در مواردی که معیارهای چگالی/مساحت برای خطرات اشغال خاص مشخص شده‌اند، محاسبه شود.
  19.3.3.2.1.2 هنگام استفاده از شکل 19.3.3.1.1، محاسبات باید هر نقطه‌ای منفرد روی منحنی چگالی/مساحت مناسب را ارضا کند.
  19.3.3.2.1.3 هنگام استفاده از شکل 19.3.3.1.1، ضروری نیست که همه نقاط روی منحنی انتخاب‌شده ارضا شوند.

  19.3.3.2.2 اسپرینکلرها
  19.3.3.2.2.1 چگالی‌ها و مساحت‌های ارائه‌شده در شکل 19.3.3.1.1 فقط باید برای استفاده با اسپرینکلرهای اسپری باشد.
  19.3.3.2.2.2 استفاده از اسپرینکلرهای با واکنش سریع در اشغال‌های خطر زیاد یا دیگر اشغال‌هایی که دارای مقادیر قابل توجهی مایعات قابل اشتعال یا گردوغبارهای قابل احتراق هستند مجاز نیست.
  19.3.3.2.2.3 برای اسپرینکلرهای پوشش گسترده (extended coverage)، حداقل مساحت طراحی باید برابر با مساحت مربوط به خطر در شکل 19.3.3.1.1 یا مساحت محافظت‌شده توسط پنج اسپرینکلر، هرکدام که بیشتر است، باشد.
  19.3.3.2.2.4 اسپرینکلرهای پوشش گسترده باید دارای فهرست‌بندی و طراحی برای حداقل دبی مطابق با چگالی برای خطر مورد نظر طبق شکل 19.3.3.1.1 باشند.

  19.3.3.2.3 اسپرینکلرهای با واکنش سریع
  19.3.3.2.3.1 در مواردی که از اسپرینکلرهای با واکنش سریع فهرست‌شده، از جمله اسپرینکلرهای با پوشش گسترده و واکنش سریع، در سراسر یک سیستم یا بخشی از سیستمی که دارای مبنای طراحی هیدرولیکی یکسان است استفاده شود، مساحت عملکرد سیستم می‌تواند بدون تغییر در چگالی، کاهش یابد طبق آنچه در شکل 19.3.3.2.3.1 آمده است، به‌شرطی که همه شرایط زیر برآورده شوند:
  (1) سیستم لوله‌کشی مرطوب باشد
  (2) اشغال خطر سبک یا خطر معمولی باشد
  (3) ارتفاع سقف حداکثر 20 فوت (6.1 متر) باشد

  (4) هیچ فضای سقفیِ بدون محافظت مطابق با موارد مجاز در بندهای 10.2.9 و 11.2.8 نباید بیش از 32 فوت مربع (3.0 متر مربع) باشد.

  (5) هیچ ناحیه‌ای بدون محافظت در بالای سقف‌های ابری (cloud ceilings) مطابق با موارد مجاز در بند 9.2.7 نباید وجود داشته باشد.

  19.3.3.2.3.2 تعداد اسپرینکلرها در ناحیه طراحی نباید هرگز کمتر از پنج عدد باشد.

  19.3.3.2.3.3 در مواردی که از اسپرینکلرهای با واکنش سریع روی سقف یا بام شیب‌دار استفاده می‌شود، برای تعیین درصد کاهش ناحیه طراحی، حداکثر ارتفاع سقف یا بام باید لحاظ شود.

  19.3.3.2.4 سقف‌های شیب‌دار. در مواردی که از انواع زیر از اسپرینکلرها روی سقف‌های شیب‌دار با شیب بیش از 1 به 6 (افزایش 2 واحد در طول 12 واحد، معادل شیب 16.7 درصد) در کاربردهای غیر انباری استفاده می‌شود، ناحیه عملکرد سیستم باید بدون تغییر چگالی، 30 درصد افزایش یابد:

  (1) اسپرینکلرهای اسپری، شامل اسپرینکلرهای پوشش گسترده که طبق بند 11.2.1(4) فهرست شده‌اند، و اسپرینکلرهای با واکنش سریع
  (2) اسپرینکلرهای CMSA

  19.3.3.2.5 سیستم‌های خشک و سیستم‌های پیش‌فعال دوگانه با قفل مضاعف.* برای سیستم‌های لوله‌کشی خشک و سیستم‌های پیش‌فعال دوگانه با قفل مضاعف، ناحیه عملکرد اسپرینکلر باید بدون تغییر چگالی، 30 درصد افزایش یابد.

  19.3.3.2.6 اسپرینکلرهای دمای بالا. در مواردی که از اسپرینکلرهای دمای بالا برای اشغال‌های با خطر زیاد استفاده می‌شود، ناحیه عملکرد اسپرینکلر می‌تواند بدون تغییر چگالی، تا 25 درصد کاهش یابد، اما نه کمتر از 2000 فوت مربع (185 متر مربع).

  19.3.3.2.7 در مواردی که از اسپرینکلرهایی با ضریب دبی K-11.2 (160) یا بزرگ‌تر همراه با منحنی‌های طراحی مربوط به Extra Hazard Group 1 یا Extra Hazard Group 2 و مطابق با بند 19.3.3.1.1 استفاده می‌شود، ناحیه طراحی می‌تواند تا 25 درصد کاهش یابد، اما نه کمتر از 2000 فوت مربع (185 متر مربع)، بدون توجه به درجه حرارت اسپرینکلر.

  

  19.3.3.2.8* تعدیلات چندگانه
  19.3.3.2.8.1 هنگامی که تعدیلات چندگانه در ناحیه عملکرد باید مطابق با بندهای 19.3.3.2.3، 19.3.3.2.4، 19.3.3.2.5 یا 19.3.3.2.6 انجام گیرد، این تعدیلات باید به صورت مرکب بر پایه ناحیه عملکرد انتخاب‌شده اولیه از شکل 19.3.3.1.1 اعمال شوند.
  19.3.3.2.8.2 اگر ساختمان دارای فضاهای پنهان قابل احتراق و بدون اسپرینکلر باشد، قوانین بند 19.3.3.1.4 باید پس از انجام تمام اصلاحات دیگر اعمال شود.

  19.3.3.3 روش طراحی اتاق
  19.3.3.3.1* نیازمندی‌های تأمین آب برای تنها اسپرینکلرها باید بر پایه اتاقی که بیشترین تقاضا را ایجاد می‌کند، بنا شود.
  19.3.3.3.2 چگالی انتخاب‌شده باید از شکل 19.3.3.1.1 مطابق با طبقه‌بندی خطر اشغال و اندازه اتاق باشد.
  19.3.3.3.3 برای استفاده از روش طراحی اتاق، تمام اتاق‌ها باید دارای دیوارهایی با درجه مقاومت در برابر آتش برابر با مدت زمان تأمین آب ذکر شده در جدول 19.3.3.1.2 باشند.
  19.3.3.3.4 اگر اتاق کوچک‌تر از ناحیه مشخص‌شده در شکل 19.3.3.1.1 باشد، مفاد بندهای 19.3.3.1.4(1) و 19.3.3.1.4(2) باید اعمال شوند.
  19.3.3.3.5 حداقل حفاظت از بازشوها باید به صورت زیر باشد:
  (1) خطر سبک — درب‌های خودبسته‌شونده یا خودکار غیر مقاوم در برابر آتش.
  (2) خطر سبک بدون حفاظت از بازشو — در صورتی که بازشوها حفاظت نشده باشند، محاسبات باید شامل اسپرینکلرهای داخل اتاق به‌علاوه دو اسپرینکلر در فضای ارتباطی نزدیک‌ترین به هر بازشوی حفاظت‌نشده باشد، مگر اینکه فضای ارتباطی تنها دارای یک اسپرینکلر باشد که در این صورت محاسبات باید شامل عملکرد همان یک اسپرینکلر باشد. انتخاب اسپرینکلرهای اتاق و فضای ارتباطی که باید محاسبه شود، باید به گونه‌ای باشد که بیشترین تقاضای هیدرولیکی را تولید کند. برای اشغال‌های خطر سبک با بازشوهای بدون حفاظت در دیوارها، حداقل عمق پیشانی (lintel) برای بازشوها 8 اینچ (200 میلی‌متر) الزامی است و عرض بازشو نباید بیش از 8 فوت (2.4 متر) باشد. داشتن تنها یک بازشوی 36 اینچ (900 میلی‌متر) یا کمتر بدون پیشانی مجاز است، مشروط بر اینکه بازشوی دیگری به فضاهای مجاور وجود نداشته باشد.
  (3) خطر معمولی و خطر بالا — درب‌های خودبسته‌شونده یا خودکار با درجه مقاومت آتش مناسب برای محصورسازی.

  19.3.3.3.6 در صورتی که روش طراحی اتاق استفاده شود و ناحیه مورد نظر راهرویی باشد که توسط یک ردیف اسپرینکلر محافظت شده با بازشوهای حفاظت‌شده طبق بند 19.3.3.3.5 محافظت می‌شود، حداکثر تعداد اسپرینکلرهایی که نیاز به محاسبه دارند پنج عدد یا، در صورتی که اسپرینکلرهای پوشش گسترده نصب شده باشند، تمام اسپرینکلرهای موجود در 75 فوت طولی (23 متر طولی) از راهرو خواهد بود.
  19.3.3.3.7 در صورتی که ناحیه مورد نظر راهرویی باشد که توسط یک ردیف اسپرینکلر محافظت شده با بازشوهای بدون حفاظت در یک اشغال خطر سبک محافظت می‌شود، ناحیه طراحی باید شامل تمام اسپرینکلرهای موجود در راهرو تا حداکثر پنج عدد باشد یا، در صورتی که اسپرینکلرهای پوشش گسترده نصب شده باشند، تمام اسپرینکلرهای موجود در 75 فوت طولی (23 متر طولی) از راهرو.

  19.3.3.4 نواحی طراحی ویژه
  19.3.3.4.1 در صورتی که ناحیه طراحی شامل یک شوت خدمات ساختمانی باشد که با رایزر جداگانه‌ای تغذیه می‌شود، حداکثر تعداد اسپرینکلرهایی که باید محاسبه شوند، سه عدد است، که هرکدام باید حداقل ۱۵ گالن در دقیقه (57 لیتر در دقیقه) تخلیه داشته باشند.
  19.3.3.4.2* در صورتی که ناحیه‌ای قرار است تنها توسط یک خط اسپرینکلر محافظت شود، ناحیه طراحی باید شامل تمام اسپرینکلرهای روی خط تا حداکثر هفت عدد باشد.
  19.3.3.4.3 اسپرینکلرهای داخل کانال‌ها که در بخش‌های 8.9 و 9.3.9 توصیف شده‌اند، باید به‌گونه‌ای طراحی هیدرولیکی شوند که فشار تخلیه در هر اسپرینکلر حداقل ۷ psi (0.5 bar) باشد، در حالی که تمام اسپرینکلرهای داخل کانال در حال تخلیه هستند.
  19.3.3.4.4 برج‌های پله: برج‌های پله یا دیگر ساختارهایی با طبقات ناقص، اگر با رایزر مستقل لوله‌کشی شده باشند، از نظر اندازه لوله به‌عنوان یک ناحیه تلقی می‌شوند.

  19.4 رویکردهای طراحی ویژه
  19.4.1 اسپرینکلرهای مسکونی
  19.4.1.1* ناحیه طراحی باید شامل چهار اسپرینکلر مجاور باشد که بیشترین تقاضای هیدرولیکی را ایجاد می‌کنند.
  19.4.1.2* مگر اینکه الزامات بند 19.3.3.1.5.2 برای ساختمان‌هایی که دارای فضاهای پنهان قابل احتراق بدون اسپرینکلر هستند (طبق توصیف در بندهای 9.2.1 و 9.3.18) رعایت شده باشد، حداقل ناحیه طراحی عملکرد اسپرینکلر برای آن بخش از ساختمان باید شامل هشت اسپرینکلر باشد.
  19.4.1.2.1* ناحیه طراحی شامل هشت اسپرینکلر فقط باید برای بخش‌هایی از اسپرینکلرهای مسکونی اعمال شود که در مجاورت فضای پنهان قابل احتراق واجد شرایط قرار دارند.
  19.4.1.2.2 واژه «مجاور» شامل هر سیستم اسپرینکلری می‌شود که فضایی را در بالا، پایین، یا کنار فضای پنهان محافظت می‌کند، مگر آنکه مانعی با درجه مقاومت در برابر آتش معادل حداقل مدت زمان تأمین آب، فضای پنهان را به‌طور کامل از ناحیه دارای اسپرینکلر جدا کرده باشد.
  19.4.1.3 مگر اینکه الزامات بند 19.4.1.4 رعایت شده باشد، حداقل دبی مورد نیاز از هر اسپرینکلر در ناحیه طراحی باید بزرگ‌تر از مقادیر زیر باشد:
  (1) طبق حداقل نرخ جریان ذکر شده در لیستینگ اسپرینکلر
  (2) در اتاق‌ها یا فضاهایی بزرگ‌تر از 800 فوت مربع (74 متر مربع)، به‌صورت تحویل حداقل 0.1 gpm/ft² (4.1 mm/min) بر روی ناحیه طراحی، طبق مفاد بند 9.5.2.1
  (3) در اتاق‌ها یا فضاهایی با 800 فوت مربع (74 متر مربع) یا کمتر، به‌صورت تحویل حداقل 0.1 gpm/ft² (4.1 mm/min) بر روی سطح اتاق یا فضا با استفاده از مساحت اتاق تقسیم بر تعداد اسپرینکلرهای موجود در آن

  19.4.1.4 برای تغییرات یا افزودن به سیستم‌های موجود مجهز به اسپرینکلرهای مسکونی، معیارهای دبی لیست‌شده کمتر از 0.1 gpm/ft² (4.1 mm/min) مجاز است.
  19.4.1.4.1 در مواردی که اسپرینکلرهای مسکونی تولیدشده پیش از سال 2003 که دیگر توسط تولیدکننده عرضه نمی‌شوند تعویض می‌گردند، و این اسپرینکلرها با چگالی طراحی کمتر از 0.05 gpm/ft² (2.04 mm/min) نصب شده‌اند، استفاده از اسپرینکلر مسکونی با ضریب K معادل (±5 درصد) مجاز است، مشروط بر اینکه سطح پوشش فعلی لیست‌شده برای اسپرینکلر جایگزین تجاوز نکند.

  19.4.1.5 در نواحی مانند اتاق زیر شیروانی، زیرزمین‌ها، یا سایر انواع کاربری‌هایی که خارج از واحدهای مسکونی اما درون همان سازه قرار دارند، این نواحی باید به‌عنوان مبنای طراحی جداگانه طبق بخش 19.2 محافظت شوند.
  19.4.1.6 الزامات اختصاصی برای سهمیه جریان شلنگ (hose stream allowance) و مدت زمان تأمین آب باید مطابق الزامات کاربری خطر کم(light hazard) در جدول 19.3.3.1.2 باشد.

  19.4.2 حفاظت در برابر مواجهه   (Exposure Protection)

  19.4.2.1* لوله‌کشی باید طبق بخش 27.2 به‌صورت هیدرولیکی طراحی شود به‌نحوی که حداقل ۷ psi (0.5 bar) فشار در هر اسپرینکلر که به سمت ناحیه مواجهه (exposure) قرار گرفته، با فرض فعال بودن تمام این اسپرینکلرها، فراهم گردد.
  19.4.2.2 اگر منبع آب سایر سامانه‌های حفاظت در برابر آتش را نیز تغذیه می‌کند، باید توانایی تأمین هم‌زمان کل تقاضای این سامانه‌ها و همچنین تقاضای سامانه محافظت از مواجهه را داشته باشد.

  19.4.3 پرده‌های آبی (Water Curtains)

  19.4.3.1 اسپرینکلرهای موجود در یک پرده آبی، همان‌طور که در بندهای 9.3.5 یا 9.3.13.2 توصیف شده‌اند، باید به‌گونه‌ای طراحی شوند که حداقل تخلیه 3 گالن در دقیقه برای هر فوت طول (37 لیتر در دقیقه برای هر متر طول) از پرده آبی را فراهم کنند، به‌طوری که هیچ اسپرینکلری کمتر از 15 گالن در دقیقه (57 لیتر در دقیقه) تخلیه نداشته باشد.
  19.4.3.2 برای پرده‌های آبی با اسپرینکلر خودکار (automatic sprinklers)، تعداد اسپرینکلرهایی که در طراحی محاسبه می‌شوند باید برابر با تعداد اسپرینکلرهایی باشد که در طولی مطابق با طول موازی با خطوط انشعاب (branch lines) در ناحیه‌ای که در بند 27.2.4.2 مشخص شده است، قرار دارند.
  19.4.3.3 برای پرده آبی سیستم دلوژ (deluge system) که جهت محافظت از دهانه‌ی صحنه تئاتر (proscenium opening) طبق بند 9.3.13.2 استفاده می‌شود، پرده آبی باید به‌گونه‌ای طراحی شود که همه اسپرینکلرهای باز متصل به آن را تأمین کند.

  19.4.3.4 اسپرینکلرهای زیر سقف یا بام در فضاهای پنهان قابل احتراق با سازه‌های چوبی (Wood Joist یا Wood Truss) با فواصل کمتر از 3 فوت (0.9 متر) و شیب 4 در 12 یا بیشتر

  19.4.3.4.1 در صورتی که فاصله‌گذاری اسپرینکلرها از یکدیگر بیش از 8 فوت (2.4 متر) در جهت عمود بر شیب نباشد، حداقل فشار تخلیه اسپرینکلر باید 7 psi (0.5 bar) باشد.

  19.4.3.4.2 چنانچه فاصله‌گذاری اسپرینکلرها از یکدیگر بیش از ۸ فوت (۲.۴ متر) در جهت عمود بر شیب باشد، حداقل فشار تخلیه اسپرینکلر باید ۲۰ psi (1.4 bar) باشد.
  19.4.3.4.3 الزامات سهمیه جریان شلنگ (hose stream allowance) و مدت زمان تأمین آب باید مطابق با الزامات کاربری خطر کم (light hazard) در جدول 19.3.3.1.2 رعایت شود.

  19.4.3.5 اگر احتمال دارد که یک آتش‌سوزی به‌طور هم‌زمان اسپرینکلرهای پرده آبی و ناحیه طراحی یک سیستم محاسبه‌شده به‌صورت هیدرولیکی را فعال کند، تأمین آب پرده آبی باید به تقاضای آب محاسبه‌شده اضافه شده و با تقاضای ناحیه محاسبه‌شده بالانس گردد.

  19.4.4 شیشه محافظت‌شده با اسپرینکلر (Sprinkler-Protected Glazing)

  19.4.4 در مواردی که الزامات شیشه محافظت‌شده با اسپرینکلر باید با بند 9.3.15 مطابقت داشته باشند، مدت زمان تأمین آب برای ناحیه طراحی شامل اسپرینکلرهای پنجره نباید کمتر از درجه‌بندی مورد نیاز مجموعه (assembly) باشد.
  19.4.4.1 برای شیشه محافظت‌شده با اسپرینکلر، تعداد اسپرینکلرهایی که در طراحی هیدرولیکی لحاظ می‌شوند، باید معادل تعداد اسپرینکلرهایی باشند که در طولی برابر با طول موازی با خطوط انشعاب در ناحیه‌ای که توسط بند 27.2.4.2 مشخص شده، قرار دارند.
  19.4.4.2 اگر احتمال دارد که یک آتش‌سوزی به‌طور هم‌زمان اسپرینکلرهای شیشه محافظت‌شده و ناحیه طراحی یک سیستم محاسبه‌شده به‌صورت هیدرولیکی را فعال کند، تأمین آب برای شیشه محافظت‌شده نیز باید به تقاضای آب محاسبه‌شده اضافه شده و با تقاضای ناحیه محاسبه‌شده بالانس گردد.
  19.4.4.3 محاسبات طراحی هیدرولیکی باید شامل ناحیه‌ای از طراحی باشند که اسپرینکلرهای سقفی مجاور شیشه محافظت‌شده با اسپرینکلر را در بر گیرد.

  19.5 سامانه‌های دلوژ (Deluge Systems)

  اسپرینکلرهای باز و سامانه‌های دلوژ باید طبق استانداردهای مربوطه به‌صورت هیدرولیکی طراحی و محاسبه شوند.

دتکتورهای گاز هشدارهایی را به کارکنان تأسیسات درباره نشت گاز قابل اشتعال ارائه می‌دهند تا اقدامات لازم، چه به‌صورت خودکار و چه دستی، برای کنترل نشت قبل از بروز خسارت جدی انجام گیرد. این اقدامات می‌توانند شامل خاموش کردن سیستم فرآیند، فعال‌سازی سامانه‌های سرکوب یا کاهش اثرات باشند. یک دتکتور گاز که به‌درستی طراحی و نصب شده باشد، سطح ایمنی تأسیسات را افزایش می‌دهد.

تعیین هدف از نصب دتکتور گاز در آغاز طراحی و استفاده از مدل‌سازی انتشار و پراکندگی گاز برای ایجاد یک طرح مؤثر ضروری است. مگر آن‌که بودجه‌ای نامحدود داشته باشید و بتوانید در هر نقطه‌ی ممکن از نشت، یک دتکتور نصب کنید، استفاده از مدل‌سازی‌های رایانه‌ای می‌تواند در تعیین محل دتکتورها به‌صورت مقرون‌به‌صرفه کمک کند. دامنه و هدف دتکتور گاز باید از ابتدا مشخص شود تا در طول طراحی، سازگاری در انتخاب تجهیزات و نحوه نصب حفظ گردد.

هدف دتکتور گاز
هدف اصلی از استفاده از دتکتور گاز باید کاهش احتمال آتش‌سوزی و/یا انفجار و پیشگیری از خسارات گسترده به تجهیزات، توقف تولید، آسیب به افراد و تلفات جانی باشد. عامل مهم دیگر، خطر سمیت ناشی از نشت گازهایی است که هم خاصیت سمی و هم خاصیت قابل اشتعال دارند.

هدف از نصب دتکتور گاز باید در ابتدای پروژه به‌صورت شفاف تعریف شود تا تحلیل خطرات، انتخاب نوع دتکتور و محل نصب آن‌ها متناسب با هدف نصب باشد. این پارامترها بسته به منطقه مورد نظر در تأسیسات متفاوت هستند. برای مثال، در ناحیه ذخیره‌سازی گاز مایع، دتکتورها ممکن است فقط جهت ایجاد هشدار به‌کار روند، زیرا منابع احتراق وجود ندارد و آن ناحیه از سایر فرآیندها جدا است. در مقابل، در بخش‌های دیگر کارخانه ممکن است هدف از نصب دتکتور، خاموش‌سازی فرآیند یا فعال‌سازی سامانه‌های پاشش آب برای رقیق‌سازی نشت گاز باشد.

بخشی از طراحی کامل سیستم باید شامل رویه‌هایی باشد که اقدامات کارکنان تأسیسات را هنگام فعال شدن هشدار دتکتور گاز مشخص می‌کند. این رویه‌ها باید شامل اقداماتی باشند که در هر سطح هشدار انجام می‌شوند، واکنش‌های لازم در بخش‌های مختلف کارخانه، و تأثیر شرایط کاری کارخانه (حالت عادی، توقف، یا ناپایداری) بر تصمیمات عملیاتی را نیز در بر گیرند.

ویژگی‌های شیمیایی و شرایط فرآیندی

پس از تعیین هدف از نصب دتکتور گاز، مرحله بعدی جمع‌آوری داده‌هاست. موادی که قرار است توسط دتکتور شناسایی شوند باید مشخص گردند. شناسایی نشت شامل ارزیابی ویژگی‌های شیمیایی و فیزیکی مواد مورد نظر و همچنین شرایط فرآیندی حاکم است. این ویژگی‌ها و شرایط در محاسبات مدل‌سازی برای تعیین خصوصیات مختلف نشت مانند نرخ نشت ماده و شکل و اندازه‌ی ابر نشت مورد استفاده قرار می‌گیرند.

دامنه‌ی اشتعال‌پذیری مواد بررسی می‌شود. این ویژگی اطلاعاتی درباره‌ی احتمال اشتعال نشت قبل از پراکنده شدن آن فراهم می‌کند. نقطه‌ی جوش و گرمای نهان تبخیر هر ماده در سناریوهای مشخص‌شده بررسی می‌شود. این ویژگی‌های فیزیکی برای ارزیابی میزان فرّاری بودن مواد در شرایط استفاده شده، مفید هستند.

موادی که در شرایط محیطی به صورت گازهای قابل اشتعال وجود دارند، در صورت نشت به عنوان گاز در نظر گرفته می‌شوند. موادی که در دمای محیط به صورت مایع هستند، بسته به شرایط فرآیندی، ممکن است به‌صورت مایع یا بخار ارزیابی شوند.

پارامترهای فرآیندی شامل دما، فشار و نرخ جریان همراه با ویژگی‌های ماده برای ارزیابی احتمال آتش‌سوزی و انفجار بررسی می‌شوند. برای مثال، یک مایع قابل اشتعال که دمای آن پایین‌تر از نقطه اشتعال باشد، ممکن است در صورت نشت مشکلی ایجاد نکند؛ اما اگر از بخشی از فرآیند با دمایی ۱۰۰ درجه فارنهایت بالاتر از نقطه اشتعال نشت کند، مشکل‌ساز خواهد بود. این پارامترها به همراه مقدار ماده‌ای که ممکن است نشت کند، برای ارزیابی اندازه احتمالی نشت در نظر گرفته می‌شوند. همچنین این اطلاعات برای تعیین ماهیت نشت‌ها در سناریوهای مشخص کاربرد دارند.

در ادامه نمونه‌ای از معیارهای انتخاب سناریوی نشت در یکی از پروژه‌های اخیر آورده شده است. بخش‌هایی از فرآیند که باید از نظر جانمایی دتکتور گاز بررسی شوند، شامل تجهیزاتی هستند که یکی از شرایط زیر در آن‌ها وجود دارد:

• گازهای قابل اشتعال به‌صورت مایع‌شده در فرآیند درگیر هستند
• مواد قابل اشتعال/احتراق در دمایی بالاتر از نقطه اشتعال خود قرار دارند
• گازهای قابل اشتعال/احتراق در فشاری بیش از ۵۰۰ psig قرار دارند

این معیارها صرفاً یک نمونه هستند. باید محدوده‌ی تحلیلی مورد نظر مشخص شود. اگر این محدوده بیش از حد گسترده باشد، تحلیل پیچیده و دشوار می‌شود؛ و اگر بیش از حد محدود باشد، احتمال نادیده گرفتن سناریوهای نشت مهم وجود دارد.

اکثر ویژگی‌های مواد و شرایط فرآیندی در تحلیل خطر فرآیند (PHA) قابل دسترسی هستند. اگر تحلیل PHA انجام نشده یا اطلاعات کافی نداشته باشد، داده‌ها می‌توانند از نقشه‌های فرآیند (P&ID) و نمودارهای جریان فرآیند استخراج شوند. مهندسان فرآیند و اپراتورهای واحد، مطلع‌ترین افراد نسبت به فرآیند خاص هستند و می‌توانند اطلاعات ارزشمندی در این زمینه ارائه دهند.

انتخاب حالت‌های خرابی

باید نوع نقاط احتمالی نشت که قرار است تحلیل شوند مشخص گردد. فرض بر این است که خرابی‌های معقول می‌توانند رخ دهند. تحلیل سناریویی مانند پارگی آنی یک مخزن بزرگ یا شکست کامل لوله‌ی فولادی جوش‌خورده برای تعیین محل نصب دتکتور گاز منطقی نیست. اگرچه این رخدادهای فاجعه‌آمیز ممکن‌اند اتفاق بیفتند، اما تشخیص مؤثر باید بر رویدادهای محتمل‌تر تمرکز داشته باشد؛ یعنی همان نشت‌های کوچک‌تری که اگر به‌موقع شناسایی شوند و اقدام مناسب انجام شود، می‌توان آن‌ها را کنترل کرد.

نمونه‌هایی از خرابی‌هایی که باید در نظر گرفته شوند عبارت‌اند از:

• خرابی آب‌بند پمپ یا کمپرسور
• خرابی فلنج‌ها
• خرابی اتصالات لوله‌کشی
• خرابی اتصالات ابزار دقیق
• خرابی شیلنگ‌ها و اتصالات انعطاف‌پذیر

مکان‌های نشت

گام بعدی تعیین مکان‌های احتمالی نشت است. این مکان‌ها جایی هستند که نوع ماده، شرایط ماده و نوع خرابی معمول در آن نقطه با یکدیگر تطابق دارند. هر مکان نشت باید به‌صورت جداگانه تحلیل شود تا داده‌های مورد نیاز برای مدل‌سازی نشت و پراکندگی جمع‌آوری شود. این اطلاعات شامل اندازه دهانه، ارتفاع و جهت‌گیری آن و همچنین پارامترهای فرآیندی در محل نشت خواهد بود.

سناریوهای نشت و موقعیت آن‌ها باید پیش از آغاز مدل‌سازی اولیه توسط افرادی که مستقیماً با واحد یا کارخانه درگیر هستند، بررسی و تأیید شوند. مهندس فرآیند و اپراتور واحد اطلاعات دقیقی درباره منطقه مورد نظر دارند و می‌توانند اطلاعاتی ارائه دهند که اعتبار سناریوهای نشت انتخاب‌شده را افزایش دهد. در صورت امکان، بهتر است از ابتدا این افراد در تیم پروژه حضور داشته باشند.

ملاحظات هواشناسی

پیش از شروع مدل‌سازی پراکندگی، شرایط هواشناسی محل باید بررسی شود. پارامترهای هواشناسی شامل سرعت باد غالب، جهت باد، آشفتگی جو و شرایط حرارتی باید مدنظر قرار گیرد. پارامترهایی انتخاب می‌شوند که بدترین شرایط ممکن برای معیارهای نصب دتکتور را نشان دهند. ممکن است بدترین شرایط هواشناسی برای تشخیص، همان شرایط غالب در محل نباشند، اما باید در محدوده شرایط قابل وقوع در آن محل باشند.

مدل‌سازی نشت و پراکندگی

پس از گردآوری تمام اطلاعات مربوط به سناریوهای نشت و ترکیب آن با اطلاعات فیزیکی خاص هر محل نشت، مرحله مدل‌سازی آغاز می‌شود. مدل پراکندگی اطلاعاتی در خصوص اندازه و غلظت گاز پراکنده‌شده در زمان‌های مختلف نشت ارائه می‌دهد.

مدل کامپیوتری می‌تواند نرخ نشت ماده و شرایط آن در نقطه نشت را مشخص کند. ماده ممکن است به‌صورت بخار، مایع یا مایع فوران‌کننده (flashing liquid) آزاد شود. سرمایش ناشی از انبساط ممکن است دمای ماده را تغییر داده باشد که می‌تواند تأثیر قابل توجهی بر نحوه پراکندگی داشته باشد. این مدل اطلاعات لازم برای تعیین میزان خطر ناشی از نشت را فراهم می‌کند.

گروه‌بندی نشت‌های مشابه

نشت‌های مشابه باید در یک گروه قرار گیرند تا از انجام مدل‌سازی‌های غیرضروری جلوگیری شود. برای مثال، اگر هفت نشت احتمالی از یک ماده وجود دارد که فقط در دمای آن‌ها ۲۰ درجه فارنهایت اختلاف است، اجرای مدل پراکندگی برای هر هفت مورد سود چندانی نخواهد داشت. باید بررسی حساسیت نتایج مدل پراکندگی انجام شود تا تأثیر پارامترهای ورودی متغیر مانند شرایط آب‌وهوایی و جهت‌گیری نشت بر نتایج پراکندگی مشخص شود.

بسیاری از مدل‌ها در تخمین غلظت گاز در نزدیکی محل نشت (منبع نشت) دقت بالایی ندارند، اما می‌توانند اطلاعاتی درباره وسعت خطر ارائه دهند. این اطلاعات می‌توانند برای ارزیابی و مقایسه میزان خطر نشت‌ها به تأسیسات و/یا جوامع اطراف مورد استفاده قرار گیرند. برای مثال، یک نشت ممکن است فقط در همان محل تأثیر داشته باشد، در حالی که نشت دیگری ممکن است ابری از گاز قابل اشتعال ایجاد کند که تا بخاری‌های شعله‌دار مجاور گسترش می‌یابد. حالت دوم خطر بیشتری دارد، زیرا احتمال رسیدن مخلوط قابل احتراق به منبع جرقه وجود دارد. مدل‌سازی می‌تواند در اولویت‌بندی محل نصب دتکتور گاز کمک کند.

نرم‌افزارهای مدل‌سازی نشت و پراکندگی

نرم‌افزارهای متعددی برای مدل‌سازی پراکندگی گاز وجود دارند. هدف این متن بررسی این نرم‌افزارها نیست، بلکه اشاره به این است که چگونه می‌توان از آن‌ها برای تعیین محل نصب دتکتور گاز استفاده کرد. برخی از این نرم‌افزارها عبارت‌اند از:

• SuperChems® از شرکت A. D. Little
• CHARM® از شرکت Radian
• نرم‌افزارهای متن‌باز مانند ARCHIE، DEGADIS، CAMEO و SLAB

هر برنامه مزایا و معایب خاص خود را از نظر سهولت استفاده، گزینه‌های خروجی و توانمندی مدل‌سازی دارد. برخی مدل‌ها می‌توانند نشت و پراکندگی را در یک مرحله مدل‌سازی کنند، در حالی که برخی دیگر نیاز دارند که مدل نشت و مدل پراکندگی به‌صورت جداگانه اجرا شوند و خروجی مدل نشت به مدل پراکندگی وارد شود. باید بررسی شود که مدل انتخاب‌شده برای شرایط خاص پروژه مناسب است یا خیر.

تعیین محل نصب دتکتور

معیارهای نصب دتکتور گاز بر اساس شناسایی نشت قبل از تشکیل ابری از بخار قابل احتراق است که می‌تواند منجر به انفجار شود. اگرچه برای یک انفجار، حداقل پنج تن ماده نیاز است، اما حتی مقادیر بسیار کمتر نیز می‌توانند باعث آتش‌سوزی‌های شدید شوند. بنابراین، شناسایی نشت باید در سریع‌ترین زمان ممکن انجام شود تا پیش از تشکیل ابر بخار، فرصت انجام اقدامات اصلاحی فراهم باشد.

برای نواحی مختلف یک تأسیسات معمولاً معیارهای متفاوتی جهت مکان‌یابی دتکتورها تدوین می‌شود. به‌عنوان مثال، در نواحی فرآیندی نیاز به تشخیص سریع‌تر حتی مقادیر کم گاز وجود دارد، اما در نواحی ذخیره‌سازی این الزام کمتر است. در نواحی فرآیندی، منابع احتراق متعددی وجود دارند. اگر بخار قابل احتراق به منبع احتراقی با انرژی کافی برخورد کند، آتش‌سوزی سریع رخ خواهد داد. همچنین ازدحام تجهیزات در این مناطق می‌تواند منجر به تسریع گسترش آتش شود. بنابراین، در نواحی فرآیندی تشخیص سریع مقادیر کم گاز مناسب و ضروری است.

 

نشت‌های بزرگ‌تر معمولاً در نواحی ذخیره‌سازی قابل‌تحمل‌تر هستند، زیرا در این نواحی منابع احتراق محدودتری وجود دارد، تجهیزات و سازه‌ها کمتر متراکم هستند و جرم بیشتر تجهیزات و سازه‌ها، زمان بیشتری برای جذب اثرات حرارتی در هنگام آتش‌سوزی فراهم می‌کند. در نتیجه، در این مناطق می‌توان نشت‌های بزرگ‌تری را مدنظر قرار داد.

مثال

یک نمونه از شناسایی سناریوی نشت، مدل‌سازی پراکندگی گاز و معیارهای تعیین محل نصب دتکتور گاز که در یک پروژه اخیر به‌کار گرفته شده، بر پایه تشخیص در سطح غلظت ۲۰ درصد حد انفجار پایین (LEL) از یک ماده است که از فرآیند از طریق یک روزنه به قطر یک‌چهارم اینچ در مدت یک دقیقه یا قبل از آزاد شدن ۱۰۰۰ پوند ماده نشت می‌کند. این معیار به‌منظور ایجاد زمان کافی برای اقدام اصلاحی توسط کارکنان بهره‌بردار جهت کاهش میزان ماده نشت‌شده در نظر گرفته شده است. همچنین این معیار از نصب دتکتورهایی که بیش از حد حساس بوده و منجر به هشدارهای مزاحم می‌شوند جلوگیری می‌کند.

مکان‌یابی دتکتورها در این پروژه وابسته به جهت باد نیست. در این حالت، جهت غالب باد متغیر است. معیار تعیین محل دتکتور گاز در این پروژه، نصب دتکتورها در ناحیه‌ای است که توسط پهنای ایزوپلت غلظت پراکندگی در نقطه نشت تعریف می‌شود. پهنای ایزوپلت در نقطه نشت یک ناحیه دایره‌ای را تعریف می‌کند که فاصله احتمالی گسترش نشت در خلاف جهت باد را مشخص می‌سازد. این رویکرد منجر به نصب دتکتورها با احتمال بالاتر شناسایی نشت در شرایط مختلف جهت باد می‌شود و اتکا به جهت غالب باد را کاهش می‌دهد. قانون مورفی بیان می‌کند که اگر نشت رخ دهد و مکان دتکتور بر اساس جهت غالب باد تعیین شده باشد، احتمال زیادی وجود دارد که باد از جهت مخالف (۱۸۰ درجه) بوزد.

استفاده از روش‌های مدرن جمع‌آوری داده، مدل‌سازی رایانه‌ای و تجهیزات دتکتور گاز جایگزین قضاوت منطقی نمی‌شود. هنگام نصب دتکتورها، باید دقت شود که در مکان‌هایی قرار نگیرند که از منبع نشت گاز پنهان باشند.

اجزای سیستم دتکتور گاز و عملکرد آن‌ها

یک سیستم دتکتور گاز قابل اشتعال از چند جزء تشکیل شده است، از جمله دتکتور، مانیتورهای نمایش‌دهنده، آلارم‌های صوتی و آلارم‌های نوری. این سیستم ممکن است قابلیت اتصال به سایر سیستم‌های کنترل و پایش تأسیسات را نیز داشته باشد.

سیستم‌های دتکتور گاز قابل اشتعال معمولاً به‌گونه‌ای طراحی می‌شوند که در دو سطح متفاوت از غلظت گاز هشدار دهند. این سیستم می‌تواند دستگاه‌های هشداردهنده خروجی را فعال کرده و همچنین نشان دهد که سطح خاصی از گاز قابل اشتعال وجود دارد. دو نقطه هشدار رایج ۲۰ درصد LEL و ۴۰ درصد LEL هستند. در سطح ۲۰ درصد LEL، سیستم چراغ هشدار را روی پنل روشن کرده و آلارم محلی را در ناحیه‌ای که دتکتور فعال شده ایجاد می‌کند. این کار می‌تواند منجر به تخلیه منطقه، افزایش نرخ تهویه و/یا بررسی فوری منطقه توسط پرسنل مجرب شود.

در سطح ۴۰ درصد LEL، سیستم هشدار دیگری را فعال کرده، آلارم‌های صوتی و نوری را به فراتر از منطقه محلی گسترش می‌دهد، تجهیزات فرآیندی را به‌صورت خودکار خاموش یا تخلیه می‌کند، سامانه‌های پراکندگی بخار را فعال کرده و پرسنل اضطراری را مطلع می‌سازد تا اقدامات لازم را انجام دهند.

فارغ از چیدمان خاص سیستم، اجزای ضروری آن شامل قابلیت تشخیص دتکتوری است که آلارم را فعال کرده (و در نتیجه موقعیت آن)، گازی که شناسایی شده، و غلظت گاز. بدون این اطلاعات، اقدامات مؤثر محدود خواهند بود. روش‌های متعددی برای سازمان‌دهی این اطلاعات و بازیابی آن در مواقع نیاز وجود دارد. برچسب‌گذاری ساده می‌تواند برای سامانه‌های کوچک کافی باشد. برای برخی دیگر، استفاده از برگه‌های داده جمع‌آوری‌شده کاربرد دارد. با این حال، در اغلب نصب‌های امروزی از سامانه‌های منطقی قابل برنامه‌ریزی استفاده می‌شود که قابلیت اتصال به تجهیزات دتکتور گاز را دارند. بدین ترتیب، قابلیت‌های مناسبی برای بازیابی اطلاعات فراهم می‌شود. بنابراین، پس از شناسایی گاز قابل اشتعال توسط یک دتکتور، کلیه اطلاعات مربوط به حادثه می‌تواند به‌صورت فوری بر روی صفحه‌نمایش رایانه نشان داده شود.

انواع دتکتور گاز

امروزه دو نوع دتکتور گاز برای گازهای قابل اشتعال استفاده می‌شود: نوع نقطه‌ای و نوع بیم. هر دو نوع کاربردها، مزایا و معایب خاص خود را دارند.

در نوع نقطه‌ای از یک مهره کاتالیستی به‌عنوان دتکتور استفاده می‌شود. این مهره گرم می‌شود تا زمانی‌که گاز قابل اشتعال در مجاورت آن قرار گیرد، بسوزد و دمای مهره افزایش یابد. این افزایش دما باعث تغییر مقاومت الکتریکی در مهره می‌شود. این تغییر مقاومت با مهره مرجع در داخل دتکتور مقایسه می‌شود تا شرایط محیطی در نظر گرفته شود. سیستم این تغییر مقاومت را به‌صورت درصدی از حد انفجار پایین (LEL) تفسیر می‌کند.

دتکتورهای نوع بیم بر اساس این اصل عمل می‌کنند که هیدروکربن‌ها تابش مادون قرمز را در طول موج‌های مشخصی جذب می‌کنند. دتکتور نوع بیم، یک پرتو آشکارساز و یک پرتو مرجع را در فضا منتشر می‌کند. این پرتو یا به یک گیرنده جداگانه می‌رسد یا در صورت ترکیب فرستنده/گیرنده، از آینه بازتاب داده می‌شود. این پرتو می‌تواند تا فاصله ۱۰۰ متر (۳۲۸ فوت) ارسال شود.

مشخصات معمول هر دو نوع دتکتور در ادامه آمده است. این ویژگی‌ها بسته به سازنده خاص دتکتور ممکن است متفاوت باشد. هر یک از این عوامل باید هنگام انتخاب دستگاه مناسب مورد توجه قرار گیرد.

دتکتورهای نوع نقطه‌ای:
− مناسب برای پایش در محل‌های خاص یا اجزای تجهیزات، مانند ورودی هوای اتاق‌های کنترل یا تجهیزات مجزا
− اندازه‌گیری کمی غلظت گاز در یک مکان معین
− قیمت نسبتاً پایین
− تعویض دتکتور ساده است
− مستعد مسمومیت توسط برخی مواد مانند ترکیبات سیلیکونی
− گاز باید به دتکتور برسد (در صورت قرارگیری نادرست یا کم‌بودن تعداد دتکتورها، دقت کاهش می‌یابد)
− احتمال قرائت نادرست به دلیل تداخل‌ها وجود دارد
− نیاز به نگهداری مکرر جهت بررسی کالیبراسیون
− طول عمر عملکردی ممکن است در حضور گازهای پس‌زمینه دائمی کاهش یابد

 

دتکتورهای نوع بیم:
− ممکن است در صورتی‌که محل‌های بالقوه نشت در یک خط قرار داشته باشند (مانند ردیفی از پمپ‌ها در امتداد یک مسیر لوله‌کشی)، از نظر هزینه نسبت به دتکتورهای نقطه‌ای مقرون‌به‌صرفه‌تر باشند
− نیاز به نگهداری کم، زیرا تجهیزات در معرض مسمومیت قرار نمی‌گیرند
− پایش نشت گاز در یک منطقه وسیع را فراهم می‌کند
− تحت تأثیر سطوح بالای گاز پس‌زمینه قرار نمی‌گیرد
− میانگین غلظت در یک فاصله کوتاه را ارائه می‌دهد (غلظت دقیق در یک نقطه خاص را نشان نمی‌دهد)
− فرستنده پرتو باید دید مستقیم با گیرنده یا بازتاب‌دهنده داشته باشد (فعالیت در یک ناحیه ممکن است پرتو را مختل کرده و باعث شود آن منطقه بدون پایش باقی بماند)
− سرویس‌دهی پرهزینه و زمان‌بر است، زیرا تعویض دتکتورهای معیوب نیاز به تکنسین‌های ماهر دارد

استفاده از دتکتورهای نقطه‌ای در مقایسه با دتکتورهای نوع بیم ممکن است برای مناطقی مناسب‌تر باشد که در آن، همپوشانی دایره‌های پراکنش، امکان شناسایی نشت از بیش از یک منبع را با یک دتکتور فراهم می‌کند. دتکتور نوع بیم زمانی مناسب‌تر است که یک سری نقاط نشت احتمالی در یک خط مستقیم قرار دارند یا زمانی که هدف، شناسایی نشت گاز پیش از عبور از مرز یک واحد فرایندی باشد. یک سیستم کامل ممکن است شامل استفاده از هر دو نوع دتکتور به‌صورت متناسب با شرایط باشد.

خلاصه
در ابتدای تحلیل باید هدف مشخصی برای سیستم دتکتور گاز تعیین شود. آنچه که انتظار دارید به آن دست یابید باید مشخص شود تا بتوان برنامه‌ای برای رسیدن به این هدف تدوین کرد.

استفاده از مدل‌های نشت و پراکنش می‌تواند در مکان‌یابی مؤثر دتکتور گاز مفید باشد، زیرا اطلاعاتی در مورد اندازه نشت بر اساس نوع خرابی‌های فرض‌شده ارائه می‌دهد. ممکن است مدل نشان دهد که برخی از خرابی‌های احتمالی در یک منطقه، مقدار گاز کافی برای ایجاد نگرانی فوری را آزاد نمی‌کنند. به این ترتیب می‌توان تلاش‌ها را بر روی نشت‌های مهم‌تر متمرکز کرد و بودجه را به‌صورت مؤثرتری خرج نمود.

نصب دتکتور گاز در ناحیه‌ای که با چند ایزوپلت غلظت پراکنش همزمان باشد می‌تواند تعداد نقاط مورد نیاز برای شناسایی را کاهش دهد. یک دستگاه در موقعیتی قرار می‌گیرد که می‌تواند نشت را از چند محل نزدیک شناسایی کند. به‌عنوان مثال، دتکتوری که بین دو پمپ مجاور قرار دارد، بسته به فاصله بین آن‌ها، می‌تواند نشت از هر دو پمپ را شناسایی کند.

استفاده از روش‌های پیشرفته جمع‌آوری داده، مدل‌سازی رایانه‌ای، و تجهیزات دتکتور گاز، جایگزینی برای قضاوت فنی نیست. مدل‌سازی فقط تقریب شرایطی است که ممکن است رخ دهد. حتماً نظر افرادی که با کارخانه آشنایی دارند را جویا شوید، زیرا ممکن است اطلاعاتی داشته باشند که با فرض‌های اشتباه، نتایج پیشرفته‌ترین مدل‌ها را بی‌اثر کند.

دتکتورهای نوع بیم و نقطه‌ای هر دو کاربردهای مناسب خود را دارند که بسته به موقعیت، متفاوت خواهد بود. یک راه‌حل مقرون‌به‌صرفه نیازمند بررسی همه گزینه‌های موجود برای شناسایی است. آنچه که در یک بخش از کارخانه مؤثر است، ممکن است در بخشی دیگر کاملاً ناکارآمد باشد.