پیش‌زمینه دتکتور گاز
مقررات ایمنی و سلامت کار (معدن‌ها و محل‌های نفت و گاز) ۲۰۲۲ شامل الزامات مربوط به کیفیت هوای تأمین‌شده درون معدن و حدود مجاز آلاینده‌ها در آن هوا است. برای رعایت این الزامات، بهره‌بردار معدن باید تجهیزات دتکتور گاز را در نقاط استراتژیک سراسر معدن فراهم کند. در انتخاب این تجهیزات، بهره‌بردار معدن باید از این موضوع اطمینان داشته باشد که دتکتور گاز انتخاب‌شده می‌تواند در شرایط محیطی متغیر داده‌های دقیقی ارائه دهد.
مطابق با بندهای ۱۸۷(۱)(e) و (f) مقررات، طراحی تجهیزات زیر (که در این برگه اطلاعات به آن‌ها «دتکتور گاز» گفته می‌شود) در صورتی که در یک معدن زغال‌سنگ زیرزمینی استفاده شوند، باید به ثبت برسد:
(e) تجهیزاتی دستی با نیروی برق که برای تعیین یا پایش حضور گاز به‌کار می‌روند.
(f) نصب‌های ثابت با نیروی برق و نصب‌شده بر روی تجهیزات متحرک که برای تعیین یا پایش حضور گاز به‌کار می‌روند، اما شامل سیستم‌های لوله‌ای نیست که آنالایزر آن‌ها در سطح نصب شده باشد.
اصطلاح «دتکتور گاز» به مجموعه کامل اجزایی اطلاق می‌شود که تجهیزات تشخیص گاز را تشکیل می‌دهند. اجزای یک دتکتور گاز شامل دتکتور گاز، محفظه محافظ، واسط‌های ارتباطی مانند کابل، فیبر نوری و ارتباطات رادیویی، و نیز واحدهای کنترل و فرستنده‌هایی هستند که امکان نمایش مقادیر گاز و نشان دادن خروجی را فراهم می‌کنند تا بهره‌بردار معدن بتواند سطح گاز را تعیین کند.
هدف از ثبت طراحی این است که تأیید شود تجهیزات دتکتور گاز به‌گونه‌ای طراحی شده‌اند که حداقل نتایج عملکردی مورد نظر را برآورده کنند. طراحی تحت شرایط آزمون تعیین‌شده توسط یک مرکز آزمون مستقل مورد آزمایش قرار می‌گیرد و نتایج مستند می‌شوند.
طراحی و نتایج آزمون توسط فردی که در طراحی تجهیزات مشارکت نداشته و خود در زمینه طراحی تجهیزات دتکتور گاز دارای صلاحیت است، به‌صورت همتا‌خوانی بازبینی می‌شود. تأییدکننده طراحی باید با طراح درباره اینکه طراحی و عملکرد دتکتور گاز تمام الزامات رسمی‌شده را برآورده می‌کند، از جمله هرگونه ادعای معادل‌بودن برای پیشبرد ثبت، توافق داشته باشد. هرگونه اختلاف نظر درباره طراحی و عملکرد ادعاشده باید به طراح ارجاع داده شود تا حل‌وفصل شود.
اسناد زیر اطلاعات بیشتری درباره فرآیند ثبت طراحی ارائه می‌دهند:
• راهنما: ثبت تجهیزات و اقلام برای معدن‌ها و محل‌های نفت و گاز
• مقاله موضع‌گیری – تناسب، فرم، عملکرد
• اطلاعیه عمومی – معیارهای صلاحیت برای تأییدکنندگان طراحی
• سیاست: ثبت طراحی‌ها
دستور طراحی دتکتور گاز
نهاد نظارتی یک دستور طراحی منتشر کرده است که برای دریافت ثبت طراحی دتکتور گاز، باید از آن تبعیت شود. این دستور حداقل الزامات عملکردی را که طراحی دتکتور گاز باید برآورده کند، مشخص می‌کند.
همچنین، این دستور طراحی شایستگی‌های مورد نیاز برای یک مرکز آزمون را نیز تعیین می‌کند.
طراحی دتکتورهای گاز
استانداردهای مربوط به طراحی دتکتور گاز در دستور طراحی مشخص شده‌اند. این دستور اجازه می‌دهد از استانداردهای جایگزین نیز در طراحی دتکتورهای گاز استفاده شود، اما طراح باید استانداردهای فنی منتشرشده یا اصول مهندسی مورد استفاده برای شناسایی کنترل‌هایی که سطح ایمنی معادل را فراهم می‌کنند، مستند کند.
این معادل‌سازی فقط به طراحی دتکتور گاز مربوط می‌شود و شامل نتایج عملکردی که دتکتور باید در حین آزمون نشان دهد، نمی‌شود.
عملکرد دتکتورهای گاز
دستور طراحی الزام می‌کند که دتکتور گاز تحت شرایط مشخص توسط یک مرکز آزمون مناسب مورد آزمایش قرار گیرد. مرکز آزمون عملکرد دتکتور گاز را تحت شرایط محیطی مختلف، از جمله تغییرات دما، رطوبت، فشار هوا، سرعت جریان هوا، قرارگیری مداوم در معرض سطح بالای گاز، و تأثیر گازهای دیگر بر دتکتور، ارزیابی خواهد کرد. تمام این عوامل در محیط معدن زیرزمینی اهمیت دارند.
آزمون‌های آزمایشگاهی همچنین مقدار پایه‌ای برای زمان‌های پاسخ‌گویی (t(50) و t(90)) دتکتور گاز در مواجهه با افزایش و کاهش سطح گاز را تعیین می‌کنند. این آزمون‌ها همچنین مشخص می‌کنند که عملکرد دتکتور گاز، از جمله نمایشگرها و سیگنال‌های خروجی، چگونه تحت تأثیر عواملی همچون موارد زیر قرار می‌گیرد:
• مدت‌زمان مورد نیاز پس از برق‌دار شدن تا آغاز تشخیص دقیق گاز
• انتشار امواج الکترومغناطیسی از تجهیزات برقی نزدیک به دتکتور و سایر اجزای دتکتور مانند کابل‌ها
دستور طراحی الزام می‌کند که دتکتورهای گاز مطابق با معیارهای مشخص‌شده برای گازهای قابل اشتعال، گازهای سمی و اکسیژن (در صورت لزوم) مورد آزمون قرار گیرند. این موضوع تضمین می‌کند که عملکرد دتکتور، شامل زمان پاسخ و تأثیر شرایط محیطی و سایر عوامل مانند برق‌دار شدن و انتشار امواج الکترومغناطیسی، به‌صورت یکنواخت ارزیابی شود.
نمایشگرها، سیگنال‌ها و نشانگرهای خروجی دتکتور گاز
دستور طراحی الزام می‌کند که دتکتورهای گاز به‌گونه‌ای طراحی شوند که دارای دتکتورهای داخلی، دتکتورهای از راه دور، یا ترکیبی از این دو باشند. دتکتورهایی که با این الزامات مطابقت دارند، نمایشگر وضعیت، عملکرد هشدار، کنتاکت‌های خروجی و/یا سیگنال‌های هشدار خروجی ارائه می‌دهند که تصمیم‌گیری در مورد مدیریت هوای تهویه، محیط و عملکرد تجهیزات را امکان‌پذیر می‌سازند.
دتکتورهای گاز همچنین باید به‌گونه‌ای طراحی شوند که سیگنال الکترونیکی تنظیم‌شده یا نشانگر خروجی فراهم کنند که بتوان از آن برای نمایش مقدار گاز در یک نمایشگر دور از دتکتور یا واحد کنترل، به‌عنوان ورودی برای سیستم هشدار یا قطع‌کننده جداگانه، یا به‌عنوان ورودی برای سیستم‌های برداشت و کنترل داده‌های معدن جهت نمایش و بررسی روند سطح گاز استفاده کرد.
دتکتورهای گاز ممکن است به‌گونه‌ای طراحی شوند که انتقال سیگنال الکترونیکی تنظیم‌شده یا نشانگر خروجی را در داخل واحد کنترل دتکتور گاز انجام دهند یا آن را به‌صورت یک واحد فرستنده جداگانه حفظ کنند.
سیگنال‌های استاندارد پذیرفته‌شده در صنعت
سیگنال‌های استاندارد پذیرفته‌شده در صنعت، سیگنال‌هایی هستند که کاربر نهایی می‌تواند بدون استفاده از قطعات خاص انحصاری برای رمزگشایی و بازفرمت‌کردن داده، آن‌ها را تفسیر کند.
بند ۳.۲.۱۱ از استاندارد AS/NZS 60079.29.1 یک سیگنال الکترونیکی تنظیم‌شده یا نشانگر خروجی را چیزی مانند حلقه جریان ۴ تا ۲۰ میلی‌آمپر تعریف می‌کند.
بند ۱.۳.۸.۱۰ از استاندارد AS/NZS 4641:2018 نیز سیگنال الکترونیکی تنظیم‌شده یا نشانگر خروجی را به‌صورت مثال‌هایی مانند حلقه جریان ۴–۲۰ میلی‌آمپر یا سیگنال ۳–۱۵ psi بیان می‌کند.
سیگنال‌های آنالوگ دتکتور گاز
سیگنال آنالوگ، مانند حلقه جریان ۴–۲۰ میلی‌آمپر، یک سیگنال الکتریکی است که می‌توان آن را با تجهیزات تست الکتریکی اندازه‌گیری و نمایش داد. این سیگنال ممکن است به‌عنوان ورودی برای واحدهای کنترل دتکتور گاز مجزا یا سایر سیستم‌های کنترل و پایش، با استفاده از اجزای جانبی مانند واحد نمایشگر یا واحد هشدار و قطع‌کننده به‌کار رود. همچنین این سیگنال می‌تواند ورودی‌ای برای یک کنترل‌کننده قابل برنامه‌ریزی باشد تا عملکرد هشدار و قطع را آغاز کند یا داده را به سیستم‌های برداشت داده معدن منتقل نماید.
سیگنال‌های آنالوگ محدود به حلقه جریان ۴–۲۰ میلی‌آمپر نیستند.
سیگنال‌های دیجیتال دتکتور گاز
یک دتکتور گاز ممکن است سیگنال خروجی دیجیتال ارائه دهد، به‌جای سیگنال آنالوگ. برای اینکه سیگنال دیجیتال قابل استفاده توسط بهره‌بردار معدن باشد، ساختار سیگنال دیجیتال باید شناخته‌شده باشد. بدون داشتن پروتکل جریان داده دیجیتال، امکان تفسیر محتوای سیگنال ارسالی از سوی دتکتور، از جمله مقدار گاز شناسایی‌شده، وجود ندارد. معمولاً یک مبدل پروتکل برای رمزگشایی سیگنال و امکان استفاده از داده دتکتور گاز توسط بهره‌بردار معدن مورد نیاز است. این اجزای جانبی بخشی از تجهیزات ثبت‌شده طراحی‌شده تلقی می‌شوند.
آزمایش دتکتور گاز
برای دستیابی به ثبت طراحی، باید گزارشی از آزمون ارائه شود که تأیید کند دتکتور گاز، شامل دتکتور و تمام اجزای لازم برای اینکه بهره‌بردار معدن بتواند محتوای گاز در جو معدن را تعیین کند، الزامات عملکردی مشخص‌شده در استانداردهای مربوطه را برآورده می‌سازد. اجزای اضافی شامل ماژول‌های نمایشگر، ماژول‌های فرستنده، ترکیب نمایشگر و فرستنده، یا رله‌های هشدار و قطع هستند. در صورتی که دتکتور به‌صورت از راه دور باشد، آزمون شامل کابل‌های ارتباطی‌ای خواهد بود که طراح آن‌ها را مناسب تشخیص داده است.
چنانچه یک دتکتور گاز شامل عملکرد یک فرستنده دتکتور گاز باشد و فرستنده دتکتور گاز سیگنال داده دیجیتال ارائه دهد، تمام ماژول‌های اختصاصی لازم برای اینکه بهره‌بردار معدن بتواند از سیگنال دیجیتال استفاده کند، باید همراه با دتکتور توسط مرکز آزمون مورد آزمایش قرار گیرند. این ماژول‌های اضافی به‌عنوان بخشی از طراحی ثبت‌شده دتکتور گاز محسوب می‌شوند.
این آزمون برای تأیید این موضوع لازم است که سیگنال الکترونیکی تنظیم‌شده یا نشانگر خروجی، به‌طور دقیق سطح گازی را که دتکتور در معرض آن قرار گرفته، تحت شرایط متغیر نشان دهد.
پروتکل هرگونه درایور نرم‌افزاری که توسط مرکز آزمون در زمان آزمون دتکتور گاز استفاده می‌شود، باید مستند شده و به‌عنوان بخشی از مستندات ثبت طراحی درج شود. این امر توسعه درایورهای نرم‌افزاری سازگار با رابط‌های ارتباطی موجود در آن معدن را ممکن می‌سازد.
