دتکتورهای گاز به‌عنوان یکی از مهم‌ترین تجهیزات ایمنی در تأسیسات صنعتی، وظیفه هشدار به کارکنان در صورت نشت گازهای قابل اشتعال یا سمی را بر عهده دارند. هدف اصلی این دستگاه‌ها، پیشگیری از بروز حوادثی نظیر آتش‌سوزی، انفجار و آسیب به جان و مال است. نصب و جانمایی صحیح دتکتور گاز، گامی حیاتی در تضمین ایمنی و عملکرد بهینه تأسیسات به شمار می‌آید. در این مطلب، نکات کلیدی و تخصصی درباره نحوه انتخاب، طراحی و نصب دتکتورهای گاز را بررسی می‌کنیم.
اهمیت تعیین هدف نصب دتکتور گاز
یکی از اولین و مهم‌ترین مراحل در طراحی سیستم تشخیص گاز، تعیین دقیق هدف از نصب دتکتورها است. آیا هدف صرفاً هشدار به کارکنان است؟ یا قرار است به‌صورت خودکار سیستم‌های خاموش‌کننده یا تخلیه اضطراری فعال شوند؟ این هدف‌گذاری باعث می‌شود انتخاب نوع دتکتور، محل نصب و روش‌های واکنش در هنگام هشدار بهینه شود.
برای مثال، در مناطق ذخیره‌سازی گاز مایع، معمولاً منابع احتراق وجود ندارد و هدف فقط شناسایی و اعلام هشدار نشت است، اما در نواحی فرآیندی که منابع احتراق متعدد هستند، دتکتورها باید سریعاً باعث خاموش‌سازی سیستم‌ها و اقدامات حفاظتی شوند. بنابراین، طراحی سیستم باید بر اساس هدف کاربردی دقیق انجام شود و شامل تعیین مراحل واکنش کارکنان نیز باشد.
بیشتر بدانید: مکان‌های مناسب برای نصب دتکتور گاز و اهمیت جانمایی صحیح در ایمنی
بررسی ویژگی‌های شیمیایی و شرایط فرآیندی مواد
پس از تعیین هدف، لازم است اطلاعات دقیق درباره ویژگی‌های گاز یا ماده‌ای که باید شناسایی شود، جمع‌آوری گردد. این اطلاعات شامل:
- نوع گاز یا ماده قابل اشتعال: مشخص کردن اینکه گاز به صورت بخار یا مایع است و چه ویژگی‌هایی مانند نقطه اشتعال، دامنه اشتعال‌پذیری و نقطه جوش دارد.
- شرایط فرآیندی: دما، فشار و میزان جریان ماده در محل نصب دتکتور اهمیت ویژه دارد. مثلاً گازی که در دمای پایین نقطه اشتعال نشت می‌کند، خطر کمتری دارد نسبت به گازی که در دمای بالاتر از نقطه اشتعال خارج شود.
- ماهیت نشت: میزان نشت احتمالی، اندازه دهانه نشتی و موقعیت آن در تجهیزات.
این اطلاعات به مهندسان امکان می‌دهد مدل‌سازی دقیقی از پراکندگی گاز انجام دهند و محل‌های بهینه نصب دتکتورها را تعیین کنند.
انتخاب و تحلیل سناریوهای نشت گاز
بررسی تمام شرایط احتمالی نشت از اهمیت بالایی برخوردار است. البته، باید بر نشت‌های محتمل و قابل مدیریت تمرکز کرد و سناریوهای بسیار نادر و شدید مانند انفجار کامل مخزن را معمولاً در طراحی دتکتور دخیل نکرد.
نمونه‌هایی از خرابی‌های رایج که باید در نظر گرفته شوند عبارت‌اند از:
- خرابی آب‌بند پمپ یا کمپرسور
- شکست فلنج‌ها یا اتصالات لوله‌کشی
- پارگی یا نشتی در اتصالات ابزار دقیق
- خرابی شیلنگ‌ها و اتصالات انعطاف‌پذیر
بررسی دقیق این موارد و تعیین محل‌های نشت محتمل به تحلیل بهتر و مدل‌سازی دقیق‌تر کمک می‌کند.
ملاحظات هواشناسی و شرایط محیطی
شرایط جوی، شامل جهت و سرعت باد غالب، آشفتگی جو و دما، تأثیر مستقیم بر پراکندگی گاز نشت‌شده دارد. انتخاب پارامترهای بدترین شرایط آب و هوایی که می‌تواند در محل رخ دهد، ضروری است تا دتکتورها در سخت‌ترین شرایط هم قادر به تشخیص نشت باشند.
به عنوان مثال، حتی اگر جهت باد غالب مشخص باشد، احتمال وزش باد از جهت مخالف نیز وجود دارد که باید در تعیین محل دتکتورها لحاظ شود تا احتمال شناسایی نشت افزایش یابد.
مدل‌سازی نشت و پراکندگی گاز
با جمع‌آوری تمام داده‌های مرتبط، می‌توان از نرم‌افزارهای مدل‌سازی پراکندگی گاز استفاده کرد تا پیش‌بینی دقیقی از وسعت و شدت ابر گاز قابل اشتعال داشته باشیم. مدل‌های پراکندگی، نرخ نشت، حالت ماده (بخار، مایع یا فوران‌کننده) و تأثیر دمای محیط را در نظر می‌گیرند.
برخی از نرم‌افزارهای رایج در این حوزه عبارت‌اند از:
- SuperChems®
- CHARM®
- ARCHIE، DEGADIS، CAMEO و SLAB (نرم‌افزارهای متن‌باز)
این ابزارها کمک می‌کنند تا نقاطی که بیشترین خطر نشت و پراکندگی را دارند، شناسایی و دتکتورها در آن‌ها جانمایی شوند.
بیشتر بدانید: چیدمان دتکتور شعله در صنعت نفت و گاز
تعیین محل نصب دتکتورها و معیارهای کلیدی
معیارهای نصب دتکتور معمولاً بر اساس تشخیص نشت پیش از تشکیل ابر قابل انفجار تعریف می‌شوند. برای مثال، تشخیص غلظت ۲۰ درصد حد انفجار پایین (LEL) یک معیار معمول است که هشدار را قبل از رسیدن به شرایط بحرانی می‌دهد.
در مناطق فرآیندی که احتمال اشتعال بالاست و تجهیزات نزدیک به هم هستند، حساسیت دتکتورها باید بیشتر باشد و نصب در نقاط کلیدی با پوشش کامل انجام شود. در مقابل، در مناطق ذخیره‌سازی به دلیل وجود منابع احتراق کمتر و ساختار بازتر، ممکن است معیارهای نصب کمتر سخت‌گیرانه باشد.
نکته مهم در جانمایی دتکتورها این است که آن‌ها در نقاطی نصب شوند که در معرض گاز نشت‌شده قرار گیرند و از موانع فیزیکی یا جریان هوا که می‌تواند گاز را منحرف کند، دور باشند.
اجزای سیستم دتکتور گاز و نحوه عملکرد
سیستم دتکتور گاز معمولاً شامل:
- دتکتورهای گاز: که وظیفه شناسایی گاز را دارند.
- مانیتورهای نمایش‌دهنده: برای نمایش غلظت و وضعیت سیستم.
- آلارم‌های صوتی و نوری: برای هشدار به کارکنان.
- ارتباط با سیستم‌های کنترل فرآیند: جهت فعال‌سازی اقدامات حفاظتی خودکار.
این سیستم‌ها معمولاً در دو سطح هشدار طراحی می‌شوند: سطح اول (۲۰ درصد LEL) که هشدار اولیه است و سطح دوم (۴۰ درصد LEL) که باعث فعال‌سازی اقدامات اضطراری مانند خاموش‌کردن تجهیزات می‌شود.
انواع دتکتورهای گاز: نقطه‌ای و بیم (Beam)
دتکتور نقطه‌ای
- عملکرد بر اساس مهره کاتالیستی گرم‌شونده است که در حضور گاز قابل اشتعال، تغییر دما و مقاومت الکتریکی دارد.
- مناسب برای پایش مکان‌های خاص و دقیق.
- ارزان‌تر و ساده‌تر اما نیازمند نگهداری و کالیبراسیون مکرر.
- حساس به مسمومیت توسط برخی ترکیبات مانند سیلیکون.
دتکتور نوع بیم
- عملکرد بر اساس جذب تابش مادون قرمز توسط هیدروکربن‌ها است.
- می‌تواند در فاصله‌های طولانی (تا ۱۰۰ متر) گاز را تشخیص دهد.
- مناسب برای پوشش مناطق وسیع یا چندین نقطه نشت در یک خط.
- کمتر نیاز به نگهداری اما پرهزینه‌تر در تعمیرات.
- نیازمند دید مستقیم بین فرستنده و گیرنده یا آینه بازتابنده.
ترکیب استفاده از هر دو نوع دتکتور می‌تواند بهترین نتیجه را برای پوشش کامل تأسیسات فراهم کند.
بیشتر بدانید: طراحی چیدمان دتکتور شعله؛ رویکرد نوین در ۲۰۲۵
نتیجه‌گیری و جمع‌بندی
برای طراحی یک سیستم دتکتور گاز کارآمد و مطمئن، باید ابتدا هدف از نصب سیستم به وضوح تعریف شود، سپس با استفاده از داده‌های دقیق فرآیندی و محیطی، سناریوهای نشت محتمل شناسایی و مدل‌سازی پراکندگی انجام گیرد. این مدل‌سازی به تعیین محل بهینه نصب دتکتورها کمک می‌کند تا هشدار به موقع و دقیق فراهم شود.
انتخاب نوع دتکتور و نصب آن‌ها باید براساس ویژگی‌های ماده مورد نظر، شرایط فرآیندی و محیطی، و الزامات ایمنی صورت گیرد. سیستم‌های دتکتور گاز مؤثر می‌توانند جان کارکنان، تجهیزات و محیط زیست را محافظت کنند و از خسارات جبران‌ناپذیر جلوگیری نمایند.
در نهایت، همواره به‌روزرسانی و نگهداری منظم سیستم‌های تشخیص گاز ضروری است تا در شرایط اضطراری به‌درستی عمل کنند و ایمنی تأسیسات تضمین شود.
