بازرسی، آزمایش، نگهداری و شارژ مجدد سیستم‌های حفاظت در برابر حریق

هدف این راهنما ارائه اطلاعات در مورد نصب صحیح بیم دتکتورهای دود در کاربردهای حفاظت از جان و مال است. این راهنما به طور خلاصه اصول عملکرد بیم دتکتورها، الزامات طراحی آنها و کاربردهای عملی آنها به عنوان بخشی از سیستم اعلام حریق را شرح می‌دهد.

بیم دتکتورها می‌توانند اجزای مهمی از یک سیستم اعلام حریق با طراحی مناسب باشند. قابلیت‌های منحصر به فرد آنها این امکان را فراهم می‌کند تا بسیاری از مشکلات و محدودیت‌های دتکتورهای نقطه‌ای و سیستم‌های مکنده در برخی کاربردها را برطرف کنند. این راهنما برای کمک به درک قابلیت‌ها و محدودیت‌های بیم دتکتورها و تفاوت آنها با دتکتورهای نقطه‌ای تهیه شده است.

توجه: این سند تنها به عنوان یک راهنمای کلی برای کاربرد بیم دتکتورها در نظر گرفته شده است. همیشه باید به الزامات و دستورالعمل‌های نصب سازنده دتکتور و استانداردهای محلی مراجعه شود.

 

**دتکتورهای دود مکنده**

هوا از طریق شبکه‌ای از لوله‌ها مکیده می‌شود تا دود تشخیص داده شود. دود وارد محفظه نمونه‌برداری می‌شود که با تشخیص نور پراکنده‌شده توسط ذرات دود معلق در هوا، وجود آنها را شناسایی می‌کند.

 

**بیم دتکتور دود نوری (بیم)**

یک دتکتور آتش که از پرتو نور (معمولاً مادون قرمز) استفاده می‌کند و آن را در یک فضای باز منتشر می‌نماید تا دود ناشی از آتش اولیه را نظارت کند. دو نوع اصلی بیم دتکتور وجود دارد:

– **انتهایی به انتهایی:** فرستنده و گیرنده در دو انتهای ناحیه تحت حفاظت نصب می‌شوند.

– **بازتابی:** فرستنده و گیرنده در یک محفظه واحد نصب شده‌اند و پرتو به یک بازتابنده ویژه هدایت می‌شود که در انتهای مقابل ناحیه تحت حفاظت قرار دارد.

 

**فرستنده (معروف به پرتاب‌کننده، TX)**

این دستگاه در سیستم بیم دتکتور انتهایی به انتهایی با یک گیرنده اختصاصی جفت می‌شود و سیگنال نوری را در ناحیه تحت حفاظت منتشر می‌کند. فرستنده می‌تواند به صورت یکپارچه با گیرنده در یک واحد ترکیب شود.

 

گیرنده (معروف به حسگر، RX)
این دستگاه در سیستم بیم دتکتور دود نوع انتهایی به انتهایی با یک فرستنده اختصاصی جفت می‌شود و سطح سیگنال نور دریافت‌شده پس از عبور از ناحیه تحت حفاظت را نظارت می‌کند.

کنترلر
این قطعه از سیستم بیم دتکتور دود نوری است که به مهندس اعلام حریق یا فرد صلاحیت‌دار اجازه می‌دهد تنظیمات، پیکربندی و عیب‌یابی بیم‌ها را در سطح زمین انجام دهد و نیاز به استفاده از تجهیزات دسترسی در ارتفاع را برطرف می‌کند.

محدوده بیم
این فاصله کلی بین فرستنده و گیرنده بیم در دتکتورهای نوع انتهایی به انتهایی و فاصله بین فرستنده/گیرنده تا بازتابنده در دتکتورهای بازتابی است.

این محدوده معمولاً به صورت ‘A تا B’ بیان می‌شود که در آن:

• A حداقل محدوده عملیاتی (از ۰ متر)
• B حداکثر محدوده عملیاتی (از ۰ متر) است.

مثال: محدوده ۵ تا ۱۰۰ متر به این معنی است که بیم می‌تواند در فاصله حداقل ۵ متر و حداکثر ۱۰۰ متر به درستی عمل کند.

**پوشش دتکتور**

پوشش دتکتور به ناحیه‌ای گفته می‌شود که در آن دتکتور قادر به تشخیص مؤثر آتش‌سوزی در حال وقوع است. این ناحیه بر اساس استانداردهای محلی و بین‌المللی تعریف می‌شود و معمولاً به صورت عرضی یا مدور از مرکز دتکتور محاسبه می‌گردد.

 

**جبران انحراف (دریفت)**

این قابلیت به دتکتور اجازه می‌دهد به صورت خودکار موقعیت و/یا سیگنال ارسالی را تنظیم کند تا همترازی بهینه حفظ شود. این ویژگی با محدودیت‌هایی طراحی شده تا:

– توانایی تشخیص آتش‌های با رشد کند (آتش‌های کم‌دود) حفظ شود

– اثرات تجمع آلودگی روی سطوح دتکتور خنثی گردد

– جابجایی‌های جزئی ساختمان جبران شود

 

**منشور (بازتابنده)**

این قطعه در بیم‌های بازتابی استفاده می‌شود. ویژگی بازتاب بالای آن امکان بازگرداندن نور به منبع نور و حسگر مجاور را حتی در مسافت‌های طولانی فراهم می‌کند. با استفاده از آرایه‌ای از منشورها می‌توان به بردهای تا ۱۲۰ متر دست یافت.

 

**تیرگی (ابسکیوریشن)**

تیرگی مقدار کاهش شدت نور در اثر وجود ذرات یا مواد نیمه‌شفاف در مسیر بیم است. این مقدار معمولاً به صورت درصد یا کاهش دسی‌بل (dB) بیان می‌شود و معیاری برای تشخیص دود محسوب می‌گردد.

 

**حساسیت**

توانایی دتکتور دود در واکنش به سطح معینی از دود. این ویژگی در بیم دتکتورها معمولاً قابل تنظیم است.

 

**دتکتور نقطهای**

دستگاهی که آتش اولیه را در یک نقطه مشخص تشخیص میدهد و معمولاً از فناوری تشخیص دود نوری یا یونیزاسیون و یا تشخیص حرارت استفاده میکند. محدوده پوشش دتکتور نقطهای توسط استانداردهای محلی یا ملی تعریف میشود.

 

**لایهبندی (استراتیفیکیشن)**

پدیدهای که هنگام گرمتر بودن دود از هوای اطراف رخ میدهد، به طوری که دود تا رسیدن به دمای برابر با هوای اطراف بالا میرود و سپس متوقف میشود.

 

**چه کسانی باید این راهنما را مطالعه کنند؟**

در صورتی که یکی از موارد زیر در مورد شما صدق میکند، این راهنما برای شما مفید خواهد بود:

– شما مسئول طراحی یا مشخص کردن سیستمهای تشخیص حریق هستید

– مسئول سیستم حفاظت از حریق ساختمان هستید

– مسئول ایمنی آتش (مارشال آتش) در محل کار خود هستید

– قصد نصب بیم دتکتور دود یا سایر سیستمهای تشخیص دود را دارید

– در حوزه ارزیابی ریسک حفاظت از حریق فعالیت میکنید

– در پشتیبانی یا فروش سیستمهای تشخیص حریق نقش دارید

– در خدمات آتشنشانی و نجات فعالیت میکنید

 

**توجه:** این راهنما تنها راهنمای کلی ارائه میدهد. شما باید مقررات محلی و ملی و همچنین مشخصات فنی سازنده را برای دتکتورهای خاص نیز بررسی کنید

**بیم دتکتور دودی اعلام حریق چیست؟**

 

رایج‌ترین نوع دتکتور دود، **دتکتور نقطهای دودی** است. این دستگاه شامل یک پرتو نور مادون قرمز است که درون محفظه‌ای کوچک در بدنه دستگاه تابیده می‌شود. هنگام ورود دود به محفظه از طریق منافذ بدنه، پرتو نور تحت تأثیر قرار گرفته و دستگاه را به حالت هشدار می‌برد.

 

**بیم دتکتورهای دودی اعلام حریق** بر همین اصل کار می‌کنند، با این تفاوت که پرتو نور در فضای باز ساختمان منتشر می‌شود. این سیستم به‌طور مؤثر کل فضای ساختمان را به یک محفظه تشخیص دود تبدیل می‌کند که امکان شناسایی دود در طول مسیر پرتو را فراهم می‌نماید.

 

**نحوه عملکرد بیم دتکتور دودی اعلام حریق**

سیستم تشخیص دود با پرتو نوری به این صورت عمل می‌کند:

1. **تشکیل پرتو نامرئی**: یک پرتو مادون قرمز نامرئی بین فرستنده و گیرنده برقرار می‌شود.
2. **تأثیر دود بر پرتو**: هنگام عبور دود از مسیر پرتو، ذرات جامد و قطرات مایع موجود در دود باعث پراکندگی و انعکاس فوتون‌های نور می‌شوند.
3. **کاهش شدت نور**: این پراکندگی منجر به کاهش شدت نور در سمت مقابل ابر دود می‌گردد.
4. **تشخیص و هشدار**: سیستم این کاهش شدت نور (که به عنوان تیرگی شناخته می‌شود) را تشخیص داده و آن را به عنوان علامت وجود آتش تفسیر می‌کند.

 

**مزایای کلیدی:**

– پوشش گسترده‌تر نسبت به دتکتورهای نقطهای

– حساسیت تنظیم‌پذیر برای تشخیص دود

– مناسب برای فضاهای بزرگ و سقف‌های بلند

انواع بیم دتکتورهای موجود چیست؟

دو نوع پیکربندی اصلی برای بیم دتکتورها وجود دارد:

و یا رفلکتوری و انتها به انتها**بازتابشی** و **انتهایی**.

هر دو شامل یک فرستنده (T) (منبع نور) و یک گیرنده (R) (دتکتور) هستند.

**نصب و نگهداری**

بیم دتکتورهای بازتابشی نصب و نگهداری آسان‌تر و کم‌هزینه‌تری نسبت به نوع انتهایی دارند، زیرا تنها به کابل‌کشی الکتریکی در یک سمت فضای تحت حفاظت نیاز است و تنها یک دستگاه برای تمیزکاری و نگهداری در زمان سرویس وجود دارد.

 

**ترازکردن**

معمولاً ترازکردن بیم بازتابشی ساده‌تر است، زیرا تنها یک قطعه تجهیز در یک انتهای بیم نیاز به تنظیم دارد (معمولاً بازتابنده قابل تنظیم نیست)، درحالی که دتکتورهای انتهایی نیاز به تنظیم در هر دو انتهای بیم دارند.

 

**فضای مورد نیاز بیم**

بیم بازتابشی با عبور از فضای بازگشتی از بازتابنده، واگرا می‌شود و بنابراین فضای بیشتری اشغال می‌کند. درحالی که یک بیم انتهایی می‌تواند از فاصله‌ای باریک‌تر عبور کند

تفاوت آن‌ها با سایرین چیست؟
دتکتورهای دود نقطه‌ای، همان‌طور که از نامشان پیداست، دود را در فاصله‌های بسیار کوتاه و با استفاده از یک محفظه درون خود دتکتور شناسایی می‌کنند. برخی مدل‌ها از اصل پراکندگی نور استفاده می‌کنند، جایی که وجود دود جهت پرتو نور را تغییر می‌دهد تا توسط یک فوتودیود تشخیص داده شود. مدل‌های دیگر تغییر در ویژگی‌های الکتریکی هوای داخل دتکتور را که ناشی از وجود دود است، شناسایی می‌کنند.

دتکتورهای دود مکنده، هوا را از طریق شبکه‌ای از نقاط نمونه‌برداری متصل به سیستم لوله‌کشی به یک محفظه حسگر می‌کشند. تشخیص دود در این سیستم‌ها بر اساس اصول مشابه دتکتورهای نقطه‌ای انجام می‌شود.

مهم‌ترین تفاوت بین این فناوری‌ها، نحوه پایش منطقه تحت حفاظت است.

نحوه نصب صحیح بیم دتکتورهای نوری
رعایت دستورالعمل‌های زیر عملکرد بهینه دتکتورها را تضمین کرده و از خطاها و هشدارهای کاذب جلوگیری می‌کند:

نصب بر سطوح سازه‌ای مستحکم:
فرستنده/گیرنده/بازتابنده را بر بخش‌های سازه‌ای ثابت ساختمان نصب کنید که حداقل جابجایی ناشی از تغییرات دما، ارتعاش یا نشست را تجربه می‌کنند. از دتکتورهای دارای قابلیت تنظیم مجدد خودکار برای جبران جابجایی‌های طولانی‌مدت ساختمان استفاده نمایید.

انتخاب نوع مناسب بیم برای نصب:
اگر فضای تحت حفاظت برای یک بیم واحد بیش‌ازحد طولانی است، از آرایش‌های پشت‌به‌پشت، رو‌به‌پشت یا رو‌به‌رو استفاده کنید. یا از دتکتورهای مجهز به فازبندی پویا بیم برای جلوگیری از تداخل بیم‌ها و حذف نیاز به محافظ اضافی بهره ببرید.

تضمین خط دید واضح برای بیم:
از سطوح براق در مسیر بیم اجتناب کنید و در دتکتورهای بازتابشی این سطوح را حداقل یک متر از مرکز بیم دور نگه دارید (این فاصله در دتکتورهای انتهایی می‌تواند کمتر باشد).

همراستایی صحیح بیم:
از دتکتورهای دارای شاخص‌های همترازی مؤثر یا روال‌های تراز خودکار استفاده کنید تا از راه‌اندازی بیم‌های ناهمتراز جلوگیری شود.

چیدمان بهینه بیم‌ها برای پوشش فضایی مطلوب:
بیم‌ها می‌توانند بدون ایجاد سیگنال‌های ناخواسته در گیرنده‌ها، یکدیگر را قطع کنند.

اجتناب از نور مستقیم خورشید:
در صورت اجتناب‌ناپذیری (مثلاً در آتریوم‌های شیشه‌ای)، از دتکتورهای دارای الگوریتم‌های جبران نور برای تنظیم تغییرات سطح نور محیط استفاده کنید.

تعیین وظایف/فواصل نگهداری مناسب:
میزان آلودگی نوری ناشی از گردوغبار یا تعریق را با بررسی سطوح نزدیک به دتکتورها ارزیابی کنید. آستانه هشدار را متناسب با سطح آلودگی احتمالی تنظیم نمایید. از دتکتورهای دارای الگوریتم‌های پایش و تنظیم بهره برای جبران تغییرات تدریجی سیگنال استفاده کنید. برنامه‌ای برای تمیزکاری دوره‌ای اجزای نوری تعیین نمایید.

تنظیمات مناسب سیستم:
مشخصه تأخیر تا خطا را متناسب با عملیات ساختمان پیکربندی کنید (مثلاً برای تحمل انسدادهای موقت بیم توسط ماشین‌آلات). اگر تغییرات عملیاتی مکرر است، یک کنترلر سطح پایین نصب کنید تا تنظیمات به‌راحتی بهینه شوند. از دتکتورهای پیشرفته‌ای که روند شدت بیم را پایش می‌کنند، برای تفکیک آتش واقعی از اثرات دیگر استفاده نمایید

جلوگیری از نشستن پرندگان:
در صورت لزوم، تمهیداتی برای ممانعت از نشستن پرندگان روی دتکتورها و انسداد احتمالی بیم بیندیشید

 

ثبت گزارش سیستم:
بیم دتکتورها تجهیزات ایمنی حیاتی هستند. مستندسازی نصب برای نگهداری آینده و اطمینان از ایمنی و صحت نصب ضروری است.

آرایش‌های نصب

برای نصب بیم دتکتورهای نوری، آرایش‌های مختلفی وجود دارد که بسته به شرایط محیط و نیازهای حفاظتی می‌توان از آنها استفاده کرد:

1. آرایش انتهایی (End-to-End):
   • فرستنده (T) و گیرنده (R) در دو طرف فضای تحت حفاظت نصب می‌شوند.
   • مناسب برای فضاهای با مسیر مستقیم و بدون مانع.
2. آرایش بازتابشی (Reflective):
   • فرستنده/گیرنده (TR) در یک سمت و بازتابنده (Reflector) در سمت مقابل نصب می‌شود.
   • مناسب برای مکان‌هایی که کابل‌کشی به سمت مقابل دشوار است.
3. آرایش پشت‌به‌پشت (Back-to-Back):
   • دو دتکتور به صورت پشت‌به‌هم نصب شده و هر کدام فضای مجاور را پوشش می‌دهند.
   • برای فضاهای بزرگ با نیاز به پوشش چندمنطقه.
4. آرایش رو‌به‌پشت (Face-to-Back):
   • فرستنده یک دتکتور به گیرنده دتکتور دیگر نشانه‌گیری می‌کند.
   • جهت پوشش‌دهی زوایای خاص یا فضاهای نامنظم.
5. آرایش رو‌به‌رو (Face-to-Face):
   • فرستنده و گیرنده دو دتکتور به صورت مستقیم به هم نشانه‌گیری می‌کنند.
   • برای افزایش حساسیت در مناطق حساس.

انتخاب آرایش مناسب به عواملی مانند ابعاد فضای تحت پوشش، موانع فیزیکی، سهولت نصب و هزینه‌های نگهداری بستگی دارد.

**توصیه‌های استاندارد (BS 5839 بخش 1)**

 

استاندارد **BS 5839 Part 1** راهنمایی برای **طراحی، نصب، راه‌اندازی و نگهداری** سیستم‌های تشخیص خودکار حریق در ساختمان‌های غیرمسکونی ارائه می‌دهد. برخی از توصیه‌های کلیدی مربوط به **بیم دتکتورهای نوری** به شرح زیر است:

 

*(این مطالب صرفاً جهت راهنمایی کلی است. برای اطلاعات دقیق‌تر به متن استاندارد مراجعه کنید.)*

 

### **ارتفاع نصب دتکتورها**

– بیم دتکتورها باید **تا حد امکان نزدیک به سقف** نصب شوند تا از تجمع و گسترش دود (Smoke Plume) در زمان آتش‌سوزی بهره‌برداری کنند.

– **حداکثر ارتفاع قابل پوشش** توسط یک دتکتور به دو عامل بستگی دارد:

1. **تخت بودن یا نبودن سقف**
2. **حساسیت دتکتور**

 

**راهنمای ارتفاع بر اساس حساسیت:**

– **حساسیت معمولی** (Normal Sensitivity):

– آستانه هشدار دتکتور >35% تضعیف سیگنال

– مناسب برای فضاهای با ارتفاع استاندارد.

 

– **حساسیت افزایش‌یافته** (Enhanced Sensitivity):

– آستانه هشدار دتکتور ≤35% تضعیف سیگنال

– در فضاهای بلندتر، **تشخیص مکمل (Supplementary Detection)** در ارتفاع پایین‌تر نیز توصیه می‌شود (به بخش *«فاصله افقی دتکتورها»* مراجعه کنید).

 

—

 

### **ملاحظات اضافی برای فضاهای بلند:**

– در محیط‌های با ارتفاع زیاد، ممکن است نیاز به **نصب دتکتورهای اضافی در سطوح پایین‌تر** باشد تا از پوشش بهینه اطمینان حاصل شود.

– در سقف‌های غیرتخت (مانند سقف‌های شیبدار یا قوسی)، محاسبه ارتفاع نصب باید با دقت بیشتری انجام شود.

 

*(برای جزئیات فنی بیشتر، از جمله جدول‌های دقیق ارتفاع و فاصله، به استاندارد BS 5839 Part 1 مراجعه نمایید.)*

بیم دتکتورها را می‌توان در ارتفاعی بسیار بیشتر از دتکتورهای نقطه‌ای (حداکثر ۱۰.۵ متر) نصب کرد، زیرا طول بیشتر فضای تحت حفاظت، مشکل تشخیص چگالی کمتر دود را هنگام پراکندگی آن جبران می‌کند

در برخی مکان‌ها مانند آتریوم‌ها یا زیر نورگیرها، نصب بیم‌ها در نزدیکی حداکثر فاصله مجاز زیر سقف ایمن‌تر است تا بتوانند لایه‌های دود طبقه‌بندی شده‌ای را که به سقف نمی‌رسند تشخیص دهند.

فاصله از سطوح عمودی

دتکتورها باید حداقل 0.5 متر فاصله از موارد زیر داشته باشند:

• نزدیک‌ترین دیوار عمودی؛
• هر سطح نصب‌شده روی سقف (مانند تیر یا کانال) که بیش از 10% از ارتفاع کل سقف به داخل فضا پیش‌آمدگی دارد؛
• هر سطح نصب‌شده روی کف که کمتر از 300 میلی‌متر به سقف نزدیک شده است

• فاصله افقی بیم دتکتورها
  در ارتفاع سقف، حداکثر فاصله افقی بین هر نقطه و بخشی از یک بیم باید ۷.۵ متر باشد

• همین محدودیت ۷.۵ متری برای دتکتورهای نقطه‌ای و دتکتورهای مکنده دود نیز اعمال می‌شود که این موضوع مزیت آشکاری برای بیم دتکتور در فضاهای بزرگ فراهم می‌کند، زیرا پوشش‌دهی بسیار کارآمدتری دارد.
  در مثال نشان داده شده برای یک سطح به مساحت ۱۲۶۰ متر مربع، ۲ بیم دتکتور کافی است، در حالی که ۱۲ دتکتور نقطه‌ای یا نقاط نمونه‌برداری مکنده مورد نیاز است
• بیم دتکتورهایی که در رأس سقف‌های شیب‌دار نصب می‌شوند، به دلیل اثر «هدایت‌کنندگی» سقف، می‌توانند مناطق افقی وسیع‌تری را پوشش دهند.
  فاصله را به ازای هر ۱ درجه شیب سقف، ۱٪ افزایش دهید تا حداکثر افزایش ۲۵٪ حاصل شود (که حداکثر فاصله ۹.۳۸ متر خواهد بود)

استفاده از تشخیص تکمیلی برای ساختمان‌هایی با سقف‌های بسیار بلند توصیه می‌شود. این کار می‌تواند تشخیص زودتر حریق را فراهم کند و از اثر لایه‌بندی جلوگیری نماید.

محدودیت‌های فاصله افقی در این حالت کمتر از فاصله در ارتفاع سقف است، زیرا در بالای حجم تحت حفاظت، سطحی وجود ندارد که از پراکندگی ستون دود جلوگیری کند.

چه ابزاری برای نصب آن نیاز دارید؟
دستورالعمل‌های نصب، تراز کردن و آزمایش بیم دتکتور اعلام حریق بسته به مدل و سازنده متفاوت است، بنابراین باید دستورالعمل‌های ارائه‌شده همراه با سیستم خود را دنبال کنید. با این حال، ابزارها و تجهیزات زیر هنگام نصب هر نوع سیستم تشخیص مفید هستند:

ابزارهای لازم برای نصب دتکتورها روی سازه ساختمان:
دریل، پیچ‌گوشتی چهارسو و دوسو و غیره.

کیت راه‌اندازی و آزمایش: این کیت از تأمین‌کننده شما قابل تهیه است و شامل تمام ابزارهای لازم برای آزمایش دتکتور در برابر حریق و خطا می‌باشد.

مولتی‌متر و سیم‌های آزمایش: برای بررسی منبع تغذیه ورودی هنگام عیب‌یابی.

بالابر قیچی‌شو یا سایر تجهیزات دسترسی در ارتفاع: برای نصب دتکتورها استفاده می‌شود. همچنین میله‌های دسترسی برای آزمایش دتکتورها پس از نصب مفید هستند، زیرا در وقت صرفه‌جویی کرده و از نیاز به کار در ارتفاع جلوگیری می‌کنند.

الزامات نگهداری برای بیم دتکتور اعلام حریق چیست؟
برای حفظ عملکرد دتکتورها، به صورت دوره‌ای مراحل زیر را انجام دهید (فاصله زمانی این کار بستگی به میزان تمیزی محیط عملکرد دارد):

۱. دتکتورها را از پنل کنترل سیستم اعلام حریق جدا کنید.
۲. اجزای نوری (فرستنده/گیرنده/بازتاب‌دهنده) را با یک پارچه نرم و بدون پرز تمیز کنید.
۳. دتکتورها را مجدداً تراز کنید تا از بهینه بودن سطح سیگنال اطمینان حاصل شود.
۴. دتکتورها را به پنل کنترل سیستم اعلام حریق متصل کنید.
۵. دتکتورها را آزمایش کنید (این معمولاً شامل مسدود کردن بیم در محل گیرنده است).

کجا می‌توان آن‌ها را نصب کرد؟
فاصله‌های طولانی و بدون مانع:
– انبارها
– آشیانه هواپیما
– ترمینال‌های فرودگاه
– مراکز ورزشی
– چاه‌های آسانسور

ساختمان‌های بلند
– تأسیسات تولیدی
– ترمینال‌های فرودگاه
– آشیانه‌های هواپیما
– کلیساها
– آتریوم‌ها

دسترسی محدود
– پایانه‌های حمل‌ونقل عمومی
– ترمینال‌های فرودگاه
– ساختمان‌های دولتی
– سایت‌های تولیدی

تعداد محدود دتکتورها قابل قبول است
– ملاحظات معماری (ساختمان‌های باستانی، سبک‌های مدرن مینیمالیستی)
– نصب روی سقف امکان‌پذیر نیست (آتریوم‌ها، سقف‌های شیشه‌ای)
– دفاتر با پلان باز
– تشخیص غیر ملموس و نامحسوس مطلوب است (نگارخانه‌های هنری، موزه‌ها، کتابخانه‌ها)

فضاهای انفجاری
– تجهیزات الکترونیکی می‌توانند در محفظه‌های ضد انفجار مهر و موم شوند.
– کنترلر سطح پایین در ناحیه‌ای ایمن و دور از محل خطر برای پایش سیستم قرار می‌گیرد.

آیا می‌دانستید؟
بیم دتکتورهای اعلام حریق تنها قادر به محافظت از فضاها به صورت افقی نیستند. این دتکتورها با موفقیت برای محافظت از نصب‌های عمودی مانند چاه‌های آسانسور نیز استفاده شده‌اند، جایی که تنها یک یا دو دتکتور برای محافظت از چندین طبقه نصب و نگهداری می‌شود، به جای تعداد بسیار بیشتری از دتکتورهای نقطه‌ای.

---

فصل ۹ سیستم‌های دریایی
9.1 تعاریف ویژه

9.2 کلیات
9.2.1* شرح کلی
این فصل، اصلاحات لازم برای سیستم‌های دریایی را بیان می‌کند.
9.2.2 کلیه الزامات دیگر این استاندارد، مگر آنکه در این فصل به‌صورت خاص تغییر یافته باشند، برای سیستم‌های دریایی نیز اعمال می‌شوند.

9.3 الزامات سیستم
9.3.1 اجزاء
اجزای سیستم باید به‌طور خاص برای کاربرد دریایی سیستم‌های دی‌اکسید کربن لیست یا تأیید شده باشند.

9.3.2 دستورالعمل‌های بهره‌برداری
9.3.2.1 دستورالعمل‌های بهره‌برداری از سیستم باید در مکان واضحی در نزدیکی تمامی کنترل‌های دستی و در اتاق ذخیره‌سازی دی‌اکسید کربن قرار داده شوند.
9.3.2.2 برای سیستم‌هایی که ذخیره‌سازی دی‌اکسید کربن در داخل فضای حفاظت‌شده قرار ندارد، دستورالعمل‌ها باید شامل نموداری باشند که محل کنترل اضطراری را در صورت عدم عملکرد کنترل‌های عادی نشان دهد.

9.3.3 فعال‌سازی
9.3.3.1* در فضاهایی با حجم بیش از ۶۰۰۰ فوت مکعب (۱۷۰متر مکعب)، فعال‌سازی خودکار سیستم دی‌اکسید کربن مجاز نمی‌باشد.
9.3.3.2* فعال‌سازی خودکار برای فضاهایی با حجم ۶۰۰۰ فوت مکعب (۱۷۰ متر مکعب) یا کمتر، در صورتی مجاز است که الزامات بندهای 9.3.3.2.1 تا 9.3.3.2.4 رعایت شوند.

9.3.3.2.1 مسیر خروج افقی از محفظه ماشین‌آلات به عرشه باز باید فراهم شود.
9.3.3.2.2 محفظه باید در زمان عملکرد تجهیزات بدون حضور نفر باشد.
9.3.3.2.3 زمانی که افراد در داخل محفظه حضور دارند، سیستم باید در وضعیت قفل قرار گیرد.
9.3.3.2.4 فعال‌سازی خودکار سیستم نباید با ناوبری ایمن کشتی تداخل داشته باشد.

9.3.3.3 برای عملکرد دستی، باید دو شیر جداگانه برای تخلیه دی‌اکسید کربن در هر فضای محافظت‌شده فراهم شود.
9.3.3.3.1 یکی از شیرها باید تخلیه از مخزن دی‌اکسید کربن را کنترل کند.
9.3.3.3.2 شیر دوم باید تخلیه دی‌اکسید کربن به فضای محافظت‌شده را کنترل کند.
9.3.3.3.3 برای سیستم‌هایی که حداکثر ۱۳۶ کیلوگرم دی‌اکسید کربن ذخیره دارند، تنها یک شیر برای آزادسازی سیستم کافی است، به شرطی که فضای محافظت‌شده معمولاً بدون نفر بوده و دارای مسیر خروج افقی باشد.

9.3.3.4 کنترل‌ها
9.3.3.4.1 برای هر یک از شیرهای مورد نیاز در بند 9.3.3.3 باید یک کنترل دستی جداگانه فراهم گردد.
9.3.3.4.2 یک مجموعه کنترل باید در خارج از حداقل یکی از مسیرهای اصلی خروج از هر فضای محافظت‌شده قرار گیرد.

9.3.3.5 علاوه بر کنترل‌های دستی مورد نیاز در 9.3.3.4، هر یک از شیرهای ذکر شده در 9.3.3.3 باید دارای کنترل اضطراری دستی مخصوص به خود باشند.

9.3.3.6 جعبه آزادسازی
9.3.3.6.1 کنترل‌های مربوط به شیرهای مورد نیاز در 9.3.3.4 باید درون یک جعبه آزادسازی قرار گیرند که به‌وضوح برای فضای محافظت‌شده شناسایی شده باشد.
9.3.3.6.2 اگر جعبه حاوی کنترل‌ها قفل‌شده باشد، کلید آن باید در یک محفظه از نوع شیشه‌شکن در کنار جعبه و در مکانی مشخص قرار گیرد.

9.3.3.7 منبع نیرو
9.3.3.7.1 علاوه بر الزامات بند 4.3.3.2، آژیرهای هشدار قبل از تخلیه باید به‌گونه‌ای باشند که فقط به فشار دی‌اکسید کربن وابسته بوده و به منبع نیروی دیگری نیاز نداشته باشند.
9.3.3.7.2 تأخیر زمانی مورد نیاز طبق بند 4.5.6.2.2 باید حداقل ۲۰ ثانیه بوده و تنها به فشار دی‌اکسید کربن وابسته باشد.

9.3.4 ذخیره‌سازی دی‌اکسید کربن
9.3.4.1 ذخیره‌سازی دی‌اکسید کربن در فضاهای محافظت‌شده‌ای که معمولاً بدون نفر هستند، برای سیستم‌هایی با حداکثر ۱۳۶ کیلوگرم دی‌اکسید کربن و دارای عملکرد خودکار مجاز می‌باشد.
9.3.4.2 سیستم‌های با فشار پایین باید مجهز به دو واحد تبرید بوده و مطابق با مقررات 46 CFR 58.20 ساخته شوند.
9.3.4.3 زمانی که مخازن دی‌اکسید کربن خارج از فضای محافظت‌شده قرار دارند، باید در اتاقی نگهداری شوند که در مکانی ایمن و به‌راحتی قابل دسترس بوده و به‌طور مؤثر تهویه شود تا مخازن ماده اطفاء حریق در معرض دماهای محیطی تعیین‌شده در بند 4.6.5.5 قرار نگیرند.

9.3.4.3.1 دیوارها و عرشه‌های مشترک میان اتاق‌های نگهداری مخازن ماده اطفاء حریق و فضاهای محافظت‌شده باید با عایق ساختاری کلاس A-60 مطابق با استاندارد 46 CFR 72 محافظت شوند.
9.3.4.3.2 درها و سایر روش‌های بسته شدن هرگونه بازشو در این مرزها باید گازبند باشند.
9.3.4.3.3 اتاق‌های نگهداری مخازن ماده اطفاء حریق باید بدون نیاز به عبور از فضای محافظت‌شده قابل دسترسی باشند.
9.3.4.3.4 درب‌های ورودی باید به سمت بیرون باز شوند.
9.3.4.3.5 برای سیستم‌هایی که حداکثر ۱۳۶ کیلوگرم دی‌اکسید کربن ذخیره دارند، تنها یک شیر برای تخلیه سیستم کافی است، به شرطی که فضای محافظت‌شده معمولاً بدون نفر بوده و دارای مسیر خروج افقی باشد.

9.3.5 لوله‌کشی سیستم
9.3.5.1 در صورت نیاز، باید زهکش‌هایی برای تخلیه رطوبت جمع‌شده تعبیه شود.
9.3.5.2 لوله‌کشی دی‌اکسید کربن نباید دارای زهکش یا بازشویی در داخل بخش‌های مسکونی باشد.
9.3.5.3 لوله‌کشی دی‌اکسید کربن نباید برای هیچ منظور دیگری استفاده شود، مگر اینکه در سیستم‌های تشخیص دود از نوع نمونه‌برداری از هوا مورد استفاده قرار گیرد.

9.3.6 طراحی سیستم
طراحی سیستم باید با فصل‌های ۵ تا ۷ مطابقت داشته باشد، مگر در موارد مشخص‌شده در بندهای 9.3.6.1 تا 9.3.6.4.2.

9.3.6.1 فضاهای ماشین‌آلات
فضاهای ماشین‌آلات باید برای رسیدن به غلظت ۳۴ درصد بر اساس حجم ناخالص طراحی شوند.
9.3.6.1.1 ۸۵ درصد از غلظت مورد نیاز طبق بند 9.3.6.1 باید طی ۲ دقیقه از آغاز تخلیه حاصل شود.
9.3.6.1.2 حجم ناخالص باید شامل بدنه پوششی نیز باشد.

9.3.6.2 فضاهای بار
فضاهای بار (غیر از فضاهای وسایل نقلیه) باید بر اساس نسبت ۱ پوند دی‌اکسید کربن به ازای هر ۳۰ فوت مکعب حجم ناخالص مجهز شوند.
9.3.6.2.1 مقدار اولیه دی‌اکسید کربن تخلیه‌شده باید بر اساس حجم خالص فضا و میزان بار موجود تعیین شود.
9.3.6.2.2 در صورت نیاز، دی‌اکسید کربن اضافی باید برای کنترل آتش آزاد شود.
9.3.6.2.3 دستورالعمل‌های شفاف در خصوص فرآیند تخلیه دی‌اکسید کربن باید در داخل اتاق نگهداری مخازن دی‌اکسید کربن نصب شود.

9.3.6.3 فضاهای وسایل نقلیه
9.3.6.3.1 فضاهای وسایل نقلیه که در آن‌ها سوخت وسایل نقلیه بیش از ۱۹ لیتر (۵ گالن) است، باید برای رسیدن به غلظت ۳۴درصد بر اساس حجم ناخالص طراحی شوند.
9.3.6.3.2 ۸۵ درصد از این غلظت باید طی ۲ دقیقه از آغاز تخلیه به دست آید.

9.3.6.4 فضاهای وسایل نقلیه
9.3.6.4.1 فضاهای وسایل نقلیه که میزان سوخت (بنزین یا گازوئیل) موجود در آن‌ها ۱۹ لیتر (۵ گالن) یا کمتر است، باید برای رسیدن به غلظت ۳۴ درصد بر اساس حجم ناخالص طراحی شوند.
9.3.6.4.2 دو سوم این غلظت باید طی ۱۰ دقیقه از آغاز تخلیه حاصل شود.

9.3.7 فضاهای تجهیزات الکتریکی
فضاهای تجهیزات الکتریکی باید به عنوان خطر خشک الکتریکی طبق فصل ۵ در نظر گرفته شوند.

9.4 بازرسی و نگهداری
بازرسی و نگهداری باید مطابق با بند 4.8.3 و بخش 9.4 انجام گیرد.

9.4.1 کلیات
پیش از انجام آزمایش یا عملیات نگهداری سیستم ثابت اطفاء حریق با دی‌اکسید کربن، تمام افراد باید از فضای محافظت‌شده تخلیه شوند. (رجوع شود به بخش 4.3)

9.4.2 تأیید نصب
9.4.2.1 آزمایش تأییدی که در بندهای 9.4.2.1.1 تا 9.4.2.1.4 شرح داده شده، باید پیش از آزمایش‌های الزامی بند 4.4.3 انجام شود.
9.4.2.1.1 تست فشار لوله‌کشی باید مطابق با الزامات بندهای 9.4.2.1.2 تا 9.4.2.1.4 انجام شود.
9.4.2.1.2 سیال آزمایشی باید یک گاز خشک و غیرخورنده نظیر نیتروژن یا دی‌اکسید کربن باشد.
9.4.2.1.3 هنگام وارد کردن فشار به لوله‌ها، فشار باید به صورت افزایشی در گام‌های ۵۰ psi (۳.۵ بار) اعمال شود.
9.4.2.1.4 پس از رسیدن به فشار تست موردنظر، منبع فشار باید قطع و از لوله جدا شود.

⚠️ هشدار
تست فشار پنوماتیکی ممکن است در صورت ترکیدگی سیستم لوله‌کشی، خطر پرتاب اشیاء و آسیب به افراد را ایجاد کند. پیش از انجام این تست، ناحیه‌ای که لوله در آن قرار دارد باید تخلیه شده و اقدامات ایمنی لازم برای حفاظت از افراد انجام شود.

9.4.2.2 سیستم‌های پرفشار
9.4.2.2.1 سیستم‌هایی با شیر توقف
9.4.2.2.1.1 تمام لوله‌کشی از منبع دی‌اکسید کربن تا شیرهای توقف باید تحت فشار حداقل ۱۰۰۰ psi (۶۸۹۵ کیلوپاسکال) قرار گیرد.
9.4.2.2.1.2 افت فشار در مدت ۲ دقیقه نباید بیش از ۱۰ درصد باشد.
9.4.2.2.1.3 تمام لوله‌کشی بین شیرهای توقف و اسپرینکلرها باید تحت فشار حداقل ۶۰۰ psi (۴۱۳۷ کیلوپاسکال) قرار گیرد.
9.4.2.2.1.4 افت فشار در این بخش نیز در مدت ۲ دقیقه نباید بیش از ۱۰ درصد باشد.

9.4.2.2.2 سیستم‌های بدون شیر توقف
9.4.2.2.2.1 تمام لوله‌کشی از منبع دی‌اکسید کربن تا اسپرینکلرها باید تحت فشار حداقل ۶۰۰ psi (۴۱۳۷کیلوپاسکال) قرار گیرد.
9.4.2.2.2.2 افت فشار در مدت ۲ دقیقه نباید بیش از ۱۰ درصد باشد.

9.4.2.3 سیستم‌های کم‌فشار
9.4.2.3.1 لوله‌کشی‌هایی که به‌طور معمول تحت فشار هستند
9.4.2.3.1.1 تمام لوله‌کشی‌هایی که به طور معمول تحت فشار قرار دارند باید تحت تست فشار حداقل ۳۰۰ psi (۲۰۶۸کیلوپاسکال) قرار گیرند.
9.4.2.3.1.2 در طول آزمایش ۲ دقیقه‌ای، هیچ‌گونه نشتی از لوله‌کشی نباید وجود داشته باشد.

9.4.2.3.2 لوله‌کشی بین شیر قطع مخزن و اسپرینکلرها
9.4.2.3.2.1 تمام لوله‌کشی بین شیر قطع مخزن و اسپرینکلرها باید تحت تست فشار حداقل ۳۰۰ psi (۲۰۶۸ کیلوپاسکال) قرار گیرد.
9.4.2.3.2.2 افت فشار در طول ۲ دقیقه نباید بیش از ۱۰ درصد باشد.

9.4.3 تأخیرهای پیش‌تخلیه، آژیرها و خاموشی‌های سیستم تهویه
9.4.3.1 تأخیرهای پیش‌تخلیه، آژیرها و خاموشی سیستم تهویه باید با عبور جریان دی‌اکسید کربن در سیستم آزمایش شوند.
9.4.3.2 تأخیرهای پیش‌تخلیه‌ای که در دمای ۷۰ درجه فارنهایت (۲۱ درجه سانتی‌گراد) دقت ±۲۰ درصد از مقدار نامی را ندارند، باید تعویض شوند.

9.4.4 تأیید
رعایت الزامات بند 9.3.2 باید مورد تأیید قرار گیرد

بیم دتکتورهای دودی انتخابی واضح برای حفاظت از ساختمان‌هایی با سقف‌های بلند مانند آتریوم‌ها، لابی‌ها، سالن‌های ورزشی، ورزشگاه‌ها، موزه‌ها، کلیساها، کارخانه‌ها و انبارها هستند. معمولاً حریق‌ها در بخش‌های پایین‌تر ساختمان و در نزدیکی سطح کف آغاز می‌شوند. در این حالت، دود ناشی از آتش به سمت سقف بالا می‌رود؛ ستون دود هنگام حرکت از نقطه شروع خود، به اطراف پخش شده و میدان دودی به شکل یک مخروط وارونه ایجاد می‌کند که هرچه بالاتر می‌رود رقیق‌تر می‌شود. در نتیجه کاهش غلظت دود، دتکتورهای نقطه‌ای هرچه در ارتفاع بیشتری نصب شوند، کارایی کمتری خواهند داشت. بر اساس استاندارد BS5839 بخش ۱، ارتفاع نصب دتکتورهای نقطه‌ای برای حفاظت جانی به ۱۰٫۵ متر و برای حفاظت از اموال به ۱۵ متر محدود شده است.

در مقابل، بیم دتکتورهای دودی که کل ستون دود را نمونه‌برداری می‌کنند، به‌طور ایده‌آل برای کاربردهای با سقف بلند مناسب هستند. این موضوع در استاندارد BS5839 بخش ۱ نیز مورد تأیید است که استفاده از بیم دتکتورها را تا ارتفاع ۲۵ متر برای حفاظت جانی و ۴۰ متر برای حفاظت از اموال مجاز می‌داند.

انواع بیم دتکتور
بیم دتکتورهای دودی دارای تأییدیه اروپایی طبق استاندارد EN54-12:2002 «سیستم‌های اعلام حریق و آتش – دتکتورهای دودی – دتکتورهای خطی با استفاده از پرتو نوری» آزمایش می‌شوند. دو نوع اصلی بیم دتکتورهای نوری خطی شامل نوع «انتهای به انتها» و نوع «رفلکتوری» هستند که هر دو بر اساس اصل کاهش شدت نور کار می‌کنند: یک پرتو نوری در عرض ناحیه تحت حفاظت تابانده می‌شود و میزان تضعیف آن بر اثر وجود دود پایش می‌گردد.

بیم دتکتور نوع «انتهای به انتها» دارای فرستنده و گیرنده جداگانه در دو انتهای ناحیه تحت حفاظت است. این نوع نیازمند تأمین برق برای هر دو واحد فرستنده و گیرنده بوده که باعث طولانی‌تر شدن مسیر سیم‌کشی و در نتیجه افزایش هزینه نصب نسبت به نوع رفلکتوری می‌شود. بیم دتکتورهای رفلکتوری یا «تک‌سَر» تمام تجهیزات الکترونیکی را در یک محفظه دارند: پرتو به سمت یک رفلکتور در انتهای مقابل ناحیه تحت حفاظت تابانده می‌شود و گیرنده میزان تضعیف سیگنال بازگشتی را پایش می‌کند.

اگرچه بیم دتکتورهای رفلکتوری به دلیل صرفه‌جویی قابل توجه در هزینه نصب، امروزه بیشتر از نوع انتهای به انتها استفاده می‌شوند، اما در به‌کارگیری آن‌ها باید ملاحظاتی در نظر گرفته شود. باید توجه داشت که در بیم دتکتور نوع انتهای به انتها، هر جسمی که در مسیر پرتو قرار گیرد و باعث کاهش شدت سیگنال شود، عملکرد دتکتور را مختل نمی‌کند و بدترین حالت ممکن ایجاد یک آلارم کاذب است. اما در بیم دتکتورهای رفلکتوری، وجود یک جسم بازتاب‌دهنده در مسیر پرتو، به‌ویژه در نزدیکی دستگاه، ممکن است بازتاب کافی به گیرنده ایجاد کند حتی اگر سیگنال به بیشتر ناحیه تحت حفاظت نرسد. این موضوع معمولاً در مورد بیم دتکتورهایی با میزان بازتاب کم، به‌خصوص مدل‌های با رفلکتور کوچک، مشکل‌سازتر است.

هزینه نسبی
طبق استاندارد BS5839 بخش ۱، یک دتکتور دودی نقطه‌ای دارای شعاع پوشش حداکثر ۷٫۵ متر است. در یک طرح ساده جانمایی (شکل ۱a)، این مقدار معادل فاصله حداکثر ۱۰٫۵ متر بین دتکتورها است. با تغییر دقیق چیدمان دتکتورها (شکل ۱b) می‌توان تعداد دتکتورهای نقطه‌ای موردنیاز برای پوشش یک مساحت مشخص را کاهش داد. برای بیم دتکتورهای دودی، استاندارد BS5839 بخش ۱ حداکثر برد ۱۰۰ متر و پوشش ۷٫۵ متر در هر طرف پرتو را مجاز می‌داند که این مقدار، پوشش نظری ۱۵۰۰ مترمربع را فراهم می‌کند (شکل ۱c)؛ مساحتی که معمولاً برای پوشش آن به ۱۶ عدد یا بیشتر دتکتور دودی نقطه‌ای نیاز است. کاهش تعداد تجهیزات موجب کاهش هزینه نصب و نگهداری می‌شود. بزرگ‌ترین محدودیت بیم دتکتور دودی این است که یک تجهیز «خط دید» محسوب می‌شود و در نتیجه ممکن است هر جسم یا شخصی که وارد مسیر پرتو شود، موجب اختلال شود و این امر استفاده از آن را در بیشتر فضاهای اشغال‌شده با ارتفاع سقف معمولی غیرعملی می‌سازد.

جریان هوا
جریان هوای زیاد برای شناسایی دود توسط هم دتکتورهای نقطه‌ای و هم بیم دتکتورهای دودی مشکل خاصی ایجاد می‌کند، زیرا انتشار دود تحت شرایط عادی ممکن است اتفاق نیفتد. سرعت بالای هوا همچنین می‌تواند دود را از محفظه تشخیص دتکتور نقطه‌ای خارج کند، بنابراین باید عملکرد دتکتور نقطه‌ای در مکان‌هایی که سرعت هوا بیش از ۱٫۵ متر بر ثانیه است یا تعویض هوا در ناحیه حفاظت‌شده بیش از ۷٫۵ بار در ساعت می‌باشد، با دقت بررسی شود. بیم دتکتورهای دودی معمولاً در آزمون‌های تأییدیه برای پایداری در جریان هوای زیاد آزمایش نمی‌شوند، زیرا جریان زیاد هوا تأثیر قابل‌توجهی بر قابلیت تشخیص آن‌ها ندارد. هرچند در نواحی با جریان هوای بالا معمولاً نیاز به کاهش فاصله نصب نیست، اما باید رفتار پیش‌بینی‌شده دود در این شرایط مدنظر قرار گیرد.

مقاومت در برابر حرکت ساختمان
برای عملکرد صحیح، بیم دتکتورها به یک سطح نصب بسیار پایدار نیاز دارند؛ سطحی که حرکت، جابه‌جایی، لرزش یا تغییر شکل در طول زمان نداشته باشد، زیرا این موارد می‌توانند باعث ایجاد آلارم یا خطای کاذب شوند. دتکتور باید روی یک دیوار باربر محکم، ستون پشتیبان، تیر سازه‌ای یا سطح دیگری که انتظار نمی‌رود در طول زمان دچار لرزش یا جابه‌جایی شود، نصب شود. این تجهیز را می‌توان مستقیماً روی سازه ساختمان نصب کرد که معمولاً امکان تنظیم ±۱۰ درجه را فراهم می‌کند، یا در صورت نیاز به نصب مورب یا نصب روی سقف، از براکت‌های قابل تنظیم با دامنه تغییر بیشتر استفاده نمود. اگر نصب هر دو بخش دستگاه روی سازه محکم امکان‌پذیر نباشد، باید فرستنده روی سطح محکم‌تر نصب شود، زیرا جابه‌جایی رفلکتور یا گیرنده اثر کمتری نسبت به جابه‌جایی فرستنده دارد.

بیم دتکتور باید در برابر حرکت‌های احتمالی ساختمان که ناشی از نیروهای محیطی مختلف است، مقاومت بالایی داشته باشد. باد، برف، باران و تغییرات دما می‌توانند باعث خم‌شدن ساختمان شوند؛ به عنوان مثال، باد با سرعت ۶۰ کیلومتر بر ساعت که بر یک دیوار ۱۰۰ مترمربعی وارد می‌شود، می‌تواند فشاری معادل ۴ تن ایجاد کند. در فواصل طولانی، حتی تغییر شکل‌های جزئی سازه می‌تواند موجب انحراف زیاد پرتو از هدف شود؛ برای مثال، در برد ۱۰۰ متر، جابه‌جایی ۰٫۵ درجه‌ای فرستنده می‌تواند نقطه مرکزی پرتو را نزدیک به ۹۰۰ میلی‌متر جابه‌جا کند. برای اطمینان از عملکرد قابل‌اعتماد، بیم دتکتور باید بتواند با حداکثر عدم‌همراستایی زاویه‌ای ±۰٫۵ درجه در دتکتور و ±۱۰ درجه در رفلکتور به‌خوبی کار کند تا تغییر شکل‌های موقت سازه بدون ایجاد آلارم یا خطای کاذب قابل تحمل باشد.

نصب و راه‌اندازی اولیه
همراستاسازی بیم دتکتور معمولاً شامل چهار مرحله است: همراستاسازی اولیه، تنظیم دقیق، تنظیم بهره و تأیید. توضیحات زیر مربوط به یک بیم دتکتور رفلکتوری معمولی است؛ بیم دتکتورهای نوع انتهای به انتها به یک مرحله اضافی نیاز دارند، زیرا باید هر دو سر فرستنده/گیرنده به‌درستی همراستا شوند. همراستاسازی اولیه با استفاده از نشانه‌گیر نوری داخلی و پیچ‌های تنظیم افقی و عمودی برای قرار دادن رفلکتور در مرکز آینه همراستاسازی انجام می‌شود. پس از همراستاسازی اولیه، فرآیند تنظیم دقیق انجام می‌شود. یک نمایشگر دیجیتال روی برد مدار دتکتور وجود دارد و تکنسین با تنظیم پیچ‌های افقی و عمودی، بالاترین مقدار ممکن را روی نمایشگر به دست می‌آورد. در طول این فرآیند، دتکتور پرتو را پایش کرده و بهره داخلی خود را برای دستیابی به بهترین پاسخ تنظیم می‌کند. پس از قرار گرفتن دوباره درپوش دستگاه، یک تنظیم نهایی بهره داخلی به‌صورت خودکار انجام می‌شود.

مرحله نهایی
مرحله پایانی شامل آزمایش عملکرد اعلام حریق و خطای دتکتور توسط تکنسین است. با استفاده از یک ماده مات و غیررفلکتوری، رفلکتور به طور کامل مسدود می‌شود که باید باعث ایجاد سیگنال خطای مسدود شدن پرتو پس از حدود ۳۰ ثانیه گردد. سپس حساسیت بررسی می‌شود. رفلکتور تا حدی کمتر از مقدار تنظیم حساسیت مربوطه با استفاده از مقیاس مدرج روی رفلکتور پوشانده می‌شود که نباید هیچ تغییری در وضعیت پرتو ایجاد کند. در نهایت، رفلکتور تا حدی بالاتر از مقدار حساسیت نسبی مسدود می‌شود که باید باعث ایجاد سیگنال آلارم حریق گردد.

تنظیم حساسیت و جبران تغییرات تدریجی
چالش همیشگی برای سازندگان دتکتور، ایجاد تعادل در مقدار تنظیم حساسیت به‌گونه‌ای است که عملکرد بین تشخیص سریع حریق واقعی و جلوگیری از آلارم‌های کاذب بیش از حد، متوازن باشد. برای دستیابی به عملکرد بهینه، سازندگان پیشرفته بیم دتکتورهای دودی قابلیت جبران خودکار برای خنثی‌سازی اثر تغییرات محیطی کوتاه‌مدت و بلندمدت را فراهم می‌کنند. الگوریتم حساسیت خودتنظیم، آستانه آلارم را طی چند ساعت به‌صورت خودکار برای جبران تغییرات کوتاه‌مدت محیط حفاظت‌شده (مانند فعالیت لیفتراک‌ها در طول روز کاری) تنظیم می‌کند. این تنظیمات توانایی دتکتور برای واکنش سریع به وقوع آتش‌سوزی را مختل نمی‌کند.

با تجمع گردوغبار روی بخش‌های نوری بیم دتکتور، حساسیت دستگاه افزایش یافته و احتمال بروز آلارم‌های کاذب بیشتر می‌شود. الگوریتم‌هایی برای جبران تجمع تدریجی گردوغبار ارائه می‌شوند تا ضمن حفظ حساسیت ثابت، فاصله‌های زمانی نگهداری رعایت شود. با این حال، لنزهای دتکتور و رفلکتور (در نوع رفلکتوری) همچنان باید به‌صورت دوره‌ای تمیز شوند. فاصله زمانی نگهداری به شرایط محل بستگی دارد؛ بدیهی است هرچه محیط آلوده‌تر باشد، دفعات تمیزکاری باید بیشتر شود.

نگهداری و آزمون
یکی از مشکلات نصب هر نوع دتکتور دودی در ارتفاع بالا، نیاز به دسترسی پرهزینه و زمان‌بر به دتکتور برای انجام آزمون کامل آلارم در طی سرویس سالانه است. بیشتر سازندگان امکان آزمون از راه دور بخش الکترونیکی دستگاه را فراهم می‌کنند، اما تکنسین معمولاً همچنان باید به‌صورت دستی فیلتری را در مسیر پرتو قرار دهد تا نشان دهد که دستگاه در حضور دود وارد وضعیت آلارم می‌شود؛ این فیلتر جایگزینی قابل‌قبول برای آزمون دود است که معمولاً برای دتکتورهای نقطه‌ای الزامی است. تاکنون تنها یک سازنده بیم دتکتورهای متعارف و آدرس‌پذیر را با یک فیلتر کالیبره سرووکنترل‌شده تجهیز کرده است که می‌تواند در مقابل گیرنده قرار گیرد و اثر دود واردشده به پرتو را شبیه‌سازی کند. اگر کاهش صحیح سیگنال نور بازگشتی تشخیص داده شود، دستگاه وارد وضعیت آلارم می‌شود، در غیر این صورت سیگنال خطا ارسال می‌گردد. این قابلیت که با نام Asuretest شناخته می‌شود، الزامات نگهداری و آزمون دوره‌ای اکثر استانداردهای محلی را برآورده کرده و مسیر کامل آلارم، شامل آزمون هر دو بخش الکترونیک و اپتیک دستگاه، را به‌طور کامل بررسی می‌کند. Asuretest را می‌توان از طریق کلید آزمون از راه دور در سطح زمین یا در نسخه آدرس‌پذیر، مستقیماً از پنل کنترل فعال کرد.

نتیجه‌گیری
بیم دتکتورها راهکاری مؤثر برای طراحان سیستم‌های اعلام حریق جهت تأمین حفاظت مقرون‌به‌صرفه برای فضاهای بزرگ با سقف بلند فراهم می‌کنند. پیشرفت‌های اخیر در زمینه راه‌اندازی، تنظیم خودکار حساسیت و قابلیت‌های آزمون، به‌کارگیری بیم دتکتورها را به‌عنوان بخشی از سیستم اعلام حریق به گزینه‌ای ساده‌تر و قابل مدیریت‌تر تبدیل کرده است. به‌ویژه، قابلیت Asuretest با راه‌اندازی از راه دور که آزمون کامل اجزای اپتیکی و الکترونیکی مسیر آلارم را فراهم می‌کند، ضمن رعایت استانداردهای محلی، نیاز به اجاره تجهیزات دسترسی به ارتفاع بالا را برطرف کرده و پیامدهای ایمنی و بهداشت کار در ارتفاع را حذف می‌کند و هزینه‌های نگهداری دوره‌ای را به‌طور قابل‌توجهی کاهش می‌دهد.

 

مقدمه

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

 

فناوری‌های شناسایی گاز

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

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

 

دتکتورهای گازی نقطه‌ای

دتکتورهای گازی کاتالیتیکی

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

 

مزایا:

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

 

معایب:

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

 

ملاحظات عملی:

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

 

 

دتکتورهای گازی مادون‌قرمز (InfraRed – IR)

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

 

مزایا:

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

 

معایب:

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

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

 

ملاحظات عملی:

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

 

دتکتورهای ناحیه‌ای (Area Detectors)

دتکتورهای مسیر باز (Open Path)

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

مزایا:

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

 

معایب:

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

 

معایب دتکتورهای مسیر باز:

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

 

ملاحظات کاربردی:

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

 

دتکتورهای صوتی (Acoustic Gas Detectors)

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

مزایا:

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

معایب:

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

 

ملاحظات کاربردی:

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

 

جانمایی دتکتورهای گازی (Placement of Gas Detectors)

تاریخچه:

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

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

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

 

طراحی کمی تشخیص گاز (Quantitative Detection Design)

پوشش جغرافیایی (Geographic Coverage)

طبق استاندارد ISA84 TR7، پوشش جغرافیایی عبارت است از:

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

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

معایب دتکتورهای مسیر باز (Open Path):

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

 

ملاحظات عملیاتی:

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

 

دتکتورهای آکوستیک (Acoustic Detectors):

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

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

 

مزایا:

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

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

 

معایب:

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

 

ملاحظات عملیاتی:

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

 

جانمایی دتکتورهای گاز (Placement of Gas Detectors)

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

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

.

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

 

طراحی مبتنی بر پوشش کمی (Quantitative Detection Design)

پوشش جغرافیایی (Geographic Coverage):

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

در این روش:

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

معایب این روش:

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

 

پوشش سناریو (Scenario Coverage):

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

در این روش:

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

 

مزایا:

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

 

معایب:

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

 

پایه‌ها و آویزهای نگهدارنده
شبکه لوله‌کشی با استفاده از پایه‌های نصب لوله، همان‌طور که در شکل ۶ در سمت چپ نشان داده شده است، به سقف یا اجزای سازه‌ای محکم نصب می‌شود. همچنین می‌توان آن را با استفاده از بست‌های ساده لوله، آویزهای یو (Clevis)، بست‌های قابل تنظیم، گیره‌های C شکل و میل‌گردهای رزوه‌شده از سقف بتنی آویزان کرد. انواع مختلفی از پایه‌ها نیز موجود است، از جمله کلیپس‌ها، بست‌های زینی یا بست‌های کمربندی، همان‌طور که در شکل ۷ در بالا نشان داده شده است. انتخاب ابزار نصب بستگی به نوع مصالح نصب، شرایط محیطی و کدها و مقررات محلی دارد.

فواصل نصب بست‌ها و نگهدارنده‌های لوله نمونه‌برداری بر اساس دما و قطر لوله تعیین می‌شود، همان‌طور که در جدول ۱ زیر نشان داده شده است.

نصب بست‌ها و آویزهای نگهدارنده با فواصل مشخص‌شده بسیار حائز اهمیت است تا از خم شدن لوله و ایجاد فشار در محل اتصالات، زانویی‌ها و رابط‌ها جلوگیری شود؛ چراکه این فشار ممکن است باعث ترک‌خوردگی یا شکستگی لوله گردد.

کلیپس‌های نصب باز نباید به‌صورت وارونه استفاده شوند، به‌طوری‌که قسمت باز آن‌ها رو به پایین قرار گیرد، زیرا ممکن است لوله به‌صورت ناگهانی از کلیپس خارج شود.

در کاربردهایی که لوله نمونه‌برداری زیر کف کاذب نصب می‌شود، می‌توان لوله را مستقیماً به پایه‌های کف کاذب با استفاده از بست‌های سیمی، بست‌های کانال یا سایر تجهیزات نصب، متصل کرد.

برچسب‌گذاری لوله‌ها
طبق استانداردهای شناخته‌شده‌ای مانند NFPA 72، FIA و سایر کدها و مقررات، لازم است لوله‌های سیستم اسپیراتینگ برچسب‌گذاری شوند تا از سایر لوله‌ها متمایز شده و به‌طور مشخص به‌عنوان بخشی از سیستم تشخیص حریق شناسایی گردند.

هم شبکه لوله‌کشی نمونه‌برداری و هم هر سوراخ نمونه‌برداری باید مشخص شوند. لوله و سوراخ‌های نمونه‌برداری باید در محل‌های زیر برچسب‌گذاری شوند:

۱. در محل تغییر جهت یا انشعاب لوله‌کشی
۲. در هر دو طرف نفوذ از دیوارها، کف‌ها یا سایر موانع
۳. در فواصل مناسب روی لوله‌ها به‌گونه‌ای که در فضا قابل مشاهده باشند، اما فاصله بین آن‌ها بیشتر از ۶۱ متر (۲۰ فوت) نباشد
۴. در محل هر سوراخ نمونه‌برداری

لوله باید با عبارتی مشابه این برچسب‌گذاری شود:
«لوله نمونه‌برداری آشکارساز دود – از جابه‌جایی خودداری شود»
برای مشاهده نمونه برچسب لوله و سوراخ نمونه‌برداری به شکل ۸مراجعه کنید.

اجزاء نگهداری
پیشنهاد می‌شود که یک شیر توپی ایزوله و یک اتصالات T-joint همراه با درپوش انتهایی روی لوله نمونه‌برداری نصب شود، تقریبا ۵ تا ۳۰ سانتیمتر (۶ اینچ تا ۱ فوت) از ورودی لوله آشکارسازدتکتور دودی مکشی. این شیر در طول نگهداری مکرر استفاده خواهد شد. این موضوع به‌ویژه برای سیستم‌های دتکتور دودی مکشی که از محیط‌های کثیف محافظت می‌کنند یا در مکان‌هایی که نیاز به نگهداری مکرر است، اهمیت دارد. شکل ۹ را در زیر سمت چپ مشاهده کنید.

تعیین اندازه لوله‌ها و سوراخ‌ها برای سیستم اطفاء حریق با گاز دی اکسیدکربن
NFPA12-ANNEX-C

ین ضمیمه جزو الزامات این سند NFPA نیست، بلکه تنها برای مقاصد اطلاعاتی گنجانده شده است.

C.1 محاسبه اندازه لوله‌ها برای سیستم‌های دی‌اکسید کربن
محاسبه اندازه لوله‌ها برای سیستم‌های دی‌اکسید کربن پیچیده است زیرا افت فشار به‌طور غیرخطی با طول لوله ارتباط دارد. دی‌اکسید کربن به‌صورت مایع در فشار اشباع از مخزن ذخیره خارج می‌شود. با کاهش فشار به‌دلیل اصطکاک در لوله، مایع به بخار تبدیل می‌شود و مخلوطی از مایع و بخار تولید می‌کند. بنابراین، حجم مخلوط جاری افزایش می‌یابد و سرعت جریان نیز باید افزایش یابد. به این ترتیب، افت فشار در واحد طول لوله در انتهای لوله بیشتر از ابتدای آن خواهد بود.

اطلاعات مربوط به افت فشار برای طراحی سیستم‌های لوله‌کشی می‌تواند بهترین‌طور از منحنی‌های فشار در برابر طول معادل برای نرخ‌های جریان و اندازه‌های مختلف لوله به‌دست آید. این منحنی‌ها می‌توانند با استفاده از معادله نظری که در بخش 4.7.5.1 آمده است ترسیم شوند. عوامل Y و Z در معادله آن پاراگراف وابسته به فشار ذخیره‌سازی و فشار خط هستند. در معادلات زیر، Z یک نسبت بدون بعد است و عامل Y واحدهای فشار ضربدر چگالی دارد و بنابراین سیستم واحدها را تغییر می‌دهد. عوامل Y و Z می‌توانند به‌صورت زیر ارزیابی شوند:

جایی که:

P = فشار در انتهای خط لوله [psi (kPa)]
PI = فشار ذخیره‌سازی [psi (kPa)]
p = چگالی در فشار P [lb/ft³ (kg/m³)]
P1 = چگالی در فشار P1 [lb/ft³ (kg/m³)]
Ln = لگاریتم طبیعی

فشار ذخیره‌سازی یک عامل مهم در جریان دی‌اکسیدکربن است. در ذخیره‌سازی با فشار پایین، فشار شروع در مخزن ذخیره‌سازی به سطح پایین‌تری کاهش می‌یابد، بسته به اینکه آیا تمام یا بخشی از تامین پخش می‌شود. به همین دلیل، فشار متوسط در طول تخلیه حدود 285 psi (1965 kPa) خواهد بود. معادله جریان بر اساس فشار مطلق است؛ بنابراین، 300 psi (2068 kPa) برای محاسبات مربوط به سیستم‌های فشار پایین استفاده می‌شود.
در سیستم‌های فشار بالا، فشار ذخیره‌سازی به دمای محیط بستگی دارد. دمای محیط معمولی 70°F (21°C) فرض می‌شود. برای این شرایط، فشار متوسط در سیلندر در هنگام تخلیه بخش مایع حدود 750 psi (5171 kPa) خواهد بود. بنابراین، این فشار برای محاسبات مربوط به سیستم‌های فشار بالا انتخاب شده است.
با استفاده از فشارهای پایه 300 psi (2068 kPa) و 750 psi (5171 kPa)، مقادیر عوامل Y و Z در معادله جریان تعیین شده‌اند. این مقادیر در جدول C.1 (a) و جدول C.1 (b) ذکر شده‌اند.
برای کاربرد عملی، مطلوب است که منحنی‌هایی برای هر اندازه لوله‌ای که می‌تواند استفاده شود رسم شود. با این حال، معادله جریان می‌تواند به صورت زیر بازترتیب شود:

جایی که:

از شکل C.1 (a)، فشار شروع 228 psi (1572 kPa) (فشار پایانی خط اصلی) با خط نرخ جریان [193 lb/min (87.6 kg/min)] در طول معادل حدود 300 فوت (91.4 متر) تقاطع می‌کند. به عبارت دیگر، اگر خط انشعاب از مخزن ذخیره‌سازی شروع شود، دی‌اکسید کربن مایع باید از 300 فوت (91.4 متر) لوله‌کشی عبور کند تا فشار به 228 psi (1572 kPa) کاهش یابد. بنابراین، این طول به عنوان نقطه شروع برای طول معادل خط انشعاب در نظر گرفته می‌شود. فشار پایانی خط انشعاب سپس به 165 psi (1138 kPa) می‌رسد، جایی که خط نرخ جریان 193lb/min (87.6 kg/min) با خط طول معادل کلی 410 فوت (125 متر) تقاطع می‌کند، یا 300 فوت + 110 فوت (91 متر + 34 متر). با این فشار پایانی جدید [165 psi (1138 kPa)] و نرخ جریان[500 lb/min (227 kg/min)]، مساحت معادل مورد نیاز برای اسپرینکلر در انتهای هر خط انشعاب تقریباً 0.567 اینچ مربع (366 میلی‌متر مربع) خواهد بود.
این تقریباً همان مثال اسپرینکلر بزرگ تک است، به جز اینکه نرخ تخلیه به دلیل کاهش فشار نصف شده است.
طراحی سیستم توزیع لوله‌کشی بر اساس نرخ جریان مورد نظر در هر اسپرینکلر است. این به نوبه خود نرخ جریان مورد نیاز در خطوط انشعاب و لوله‌کشی اصلی را تعیین می‌کند. از تجربه عملی، می‌توان اندازه‌های تقریبی لوله‌های مورد نیاز را تخمین زد. فشار در هر اسپرینکلر می‌تواند از منحنی‌های جریان مناسب تعیین شود. اندازه‌های دهانه اسپرینکلر سپس بر اساس فشار اسپرینکلر از داده‌های ارائه شده در بخش 4.7.5.2 انتخاب می‌شود.
در سیستم‌های فشار بالا، هدر اصلی از چندین سیلندر جداگانه تأمین می‌شود. بنابراین جریان کل تقسیم بر تعداد سیلندرها می‌شود تا نرخ جریان از هر سیلندر بدست آید. ظرفیت جریان شیر سیلندر و اتصالات به هدر با هر سازنده متفاوت است، بسته به طراحی و اندازه. برای هر شیر خاص، لوله انشعاب و مجموعه اتصالات، طول معادل می‌تواند به صورت فوت از اندازه لوله استاندارد تعیین شود. با این اطلاعات، معادله جریان می‌تواند برای تهیه یک منحنی جریان در مقابل افت فشار استفاده شود. این منحنی یک روش مناسب برای تعیین فشار هدر برای ترکیب شیر و اتصالات خاص فراهم می‌کند.
جدول C.1(d) و جدول C.1(e) طول‌های معادل اتصالات لوله را برای تعیین طول معادل سیستم‌های لوله‌کشی فهرست می‌کنند. جدول C.1(d) برای اتصالات رزوه‌ای است و جدول C.1(e) برای اتصالات جوشی است. هر دو جدول برای اندازه‌های لولهSchedule 40 محاسبه شده‌اند؛ با این حال، برای تمام مقاصد عملی، همان ارقام می‌توانند برای اندازه‌های لوله Schedule 80 نیز استفاده شوند. این جداول باید برای تعیین طول معادل لوله برای اتصالات استفاده شوند مگر اینکه داده‌های آزمایش سازنده نشان دهند که عوامل دیگری مناسب هستند. برای اتصالات مکانیکی شیار دار که برای استفاده در سیستم‌های دی‌اکسید کربن فهرست شده‌اند، داده‌های طول معادل باید از سازنده دریافت شود.
برای تغییرات جزئی در ارتفاع لوله‌کشی، تغییر در فشار سر قابل توجه نیست. با این حال، اگر تغییر قابل توجهی در ارتفاع وجود داشته باشد، این عامل باید در نظر گرفته شود. اصلاح فشار سر برای هر فوت از ارتفاع بستگی به فشار متوسط خط دارد، زیرا چگالی با فشار تغییر می‌کند. عوامل اصلاحی در جدول C.1(f) و جدول C.1(g) برای سیستم‌های فشار پایین و فشار بالا به ترتیب داده شده‌اند. اصلاحی که هنگام جریان به سمت بالا اعمال می‌شود، از فشار پایانی کم می‌شود و زمانی که جریان به سمت پایین است، به فشار پایانی افزوده می‌شود.